Alge Grow Lab – Ultrasonične ekstrakcije algi

Alge Uzgoj

Alge Grow Lab razvio niz cjevaste i ravne fotobioreaktorima za uzgoj algi, kao i proces ćelije ultrazvučnih razaranja na osnovu Hielscher ultrazvučnog procesora opremljen sa ćelijama protoka.
Opće dijagram toka procesa prikazan je ispod.

Dijagram prikazuje proces uzgoja algi i proizvodnja algi nafte koristeći ultrasonication. © Alge Grow Lab

Primjeri Alge Grow Lab fotobioreaktorima su predstavljeni u nastavku.
Upotreba LED panela emitiraju svjetlost u PAR dijelu spektra omogućuje da se postigne maksimalno rasti stopom od algi.
Na primjer, nakon inokulacije Chlorella vulgaris sa početnim gustoće 0,146 g / L postigli smo gustoću 7.3g / L u 7 dana.

Alge Ćelije Uništavanje Ultrasonification

Nakon što je stadion rast algi, alge ćelije su zrele za liječenje proizvodnju nafte. Kao što je sadržaj ćelije je odvojena od okruženja koje strukturu čine stanične membrane, metoda ćelije poremećaj je značajan u pogledu oslobađanja kompletnog intracelularne materijala. Stanične membrane daje mehaničku čvrstoću u ćeliju i sačuvati svoj integritet. Elastična svojstva stanične membrane dopustiti ćelije izdržati brze promjene u osmotski pritisak koji se mogu javiti u svojim vanjskim okruženjem.
Oba ultrazvuk i metode mikrovalna-pomoć, koji su opisani u nastavku, značajno poboljšati vađenje mikroalgi, uz veću efikasnost, smanjenje vremena ekstrakcije i veće prinose, kao i niske do umjerene troškove i zanemarivi dodao toksičnosti.
Vrlo često vađenje cilja proizvoda iz algi je efikasniji ako ćelije alge su uništeni prije ekstrakcije. Ali ponekad, sama ćelija uništenje dovodi do oslobađanja cilja proizvoda, a samo je proces razdvajanja je potrebno da bi ga (npr ekstrakcije lipida iz algi za proizvodnju biogoriva).
Laboratorija za uzgoj algi integriše ultrazvučni sistem za poremećaj ćelija i ekstrakciju u njihovo postavljanje kako bi se osiguralo visoko efikasan proces postizanja potpunog oslobađanja intracelularnog sadržaja i time i veće prinose u kraćem vremenu. U ultrazvučnom reaktoru ultrazvučni talasi stvaraju kavijaturu u tečnom mediju koji sadrži ćelije algi. Kavitacijski mehurići rastu tokom alternativnih faza rafalizacije ultrazvučnog talasa sve dok ne postignu određenu veličinu, kada se ne može dalje adsorbirati dalje energije. Na ovoj maksimalnoj tački rasta balona, ​​praznine se srušavaju tokom faze kompresije. Kolaps mehurića stvara ekstremne uslove diferencijala pritiska i temperature, kao i udarne talase i jake tečnosti mlaznice. Ove ekstremne sile ne uništavaju samo ćelije, već i efikasno ispiraju svoj sadržaj u tečne medije (npr. Vodu ili rastvarače).
Djelotvornost ultrazvučne uništenja jako ovisi o trajnosti i elastičnosti ćelije zidova, što značajno varira između pojedinačnih algi sojeva. To je razlog zašto se efficieny uništavanja ćelija visoko utjecajem parametara procesa sonification: Najvažniji parametri su amplituda, pritisak, koncentracija & viskoznost, i temperature. Ovi parametri moraju biti optimiziran za svaki određene vrste algi kako bi se osigurala optimalna učinkovitost obrade.
Neki od primjera ćelije poremećaja i raspada različitih sojeva algi mogu se naći u člancima citirana ispod:

• Dunnaliella Salina i Nannochloropsis oculata: King popodne, Nowotarski K .; Joyce, E.M .; Mason, T.J. (2012): Ultrazvučno poremećaj algi ćelija. AIP Zbornik radova; 5/24/2012, Vol. 1433 broj 1, str. 237.
• Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Ali, Weaam Jaafar (2013): Evaluacija i poređenje algi metoda ćelije poremećaja: Mikrovalna, vodenoj kupelji, mikser, ultrazvučno i laserski tretman. Applied Energy, marta 2013. godine, Vol. 103, stranice 128-134.
• Nanochloropsis Salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Utjecaj različitih tehnika ćelije poremećaja na mono probavu algi biomase. Svijet Renewable Energy Congress 2011, Bioenergija Technologies 8-12 maja 2011. godine, u Švedskoj.
• Schizochytrium limacinum i Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Evaluacija mikroalgi ćelije poremećaja ultrazvučnim tretman. Bioresource Technology 2012, Vol. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer i Roberto E. Armenta (2011): Razvoj vađenje nafte iz mikroalge. Europeen Jornal lipidne znanosti tehnologije, 2011.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke, dr N. Hempel, L. Dombrowski, dr O. Pulz: Poboljšanje ćelije poremećaja za Scotiellopsis terrestris putem ultrazvuka i pektin razlaže enzima. Naturstoffchemie.

proces

Nakon gajenja, struja biomase algi se napaja na uređaj za koncentraciju kako bi se odvojila biomasa iz tečnog medija. Koncentrat se akumulira u spremniku. Nakon razdvajanja, ćelije moraju biti poremećene da oslobađaju ulje i drugi intracelularni materijal. Prema tome, koncentrisana biomasa se pumpa preko Hielscher ultrazvučnog uređaja. Postavljanje ultrazvučne recirkulacije osigurava recirkulaciju koncentrata ćelije pod datim pritiskom kroz Hielscher protočnu ćeliju nazad u akumulacioni rezervoar. Recirkulacija traje vreme potrebno za uništavanje ćelija. Kada se proces uništenja završi, biomasa sa uništenim ćelijama se pumpa u uređaj za odvajanje proizvoda, gde se desi konačno odvajanje proizvoda od preostalih ostataka.

Alge ćelija uništenje jedinica s koncentracijom na biomasu / uređaja odvajanje i 1,5 kW ultrazvučnog procesora UIP1500hd Hielscher a. © Alge Grow Lab

Mjerenje postotak uništenih ćelija

Za evaluaciju efikasnosti lom alge, alge Grow Lab koristi dvije različite metodologije za mjerenje postotak uništenih ćelija:

1. Metoda Prva analiza se zasniva na mjerenju klorofila A, B i A + B fluorescencije.
   Tokom sporo centrifugiranja centrifugiranje, ćelije algi i ostaci će peletirati na dnu primaoca, ali ostaci slobodnog plutajućeg hlorofila i dalje će ostati u supernatantu. Koristeći ove fizičke karakteristike ćelije i hlorofila, može se utvrditi procenat lomljenih ćelija. Ovo se postiže merenjem prvenstveno ukupne hlorofilne fluorescencije uzorka. Zatim, uzorak se centrifugira. Nakon toga se meri hlorofil fluorescencija supernatanta. Uzimajući procenat fluorescencije hlorofila u supernatantu hlorofilnoj fluorescenciji ukupnog uzorka, može se proceniti procenat polomljenih ćelija. Ovaj oblik merenja je prilično tačan, ali čini pretpostavku da je broj hlorofila po ćeliji uniforman. Ukupno ekstrakcije hlorofila izvršene su korišćenjem metanola.
2. Za metodu drugu analizu, klasične hemocytometry se koristi za mjerenje gustoće ćelija u ubranog uzorku algi. Postupak se provodi u 2 koraka:

• Prvo, gustina ćelija ubranog uzorka alge pre tretmana ultrazvukom se mjeri.
• Drugo, broj ne-uništene (preostali) ćelija nakon sonification istog uzorka se mjeri.
  Na osnovu rezultata ove dvije mjerenja u, postotak uništenih ćelija izračunati.

Pic.1: Alge Prije Destruction © Alge Grow Lab

Slika 2: Alge poremećaj: 50% ćelija prekida nakon 60 min. sonication. © Alge Grow Lab

Slika 3: Alge poremećaj: 100% ćelija prekida nakon 120 min. sonication. © Alge Grow Lab