Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Ruptura de estructuras celulares mediante ultrasonidos

La ultrasonicación es una técnica eficaz para romper las estructuras celulares. Este efecto se puede emplear para extraer materiales intracelulares, por ejemplo, el almidón del citoplasma celular.

La ultrasonicación genera ciclos de ondas de alta y baja presión en el líquido sonicado. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas crean pequeñas burbujas de vacío en seno del líquido que colapsan violentamente en un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. La implosión de las burbujas de cavitación causa grandes fuerzas hidrodinámicas de cizalla.

Estas fuerzas cortantes pueden romper material fibroso y celulósico en partículas más finas y romper las paredes de las células, lo que libera más material intracelular, como almidón o azúcar, en el medio. Además, el material de la pared celular se fragmenta en pequeñas partículas.

Este efecto se puede utilizar para procesos de fermentación, digestión y otros procesos de transformación de la materia orgánica. Después de moler y pulverizar el material, los ultrasonidos consiguen que un mayor contenido tanto de material intracelular, por ejemplo, almidón, como de restos de la pared celular, se encuentren más disponibles para las enzimas que convierten el almidón en azúcares. También logran aumentar la superficie expuesta a las enzimas durante la licuefacción o la sacarificación. Esto normalmente incrementa la velocidad y el rendimiento de la fermentación con levadura y otros procesos de conversión para, por ejemplo, multiplicar la producción de etanol a partir de biomasa.

La ruptura celular por ultrasonidos se puede probar fácilmente a cualquier escala:

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Referencias

Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

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