Alger Grow Lab – Ultralyds alger ekstraktion

Alger Dyrkning

Alger Grow Lab udviklet en række rørformede og flade fotobioreaktorer for alger dyrkning samt en proces ved celle ultralyds ødelæggelse baseret på Hielscher ultralyds-processorer udstyret med flow-celler.
Den generelle rutediagram af fremgangsmåden er vist nedenfor.

Rutediagrammet viser processen med alger dyrkning og algeolie produktion ved hjælp af ultralydsbehandling. © Alger Grow Lab

Eksempler på Alger Grow Labs fotobioreaktorer er præsenteret nedenfor.
Anvendelsen af ​​LED paneler udsender lys i PAR del af frekvenser gør det muligt at opnå en maksimal vokse på alger.
For eksempel, efter inokulation af Chlorella Vulgaris med den indledende densitet af 0,146 g / l vi opnåede densitet 7,3 g / l i 7 dage.

Alger Cells Destruction ved ultralydsbehandling

Efter algevækst stadion, algerne celle er modne til olieproduktionen behandling. Som indhold cellen er adskilt fra det omgivende miljø ved en struktur med omfattede cellemembraner, den cellesprængningsmetode er signifikant med hensyn til frigivelse af det komplette intracellulære materiale. Cellemembranen tilvejebringer mekanisk styrke til cellen og bevare sin integritet. Elastiske egenskaber cellemembranen lade cellerne modstå de hurtige ændringer i osmotisk tryk, der kan opstå i deres ydre omgivelser.
Både ultralyd og mikrobølge-assisteret fremgangsmåder, som er beskrevet nedenfor, forbedre udvindingen af ​​mikroalger signifikant, med højere effektivitet, reducerede ekstraktionstider og forøgede udbytter samt lave til moderate omkostninger og ubetydelig tilsat toksicitet.
Meget ofte ekstraktion af goal produkter fra alger er mere effektiv, hvis algeceller ødelægges inden ekstraktionen. Men nogle gange, cellen ødelæggelse selv fører til frigivelse af målet produkt, og kun adskillelsesprocessen er nødvendig for at få det (fx udvinding af lipider fra alger til produktion af biobrændstoffer).
Alger Grow Lab integrerer et ultralydsystem til celleforstyrrelse og ekstraktion i deres opsætning for at sikre en yderst effektiv proces, der sikrer en fuldstændig frigivelse af intracellulært indhold og derved højere udbytter på kortere tid. I ultralydsreaktoren skaber ultralydbølger caviatation i det flydende medium, der indeholder algerne. Kavitationsboblerne vokser under ultralydbølgernes alternerende sjældningsfaser indtil de opnår en vis størrelse, når ingen yderligere energi kan adsorberes. Ved dette maksimale punkt for boblevækst falder hulrummet sammen under en kompressionsfase. Boblekollapset skaber ekstreme betingelser for forskelle mellem tryk og temperatur samt stødbølger og stærke væskestråler. Disse ekstreme kræfter ødelægger ikke kun cellerne, men også effektivt vasker deres indhold i væskemedierne (fx vand eller opløsningsmidler).
Effektiviteten af ​​den ultrasoniske ødelæggelse afhænger stærkt af holdbarhed og elasticitet af cellevæggene, som varierer betydeligt mellem de enkelte alger stammer. Det er grunden til, at efficieny af celledestruktion er stærkt påvirket af parametrene i lydbehandling proces: De vigtigste parametre er amplitude, tryk, koncentration & viskositet og temperatur. Disse parametre skal være optimeret til hvert enkelt stamme af alger til at sikre den optimale behandling effektivitet.
Nogle eksempler på celle forstyrrelser og nedbrydning af forskellige alger stammer kan findes i de nedenfor artikler:

