الترويج بالموجات فوق الصوتية لإعادة تدوير البلاستيك الأنزيمية
البولي إيثيلين terephthalate (PET) هو مصدر النفايات الضخمة القادمة في الغالب من زجاجات المياه والمشروبات المستخدمة. حتى وقت قريب، أدى إعادة تدوير PET في البلاستيك ذات جودة منخفضة. إنزيم متحولجديد جديد يعد بتدهور PET إلى المواد الخام البكر ، والتي يمكن استخدامها لصناعات بلاستيكية جديدة عالية الجودة. تظهر الإنزيمات التي يتم الترويج لها بالموجات فوق الصوتية كفاءة أعلى ، مما يسرع إعادة التدوير الأنزيمية للبلاستيك وزيادة قدرات العملية.
الموجات فوق الصوتية لإعادة تدوير البلاستيك الأنزيمية
عالية الكثافة ، والموجات فوق الصوتية منخفضة التردد معروفة جيدا لآثاره على ردود الفعل الأنزيمية. سونيكيشن يمكن استخدامها على حد سواء، وتفعيل وتعطيل الإنزيمات. سونيكيشن الخاضعة للرقابة في السعة المنخفضة إلى المتوسطة ينشط الإنزيمات ويعزز النقل الجماعي بين الإنزيمات والركيزة، مما يؤدي إلى زيادة النشاط الحفاز للإنزيمات.
سونيكيشن يغير خصائص الإنزيم وبالتالي تعزيز نشاط الانزيم. الركيزة بالموجات فوق الصوتية قبل المعالجة يسرع ردود الفعل الأنزيمية.
عزز خلط الموجات فوق الصوتية النقل الجماعي بين الإنزيمات والركيزة البلاستيكية ، بحيث يمكن للإنزيم اختراق وتحلل ذوبان PET البلوري للغاية. كتقنية موفرة للطاقة وسهلة التشغيل، تساعد سونيكيشن على إعادة تدوير PET بفعالية من حيث التكلفة وصديقة للبيئة.
التشتت بالموجات فوق الصوتية من الانزيم والركيزة
القص ولدت بالموجات فوق الصوتية والاضطرابات الصغيرة معروفة جيدا لكفاءتها العالية عندما يتعلق الأمر تشتيت التطبيقات. التشتت المستحث بالموجات فوق الصوتية من المجاميع الانزيمية وكذلك من التكتلات الركيزة يحسن النشاط الحفاز الأنزيمي منذ انهيار المجاميع الجزيئية والتكتلات يزيد من مساحة السطح النشط بين الإنزيمات والركيزة لرد الفعل.
بالموجات فوق الصوتية روجت إنزيم Cutinase
وقد أظهرت سونيكيشن نتائج جيدة في تفعيل إنزيم utinase Thc_Cut1 فيما يتعلق بنشاطالتحلل المائي PET. أدى التدهور الأنزيمي المعزز بالموجات فوق الصوتية لـ PET إلى زيادة 6.6 أضعاف في منتجات التدهور الصادرة مقارنة بPET غير المعالجة. زيادة النسبة المئوية البلورية (28%) في مسحوق PET والأفلام أدى إلى انخفاض غلة التحلل المائي، والتي يمكن أن تكون ذات صلة لavaialbility السطح خفضت. (راجع نيكولايفيتس وآخرون 2018)
- يعزز نشاط الإنزيم
- يسرع تفاعلات الإنزيم
- النتائج في ردود فعل أكثر اكتمالا
UIP4000hdT، معالج الموجات فوق الصوتية قوية 4000 واط
حول إعادة تدوير البلاستيك الأنزيمية
الإنزيم المائي ورقة فرع السماد cutinase (ذ م م) يحدث في الطبيعة ويقطع الروابط بين كتلتين من البولي ايثيلين terephthalate (PET), terephthalate وجلايكول الإيثيلين. ومع ذلك ، فإن الفعالية الإجمالية للإنزيم وحساسيته للحرارة هي عوامل الحد من التفاعل ، مما يقلل من كفاءة العملية بشكل كبير. يبدأ إنزيم السماد العضوي بغصن الأوراق في التحلل عند درجة حرارة 65 درجة مئوية ، في حين تتطلب عمليات تحلل PET درجات حرارة 72 درجة مئوية أو أعلى ، ودرجة الحرارة التي يبدأ فيها PET في الذوبان. المنصهر PET هو عامل عملية مهم منذ ذوبان يوفر مساحة سطح أعلى حيث يمكن أن تعمل على الإنزيم.
Reasearchers قد إعادة هندسة الأوراق الطبيعية فرع السماد cutinase الانزيم وتغيير الأحماض الأمينية في مواقعها ملزمة. أدى هذا إلى إنزيم متحول ة مما يدل على زيادة النشاط بمقدار 10,000 مرة في كسر روابط PET (مقارنة بإنزيم LLC الأصلي) وتحسن استقرار الحرارة بشكل كبير. وهذا يعني أن الإنزيم المتحول الجديد لا ينهار عند 72 درجة مئوية ، ودرجة الحرارة التي يبدأ فيها PET في الذوبان.
