Ultrasonik Təşviq Enzimatik Plastik Təkrar Emal
Polietilen tereftalat (PET) əsasən istifadə edilmiş su və içki şüşələrindən gələn böyük tullantı mənbəyidir. Son vaxtlara qədər PET-in təkrar emalı aşağı keyfiyyətli plastiklə nəticələnirdi. Yeni mutant ferment PET-in yeni yüksək keyfiyyətli plastiklər üçün istifadə oluna bilən təmiz xammala çevrilməsini vəd edir. Ultrasonik olaraq təşviq edilən fermentlər daha yüksək effektivlik göstərir, plastiklərin enzimatik təkrar emalını sürətləndirir və proses imkanlarını artırır.
Enzimatik Plastic Recycling üçün Ultrasonication
Yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs enzimatik reaksiyalara təsiri ilə məşhurdur. Sonikasiya həm fermentlərin aktivləşdirilməsi, həm də inaktivasiyası üçün istifadə edilə bilər. Aşağı və orta amplitüdlərdə idarə olunan sonikasiya fermentləri aktivləşdirir və fermentlər və substrat arasında kütlə transferini təşviq edir, bu da fermentlərin katalitik aktivliyinin artması ilə nəticələnir.
Sonication ferment xüsusiyyətlərini dəyişir və bununla da ferment aktivliyini artırır. Ultrasonik substratın ilkin müalicəsi enzimatik reaksiyaları sürətləndirir.
Ultrasonik qarışdırma fermentlər və plastik substrat arasında kütləvi köçürməni təşviq etdi, beləliklə ferment yüksək kristallıq PET-in əriməsinə nüfuz edə və parçalaya bildi. Enerjiyə qənaət edən və istifadəsi asan bir texnologiya olaraq, sonikasiya PET-in sərfəli və ekoloji cəhətdən təmiz təkrar emalına kömək edir.
Enzimatik reaksiyaların intensivləşdirilməsi üçün sonikator sistemi
Ferment və substratın ultrasəs dispersiyası
Ultrasonik olaraq yaradılan kəsmə və mikro turbulentlər, dağıdıcı tətbiqlərə gəldikdə yüksək səmərəliliyi ilə yaxşı tanınır. Molekulyar aqreqatların və aglomeratların parçalanması fermentlər və reaksiya üçün substrat arasında aktiv səth sahəsini artırdığından ferment aqreqatlarının, eləcə də substrat aglomeratlarının ultrasəs səbəb olduğu dispersiyası fermentativ katalitik fəaliyyəti yaxşılaşdırır.
Ultrasonik olaraq təşviq edilən Cutinase fermenti
Sonication PET hidroliz fəaliyyəti ilə bağlı ferment utinase Thc_Cut1 aktivləşdirilməsi yaxşı nəticələr göstərmişdir. PET-in ultrasəs ilə gücləndirilmiş enzimatik deqradasiyası təmizlənməmiş PET ilə müqayisədə buraxılan deqradasiya məhsullarının 6,6 dəfə artması ilə nəticələndi. PET tozunda və filmlərdə kristal faizinin (28%) artması hidroliz məhsuldarlığının azalması ilə nəticələndi ki, bu da səthin əlçatanlığının azalması ilə əlaqədar ola bilər. (müq. Nikolaivits et al. 2018)
- ferment aktivliyini artırır
- ferment reaksiyalarını sürətləndirir
- daha dolğun reaksiyalarla nəticələnir
Enzimatik plastik təkrar emalı haqqında
Hidroliz fermenti yarpaq-budaqlı kompost kutinaza (MMC) təbiətdə olur və polietilen tereftalat (PET), tereftalat və etilen qlikolun iki tikinti bloku arasındakı bağları kəsir. Bununla belə, fermentin ümumi effektivliyi və istiliyə həssaslığı prosesin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldan reaksiyanı məhdudlaşdıran amillərdir. Yarpaq-budaqlı kompost kutinaza fermenti 65°C-də parçalanmağa başlayır, PET-in deqradasiya prosesləri isə 72°C və ya daha yüksək temperatur tələb edir, PET-in əriməyə başladığı temperatur. Ərinmiş PET mühüm proses faktorudur, çünki ərimə fermentin işləyə biləcəyi daha yüksək səth sahəsi təklif edir.
Tədqiqatçılar təbii olaraq meydana gələn yarpaq-budaqlı kompost kutinaza fermentini yenidən layihələndirmiş və onun bağlanma yerlərində amin turşularını dəyişdirmişlər. Bu, PET bağlarının qırılmasında (doğma MMC fermenti ilə müqayisədə) 10.000 dəfə artan aktivlik və əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılmış istilik dayanıqlığı göstərən mutant fermentlə nəticələndi. Bu o deməkdir ki, yeni mutant ferment 72°C-də, yəni PET-in əriməyə başladığı temperaturda parçalanmır.
