藻類は、Labグロウ – 超音波藻類抽出

藻類の栽培

藻類はラボ成長藻類の培養のための管状及びフラットフォトバイオリアクターの一連ならびにフローセルを備えたヒールシャー超音波プロセッサに基づく細胞の超音波破壊のプロセスを開発しました。
プロセスの一般的なフロー図を以下に示します。

フローチャートは、藻類の培養および超音波を用いた藻類油生産のプロセスを表示します。 ©藻類は、Labグロウ

藻類の例としては、Labフォトバイオリアクターを以下に提示されている成長します。
スペクトルのPAR部に光を放出するLEDパネルの使用は、藻類の最大成長速度を達成することを可能にします。
例えば、0.146グラム/ Lの初期濃度を有するクロレラvulgarisの接種後、我々は、7日間で7.3グラム/ Lの密度を達成しました。

藻類細胞破壊超音波処理することにより

藻類の成長スタジアムた後、藻類細胞は、石油生産の治療のために熟しています。セルの内容が構成される細胞膜の構造によって周囲環境から分離されているように、細胞破砕方法は、完全な細胞内物質の放出について重要です。細胞膜は、細胞に機械的強度を提供し、その完全性を維持します。細胞膜の弾性特性は、細胞がその外部環境で発生する可能性があり、浸透圧の急激な変化に耐えることを可能にします。
以下に記載される両方の超音波とマイクロ波アシスト方法は、コストおよび無視できる追加の毒性を緩和するため、より高い効率、低減抽出時間及び収量の増加、ならびに低いと、著しく微細藻類の抽出を改善します。
藻類の細胞が抽出前に破壊された場合、非常に多くの場合、藻類から目標物の抽出がより効果的です。しかし、時には、細胞破壊自体が目的物の放出につながる、とだけ分離プロセスは、それ（バイオ燃料生産のための藻類からの脂質の抽出等）を取得するために必要とされます。
Algae Grow labは細胞破壊と抽出のための超音波システムを統合して、細胞内の内容物の完全な放出を達成し、より短い時間でより高い収量を達成する非常に効率的なプロセスを確実にする。超音波反応器において、超音波は、藻類細胞を含む液体培地中でキャビテーションを生成する。キャビテーション気泡は、それ以上のエネルギーが吸収されないときに、あるサイズに達するまで、超音波の交互の希薄相の間に成長する。気泡成長のこの最大点において、圧縮相の間に空隙が崩壊する。気泡の崩壊は、衝撃波と強い液体ジェットだけでなく、圧力と温度の差の極端な状態を作り出します。これらの極端な力は、細胞を破壊するだけでなく、その内容物を液体培地（例えば、水または溶媒）に効果的に洗い流す。
超音波破壊の有効性が強く、個々の藻類の株の間でかなり異なる細胞壁の耐久性と弾力性に依存します。これは、細胞破壊のefficienyは非常に超音波処理プロセスのパラメータの影響を受けている理由です。最も重要なパラメータは、振幅、圧力、濃度です & 粘度、および温度。これらのパラメータは、最適な処理効率を確保するために、藻類のすべての特定の株のために最適化されなければなりません。
異なる藻類株の細胞破壊や崩壊のいくつかの例を以下に引用した記事で見つけることができます：

