શેવાળ વધારો લેબ – અલ્ટ્રાસોનિક શેવાળ નિષ્કર્ષણ

શેવાળ ખેતી

શેવાળ વધારો લેબ તેમજ શેવાળ ખેતી માટે ટ્યુબ્યુલર અને સપાટ photobioreactors શ્રેણીબદ્ધ Hielscher અવાજ ફ્લો કોશિકાઓ સાથે સજ્જ પ્રોસેસર્સ પર આધારિત સેલ અવાજ વિનાશ પ્રક્રિયા વિકસાવી.
પ્રક્રિયા સામાન્ય પ્રવાહની રેખાકૃતિ નીચે દર્શાવી છે.

ફ્લો ચાર્ટ શેવાળ ખેતી અને શેવાળની ​​તેલ ઉત્પાદન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મદદથી પ્રક્રિયા દર્શાવે છે. © શેવાળ લેબ વધારો

શેવાળ ઉદાહરણો વધારો લેબ photobioreactors નીચે આપેલી છે.
એલઇડી પેનલ સ્પેક્ટ્રમ PAR ભાગમાં પ્રકાશ સ્ત્રાવ ઉપયોગ શેવાળ મહત્તમ દર વધવા હાંસલ કરવા માટે પરવાનગી આપે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, 0,146 ગ્રામ / L પ્રારંભિક ઘનતા સાથે chlorella વલ્ગરિસ ઇનોક્યુલેશન પછી અમે 7 દિવસમાં 7.3g / L ઘનતા પ્રાપ્ત કરી હતી.

શેવાળ કોષ વિનાશ Ultrasonification દ્વારા

શેવાળના વિકાસના સ્ટેડિયમ પછી, શેવાળ સેલ ઓઇલ ઉત્પાદન સારવાર માટે તૈયાર છે. જેમ જેમ કોશિકા સમાવિષ્ટ સમાવિષ્ટ સેલ મેમ્બ્રેનની રચના દ્વારા આજુબાજુના વાતાવરણથી અલગ પડે છે, તેમ કોશિકા ભંગાણ પદ્ધતિ સંપૂર્ણ અંતઃકોશિક સામગ્રીના પ્રકાશન સંબંધી મહત્વપૂર્ણ છે. કોશિકા કલા સેલને યાંત્રિક શક્તિ પૂરી પાડે છે અને તેની પ્રામાણિકતા જાળવી રાખે છે. કોશિકા કલાના સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મો કોશિકાઓ તેમના બાહ્ય વાતાવરણમાં થનારી ઓસ્મોટિક દબાણમાં ઝડપી ફેરફારો સામે ટકી શકે છે.
બંને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને માઇક્રોવેવ-આસિસ્ટેડ પદ્ધતિઓ, જે નીચે વર્ણવેલ આવે છે, નોંધપાત્ર microalgae ના નિષ્કર્ષણ સુધારવા માટે, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઘટાડો નિષ્કર્ષણ સમય અને વધી ઉપજ, તેમજ ઓછા મધ્યમ ખર્ચ અને નગણ્ય ઉમેરી ઝેરી સાથે.
ઘણી વાર શેવાળથી ધ્યેય ઉત્પાદનો નિષ્કર્ષણ વધુ અસરકારક શેવાળ કોષો નિષ્કર્ષણ પહેલાં નાશ કરવામાં આવે તો છે. પરંતુ ક્યારેક, સેલ વિનાશ પોતે ધ્યેય ઉત્પાદન પ્રકાશન તરફ દોરી જાય છે, અને માત્ર અલગ કરવાની પ્રક્રિયાને તે (દા.ત. બાયોફ્યુઅલનું ઉત્પાદન માટે શેવાળથી લિપિડનું નિષ્કર્ષણ) વિચાર જરૂરી છે.
શેવાળમાં પ્રયોગશાળામાં સેલ વિક્ષેપ અને નિષ્કર્ષણ માટે એક અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી સિસ્ટમને તેમના સેટઅપમાં સંકલિત કરવામાં આવે છે, જેથી અત્યંત અસરકારક પ્રક્રિયાને અંતઃકોશિક સામગ્રીની સંપૂર્ણ પ્રકાશન હાંસલ કરી શકાય છે અને તેથી ટૂંકા ગાળામાં ઉચ્ચ ઉપજ. અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફિક રિએક્ટરમાં, અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી મોજા પ્રવાહી માધ્યમમાં caviatation બનાવે છે જેમાં શેવાળના કોશિકાઓ છે. પોલાણના પરપોટા અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી તરંગના વૈકલ્પિક દ્રવ્યના તબક્કા દરમિયાન ઉગે છે જ્યાં સુધી તેઓ ચોક્કસ માપ પ્રાપ્ત ન કરે, જ્યારે કોઈ વધુ ઊર્જા શોષણ કરી શકાતી નથી. બબલ વૃદ્ધિના આ મહત્તમ બિંદુ પર, કમ્પ્રેશન તબક્કા દરમિયાન વિઝીઓ પતન. બબલ પતન દબાણ અને તાપમાનના તફાવત તેમજ આઘાત તરંગો અને મજબૂત પ્રવાહી જેટની ભારે શરતો બનાવે છે. આ આત્યંતિક દળોએ માત્ર કોશિકાઓનો નાશ કર્યો નથી, પરંતુ પ્રવાહી માધ્યમો (દા.ત. પાણી અથવા સૉલ્વેન્ટ્સ) માં અસરકારક રીતે તેમની સામગ્રીઓને ધોઈ નાખે છે.
અવાજ વિનાશ અસરકારકતા મજબૂત ટકાઉપણું અને સેલ દિવાલો, જે વ્યક્તિગત શેવાળ જાતો વચ્ચે નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે લવચીકતા પર નિર્ભર છે. તે કારણથી સેલ વિનાશ efficieny અત્યંત sonification પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા પ્રભાવિત છે: સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો કંપનવિસ્તાર, દબાણ, એકાગ્રતા છે & સ્નિગ્ધતા, અને તાપમાન. આ પરિમાણો શેવાળ દરેક ચોક્કસ પ્રકારનો શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા ખાતરી કરવા માટે ઓપ્ટીમાઇઝ્ડ હોવું જ જોઈએ.
સેલ ભંગાણ અને વિવિધ શેવાળ જાતો વિઘટન કેટલાક ઉદાહરણો આપતા લેખો નીચે ટાંકવામાં માં શોધી શકાય છે:

