Ուլտրաձայնային խթանված ֆերմենտային պլաստիկի վերամշակում
Պոլիէթիլենային տերեֆտալատը (PET) թափոնների հսկայական աղբյուր է, որը հիմնականում գալիս է օգտագործված ջրի և ըմպելիքների շշերից: Մինչև վերջերս PET-ի վերամշակումը հանգեցնում էր ցածրորակ պլաստիկի: Նոր մուտանտ ֆերմենտը խոստանում է PET-ի քայքայումը մաքուր հումքի, որը կարող է օգտագործվել նոր բարձրորակ պլաստիկի համար: Ուլտրաձայնային խթանվող ֆերմենտները ցույց են տալիս ավելի բարձր արդյունավետություն՝ արագացնելով պլաստմասսաների ֆերմենտային վերամշակումը և մեծացնելով գործընթացի կարողությունները:
Ultrasonication համար enzymatic պլաստիկ վերամշակման
Բարձր ինտենսիվության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային ախտորոշումը լավ հայտնի է ֆերմենտային ռեակցիաների վրա իր ազդեցությամբ: Sonication-ը կարող է օգտագործվել ինչպես ֆերմենտների ակտիվացման, այնպես էլ ապաակտիվացման համար: Ցածր և միջին ամպլիտուդներով վերահսկվող ձայնային արտանետումը ակտիվացնում է ֆերմենտները և խթանում զանգվածի փոխանցումը ֆերմենտների և սուբստրատի միջև, ինչը հանգեցնում է ֆերմենտների կատալիտիկ ակտիվության բարձրացմանը:
Sonication-ը փոխում է ֆերմենտի բնութագրերը՝ դրանով իսկ խթանելով ֆերմենտի ակտիվությունը: Ուլտրաձայնային սուբստրատի նախնական մշակումը արագացնում է ֆերմենտային ռեակցիաները:
Ուլտրաձայնային խառնումը նպաստեց զանգվածի փոխանցմանը ֆերմենտների և պլաստիկ սուբստրատի միջև, որպեսզի ֆերմենտը կարողանա ներթափանցել և քայքայել բարձր բյուրեղային PET-ի հալվածքը: Որպես էներգաարդյունավետ և հեշտ գործածվող տեխնոլոգիա՝ Sonication-ը օգնում է վերամշակել PET-ը ծախսարդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր:
Sonicator համակարգ ֆերմենտային ռեակցիաների ինտենսիվացման համար
Ֆերմենտի և սուբստրատի ուլտրաձայնային ցրում
Ուլտրաձայնային եղանակով առաջացած կտրվածքը և միկրո տուրբուլենցիաները հայտնի են իրենց բարձր արդյունավետությամբ, երբ խոսքը վերաբերում է կիրառությունների ցրմանը: Ֆերմենտային ագրեգատների, ինչպես նաև ենթաշերտի ագլոմերատների ուլտրաձայնային ազդեցությամբ ցրվածությունը բարելավում է ֆերմենտային կատալիտիկ ակտիվությունը, քանի որ մոլեկուլային ագրեգատների և ագլոմերատների քայքայումը մեծացնում է ակտիվ մակերևույթը ֆերմենտների և սուբստրատի միջև ռեակցիայի համար:
Ուլտրաձայնային խթանվող կուտինազային ֆերմենտ
Sonication-ը լավ արդյունքներ է ցույց տվել ուտինազ Thc_Cut1 ֆերմենտի ակտիվացման մեջ՝ կապված նրա PET հիդրոլիզի ակտիվության հետ: PET-ի ուլտրաձայնային ուժեղացված ֆերմենտային դեգրադացիան հանգեցրել է 6.6 անգամ ավելացված դեգրադացման արտադրանքի 6,6 անգամ ավելացմանը՝ համեմատած չմշակված PET-ի հետ: PET փոշու և թաղանթների բյուրեղային տոկոսի (28%) աճը հանգեցրեց հիդրոլիզի ցածր ելքի, ինչը կարող է կապված լինել մակերեսի ցածր հասանելիության հետ: (տես Նիկոլաիվից և այլք 2018 թ.)
