Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Les algues creixen Lab – Extracció d'algues ultrasònica

El cultiu d'algues

Les algues creixen Lab va desenvolupar una sèrie de fotobioreactors tubulars i plànols per al cultiu d'algues, així com un procés de destrucció ultrasònica cel·lular basat en processadors d'ultrasons Hielscher equipats amb cèl·lules de flux.
El diagrama de flux general del procés es mostra a continuació.

Algues Gro Lab va desenvolupar una configuració completa procés que inclou fotobioreactor per al cultiu d'algues i el processament aigües avall per obtenir oli d'algues.

El diagrama de flux mostra el procés de cultiu d'algues i la producció d'oli d'algues mitjançant ultrasons. © Les algues creixen Lab

Els exemples de les algues creixen fotobiorreactors de laboratori es presenten a continuació.
L'ús dels panells de LED que emet llum a la part PAR de l'espectre permet assolir una taxa màxima créixer les algues.
Per exemple, després de la inoculació de Chlorella vulgaris amb la densitat inicial de 0,146 g / L es va aconseguir la densitat de 7,3 g / L en 7 dies.

www.algaegrowlab.com

Les algues creixen Lab subministra fotobiorreactors i equips per a la producció d'oli d'Alge.

Cèl·lules de les algues destrucció per ultrasons

Després que l'estadi el creixement d'algues, la cèl·lula algues estan madures per al tractament de producció de petroli. A mesura que el contingut de la cel se separa del medi ambient circumdant per una estructura de les membranes cel·lulars compreses, el mètode de disrupció cel·lular és significatiu pel que fa a l'alliberament del material intracel·lular completa. La membrana cel·lular proporciona resistència mecànica a la cèl·lula i preservar la seva integritat. Les propietats elàstiques de la membrana cel·lular permeten a les cèl·lules per resistir els canvis ràpids en la pressió osmòtica que poden ocórrer en l'entorn extern.
Tant ultrasò i mètodes assistides per microones, que es descriuen a continuació, millorar l'extracció de microalgues de manera significativa, amb una major eficiència, temps d'extracció reduïdes i augment dels rendiments, així com baixa a moderada costos i la toxicitat afegit insignificant.
Molt sovint l'extracció dels productes meta a partir d'algues és més eficaç si les cèl·lules de les algues es destrueixen abans de l'extracció. Però de vegades, la destrucció de les cèl·lules en si porta a l'alliberament del producte objectiu, i només es necessita el procés de separació aconseguir-ho (per exemple, l'extracció dels lípids de les algues per a la producció de biocombustibles).
El Laboratori de Cultiu d'Algues integra un sistema d'ultrasons per a la interrupció i extracció de cèl·lules en la seva configuració per assegurar un procés altament eficient que aconsegueixi una alliberació completa de contingut intracel·lular i, per tant, un rendiment més alt en temps més curt. En el reactor ultrasònic, les ones ultrasòniques creen la cavitació en els suports líquids que contenen les cèl·lules d'algues. Les bombolles de cavitació creixen durant les fases alternatives d'expansió de l'ona ultrasònica fins que aconsegueixen certa grandària, quan no es pot adsorver cap energia addicional. En aquest punt màxim de creixement de la bombolla, els buits s'esfondren durant una fase de compressió. El col·lapse de la bombolla crea condicions extremes de diferencials de pressió i temperatura, així com ones de xoc i forts dolls líquids. Aquestes forces extremes no només destrueixen les cèl·lules, sinó que també renten els seus efectes en els mitjans líquids (per exemple, aigua o dissolvents).
L'eficàcia de la destrucció d'ultrasons depèn fortament de durabilitat i elasticitat de les parets de les cèl·lules, que varia considerablement entre els ceps d'algues individuals. Aquesta és la raó per la efficieny de la destrucció cel·lular està molt influenciada pels paràmetres del procés de tractament amb ultrasons: Els paràmetres més importants són l'amplitud, la pressió, la concentració & la viscositat, i la temperatura. Aquests paràmetres han de ser optimitzats per a cada soca particular d'algues per assegurar l'eficiència de processament òptim.
Alguns exemples de la ruptura cel·lular i la desintegració de diferents soques d'algues es poden trobar en els articles citats a continuació:

  • Salina Dunnaliella i oculata Nannochloropsis: Rei P. M., Nowotarski K.; Joyce, E.M.; Mason, T. J. (2012): la interrupció d'ultrasons de les cèl·lules d'algues. Actes de la Conferència AIP; 5/24/2012, Vol. 1433 Edició 1, pàg. 237.
  • Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Ali, Weaam Jaafar (2013): Avaluació i comparació de mètodes de disrupció cel·lular d'algues: microones, bany d'aigua, liquadora, tractament amb ultrasons i làser. Energia Aplicada, març de 2013, vol. 103, pàgines 128-134.
  • Nannochloropsis Salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Influència de diferents tècniques de disrupció cel·lular de mico en la digestió de la biomassa d'algues. Congrés Mundial d'Energia Renovable 2011, Bioenergia Tecnologies, 8-12 de maig de 2011, Suècia.
  • limacinum Schizochytrium i Chlamydomonas reinhardtii: José Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Avaluació de la ruptura cel·lular de microalgues mitjançant tractament amb ultrasò. La tecnologia de bio-2012, vol. 125, pp.175-81.
  • Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer i Roberto E. Armenta (2011): Els avenços en l'extracció d'oli a partir de microalgues. Europeen Jornal of Lipid Tecnologia de la Ciència de 2011.
  • terrestris Scotiellopsis: S. Starke, Dr. N. Hempel, L. Dombrowski, Prof. Dr. O. Pulz: Millora de disrupció cel·lular per Scotiellopsis terrestris per mitjà d'ultrasons i un enzim de pectina descompost. Naturstoffchemie.
el cultiu d'algues en un fotobioreactor 500L

fotobioreactor tubular 500L amb panells LED © algues creixen Lab

Les algues creixen Lab subministra fotobioreactors en diversos dissenys per al cultiu d'algues.

