Récolte des microalgues améliorée par sonication
Les microalgues sont riches en lipides, en protéines et en micronutriments, ce qui en fait une source précieuse de nutriments. Compte tenu de la résistance structurelle des parois cellulaires des algues et de la nécessité d’extraire ensuite les composés intracellulaires – en particulier les lipides et les micronutriments –, une technologie non thermique et à haut rendement est indispensable. Avec ses sonicateurs, Hielscher propose une solution de traitement supérieure, qui facilite et améliore deux étapes de traitement essentielles – la concentration de la biomasse et la désintégration cellulaire.
Sonicateur UIP1000hdT pour le traitement des algues
Un sonicateur – deux étapes dans le traitement des algues
- Récolte non destructive des algues
Sans nuire à la viabilité ni endommager l’intégrité de la structure spiralée multicellulaire typique d’Arthrospira platensis. Une vibration ultrasonore et une cavitation douces provoquent l’effondrement des vésicules gazeuses à l’intérieur des cellules d’Arthrospira platensis, permettant ainsi aux cellules, autrement flottantes, de sédimenter. Cela facilite la concentration de la biomasse algale. - Désintégration cellulaire pour l’extraction (lipides, protéines, composés bioactifs)
Lors de la deuxième étape du procédé, l’extraction, une sonication intense est utilisée pour désintégrer la structure cellulaire d’Arthrospira platensis afin de libérer des composés intracellulaires tels que les lipides, les protéines et les composés bioactifs.
En savoir plus sur l’extraction des algues par ultrasons !
Récolte des algues améliorée par ultrasons
Dans l’étude de Lecina et al. (2015), des cultures de la cyanobactérie Arthrospira fusiformis (également Arthrospira platensis) ont été soumises à une sonication non disruptive, ce qui a révélé une facilitation significative de la sédimentation et de la récupération de la biomasse. En appliquant des champs ultrasonores de faible intensité (≤0,5 W/mL), les chercheurs ont induit une floculation réversible sans compromettre la viabilité ni la morphologie des cellules – une exigence pour les applications nécessitant des biomolécules intactes ou des cellules viables pour une mise en culture ultérieure.
Grâce au « traitement par sonication non disruptive, ces microalgues peuvent facilement sédimenter, ce qui concentre la biomasse environ 30 fois tout en atteignant des rendements de récupération d’environ 80–85%. » (Lecina et al., 2015)
Extracteur à ultrasons UIP2000hdT avec réacteur en acier inoxydable pour l’extraction commerciale de lipides, de protéines et de composés bioactifs à partir d’algues.
Sonicateurs haute performance pour la récolte et l’extraction des algues
Les sonicateurs Hielscher sont des processeurs à ultrasons avancés et haute performance, conçus pour des applications aussi bien en laboratoire qu’à l’échelle industrielle, ce qui les rend parfaitement adaptés aux processus de récolte et d’extraction des algues. Lors de la phase de récolte, les systèmes Hielscher permettent une sonication précise de faible intensité afin de favoriser l’agrégation et la sédimentation des cellules sans endommager leur intégrité. Ensuite, leurs capacités à haute intensité permettent une désintégration cellulaire contrôlée, facilitant la libération efficace des lipides, pigments et micronutriments intracellulaires. Grâce à leurs amplitudes et mode cyclique réglables, leurs modes de fonctionnement en continu et leur conception robuste, les sonicateurs Hielscher permettent un biotraitement évolutif et économe en énergie – ce qui en fait un outil clé des bioraffineries d’algues modernes.
- haute efficacité
- technologie de pointe
- fiabilité et robustesse
- contrôle du procédé réglable et précis
- en batch et en ligne
- pour tout volume
- logiciel intelligent
- fonctions intelligentes (p. ex. programmables, enregistrement des données, commande à distance)
- utilisation simple et sûre
- faible entretien
- NEP (nettoyage en place)
Conception, fabrication et conseil – qualité made in Germany
Les ultrasonicateurs Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasonicateurs dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement maîtrisés par les ultrasonicateurs Hielscher.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO qui accorde une importance particulière aux ultrasonicateurs haute performance alliant technologie de pointe et convivialité. Bien entendu, les ultrasonicateurs Hielscher sont conformes CE et satisfont aux exigences UL, CSA et RoHs.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :
| Volume de batch | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | plus grand | cluster de UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance pour les applications de mélange, de dispersion, d’émulsification et d’extraction à l’échelle du laboratoire, pilote et industrielle.
Bibliographie / Références
- 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.
Foire aux questions
Comment la sédimentation des cellules est-elle induite ?
La sédimentation des cellules est principalement induite par l’effondrement des vésicules gazeuses intracellulaires, ce qui perturbe la régulation de la flottabilité. Il en résulte une augmentation de la densité cellulaire, qui fait couler les cellules hors de la zone photique, en particulier chez les organismes planctoniques comme les cyanobactéries.
Que sont les vacuoles gazeuses dans les cellules ?
Les vacuoles gazeuses sont des structures remplies de gaz et délimitées par des protéines, présentes chez les procaryotes aquatiques, y compris les cyanobactéries. Elles assurent le contrôle de la flottabilité, permettant aux cellules d’ajuster leur position verticale dans la colonne d’eau pour un accès optimal à la lumière et aux nutriments.
Que sont les cyanobactéries ?
Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques producteurs d’oxygène, couramment présents dans les milieux d’eau douce et marins. Elles jouent un rôle clé dans la fixation de l’azote et la production primaire et peuvent former des proliférations d’algues nuisibles dans des conditions eutrophes.
Qu’est-ce qu’Arthrospira fusiformis ?
Arthrospira fusiformis est une cyanobactérie filamenteuse et planctonique connue pour sa morphologie spiralée. Elle prospère dans les lacs alcalins de soude et constitue une composante majeure de l’alimentation des flamants. Commercialement, elle est cultivée sous le nom de « Spiruline » pour sa teneur élevée en protéines et en nutriments.
Quel est l’impact de la sonication sur les algues ?
Le traitement par ultrasons désintègre les cellules algales par cavitation, entraînant des lésions membranaires, l’effondrement des vésicules gazeuses et une altération de la photosynthèse. Chez les cyanobactéries comme Microcystis aeruginosa, la sensibilité à la sonication augmente après la division cellulaire, probablement en raison de vulnérabilités structurelles en fin de phase lumineuse du cycle diurne.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance de la taille laboratoire à la taille industrielle.