Raccolta delle microalghe migliorata mediante sonicazione
Le microalghe sono ricche di lipidi, proteine e micronutrienti, il che le rende una preziosa fonte di nutrienti. Data la resistenza strutturale delle pareti cellulari delle alghe e la necessità di estrarre successivamente i composti intracellulari – in particolare lipidi e micronutrienti – è necessaria una tecnologia non termica ad alta efficienza. Con i suoi sonicatori, Hielscher offre una soluzione di trattamento superiore che facilita e migliora due fasi essenziali del processo – la concentrazione della biomassa e la disgregazione cellulare.
Sonicatore UIP1000hdT per il trattamento delle alghe
Un sonicatore – Due fasi nel trattamento delle alghe
- Raccolta non distruttiva delle alghe
Senza interferire con la vitalità né danneggiare l’integrità della tipica struttura multicellulare a spirale di Arthrospira platensis. Vibrazioni ultrasoniche e cavitazione di lieve intensità provocano il collasso delle vescicole gassose all’interno delle cellule di Arthrospira platensis, consentendo così alle cellule, che altrimenti galleggerebbero, di sedimentare. Ciò facilita la concentrazione della biomassa algale. - Disgregazione cellulare per l’estrazione (lipidi, proteine, composti bioattivi)
Nella seconda fase del processo, quella di estrazione, si utilizza una sonicazione intensa per disgregare la struttura cellulare di Arthrospira platensis e rilasciare composti intracellulari quali lipidi, proteine e composti bioattivi.
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Raccolta delle alghe migliorata mediante ultrasuoni
Nello studio di Lecina et al. (2015), colture del cianobatterio Arthrospira fusiformis (anche Arthrospira platensis) sono state sottoposte a sonicazione non distruttiva, evidenziando una significativa facilitazione della sedimentazione e del recupero della biomassa. Applicando campi ultrasonici a bassa intensità (≤0,5 W/mL), i ricercatori hanno indotto una flocculazione reversibile senza compromettere la vitalità o la morfologia cellulare – un requisito per le applicazioni che richiedono biomolecole integre o cellule vitali per ulteriori coltivazioni.
Con il “trattamento di sonicazione non distruttiva, queste microalghe possono essere facilmente fatte sedimentare, concentrando così la biomassa di circa 30 volte e ottenendo rese di recupero di circa 80–85%.” (Lecina et al., 2015)
Estrattore a ultrasuoni UIP2000hdT con reattore in acciaio inossidabile per l’estrazione commerciale di lipidi, proteine e composti bioattivi dalle alghe.
Sonicatori ad alte prestazioni per la raccolta e l’estrazione delle alghe
I sonicatori Hielscher sono processori a ultrasuoni avanzati e ad alte prestazioni, progettati per applicazioni sia di laboratorio sia su scala industriale, il che li rende ideali per i processi di raccolta ed estrazione delle alghe. Nella fase di raccolta, i sistemi Hielscher consentono una sonicazione precisa a bassa intensità per favorire l’aggregazione e la sedimentazione delle cellule senza danneggiarne l’integrità. Successivamente, la loro capacità di operare ad alta intensità permette una disgregazione cellulare controllata, facilitando il rilascio efficiente di lipidi, pigmenti e micronutrienti intracellulari. Grazie alle ampiezze regolabili, alla modalità ciclica, alle modalità di funzionamento continuo e alla struttura robusta, i sonicatori Hielscher supportano bioprocessi scalabili ed efficienti dal punto di vista energetico – diventando uno strumento fondamentale nelle moderne bioraffinerie algali.
- alta efficienza
- tecnologia all’avanguardia
- affidabilità e robustezza
- controllo del processo preciso e regolabile
- trattamento in batch e in linea
- per qualsiasi volume
- software intelligente
- funzioni intelligenti (ad es. programmabilità, registrazione dei dati, controllo remoto)
- utilizzo semplice e sicuro
- manutenzione ridotta
- CIP (pulizia in loco)
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany
I sonicatori Hielscher sono rinomati per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la semplicità di utilizzo consentono di integrare agevolmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alle norme CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoHs.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| da 1 a 500mL | da 10 a 200mL/min | UP100H |
| da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| da 15 a 150L | da 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | da 10 a 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | superiore | gruppo di UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione su scala di laboratorio, pilota e industriale.
Bibliografia / Riferimenti
- 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.
Domande frequenti
Come viene indotta la sedimentazione delle cellule?
La sedimentazione delle cellule è indotta principalmente dal collasso delle vescicole gassose intracellulari, che altera la regolazione del galleggiamento. Ciò comporta un aumento della densità cellulare, facendo affondare le cellule al di sotto della zona fotica, soprattutto negli organismi planctonici come i cianobatteri.
Che cosa sono i vacuoli gassosi nelle cellule?
I vacuoli gassosi sono strutture delimitate da proteine e riempite di gas, presenti nei procarioti acquatici, compresi i cianobatteri. Consentono il controllo del galleggiamento, permettendo alle cellule di regolare la propria posizione verticale nella colonna d’acqua per un accesso ottimale alla luce e ai nutrienti.
Che cosa sono i cianobatteri?
I cianobatteri sono procarioti fotosintetici che producono ossigeno, comunemente presenti negli ambienti d’acqua dolce e marini. Svolgono ruoli fondamentali nella fissazione dell’azoto e nella produzione primaria e possono formare fioriture algali nocive in condizioni eutrofiche.
Che cos’è Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis è un cianobatterio filamentoso e planctonico noto per la sua morfologia a spirale. Prospera nei laghi alcalini ricchi di carbonati ed è una componente importante della dieta dei fenicotteri. A fini commerciali viene coltivato come “Spirulina” per il suo elevato contenuto di proteine e nutrienti.
Quali effetti ha la sonicazione sulle alghe?
Il trattamento a ultrasuoni disgrega le cellule algali mediante cavitazione, causando danni alle membrane, il collasso delle vescicole gassose e la compromissione della fotosintesi. Nei cianobatteri come Microcystis aeruginosa, la suscettibilità alla sonicazione aumenta dopo la divisione cellulare, probabilmente a causa di vulnerabilità strutturali nella fase luminosa tardiva del ciclo diurno.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni dalla scala di laboratorio alla scala industriale.