الطحالب زراعة

الطحالب تنمو مختبر وضعت سلسلة من مفاعل حيوي ضوئي أنبوبية ومسطحة لزراعة الطحالب وكذلك عملية تدمير الخلايا بالموجات فوق الصوتية على أساس HIELSCHER المعالجات بالموجات فوق الصوتية مجهزة تدفق الخلايا.
ويرد أدناه مخطط التدفق العام للعملية.

يعرض الرسم البياني عملية زراعة الطحالب وإنتاج النفط الطحالب باستخدام ultrasonication. © الطحالب تنمو مختبر

أمثلة من الطحالب تنمو يتم عرض مفاعل حيوي ضوئي المعملي أدناه.
استخدام لوحات LED ينبعث منها ضوء في الجزء PAR الطيف يسمح لتحقيق أقصى قدر من النمو نسبة الطحالب.
على سبيل المثال، بعد تلقيح شلوريلا الشائع مع كثافة الأولية من 0.146 غرام / L حققنا كثافة 7.3g / L في 7 أيام.

خلايا الطحالب التدمير بواسطة Ultrasonification

بعد الملعب نمو الطحالب، الخلية الطحالب مهيأة لعلاج انتاج النفط. كما يتم فصل محتوى الخلية من البيئة المحيطة بها هيكل أغشية الخلايا تتكون، وطريقة خلية تعطل مهم فيما يتعلق بإطلاق سراح من المواد داخل الخلايا كاملة. يوفر غشاء الخلية القوة الميكانيكية للخلية والحفاظ على سلامتها. خصائص المرونة من غشاء الخلية تسمح للخلايا على الصمود في وجه التغيرات السريعة في الضغط الاسموزي التي قد تحدث في محيط الخارجية.
كلا الموجات فوق الصوتية وأساليب بمساعدة الموجات الدقيقة، والتي وصفها أدناه، وتحسين استخراج الطحالب بشكل ملحوظ، مع زيادة الكفاءة وتقليل مرات استخراج وزيادة الغلة، وكذلك منخفضة إلى معتدلة التكاليف وسمية وأضاف تذكر.
في كثير من الأحيان استخراج المنتجات الهدف من الطحالب أكثر فعالية إذا تم تدمير خلايا الطحالب قبل الاستخراج. لكن في بعض الأحيان، وتدمير الخلية نفسها يؤدي إلى الإفراج عن المنتج الهدف، وهناك حاجة إلى عملية فصل فقط للحصول عليه (مثل استخراج الدهون من الطحالب لإنتاج الوقود الحيوي).
يدمج الطحالب التي تزرع في المختبر نظامًا فوق صوتي لاختلال الخلايا واستخلاصها في عملية الإعداد لضمان عملية عالية الفعالية لتحقيق إطلاق كامل للمحتوى داخل الخلايا وبالتالي زيادة الغلة في وقت أقصر. في المفاعل بالموجات فوق الصوتية ، الموجات فوق الصوتية خلق caviatation في وسائل الإعلام السائلة التي تحتوي على خلايا الطحالب. تنمو فقاعات التكهف خلال مراحل تكاثر التكاثر المتناوبة للموجة فوق الصوتية حتى تصل إلى حجم معين ، عندما لا يمكن زيادة الطاقة الإضافية. عند هذه النقطة القصوى لنمو الفقاعة ، تنهار الفراغات أثناء مرحلة الضغط. انهيار فقاعة يخلق ظروفا متطرفة من التفاضل من الضغط ودرجة الحرارة ، فضلا عن موجات الصدمة ونفاثات سائلة قوية. هذه القوى المتطرفة لا تدمر الخلايا فحسب ، بل تقوم أيضاً بفعالية بغسل محتوياتها في الوسائط السائلة (مثل الماء أو المذيبات).
فعالية تدمير بالموجات فوق الصوتية تعتمد بقوة على متانة ومرونة جدران الخلايا، والتي تختلف بشكل كبير بين سلالات الطحالب الفردية. وهذا هو السبب في أن efficieny من تدمير الخلايا يتأثر إلى حد كبير من قبل المعلمات عملية صوتنة: المعلمات أهم السعة والضغط والتركيز & اللزوجة ودرجة الحرارة. يجب أن يكون الأمثل هذه المعايير لكل سلالة معينة من الطحالب لضمان كفاءة المعالجة المثلى.
ويمكن الاطلاع على بعض الأمثلة من تمزق خلية وتفكك سلالات الطحالب المختلفة في المواد المذكورة أدناه:

• Dunnaliella سالينا وNannochloropsis oculata: الملك مساء، Nowotarski K .؛ جويس، E.M؛ ميسون، T.J. (2012): بالموجات فوق الصوتية تعطيل خلايا الطحالب. AIP قائع المؤتمر؛ 2012/05/24، المجلد. 1433 العدد 1، ص. 237.
• Nannochloropsis oculata: جوناثان R. ماكميلان، إيان A. واتسون، محمود علي، ئام جعفر (2013): تقييم ومقارنة طرق الطحالب خلية تعطل: ميكروويف، بالحمام المائي، خلاط، والعلاج بالموجات فوق الصوتية والليزر. الطاقة التطبيقية، مارس 2013، المجلد. 103، الصفحات 128-134.
• Nanochloropsis سالينا: سيباستيان Schwede، الكسندرا كووالتشيك، ماندي جربر، رولاند سبان (2011): تأثير التقنيات خلية تعطيل مختلفة على الهضم أحادية الكتلة الحيوية الطحالب. المؤتمر العالمي للطاقة المتجددة عام 2011، الطاقة الحيوية للتكنولوجيا، 08-12 مايو 2011 في السويد.
• limacinum Schizochytrium وكلاميدوموناس reinhardtii: خوسيه Gerde، ميليسا Montalbo-Lomboy M، Linxing ياو، ديفيد Grewell تونغ وانغ (2012): تقييم تمزق خلية الطحالب عن طريق العلاج بالموجات فوق الصوتية. تقنية Bioresource 2012، المجلد. 125، pp.175-81.
• الكوهنية Crypthecodinium: بولا ميرسر وروبرتو E. Armenta (2011): التطورات في مجال استخراج النفط من الطحالب. EUROPEEN جورنال من الدهن للعلوم والتكنولوجيا، 2011.
• تيريستريس Scotiellopsis: S. ستارك، الدكتور N. همبل، L. Dombrowski، الأستاذ الدكتور O. Pulz: تحسين تمزق خلية لScotiellopsis تيريستريس عن طريق الموجات فوق الصوتية وانزيم البكتين متحللة. Naturstoffchemie.

معالجة

بعد الزراعة ، يتم تغذية تيار الكتلة الحيوية للطحالب إلى جهاز التركيز لفصل الكتلة الحيوية عن الوسائط السائلة. يتم تجميع التركيز في خزان التخزين. بعد الانفصال ، يجب أن تتعطل الخلايا لتحرير الزيت والمواد الأخرى داخل الخلايا. لذلك ، يتم ضخ الكتلة الحيوية المركزة من خلال جهاز Hielscher بالموجات فوق الصوتية. يضمن إعداد إعادة تدوير الموجات فوق الصوتية إعادة تدوير مركز الخلية تحت الضغط المعطى من خلال خلية تدفق Hielscher إلى خزان التجميع. يدوم إعادة التدوير الوقت اللازم لتدمير الخلايا. عند اكتمال عملية التدمير ، يتم ضخ الكتلة الحيوية مع الخلايا المدمرة إلى جهاز فصل المنتج ، حيث يحدث الفصل النهائي للمنتج من الحطام المتبقي.

الطحالب وحدة تدمير الخلايا مع تركيز الكتلة الحيوية / جهاز فصل و 1.5 كيلو واط المعالج بالموجات فوق الصوتية UIP1500hd HIELSCHER ل. © الطحالب تنمو مختبر

قياس النسبة المئوية للخلايا دمرت

لتقييم كفاءة الكسر الطحالب، والطحالب تنمو مختبر تستخدم اثنين منهجيات مختلفة لقياس النسبة المئوية للخلايا دمرت:

1. ويستند أسلوب التحليل الأول على قياس الكلوروفيل A، B، و A + B مضان.
   أثناء الطرد المركزي البطيء بالدوران ، سوف تتكاثر خلايا الطحالب والحطام في قاع المتلقي ، ولكن تبقى من الكلوروفيل الطافي الحر تظل في المادة الطافية. باستخدام هذه الخصائص الفيزيائية للخلية والكلوروفيل ، يمكن التحقق من النسبة المئوية للخلايا المكسورة. يتم تحقيق ذلك عن طريق قياس أول مجموع الفلور الكلوروفيل من عينة. ثم يتم طرد العينة. بعد ذلك ، يقاس مضان الكلوروفيل من طاف. من خلال أخذ نسبة من الفلور الكلوروفيل في طاف إلى مضان الكلوروفيل من العينة الإجمالية ، يمكن إجراء تقدير لنسبة الخلايا المكسورة. وهذا الشكل من القياس دقيق إلى حد ما ، ولكنه يجعل من الافتراض أن عدد الكلوروفيل في كل خلية هو موحد. تم إجراء إجمالي استخلاص الكلوروفيل باستخدام الميثانول.
2. للأسلوب التحليل الثاني، وقد استخدم hemocytometry الكلاسيكية لقياس كثافة الخلايا في العينة الطحالب المقطوع. ويتم هذا الإجراء في 2 الخطوات التالية:

• أولا، يتم قياس كثافة خلية من عينة الطحالب حصادها قبل العلاج بالموجات فوق الصوتية.
• ثانيا، يتم قياس عدد غير دمرت (المتبقية) الخلايا بعد صوتنة من نفس العينة.
  وبناء على نتائج هذه القياسات اثنين، يتم حساب النسبة المئوية للخلايا تدميرها.

Pic.1: الطحالب قبل تدمير © الطحالب تنمو مختبر

الموافقة المسبقة عن علم 2: الطحالب انقطاع: 50٪ خلية تعطل بعد 60 دقيقة. صوتنة. © الطحالب تنمو مختبر

الموافقة المسبقة عن علم 3: الطحالب تعطل: 100٪ خلية تعطل بعد 120 دقيقة. صوتنة. © الطحالب تنمو مختبر