• Dunnaliella salina og Nannochloropsis oculata: King P.M. Nowotarski K .; Joyce, E.M .; Mason, T. J. (2012): Ultrasonic afbrydelse af alger celler. AIP Conference Proceedings; 2012/05/24, bd. 1433 Issue 1, s. 237.
• Nannochloropsis oculata Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Ali, Weaam Jaafar (2013): Evaluering og sammenligning af algecellen brydningsmetoder: Microwave, vandbad, blender, ultralyd og laserbehandling. Anvendt Energi, marts 2013 bd. 103, side 128-134.
• Nanochloropsis salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Indflydelse af forskellige cellesprængning teknikker på mono fordøjelse af alge-biomasse. Verdenskonferencen om vedvarende energi Congress 2011, Bioenergi Technologies, 8-12 Maj 2011, Sverige.
• Schizochytrium limacinum og Chlamydomonas reinhardtii Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Evaluering af mikroalger cellesprængning ved ultralydsbehandling. Bioressource Technology 2012, bd. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer og Roberto E. Armenta (2011): Udviklingen i olieudvinding fra mikroalger. Europeen Jornal of Lipid Science Technology, 2011.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke, Dr. N. Hempel, L. DOMBROWSKI Prof. Dr. O. PULZ: Forbedring af cellesprængning for Scotiellopsis terrestris ved hjælp af ultralyd og en pectin nedbrudt enzym. Naturstoffchemie.

Behandle

Efter dyrkning tilføres algenbiomassestrømmen til koncentrationsindretningen for at adskille biomassen fra det flydende medium. Koncentratet akkumuleres i opbevaringstanken. Efter adskillelsen skal cellerne forstyrres for at frigive olie og andet intracellulært materiale. Derfor pumpes den koncentrerede biomasse gennem en Hielscher ultralyd enhed. Ultralydsrecirkulationsopsætningen sikrer recirkulationen af ​​cellekoncentratet under det givne tryk gennem Hielscher-flowcellen tilbage til akkumuleringstanken. Recirkulationen varer den tid, der kræves for at ødelægge celler. Når ødelæggelsesprocessen er afsluttet, pumpes biomassen med de ødelagte celler til produktseparationsanordningen, hvor den endelige separation af produktet fra de resterende affald forekommer.

Algecelle ødelæggelse enhed med biomassekoncentration / separationsindretning og Hielscher s 1,5 kW ultralyds-processor UIP1500hd. © Alger Grow Lab

Måling af procentdelen af ​​ødelagte celler

For effektiviteten evaluering af alger brud, alger Grow Lab anvendt to forskellige metoder til at måle procentdelen af ​​ødelagte celler:

1. Den første analyse metode er baseret på måling af klorofyl A, B og A + B fluorescens.
   Under langsom centrifugering vil algerceller og snavs pille i bunden af ​​modtageren, men resten af ​​frit flydende chlorophyll forbliver stadig i supernatanten. Ved anvendelse af disse fysiske egenskaber ved cellen og chlorophyll kan procentdelen af ​​de ødelagte celler fastslås. Dette opnås ved først at måle den samlede chlorophylfluorescens af en prøve. Derefter centrifugeres prøven. Derefter måles supernatantens chlorophylfluorescens. Ved at tage procentdelen af ​​chlorophyllfluorescens i supernatanten til chlorofylfluorescensen af ​​den samlede prøve, kan der foretages en estimering af procentdelen af ​​brudte celler. Denne form for måling er ret præcis, men antager at antallet af chlorophyll pr. Celle er ensartet. Samlede chlorophyll-ekstraktioner blev udført under anvendelse af methanol.
2. Til den anden analysemetode, har den klassiske hæmocytometri blevet anvendt til at måle celledensiteten i den høstede alger prøven. Fremgangsmåden udføres i 2 trin:

• For det første er celledensiteten af ​​den høstede alger prøven før ultralydsbehandlingen målt.
• For det andet er antallet af ikke-ødelagte (resterende) celler efter lydbehandling af den samme prøve målt.
  Baseret på resultaterne af disse to målinger, er procentdelen af ​​ødelagte celler beregnet.

Pic.1: Alger Før Destruction © Alger Grow Lab

Pic 2: Algae forstyrrelser: 50% cellesprængning efter 60 min. lydbehandling. © Alger Grow Lab

3: Algae forstyrrelser: 100% cellesprængning efter 120 min. lydbehandling. © Alger Grow Lab