Verbesserte Mikroalgenernte durch Ultraschallbehandlung

Mikroalgen sind reich an Lipiden, Proteinen und Mikronährstoffen und damit eine wertvolle Nährstoffquelle. Angesichts der strukturellen Widerstandsfähigkeit der Algenzellwände und der erforderlichen nachgeschalteten Extraktion intrazellulärer Verbindungen – insbesondere von Lipiden und Mikronährstoffen – ist eine nichtthermische, hocheffiziente Technologie erforderlich. Mit seinen Ultraschallgeräten bietet Hielscher eine überlegene Verarbeitungslösung, die zwei wesentliche Verarbeitungsschritte erleichtert und verbessert – die Aufkonzentrierung der Biomasse und den Zellaufschluss.

Ein Ultraschallgerät – zwei Schritte in der Algenverarbeitung

1. Zerstörungsfreie Algenernte
   Dabei werden weder die Lebensfähigkeit beeinträchtigt noch die Integrität der typischen mehrzelligen Spiralstruktur von Arthrospira platensis beschädigt. Sanfte Ultraschallschwingungen und Kavitation lassen die Gasvesikel innerhalb der Zellen von Arthrospira platensis kollabieren, sodass die ansonsten durch ihren Auftrieb schwebenden Zellen sedimentieren können. Dies erleichtert die Aufkonzentrierung der Algenbiomasse.
2. Zellaufschluss zur Extraktion (Lipide, Proteine, bioaktive Verbindungen)
   Im zweiten Prozessschritt, der Extraktion, wird eine intensive Ultraschallbehandlung eingesetzt, um die Zellstruktur von Arthrospira platensis aufzuschließen und intrazelluläre Verbindungen wie Lipide, Proteine und bioaktive Verbindungen freizusetzen.
   Erfahren Sie mehr über die Ultraschallextraktion von Algen!

Ultraschallgestützte Algenernte

In der Studie von Lecina et al. (2015) wurden Kulturen des Cyanobakteriums Arthrospira fusiformis (auch Arthrospira platensis) einer Ultraschallbehandlung ohne Zellaufschluss unterzogen. Dabei zeigte sich eine deutliche Erleichterung der Sedimentation und Rückgewinnung der Biomasse. Durch die Anwendung von Ultraschallfeldern geringer Intensität (≤0,5 W/mL) induzierten die Forschenden eine reversible Flockung, ohne die Lebensfähigkeit oder Morphologie der Zellen zu beeinträchtigen – eine Voraussetzung für Anwendungen, die intakte Biomoleküle oder lebensfähige Zellen für die weitere Kultivierung erfordern.
„Durch eine Ultraschallbehandlung ohne Zellaufschluss lassen sich diese Mikroalgen leicht zum Absetzen bringen, wodurch die Biomasse auf etwa das 30-Fache aufkonzentriert wird, während Rückgewinnungsausbeuten von rund 80–85% erzielt werden.“ (Lecina et al., 2015)

Hochleistungsultraschallgeräte für die Algenernte und Extraktion

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind fortschrittliche Hochleistungsultraschallprozessoren, die sowohl für Anwendungen im Labor als auch im industriellen Maßstab entwickelt wurden und sich damit ideal für Prozessabläufe zur Algenernte und Extraktion eignen. In der Erntephase ermöglichen die Systeme von Hielscher eine präzise Beschallung mit geringer Intensität, um die Zellaggregation und Sedimentation zu fördern, ohne die Zellintegrität zu beeinträchtigen. Anschließend ermöglichen sie durch ihre Fähigkeit zur Beschallung mit hoher Intensität einen kontrollierten Zellaufschluss, der die effiziente Freisetzung intrazellulärer Lipide, Pigmente und Mikronährstoffe erleichtert. Mit einstellbaren Amplituden, einstellbarem Zyklusbetrieb, kontinuierlichen Betriebsmodi und einer robusten Konstruktion unterstützen die Ultraschallgeräte von Hielscher skalierbare, energieeffiziente Bioprozesse – und sind damit ein zentrales Werkzeug in modernen Algenbioraffinerien.

Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen werden von den Ultraschallgeräten von Hielscher problemlos bewältigt.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf Hochleistungsultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: