Събиране на микроводорасли, подобрено чрез ултразвукова обработка
Микроводораслите са богати на липиди, белтъчини и микронутриенти, което ги прави ценен източник на хранителни вещества. Предвид структурната устойчивост на клетъчните стени на водораслите и необходимостта от последваща екстракция на вътреклетъчни съединения – особено липиди и микронутриенти – е необходима нетермична, високоефективна технология. Със своите ултразвукови апарати Hielscher предлага превъзходно решение за обработка, което улеснява и подобрява два съществени етапа на процеса – концентриране на биомасата и разрушаване на клетките.
Ултразвуков апарат UIP1000hdT за обработка на водорасли
Един ултразвуков апарат – два етапа при обработката на водорасли
- Събиране на водорасли без разрушаване
Без нарушаване на жизнеспособността или увреждане на целостта на типичната многоклетъчна спирална структура на Arthrospira platensis. Слабите ултразвукови вибрации и кавитацията предизвикват колапс на газовите везикули в клетките на Arthrospira platensis, като по този начин позволяват на иначе плаващите клетки да се утаят. Това улеснява концентрирането на биомасата от водорасли. - Разрушаване на клетките за екстракция (липиди, белтъчини, биоактивни съединения)
Във втория етап на процеса, екстракцията, се използва интензивна ултразвукова обработка за разрушаване на клетъчната структура на Arthrospira platensis с цел освобождаване на вътреклетъчни съединения като липиди, белтъчини и биоактивни съединения.
Научете повече за ултразвуковата екстракция от водорасли!
Събиране на водорасли, подобрено чрез ултразвук
В изследването на Lecina et al. (2015) култури от цианобактерията Arthrospira fusiformis (също Arthrospira platensis) са подложени на ултразвукова обработка без разрушаване, която показва значително улесняване на утаяването и извличането на биомасата. Чрез прилагане на ултразвукови полета с нисък интензитет (≤0,5 W/mL) изследователите предизвикват обратима флокулация, без да нарушават жизнеспособността или морфологията на клетките – изискване за приложения, при които са необходими неповредени биомолекули или жизнеспособни клетки за по-нататъшно култивиране.
С „ултразвуковата обработка без разрушаване тези микроводорасли могат лесно да бъдат утаени, като по този начин биомасата се концентрира около 30 пъти, а същевременно се постига добив при извличане от около 80–85%.“ (Lecina et al., 2015)
Ултразвуков екстрактор UIP2000hdT с реактор от неръждаема стомана за екстракция на липиди, белтъчини и биоактивни съединения от водорасли за търговски цели.
Високопроизводителни ултразвукови апарати за събиране на водорасли и екстракция
Ултразвуковите апарати на Hielscher са усъвършенствани, високопроизводителни ултразвукови процесори, проектирани за приложения както в лабораторен, така и в промишлен мащаб, което ги прави идеално подходящи за процесите на събиране на водорасли и екстракция. На етапа на събиране системите на Hielscher позволяват прецизна ултразвукова обработка с нисък интензитет, която стимулира агрегацията и утаяването на клетките, без да уврежда тяхната цялост. След това възможностите им за работа с висок интензитет позволяват контролирано разрушаване на клетките, улеснявайки ефективното освобождаване на вътреклетъчни липиди, пигменти и микронутриенти. С регулируеми амплитуди и цикличен режим, режими на непрекъсната работа и здрава конструкция ултразвуковите апарати на Hielscher подпомагат мащабируемата, енергийно ефективна биопреработка – което ги прави ключов инструмент в съвременните биорафинерии за водорасли.
- висока ефективност
- най-съвременна технология
- надеждност и здравина
- регулируем, прецизен контрол на процеса
- партидна обработка и обработка в линия
- за всякакъв обем
- интелигентен софтуер
- интелигентни функции (напр. програмируемост, записване на данни, дистанционно управление)
- лесна и безопасна работа
- минимална поддръжка
- CIP (почистване на място)
Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия
Ултразвуковите апарати на Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени инсталации. Ултразвуковите апарати на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни среди.
Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, която поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са в съответствие с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | по-висок | група от UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за приложения, свързани със смесване, диспергиране, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и промишлен мащаб.
Литература / Източници
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Често задавани въпроси
Как се предизвиква утаяването на клетките?
Утаяването на клетките се предизвиква главно от колапса на вътреклетъчните газови везикули, който нарушава регулирането на плаваемостта. Това води до повишаване на плътността на клетките и ги кара да потъват извън фотичната зона, особено при планктонни организми като цианобактериите.
Какво представляват газовите вакуоли в клетките?
Газовите вакуоли са изпълнени с газ структури с белтъчна обвивка, които се срещат във водни прокариоти, включително цианобактерии. Те осигуряват контрол на плаваемостта, като позволяват на клетките да регулират вертикалното си положение във водния стълб за оптимален достъп до светлина и хранителни вещества.
Какво представляват цианобактериите?
Цианобактериите са фотосинтезиращи прокариоти, които произвеждат кислород и се срещат често в сладководни и морски среди. Те играят ключова роля във фиксацията на азот и първичната продукция и могат да предизвикват вредни цъфтежи на водорасли при еутрофни условия.
Какво представлява Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis е нишковидна, планктонна цианобактерия, известна със своята спирална морфология. Тя се развива добре в алкални содови езера и е основен компонент в храната на фламингото. За търговски цели се култивира като „Спирулина“ заради високото си съдържание на белтъчини и хранителни вещества.
Как ултразвуковата обработка влияе върху водораслите?
Ултразвуковата обработка разрушава клетките на водораслите чрез кавитация, което води до увреждане на мембраните, колапс на газовите везикули и нарушена фотосинтеза. При цианобактерии като Microcystis aeruginosa чувствителността към ултразвукова обработка се повишава след клетъчното делене, вероятно поради структурни уязвимости в късната светла фаза на денонощния цикъл.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до промишлен мащаб.