• Dunnaliella સેલિના અને Nannochloropsis oculata: કિંગ વાગ્યાની, Nowotarski K .; જોયસ, E.M .; મેસન, ટી જે (2012): શેવાળ કોષો અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ. AIP કોન્ફરન્સ પ્રોસિડિંગ્સ; 5/24/2012, વોલ્યુમ. 1433 ઇસ્યુ 1, પૃ. 237.
• Nannochloropsis oculata જોનાથન આર મેકમિલન, ઇયાન એ વોટસન, મેહમૂદ અલી, Weaam Jaafar (2013): મૂલ્યાંકન અને શેવાળની ​​સેલ ભંગાણ પદ્ધતિઓ સરખામણી માઇક્રોવેવ, Waterbath બ્લેન્ડર, અવાજ અને લેસર સારવાર. એપ્લાઇડ એનર્જી, માર્ચ 2013, વોલ્યુમ. 103, પાના 128-134.
• Nanochloropsis સેલિના: સેબાસ્ટિયન Schwede, એલેક્ઝાન્ડ્રા Kowalczyk, Mandy ગર્બર, રોલેન્ડ સ્પાન (2011): શેવાળની ​​બાયોમાસ ના મોનો પાચન પર વિવિધ સેલ ભંગાણ તરકીબો પ્રભાવ. વિશ્વ રિન્યુએબલ એનર્જી કોંગ્રેસ 2011, બાયોએનર્જી ટેક્નોલોજીસ, 8-12 ઈન્ચ મે 2011, સ્વીડન.
• Schizochytrium limacinum અને Chlamydomonas reinhardtii: જોસ Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy એમ, Linxing યાઓ, ડેવિડ Grewell, ટોંગ વાંગ (2012): અવાજ સારવાર દ્વારા microalgae સેલ ભંગાણ મૂલ્યાંકન. Bioresource ટેકનોલોજી 2012, વોલ્યુમ. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii પૌલા મર્સર અને રોબર્ટો ઇ Armenta (2011): microalgae માંથી તેલ નિષ્કર્ષણ માં ડેવલપમેન્ટ્સ. લિપિડ સાયન્સ ટેકનોલોજી, 2011 ના Europeen Jornal.
• Scotiellopsis terrestris: એસ Starke ડો એન હેમ્પેલ, એલ Dombrowski, અધ્યાપક ડો ઓ Pulz: અલ્ટ્રાસાઉન્ડ માધ્યમ અને pectin વિઘટિત એન્ઝાઇમ દ્વારા Scotiellopsis terrestris માટે સેલ ભંગાણ ના ઇમ્પ્રૂવમેન્ટ. Naturstoffchemie.

