Βελτίωση της συγκομιδής μικροφυκών με κατεργασία με υπερήχους
Τα μικροφύκη είναι πλούσια σε λιπίδια, πρωτεΐνες και μικροθρεπτικά συστατικά, γεγονός που τα καθιστά πολύτιμη πηγή θρεπτικών συστατικών. Δεδομένης της δομικής ανθεκτικότητας των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυκών και της ανάγκης για επακόλουθη εκχύλιση ενδοκυτταρικών ενώσεων – ιδιαίτερα λιπιδίων και μικροθρεπτικών συστατικών – απαιτείται μια μη θερμική τεχνολογία υψηλής απόδοσης. Με τις συσκευές κατεργασίας με υπερήχους που διαθέτει, η Hielscher προσφέρει μια ανώτερη λύση επεξεργασίας, η οποία διευκολύνει και ενισχύει δύο ουσιώδη στάδια επεξεργασίας – τη συμπύκνωση της βιομάζας και την κυτταρική διάρρηξη.
Συσκευή κατεργασίας με υπερήχους UIP1000hdT για την επεξεργασία φυκών
Μία συσκευή κατεργασίας με υπερήχους – Δύο στάδια στην επεξεργασία φυκών
- Μη καταστροφική συγκομιδή φυκών
Χωρίς να επηρεάζεται η βιωσιμότητα ούτε να βλάπτεται η ακεραιότητα της τυπικής πολυκυτταρικής σπειροειδούς δομής του Arthrospira platensis. Η ήπια δόνηση με υπερήχους και η σπηλαίωση προκαλούν την κατάρρευση των κυστιδίων αερίου στο εσωτερικό των κυττάρων του Arthrospira platensis, επιτρέποντας έτσι την καθίζηση των κυττάρων που διαφορετικά θα επέπλεαν. Αυτό διευκολύνει τη συμπύκνωση της βιομάζας των φυκών. - Κυτταρική διάρρηξη για εκχύλιση (λιπίδια, πρωτεΐνες, βιοδραστικές ενώσεις)
Στο δεύτερο στάδιο της διεργασίας, την εκχύλιση, χρησιμοποιείται έντονη κατεργασία με υπερήχους για τη διάρρηξη της κυτταρικής δομής του Arthrospira platensis, ώστε να απελευθερωθούν ενδοκυτταρικές ενώσεις όπως λιπίδια, πρωτεΐνες και βιοδραστικές ενώσεις.
Μάθετε περισσότερα για την εκχύλιση φυκών με υπερήχους!
Συγκομιδή φυκών ενισχυμένη με υπερήχους
Στη μελέτη των Lecina et al. (2015), καλλιέργειες του κυανοβακτηρίου Arthrospira fusiformis (επίσης Arthrospira platensis) υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους χωρίς κυτταρική διάρρηξη, η οποία κατέδειξε σημαντική διευκόλυνση της καθίζησης και της ανάκτησης της βιομάζας. Εφαρμόζοντας πεδία υπερήχων χαμηλής έντασης (≤0,5 W/mL), οι ερευνητές προκάλεσαν αναστρέψιμη κροκίδωση χωρίς να υποβαθμίσουν τη βιωσιμότητα ή τη μορφολογία των κυττάρων – απαίτηση για εφαρμογές που χρειάζονται ακέραια βιομόρια ή βιώσιμα κύτταρα για περαιτέρω καλλιέργεια.
Με την «κατεργασία με υπερήχους χωρίς κυτταρική διάρρηξη, αυτά τα μικροφύκη μπορούν να καθιζάνουν εύκολα, συμπυκνώνοντας έτσι τη βιομάζα κατά περίπου 30 φορές, ενώ επιτυγχάνονται αποδόσεις ανάκτησης περίπου 80–85%.» (Lecina et al., 2015)
Εκχυλιστής υπερήχων UIP2000hdT με αντιδραστήρα από ανοξείδωτο χάλυβα για την εκχύλιση λιπιδίων, πρωτεϊνών και βιοδραστικών ενώσεων από φύκη σε εμπορική κλίμακα.
