Alge rastu Lab – Ekstrakcija ultrazvučnih algi

alge Uzgoj

Alge rasti Lab razvijen niz cjevastih i ravnih photobioreactors za uzgoj alge, kao i postupak za uništavanje stanica ultrazvučne temelju Hielscher ultrazvučnog procesora opremljenim protočnih ćelija.
Opći dijagram toka postupka prikazan je u nastavku.

Dijagram toka prikazuje proces uzgoja algi i proizvodnje nafte pomoću algi ultrazvukom. © Alge rastu Lab

Primjeri alge rastu Lab photobioreactors prikazani su u nastavku.
Upotreba LED paneli emitiraju svjetlost u PAR dijelu spektra omogućuje postizanje maksimalne raste stopa algi.
Na primjer, nakon inokulacije Chlorella vulgaris s početne gustoće 0,146 g / L postigli smo gustoće 7,3 g / L u 7 dana.

Stanice alge uništenje Ultrasonification

Nakon stadija za rast algi, stanica algi je zrela za tretman proizvodnje ulja. Kako se sadržaj stanica odvaja od okoline pomoću strukture sastavljenih staničnih membrana, metoda disrupcije stanica je značajna u vezi sa oslobađanjem cjelokupnog intracelularnog materijala. Stanična membrana osigurava mehaničku čvrstoću stanici i čuva njegovu cjelovitost. Elastična svojstva stanične membrane omogućuju stanicama da izdrže brzu promjenu osmotskog tlaka koja se može pojaviti u vanjskom okruženju.
I ultrazvuk i mikrovalne uz pomoć metoda koje su opisane u nastavku, poboljšati vađenje algi značajno, uz povećanje efikasnosti, smanjenja vremena ekstrakcije i povećanih prinosa, kao i niske do umjerene troškove i zanemariv dodano toksičnosti.
Vrlo često vađenje iz šesnaesterca proizvoda od algi je učinkovitiji ako se alge stanice uništene prije ekstrakcije. Ali ponekad, stanica uništavanje sebi dovodi do oslobađanja gola proizvoda, a samo je proces odvajanja je potrebno da bi ga (na primjer ekstrakcija lipida iz algi za proizvodnju biogoriva).
Uzgoj algama u laboratoriju integrira ultrazvučni sustav za prekid i ekstrakciju stanica u njihovu postavu kako bi se osiguralo visoko učinkovit proces postizanja potpune oslobađanja unutarstaničnog sadržaja i time veće prinose u kraćem vremenu. U ultrazvučnom reaktoru, ultrazvučni valovi stvaraju kavijanje u tekućem mediju koji sadrži alge stanice. Mjehuri kavitacije rasti tijekom izmjeničnih faza rascjeđivanja ultrazvučnog vala dok ne postignu određenu veličinu, kada se ne može apsorbirati daljnja energija. Na ovoj maksimalnoj točki rasta mjehurića, propadanja se raspadaju tijekom kompresijske faze. Kolaps mjehurića stvaraju ekstremne uvjete razlikovanja tlaka i temperature, kao i udarnih valova i jakih tekućih mlazova. Ove ekstremne sile ne samo uništavaju stanice već i učinkovito isprati svoj sadržaj u tekuće sredstvo (npr. Voda ili otapala).
Učinkovitost ultrazvučnog uništenja jako ovisi o trajnosti i elastičnosti staničnih zidova, koji se znatno razlikuje između pojedinih sojeva algi. To je razlog zašto je efficieny uništenja stanica vrlo je pod utjecajem parametara procesa ultrazvuka: Najvažniji parametri su amplituda, pritisak, koncentracija & viskoznosti i temperature. Ovi parametri moraju biti optimiziran za svaki pojedini soj alge bi se osigurala optimalna učinkovitost obrade.
Neki primjeri stanica prekida i raspada različitih sojeva algi mogu se naći u člancima niže navedenih:

• Dunnaliella Salina i Nannochloropsis oculata: Kralj P.M., Nowotarski K .; Joyce, E.M .; Mason T.J. (2012): Ultrazvučno prekid algi stanica. AIP Zbornik radova konferencije; 2012/5/24, sv. 1433 Broj 1, str. 237.
• Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillanom, Ian A. Watson, Mehmood Alija, Weaam Jaafar (2013): Procjena i usporedba algi metoda prekida stanica: mikrovalna, vodene kupelji, miješalica, ultrazvučni i laserski tretman. Primijenjena Energy, ožujak 2013. god. 103, stranice 128-134.
• Nanochloropsis Salina: Sebastian Schwede Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber Roland Span (2011): Utjecaj različitih tehnika prekida stanica na mono probavu algi biomase. Svijet Obnovljivi kongres Energija 2011, Bioenergija Technologies, 8-12 svibnja 2011, Švedska.
• Schizochytrium limacinum i Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Evaluation of mikroalgi stanica prekida pomoću ultrazvučnog postupka. Bioresource Tehnologija 2012, sv. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer i Roberta E. Armenta (2011): Razvoj vađenje nafte iz algi. Domaće Jornal od lipida Science Technology, 2011. godine.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke Dr. N. HEMPEL, L. Dombrowski, Dr. O. Pulz: poboljšanje staničnog poremećaja za Scotiellopsis terrestris pomoću ultrazvuka i pektin razgrađuju enzima. Naturstoffchemie.

Postupak

Nakon uzgoja, tok biomase algi se unosi u sredinu za koncentraciju kako bi odvojila biomase od tekućih medija. Koncentrat se nakuplja u spremniku. Nakon odvajanja, stanice moraju biti oštećene da bi se oslobodilo ulje i drugi intracelularni materijal. Stoga se koncentrirana biomasa pumpa kroz Hielscherov ultrazvučni uređaj. Postavljanje ultrazvukom recirkulacije osigurava recirkulaciju staničnog koncentrata u danom tlaku kroz Hielscherovu ćeliju protoka natrag u spremnik akumulacije. Recirkulacija traje vrijeme potrebno za uništavanje stanica. Kada se proces uništavanja završi, biomasa s uništenim stanicama pumpa se na uređaj za odvajanje proizvoda, gdje se dogodi konačno odvajanje proizvoda od preostalog otpada.

Alge uništavanje stanica jedinica s koncentracijom biomase / uređaja za odvajanje i Hielscher je 1.5 kW ultrazvučno procesora UIP1500hd. © Alge rastu Lab

Mjerenje postotka uništenih stanica

Za procjenu učinkovitosti loma alge, alge rastu Lab koristi dvije različite metodologije za mjerenje postotka uništenih stanica:

1. Prva metoda Analiza se temelji na mjerenju klorofil A, B i A + B fluorescencije.
   Tijekom sporog spin centrifugiranja, alge stanice i krhotine će se peleta na dnu primatelja, ali počiva slobodno plutajućeg klorofila i dalje će ostati u supernatantu. Koristeći ove fizičke karakteristike stanica i klorofila, postotak razbijenih stanica može se utvrditi. To se postiže mjerenjem prve količine ukupne klorofilne fluorescencije uzorka. Zatim se uzorak centrifugira. Nakon toga se izmjeri klorofilna fluorescencija supernatanta. Uzimanjem postotka klorofilne fluorescencije u supernatantu do klorofilne fluorescencije ukupnog uzorka, može se izvršiti procjena postotka razbijenih stanica. Ovaj oblik mjerenja je prilično točan, ali čini pretpostavku da je broj klorofila po stanici jedinstven. Ukupne ekstrakcije klorofila provedene su pomoću metanola.
2. Za druge metode analize, klasični hemocytometry je korišten za mjerenje gustoće stanica u uzorku ubranih algi. Postupak se provodi u 2 koraka:

• Prvo, gustoća stanica ubrane uzorka alge prije tretmana ultrazvukom mjeri.
• Drugo, broj nisu uništene (preostalih) stanica nakon ultrazvuka istog uzorka mjeri.
  Na temelju rezultata tih dvaju mjerenja, postotak uništenih stanica je izračunat.

Pic.1: Alge prije uništenja © Alge rastu Lab

Slika 2: algi poremećaj: 50% poremećaj stanica nakon 60 minuta. ultrazvukom. © Alge rastu Lab

Slika 3: algi poremećaj: 100% poremećaj stanica nakon 120 min. ultrazvukom. © Alge rastu Lab