Plana fotobioreactor equipat amb panells LED © algues creixen Lab

procés

Després del cultiu, el corrent de biomassa d'algues s'alimenta al dispositiu de concentració per separar la biomassa dels mitjans líquids. El concentrat s'acumula al dipòsit d'emmagatzematge. Després de la separació, les cèl·lules han de ser interrompudes per alliberar l'oli i altres materials intracel·lulars. Per tant, la biomassa concentrada es bomba a través d'un dispositiu ultrasònic Hielscher. La configuració de recirculació ultrasònica assegura la recirculació del concentrat de cèl·lules sota la pressió donada a través de la cel·la de flux de Hielscher al dipòsit d'acumulació. La recirculació dura el temps necessari per destruir les cel·les. Quan es completa el procés de destrucció, la biomassa amb les cèl·lules destruïdes es bombeja al dispositiu de separació del producte, on es produeix la separació final del producte dels residus restants.

ultrasonicación de gran abast és el mètode eficient per al trencament de cèl·lules d'algues. UIP1500hd Hielscher és un homogeneïtzador ultrasònic 1500 watts que es pot integrar fàcilment per complir les aplicacions més exigents.

unitat de destrucció de les cèl·lules d'algues amb concentració de biomassa / dispositiu de separació i 1,5 kW UIP1500hd processador d'ultrasons de Hielscher. © Les algues creixen Lab

Mesura del percentatge de cèl·lules destruïdes

Per a l'avaluació de l'eficiència del trencament algues, algues creixen Lab utilitza dues metodologies diferents per mesurar el percentatge de cèl·lules destruïdes:

  1. El primer mètode d'anàlisi es basa en el mesurament de la clorofil·la A, B, i A + B de fluorescència.
    Durant la centrifugació de spin lent, les cèl·lules d'algues i les restes es pelletitzen al fons del receptor, però els restes de clorofil·la flotant lliure es mantindran en el sobrenedant. Utilitzant aquestes característiques físiques de la cèl·lula i la clorofil·la, es pot determinar el percentatge de cèl·lules trencades. Això s'aconsegueix mesurant primerament la fluorescència cloròfila total d'una mostra. Després, la mostra es centrifuga. Posteriorment, es mesura la fluorescència de clorofil · la del sobrenedant. Prenent el percentatge de fluorescència de clorofil · la en el sobrenedant de la fluorescència de clorofil · la de la mostra total, es pot fer una estimació del percentatge de cèl·lules trencades. Aquesta forma de mesura és bastant precisa, però suposa que la quantitat de clorofila per cel·la és uniforme. Es van realitzar extraccions totals de clorofil·la utilitzant metanol.
  2. Per al segon mètode d'anàlisi, la hemocitometría clàssica s'ha utilitzat per mesurar la densitat de cèl·lules en la mostra d'algues collit. El procediment es porta a terme en 2 passos:
  • En primer lloc, es mesura la densitat cel·lular de la mostra d'algues recol·lectades abans del tractament d'ultrasò.
  • En segon lloc, es mesura el nombre de cèl·lules no destruïdes (restants) després de sonificació de la mateixa mostra.
    Basat en els resultats d'aquestes dues mesures, el percentatge de cèl·lules destruïdes es calcula.
La imatge mostra el concentrat d'algues abans de la ruptura cel·lular a través d'energia per ultrasò (Hielscher UIP1500hd). © Les algues creixen Lab

Fig.1: Algues abans de la destrucció © algues creixen Lab

La imatge microscòpica mostra el concentrat d'algues després de 60 min. sonicació. 50% de la cèl·lula d'alga ja estan trencades.

Pic 2: Algues interrupció: interrupció de la cèl·lula 50% després de 60 min. sonicació. © Les algues creixen Lab

imatge microscòpica de cèl·lules de les algues per ultrasons interromput i desintegrades. © Les algues creixen Lab

Pic 3: Algues interrupció: interrupció de la cèl·lula 100% després de 120 min. sonicació. © Les algues creixen Lab

Les algues creixen Lab ha desenvolupat una unitat de destrucció ultrasònica integració d'equips d'ultrasons de Hielscher de disrupció cel·lular (clic per ampliar!)

Diagrama de flux de les algues creixen Lab de cultiu d'algues i la unitat de processament. © Les algues creixen Lab

Contacti amb nosaltres / Demana més informació

Parlar amb nosaltres sobre els seus requisits de processament. Anem a recomanar els paràmetres de configuració i de processament més adequats per al seu projecte.





Tingueu en compte que Política de privacitat.