પ્રક્રિયા

ખેતી પછી, પ્રવાહી માધ્યમોથી બાયોમાસને અલગ કરવા માટે એકાગ્રતા ઉપકરણને શેવાળ બાયોમાસ પ્રવાહ આપવામાં આવે છે. ધ્યાન કેન્દ્રિત સંગ્રહ ટાંકીમાં સંચિત થયેલ છે. વિચ્છેદ પછી, કોશિકાઓ તેલ અને અન્ય અંતઃકોશિક સામગ્રી પ્રકાશિત કરવા માટે વિક્ષેપિત થયેલ હોવું જ જોઈએ. તેથી, કેન્દ્રિત બાયોમાસને Hielscher અલ્ટ્રાસોનાન્સ ડિવાઇસ દ્વારા પમ્પ કરેલું છે. અલ્ટ્રાસોનાન્સ રિક્ર્યુક્યુલેશન સેટઅપ, સંચય ટાંકીમાં હાઇસેચર ફ્લો કોષ દ્વારા આપવામાં આવેલા દબાણ હેઠળ સેલ કોન્સેક્ટના પુન: પરિભ્રમણને સુનિશ્ચિત કરે છે. ફરી પરિભ્રમણ કોષોને નાશ કરવા માટે જરૂરી સમય સુધી ચાલે છે. જ્યારે વિનાશ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થઈ જાય, ત્યારે નાશ કરેલા કોષો સાથેના બાયોમાસ ઉત્પાદન અલગ ઉપકરણ પર પંપીંગ કરે છે, જ્યાં બાકીના કાટમાળમાંથી ઉત્પાદનની અંતિમ અલગતા થાય છે.

બાયોમાસ સાંદ્રતા / છૂટા ઉપકરણ અને Hielscher માતાનો 1.5 kW અવાજ પ્રોસેસર UIP1500hd સાથે શેવાળ સેલ વિનાશ એકમ. © શેવાળ લેબ વધારો

નાશ કોશિકાઓ ટકાવારી માપન

શેવાળ તૂટવાનું કાર્યક્ષમતા મૂલ્યાંકન માટે, શેવાળ વધારો લેબ નાશ કોશિકાઓ ટકાવારી માપવા બે અલગ અલગ પધ્ધતિઓ ઉપયોગ:

1. પ્રથમ વિશ્લેષણ પદ્ધતિ હરિતદ્રવ્ય a, બી અને એ + બી ફ્લોરોસીનથી માપન પર આધારિત છે.
   ધીમી સ્પીન સેન્ટ્રીફ્યુગેશન દરમિયાન, એલાલ કોશિકાઓ અને કચરો મેળવનારના તળિયે પેલેટ હશે, પરંતુ મુક્ત ફ્લોટિંગ હરિતદ્રવ્યના બાકીના હજુ પણ સપાટી પર રહેલા માળખામાં રહેશે. સેલ અને હરિતદ્રવ્યની આ ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને, તૂટેલા કોષોની ટકાવારી નક્કી કરી શકાય છે. આ નમૂનારૂપે પ્રથમ હરિતદ્રવ્ય ફ્લોરોસેન્સનું માપ કાઢીને પરિપૂર્ણ થાય છે. પછી, નમૂના કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ, સપાટી પરની સપાટી પરના હરિતદ્રવ્ય ફ્લોરોસેન્સનું માપવામાં આવે છે. કુલ નમૂનાના હરિતદ્રવ્ય ફ્લોરોસેન્સથી પૃથ્વી પર હરિતદ્રવ્ય ફ્લોરોસીનન્સની ટકાવારી લઈને, તૂટેલા કોશિકાઓની ટકાવારીનો અંદાજ કરી શકાય છે. માપનું આ સ્વરૂપ એકદમ સચોટ છે, પરંતુ એવી ધારણા છે કે કોષ દીઠ હરિતદ્રવ્યની સંખ્યા એક સમાન છે. મિથેનોલનો ઉપયોગ કરીને કુલ હરિતદ્રવ્યના ઉચ્છવાસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
2. બીજા વિશ્લેષણ પદ્ધતિ માટે, શાસ્ત્રીય hemocytometry ખેતી શેવાળ નમૂના સેલ ઘનતા માપવા માટે ઉપયોગમાં લેવામાં કરવામાં આવ્યું છે. પ્રક્રિયા 2 પગલાંઓમાં હાથ ધરવામાં આવે છે:

• પ્રથમ, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર પહેલાં લણણી શેવાળ નમૂના સેલ ઘનતા માપવામાં આવે છે.
• બીજું, બિન-નાશ (બાકીના) કોશિકાઓ એક જ નમૂનાના sonification બાદ નંબર માપવામાં આવે છે.
  આ બે માપ પરિણામો પર આધાર રાખીને, નાશ કોશિકાઓ ટકાવારી ગણવામાં આવે છે.

Pic.1 શેવાળની ​​પહેલાં વિનાશ © શેવાળ વધારો લેબ

ચિત્ર 2: શેવાળ ભંગાણ: 60 મિનિટ પછી 50% સેલ વિક્ષેપ. sonication. © શેવાળ લેબ વધારો

ચિત્ર 3: શેવાળ ભંગાણ: 120 મિનિટ બાદ 100% સેલ વિક્ષેપ. sonication. © શેવાળ લેબ વધારો