- ուժեղացնում է ֆերմենտների ակտիվությունը
- արագացնում է ֆերմենտային ռեակցիաները
- հանգեցնում է ավելի ամբողջական ռեակցիաների
Enzymatic Plastic Recycling-ի մասին
Հիդրոլիզային ֆերմենտը տերևային ճյուղային կոմպոստ կուտինազա (ՍՊԸ) հանդիպում է բնության մեջ և կտրում է պոլիէթիլենային տերեֆտալատի (PET), տերեֆտալատի և էթիլեն գլիկոլի երկու շինանյութերի միջև կապերը: Այնուամենայնիվ, ֆերմենտի ընդհանուր արդյունավետությունը և ջերմության նկատմամբ զգայունությունը ռեակցիան սահմանափակող գործոններ են, որոնք զգալիորեն նվազեցնում են գործընթացի արդյունավետությունը: Տերևի ճյուղային կոմպոստի կուտինազա ֆերմենտը սկսում է քայքայվել 65°C-ում, մինչդեռ PET-ի քայքայման գործընթացները պահանջում են 72°C կամ ավելի բարձր ջերմաստիճան, այն ջերմաստիճանը, որում PET-ը սկսում է հալվել: Հալած PET-ը գործընթացի կարևոր գործոն է, քանի որ հալվածքն առաջարկում է ավելի բարձր մակերես, որտեղ ֆերմենտը կարող է աշխատել:
Հետազոտողները վերամշակել են բնական տերևային ճյուղերի կոմպոստի կուտինազ ֆերմենտը և փոխել ամինաթթուները դրա միացման վայրերում: Սա հանգեցրեց մուտանտ ֆերմենտի, որը ցույց է տալիս 10,000 անգամ ավելացած ակտիվություն PET կապերը կոտրելու համար (համեմատած բնիկ ՍՊԸ ֆերմենտի հետ) և զգալիորեն բարելավված ջերմային կայունություն: Սա նշանակում է, որ նոր մուտանտ ֆերմենտը չի քայքայվում 72°C ջերմաստիճանում, այն ջերմաստիճանում, երբ PET-ը սկսում է հալվել:
Ուլտրաձայնային ցրումը և մակերեսային ակտիվացումը նպաստում են ֆերմենտային կատալիտիկ ռեակցիային: Հնչեցման հատուկ պարամետրեր, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային ամպլիտուդը, ժամանակը, ջերմաստիճանը և ճնշումը, կարող են ճշգրտորեն կարգավորվել ֆերմենտի տեսակին՝ նրա կատալիտիկ ակտիվությունը բարձրացնելու համար: Ուլտրաձայնային մշակման պարամետրերը և դրանց ազդեցությունը ֆերմենտների վրա կախված են ֆերմենտի հատուկ տեսակից, նրա ամինաթթուների կազմից և կոնֆորմացիոն կառուցվածքից: Այսպիսով, յուրաքանչյուր ֆերմենտի տիպ ունի օպտիմալ գործընթացի պայմաններ, որոնցում ձեռք է բերվում ֆերմենտի օպտիմալ ակտիվացում:
- Զանգվածի փոխանցման ավելացում
- Բարձրացրեց փոխարժեքի հաստատունը
- Կատալիզատորի արդյունավետության բարձրացում
- Ճշգրիտ կառավարելի է ֆերմենտների քաղցր կետին համապատասխանելու համար
- Առանց ռիսկի փորձարկում
- Գծային մասշտաբային
- Ծախսերի արդյունավետ
- անվտանգ և հեշտ գործելու համար
- ցածր սպասարկում
- Արագ ROI
- էկոլոգիապես մաքուր
Տանկ 8 կՎտ ուլտրաձայնային սարքերով (4x UIP2000hdT) և ագիտատոր
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային պրոցեսորներ ֆերմենտային ռեակցիաների համար
Hielscher Ultrasonics-ը երկար ժամանակ փորձառու է լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ էլեկտրաէներգիայի կիրառման համար բարձրորակ ուլտրաձայնային սարքերի նախագծման, արտադրության և բաշխման մեջ: Մեր գիտելիքներն ու փորձը բարդ ուլտրաձայնային մշակման մեջ մեր հաճախորդներին տրամադրվող առաջարկի մի մասն է:
Մենք ուղղորդում ենք մեր հաճախորդներին տեխնիկատնտեսական հիմնավորման և գործընթացի օպտիմալացման վերաբերյալ առաջին խորհրդակցությունից մինչև ձեր ուլտրաձայնային համակարգի վերջնական տեղադրումն ու շահագործումը:
Մեր ճշգրիտ կառավարվող ուլտրաձայնային սարքերը թույլ են տալիս ազդել ֆերմենտների գործունեության, կինետիկայի, թերմոդինամիկական հատկությունների, ինչպես նաև մշակման ջերմաստիճանի վրա:
Հզոր և հուսալի ուլտրաձայնային պրոցեսորների մեր պորտֆոլիոն ընդգրկում է ամբողջ տեսականին` կոմպակտ ձեռքի լաբորատոր սարքից մինչև նստարանային և լիովին արդյունաբերական պրոցեսորներ: 200 վտ-ից սկսած բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը հագեցած են թվային սենսորային էկրանով, խելացի ծրագրաշարով, բրաուզերի հեռակառավարմամբ և տվյալների ավտոմատ արձանագրումով ինտեգրված SD-քարտով: Անհատականորեն կարգավորվող ձայնային ցիկլի ռեժիմը (puls ռեժիմ) թույլ է տալիս սահմանել և վերահսկել ֆերմենտի ազդեցությունը (ժամանակ և հանգստի ժամանակահատվածներ) ուլտրաձայնային բուժման համար: Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս 24/7 աշխատել ծանր պարտականությունների ժամանակ և պահանջկոտ միջավայրերում:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի օդաչու և արդյունաբերական սանդղակ.
Գրականություն / Հղումներ
- V. Tournier, C. M. Topham, A. Gilles, B. David, C. Folgoas, E. Moya-Leclair, E. Kamionka, M.-L. Desrousseaux, H. Texier, S. Gavalda, M. Cot, E. Guémard, M. Dalibey, J. Nomme, G. Cioci, S. Barbe, M. Chateau, I. André, S. Duquesne, A. Marty (2020): An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles. Nature 580(7802): 216-219.
- Efstratios Nikolaivits, Maria Kanelli, Maria Dimarogona, Evangelos Topakas (2018): A Middle-Aged Enzyme Still in Its Prime: Recent Advances in the Field of Cutinases. Catalysts 2018, 8, 612.
- Pellis, A.; Gamerith, C.; Ghazaryan, G.; Ortner, A.; Herrero Acero, E.; Guebitz, G.M. (2016): Ultrasound-enhanced enzymatic hydrolysis of poly(ethylene terephthalate). Bioresour. Technol. 218, 2016. 1298–1302.
- Meliza Lindsay Rojas; Júlia Hellmeister Trevilin; Pedro Esteves Duarte Augusto (2016): The ultrasound technology for modifying enzyme activity. Scientia Agropecuaria 7 /2, 2016. 145–150.
- Shamraja S. Nadar; Virendra K. Rathod (2017): Ultrasound assisted intensification of enzyme activity and its properties: a mini-review. World J Microbiol Biotechnol 2017, 33:170.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ակուստիկ կավիտացիոն ուժեր
Ցածր հաճախականության, բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային հետազոտություն (մոտ 20 – 50 կՀց) առաջացնում է ակուստիկ/ուլտրաձայնային կավիտացիա, որն առաջացնում է ֆիզիկական, մեխանիկական և քիմիական ազդեցություն: Ակուստիկ կավիտացիայի հետևանքները կարելի է դիտարկել որպես րոպեական վակուումային փուչիկների ձևավորում, աճ և հետագա կատաղի փլուզում, որոնք առաջանում են հեղուկի մեջ զուգակցված ուլտրաձայնային ալիքների ճնշման տատանումների պատճառով: Կավիտացիոն փուչիկների պայթեցման ժամանակ առաջանում են այսպես կոչված թեժ կետեր, որոնք սահմանափակվում են փոքր տարածությամբ և կարճ տևողությամբ։ Տեղական թեժ կետերը բնութագրվում են առնվազն 5000 Կ ինտենսիվ ջեռուցմամբ, մինչև 1200 բար ճնշումով և միլիվայրկյանների ընթացքում տեղի ունեցող բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տարբերությամբ: Հեղուկի կաթիլները և մասնիկները արագացվում են մինչև 208 մ/վ արագությամբ հեղուկ շիթերի մեջ:
Ֆերմենտների ուլտրաձայնային բուժումը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի և դրա հիդրոդինամիկ կտրող ուժերի վրա