تفريق الموجات فوق الصوتية وتنشيط السطح يعزز التفاعل الحفاز مدفوعة بالأنزيمية. يمكن ضبط معلمات سونيكيشن محددة مثل السعة بالموجات فوق الصوتية والوقت ودرجة الحرارة والضغط بالضبط لنوع الإنزيم لزيادة نشاطه الحفاز. تعتمد معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية وآثارها على الإنزيمات على نوع الإنزيم المحدد وتكوين الأحماض الأمينية والهيكل المتوافق. وبالتالي ، فإن كل نوع من الانزيم لديه ظروف العملية المثلى التي يتم بموجبها تحقيق التنشيط الأمثل للإنزيم.
- زيادة نقل الجماعي
- زيادة ثابت المعدل
- زيادة الكفاءة الحفازة
- يمكن التحكم فيها بدقة لتلبية بقعة الحلو الإنزيمات
- اختبار المخاطر الخالية من المخاطر
- قابل للتطوير الخطي
- فعاله من حيث التكلفه
- آمنة وبسيطة للعمل
- صيانة منخفضة
- بسرعة روي
- صديق للبيئة
خزان مع 8kW الموجات فوق الصوتية (4x UIP2000hdT) والمحرض
معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لردود الفعل الأنزيمية
Hielscher Ultrasonics هو من ذوي الخبرة منذ فترة طويلة في تصميم وتصنيع وتوزيع الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات الطاقة في المختبر والصناعة. معرفتنا وخبرتنا في المعالجة بالموجات فوق الصوتية المتطورة هي جزء من العرض الذي نقدمه لعملائنا.
نحن نرشد عملائنا من الاستشارة الأولى حول اختبار الجدوى وتحسين العملية إلى التركيب النهائي وتشغيل نظام الموجات فوق الصوتية الخاص بك.
لدينا أجهزة الموجات فوق الصوتية التي يمكن التحكم فيها بدقة تسمح للتأثير على نشاط الإنزيم، والحركية، وخصائص الحرارية، فضلا عن درجة حرارة المعالجة.
تغطي محفظتنا من المعالجات بالموجات فوق الصوتية القوية والموثوقة المجموعة الكاملة من جهاز المختبر المدمج باليد إلى المعالجات الصناعية الكاملة. من 200 واط صعودا، تم تجهيز جميع الأجهزة بالموجات فوق الصوتية مع شاشة اللمس الرقمية، والبرمجيات الذكية، والتحكم في المتصفح عن بعد والبروتوكول التلقائي للبيانات على بطاقة SD المتكاملة. يسمح وضع دورة سونيكيشن القابل للتعديل بشكل فردي (وضع puls) بتعيين والتحكم في التعرض للإنزيم (فترات الوقت والراحة) للعلاج بالموجات فوق الصوتية. قوة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية يسمح لعملية 24 / 7 في الخدمة الشاقة وفي بيئات صعبة.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
الأدب / المراجع
- V. Tournier, C. M. Topham, A. Gilles, B. David, C. Folgoas, E. Moya-Leclair, E. Kamionka, M.-L. Desrousseaux, H. Texier, S. Gavalda, M. Cot, E. Guémard, M. Dalibey, J. Nomme, G. Cioci, S. Barbe, M. Chateau, I. André, S. Duquesne, A. Marty (2020): An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles. Nature 580(7802): 216-219.
- Efstratios Nikolaivits, Maria Kanelli, Maria Dimarogona, Evangelos Topakas (2018): A Middle-Aged Enzyme Still in Its Prime: Recent Advances in the Field of Cutinases. Catalysts 2018, 8, 612.
- Pellis, A.; Gamerith, C.; Ghazaryan, G.; Ortner, A.; Herrero Acero, E.; Guebitz, G.M. (2016): Ultrasound-enhanced enzymatic hydrolysis of poly(ethylene terephthalate). Bioresour. Technol. 218, 2016. 1298–1302.
- Meliza Lindsay Rojas; Júlia Hellmeister Trevilin; Pedro Esteves Duarte Augusto (2016): The ultrasound technology for modifying enzyme activity. Scientia Agropecuaria 7 /2, 2016. 145–150.
- Shamraja S. Nadar; Virendra K. Rathod (2017): Ultrasound assisted intensification of enzyme activity and its properties: a mini-review. World J Microbiol Biotechnol 2017, 33:170.
حقائق تستحق العلم
قوات التجويف الصوتية
انخفاض التردد، والموجات فوق الصوتية عالية الكثافة (حوالي 20 – 50kHz) يسبب التجويف الصوتية / بالموجات فوق الصوتية التي تنتج الآثار الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية. يمكن ملاحظة آثار التجويف الصوتي كتكوين ونمو وانهيار عنيف لاحق لفقاعات فراغ الدقيقة ، والتي تحدث بسبب تقلبات الضغط في موجات الموجات فوق الصوتية إلى سائل. أثناء انهيار فقاعات التجويف ، تحدث ما يسمى بالنقاط الساخنة ، والتي تقتصر على مساحة صغيرة ومدة قصيرة. تتميز تلك البقع الساخنة التي تحدث محليًا بالتدفئة المكثفة التي لا تقل عن 5000 K ، والضغوط التي تصل إلى 1200 بار ، وارتفاع درجة الحرارة وفروق الضغط التي تحدث في غضون مللي ثانية. يتم تسريع قطرات وجزيئات السائل في الطائرات السائلة مع سرعات تصل إلى 208m/ s.
يعتمد العلاج بالموجات فوق الصوتية للإنزيمات على التجويف الصوتي وقوى القص الهيدروديناميكية