• Dunnaliella・サリナとナンノクロロプシスのoculata：キングP.M。、Nowotarski K .;ジョイス、E.M;メイソン、T.J。 （2012）：藻類細胞の超音波破砕。 AIP会議の議事録。 2012年5月24日、巻。 1433年1号、P。 237。
• ナンノクロロプシスのoculata：ジョナサンR.マクミラン、イアンA.ワトソン、メウッド・アリ、Weaam Jaafar（2013）：評価および藻類細胞破壊方法の比較：マイクロ波、水浴、ブレンダー、超音波及びレーザ治療。アプライド・エナジー、2013年3月、巻。 103、ページ128から134。
• Nanochloropsis・サリナ：セバスチャンSchwede、アレクサンドラKowalczyk、マンディガーバー、ローランド・スパン（2011）：藻類バイオマスのモノ消化に異なる細胞破壊技術の影響。世界の再生可能エネルギー総会2011年、バイオエネルギー・テクノロジーズ、2011年8〜12月、スウェーデン。
• シゾキトリウムlimacinumとクラミドモナス：ホセGerde、Mellissa Montalbo-Lomboy M、Linxing八尾、デビッドGrewell、トング王（2012）：超音波処理することにより、微細藻類の細胞破壊の評価。バイオリソーステクノロジー2012年、巻。 125、pp.175-81。
• クリプテコディニウム・コーニー：ポーラマーサーとロベルトE. Armenta（2011）：微細藻類からの油抽出の発展。脂質科学技術、2011年のEUROPEEN Jornal。
• Scotiellopsisのマルハナバチ：S.スターク博士N.ヘンペル、L. Dombrowski、教授O. Pulz：超音波およびペクチン分解酵素によってScotiellopsisのマルハナバチのための細胞破壊の改善。 Naturstoffchemie。

プロセス

栽培後、藻類バイオマス流を濃縮装置に供給して、バイオマスを液体培地から分離する。濃縮液は貯蔵タンクに蓄積される。分離後、細胞を破壊して油および他の細胞内物質を放出しなければならない。したがって、濃縮されたバイオマスは、ヒールシャー（Hielscher）超音波装置を通してポンプ輸送される。超音波再循環設定は、Hielscherフローセルを介して所定の圧力下で濃縮液を再循環させて蓄積タンクに戻すことを保証する。再循環は、細胞を破壊するのに必要な時間を持続させる。破壊プロセスが完了すると、破壊された細胞を有するバイオマスが生成物分離装置にポンプ輸送され、ここで残りの破片から生成物が最終的に分離される。

バイオマス濃度/分離装置とヒールシャーの1.5 kWの超音波プロセッサUIP1500hd有する藻類細胞破壊装置。 ©藻類は、Labグロウ

破壊された細胞の割合の測定

藻類破断の効率評価のために、藻類成長Labは破壊された細胞のパーセンテージを測定するために2つの異なる方法を用います。

1. 第1の解析方法は、クロロフィルA、B、およびA + Bの蛍光の測定に基づいています。
   低速回転遠心分離中、藻類細胞および破片はレシピエントの底でペレット化されるが、遊離浮遊クロロフィルの残りは依然として上清中に残る。これらの細胞およびクロロフィルの物理的特性を用いて、破壊された細胞のパーセンテージを確認することができる。これは、まず試料の全クロロフィル蛍光を測定することによって達成される。次に、試料を遠心分離する。その後、上清のクロロフィル蛍光を測定する。上清中のクロロフィル蛍光のパーセンテージを全サンプルのクロロフィル蛍光に取ることにより、破壊された細胞のパーセンテージに対する推定を行うことができる。この測定方法はかなり正確ですが、細胞あたりのクロロフィル数は一定であると仮定しています。全クロロフィル抽出は、メタノールを用いて行った。
2. 第2の解析方法のために、古典的な血球計算を回収藻類サンプルにおける細胞密度を測定するために使用されてきました。手順は2つの段階で行われます。

• まず、超音波処理前に採取藻類サンプルの細胞密度が測定されます。
• 第二に、同じサンプルの超音波処理後の非破壊（残りの）細胞の数が測定されます。
  これら二つの測定の結果に基づいて、破壊された細胞の割合を算出します。

Pic.1：藻類破壊©藻類がラボを成長させる前に、

PIC 2：藻類破壊：60分後50％の細胞破壊。超音波処理。 ©藻類は、Labグロウ

PIC 3：藻類破壊：120分後、100％の細胞破壊。超音波処理。 ©藻類は、Labグロウ