Συσκευές κατεργασίας με υπερήχους υψηλών επιδόσεων για τη συγκομιδή και την εκχύλιση φυκών
Οι συσκευές κατεργασίας με υπερήχους της Hielscher είναι προηγμένοι επεξεργαστές υπερήχων υψηλών επιδόσεων, σχεδιασμένοι για εφαρμογές τόσο εργαστηριακής όσο και βιομηχανικής κλίμακας, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς για ροές εργασίας συγκομιδής και εκχύλισης φυκών. Κατά τη φάση της συγκομιδής, τα συστήματα της Hielscher επιτρέπουν ακριβή κατεργασία με υπερήχους χαμηλής έντασης, ώστε να προάγεται η συσσωμάτωση και η καθίζηση των κυττάρων χωρίς να βλάπτεται η κυτταρική ακεραιότητα. Στη συνέχεια, οι δυνατότητές τους για κατεργασία υψηλής έντασης επιτρέπουν την ελεγχόμενη κυτταρική διάρρηξη, διευκολύνοντας την αποδοτική απελευθέρωση ενδοκυτταρικών λιπιδίων, χρωστικών και μικροθρεπτικών συστατικών. Με ρυθμιζόμενα πλάτη ταλάντωσης και κυκλική λειτουργία, τρόπους συνεχούς λειτουργίας και στιβαρό σχεδιασμό, οι συσκευές κατεργασίας με υπερήχους της Hielscher υποστηρίζουν ενεργειακά αποδοτική βιοεπεξεργασία με δυνατότητα κλιμάκωσης – αποτελώντας βασικό εργαλείο στα σύγχρονα βιοδιυλιστήρια φυκών.
- υψηλή απόδοση
- τεχνολογία αιχμής
- αξιοπιστία & ανθεκτικότητα
- ρυθμιζόμενος, ακριβής έλεγχος της διεργασίας
- επεξεργασία κατά παρτίδες & εντός γραμμής
- για οποιονδήποτε όγκο
- έξυπνο λογισμικό
- έξυπνες λειτουργίες (π.χ. δυνατότητα προγραμματισμού, καταγραφή δεδομένων, τηλεχειρισμός)
- εύκολος και ασφαλής χειρισμός
- χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης
- CIP (επιτόπιος καθαρισμός)
Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτική – Ποιότητα κατασκευασμένη στη Γερμανία
Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι γνωστές για τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ανθεκτικότητα και ο εύκολος χειρισμός επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher ανταποκρίνονται εύκολα σε αντίξοες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.
Η Hielscher Ultrasonics είναι μια εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και είναι φιλικές προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000hdT |
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Συχνές ερωτήσεις
Πώς προκαλείται η καθίζηση των κυττάρων;
Η καθίζηση των κυττάρων προκαλείται κυρίως από την κατάρρευση των ενδοκυτταρικών κυστιδίων αερίου, η οποία διαταράσσει τη ρύθμιση της άνωσης. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της κυτταρικής πυκνότητας, προκαλώντας τη βύθιση των κυττάρων έξω από τη φωτική ζώνη, ιδιαίτερα σε πλαγκτονικούς οργανισμούς όπως τα κυανοβακτήρια.
Τι είναι τα αέρια κενοτόπια στα κύτταρα;
Τα αέρια κενοτόπια είναι δομές που περιβάλλονται από πρωτεΐνες και είναι γεμάτες αέριο, οι οποίες απαντούν σε υδρόβιους προκαρυωτικούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων. Παρέχουν έλεγχο της άνωσης, επιτρέποντας στα κύτταρα να προσαρμόζουν την κατακόρυφη θέση τους στη στήλη του νερού για βέλτιστη πρόσβαση στο φως και στα θρεπτικά συστατικά.
Τι είναι τα κυανοβακτήρια;
Τα κυανοβακτήρια είναι φωτοσυνθετικοί προκαρυωτικοί οργανισμοί που παράγουν οξυγόνο και απαντούν συχνά σε περιβάλλοντα γλυκού νερού και σε θαλάσσια περιβάλλοντα. Διαδραματίζουν βασικούς ρόλους στην αζωτοδέσμευση και στην πρωτογενή παραγωγή και μπορούν να σχηματίσουν επιβλαβείς ανθίσεις φυκών υπό ευτροφικές συνθήκες.
Τι είναι το Arthrospira fusiformis;
Το Arthrospira fusiformis είναι ένα νηματοειδές, πλαγκτονικό κυανοβακτήριο γνωστό για τη σπειροειδή μορφολογία του. Ευδοκιμεί σε αλκαλικές λίμνες σόδας και αποτελεί σημαντικό συστατικό της διατροφής των φλαμίνγκο. Καλλιεργείται εμπορικά ως «Spirulina» για την υψηλή περιεκτικότητά του σε πρωτεΐνες και θρεπτικά συστατικά.
Πώς επηρεάζει τα φύκη η κατεργασία με υπερήχους;
Η κατεργασία με υπερήχους προκαλεί διάρρηξη των κυττάρων των φυκών μέσω σπηλαίωσης, οδηγώντας σε βλάβη των μεμβρανών, κατάρρευση των κυστιδίων αερίου και υποβάθμιση της φωτοσύνθεσης. Σε κυανοβακτήρια όπως το Microcystis aeruginosa, η ευαισθησία στην κατεργασία με υπερήχους αυξάνεται μετά την κυτταρική διαίρεση, πιθανώς λόγω δομικών ευπαθειών προς το τέλος της φωτεινής φάσης του ημερήσιου κύκλου.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακό έως βιομηχανικό μέγεθος.