Prikupljanje mikroalgi poboljšano sonikacijom
Mikroalge su bogate lipidima, proteinima i mikronutrijentima, što ih čini vrijednim izvorom hranjivih tvari. S obzirom na strukturnu otpornost staničnih stijenki algi i potrebu za naknadnom ekstrakcijom unutarstaničnih spojeva – osobito lipida i mikronutrijenata – potrebna je netoplinska, visokoučinkovita tehnologija. Svojim sonikatorima Hielscher nudi vrhunsko rješenje za obradu koje olakšava i poboljšava dva ključna koraka obrade – koncentriranje biomase i razaranje stanica.
Sonikator UIP1000hdT za obradu algi
Jedan sonikator – dva koraka u obradi algi
- Nedestruktivno prikupljanje algi
Bez utjecaja na vijabilnost i bez narušavanja cjelovitosti tipične višestanične spiralne strukture vrste Arthrospira platensis. Blage ultrazvučne vibracije i kavitacija uzrokuju kolaps plinskih vezikula unutar stanica vrste Arthrospira platensis, čime omogućuju taloženje stanica koje bi inače plutale. Time se olakšava koncentriranje biomase algi. - Razaranje stanica za ekstrakciju (lipidi, proteini, bioaktivni spojevi)
U drugom koraku procesa, ekstrakciji, intenzivna sonikacija primjenjuje se za razaranje stanične strukture vrste Arthrospira platensis radi oslobađanja unutarstaničnih spojeva poput lipida, proteina i bioaktivnih spojeva.
Saznajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji algi!
Prikupljanje algi poboljšano ultrazvukom
U istraživanju Lecine i sur. (2015) kulture cijanobakterije Arthrospira fusiformis (također Arthrospira platensis) podvrgnute su nedestruktivnoj sonikaciji, pri čemu je utvrđeno znatno olakšavanje taloženja i izdvajanja biomase. Primjenom ultrazvučnih polja niskog intenziteta (≤0,5 W/mL) istraživači su izazvali reverzibilnu flokulaciju bez narušavanja vijabilnosti ili morfologije stanica – što je uvjet za primjene koje zahtijevaju neoštećene biomolekule ili vijabilne stanice za daljnji uzgoj.
Uz „nedestruktivnu sonikacijsku obradu ove se mikroalge mogu lako istaložiti, čime se biomasa koncentrira približno 30 puta, uz postizanje prinosa izdvajanja od oko 80–85 %.” (Lecina et al., 2015)
Ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT s reaktorom od nehrđajućeg čelika za komercijalnu ekstrakciju lipida, proteina i bioaktivnih spojeva iz algi.
Sonikatori visokih performansi za prikupljanje algi i ekstrakciju
Sonikatori Hielscher napredni su ultrazvučni procesori visokih performansi, projektirani za laboratorijske primjene i primjene u industrijskom mjerilu, što ih čini idealnima za postupke prikupljanja algi i ekstrakcije. U fazi prikupljanja sustavi Hielscher omogućuju preciznu sonikaciju niskog intenziteta radi poticanja agregacije i taloženja stanica bez narušavanja njihove cjelovitosti. Zatim njihove mogućnosti rada pri visokom intenzitetu omogućuju kontrolirano razaranje stanica, čime se olakšava učinkovito oslobađanje unutarstaničnih lipida, pigmenata i mikronutrijenata. Zahvaljujući podesivim amplitudama i cikličkom načinu rada, načinima kontinuiranog rada i robusnoj konstrukciji, sonikatori Hielscher podržavaju skalabilnu, energetski učinkovitu bioprocesnu obradu – što ih čini ključnim alatom u modernim biorafinerijama algi.
- visoka učinkovitost
- najsuvremenija tehnologija
- pouzdanost i robusnost
- podesiva, precizna kontrola procesa
- šaržna obrada i obrada u liniji
- za bilo koji volumen
- inteligentan softver
- pametne funkcije (npr. mogućnost programiranja, zapisivanje podataka, daljinsko upravljanje)
- jednostavno i sigurno rukovanje
- mali zahtjevi za održavanjem
- CIP (čišćenje na mjestu)
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj
Ultrazvučni uređaji Hielscher poznati su po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju jednostavnu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Ultrazvučni uređaji Hielscher lako podnose teške uvjete i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics tvrtka je s ISO certifikatom koja poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnim rukovanjem. Naravno, ultrazvučni uređaji Hielscher sukladni su zahtjevima za oznaku CE te ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| nije primjenjivo | 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| nije primjenjivo | veći | skupina uređaja UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
Literatura / reference
- 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.
Često postavljana pitanja
Kako se izaziva taloženje stanica?
Taloženje stanica prvenstveno se izaziva kolapsom unutarstaničnih plinskih vezikula, što narušava regulaciju uzgona. To dovodi do povećanja gustoće stanica, zbog čega stanice tonu izvan fotičke zone, osobito kod planktonskih organizama poput cijanobakterija.
Što su plinske vakuole u stanicama?
Plinske vakuole strukture su omeđene proteinima i ispunjene plinom koje se nalaze u vodenim prokariotima, uključujući cijanobakterije. Omogućuju kontrolu uzgona, čime stanice mogu prilagođavati svoj vertikalni položaj u vodenom stupcu radi optimalnog pristupa svjetlosti i hranjivim tvarima.
Što su cijanobakterije?
Cijanobakterije su fotosintetski prokarioti koji proizvode kisik i često se nalaze u slatkovodnim i morskim okolišima. Imaju ključne uloge u fiksaciji dušika i primarnoj proizvodnji te u eutrofnim uvjetima mogu uzrokovati štetno cvjetanje algi.
Što je Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis nitasta je planktonska cijanobakterija poznata po svojoj spiralnoj morfologiji. Uspijeva u alkalnim sodnim jezerima i čini važan dio prehrane plamenaca. Komercijalno se uzgaja kao „Spirulina” zbog visokog sadržaja proteina i hranjivih tvari.
Kako sonikacija utječe na alge?
Ultrazvučna obrada razara stanice algi kavitacijom, što dovodi do oštećenja membrana, kolapsa plinskih vezikula i poremećene fotosinteze. Kod cijanobakterija poput vrste Microcystis aeruginosa osjetljivost na sonikaciju povećava se nakon diobe stanica, vjerojatno zbog strukturnih slabosti u kasnoj svijetloj fazi dnevnog ciklusa.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih veličina.