Ultrasonik dispersiya və səthin aktivləşdirilməsi enzimatik olaraq idarə olunan katalitik reaksiyanı təşviq edir. Ultrasəs amplitudası, vaxt, temperatur və təzyiq kimi spesifik sonication parametrləri katalitik aktivliyini artırmaq üçün ferment növünə tam uyğunlaşdırıla bilər. Ultrasəs emal parametrləri və onların fermentlərə təsiri xüsusi ferment növündən, onun amin turşusu tərkibindən və konformasiya quruluşundan asılıdır. Beləliklə, hər bir ferment növü optimal proses şəraitinə malikdir və bu şəraitdə fermentin optimal aktivləşməsinə nail olunur.
- Artan kütlə ötürülməsi
- Sürət sabitini artırdı
- Artan katalitik səmərəlilik
- Fermentlərin şirin nöqtəsini qarşılamaq üçün dəqiq idarə olunur
- Risksiz sınaq
- Xətti miqyaslı
- Xərc baxımından səmərəli
- təhlükəsiz və işləmək üçün sadə
- aşağı təmir
- Sürətli ROI
- ekoloji cəhətdən təmiz
8 kVt ultrasəs cihazı olan çən (4x UIP2000hdT) və təşviqatçı
Enzimatik reaksiyalar üçün yüksək performanslı ultrasəs prosessorları
Hielscher Ultrasonics, laboratoriya və sənayedə güc tətbiqləri üçün yüksək performanslı ultrasəs cihazların dizaynı, istehsalı və paylanmasında uzun müddətdir təcrübəlidir. Mürəkkəb ultrasəs emalında bilik və təcrübəmiz müştərilərimizə təqdim etdiyimiz təkliflərin bir hissəsidir.
Müştərilərimizə texniki-iqtisadi sınaq və prosesin optimallaşdırılması üzrə ilk məsləhətləşmədən ultrasəs sisteminizin son quraşdırılmasına və istismarına qədər rəhbərlik edirik.
Bizim dəqiq idarə olunan ultrasəs cihazlarımız ferment aktivliyinə, kinetikaya, termodinamik xassələrə, eləcə də emal temperaturuna təsir etməyə imkan verir.
Güclü və etibarlı ultrasəs prosessorları portfelimiz kompakt əl laboratoriya cihazından tutmuş tezgah üstü və tam sənaye prosessorlarına qədər bütün çeşidi əhatə edir. 200 vattdan yuxarı olan bütün ultrasəs cihazları rəqəmsal sensor displey, ağıllı proqram təminatı, brauzerin uzaqdan idarə edilməsi və inteqrasiya olunmuş SD kartda avtomatik məlumat protokollaşdırılması ilə təchiz edilmişdir. Fərdi tənzimlənən sonikasiya dövrü rejimi (puls rejimi) ultrasəs müalicəsinə fermentin təsirini (vaxt və istirahət dövrləri) təyin etməyə və idarə etməyə imkan verir. Hielscher-in ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Yüksək güclü ultrasəs homojenizatorları laboratoriya üçün pilot və sənaye miqyası.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- 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.
Bilməyə Dəyər Faktlar
Akustik kavitasiya qüvvələri
Aşağı tezlikli, yüksək intensivlikli ultrasəsləmə (təxminən 20 – 50kHz) fiziki, mexaniki və kimyəvi təsirlər yaradan akustik / ultrasəs kavitasiyasına səbəb olur. Akustik kavitasiyanın təsirləri, mayeyə birləşən ultrasəs dalğalarının təzyiq dalğalanmaları nəticəsində yaranan dəqiqəlik vakuum baloncuklarının əmələ gəlməsi, böyüməsi və sonradan şiddətli çökməsi kimi müşahidə edilə bilər. Kavitasiya baloncuklarının partlaması zamanı kiçik məkanla məhdudlaşan və qısa müddətə bağlanan qaynar nöqtələr meydana gəlir. Bu yerli qaynar nöqtələr ən azı 5000 K intensiv istiləşmə, 1200 bara qədər təzyiqlər və millisaniyələrdə baş verən yüksək temperatur və təzyiq fərqləri ilə xarakterizə olunur. Mayenin damcıları və hissəcikləri 208 m/s-ə qədər sürətlə maye reaktivlərə çevrilir.
Fermentlərin ultrasəs müalicəsi akustik kavitasiya və onun hidrodinamik kəsmə qüvvələrinə əsaslanır