초음파 촉진 효소 플라스틱 재활용
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 주로 사용된 물과 음료병에서 나오는 거대한 폐기물 원천입니다. 최근까지 PET의 재활용은 품질이 낮은 플라스틱으로 이어졌습니다. 새로운 돌연변이 효소는 PET를 깨끗한 원료로 분해하여 새로운 고품질 플라스틱에 사용할 수 있습니다. 초음파 촉진 효소는 플라스틱의 효소 재활용을 가속화하고 공정 용량을 증가시켜 더 높은 효율을 보여줍니다.
효소 플라스틱 재활용을위한 초음파
고강도, 저주파 초음파는 효소 반응에 미치는 영향으로 잘 알려져 있습니다. 초음파 처리는 효소의 활성화 및 비활성화 모두에 사용할 수 있습니다. 낮은 진폭에서 중간 진폭의 조절 된 초음파 처리는 효소를 활성화하고 효소와 기질 사이의 질량 전달을 촉진하여 효소의 촉매 활성을 증가시게합니다.
초음파 처리는 효소 특성을 변화시켜 효소 활성을 촉진합니다. 초음파 기질 전처리는 효소 반응을 가속화합니다.
초음파 혼합은 효소와 플라스틱 기판 사이의 질량 전달을 촉진하여 효소가 고결정 PET의 용융을 침투하고 저하시킬 수 있도록합니다. 에너지 효율적이고 작동하기 쉬운 기술인 초음파 처리는 PET를 비용 효율적이고 환경 친화적인 재활용에 지원합니다.
효소와 기판의 초음파 분산
초음파로 생성된 전단 및 미세 난류는 분산 응용 분야에서 높은 효율로 잘 알려져 있습니다. 분자 응집체및 응집체의 분해가 효소와 반응기 사이의 활성 표면적을 증가하기 때문에 효소 응집체뿐만 아니라 기질 응집체의 초음파 유도 분산은 효소 촉매 활성을 향상시킵니다.
초음파 촉진 된 큐틴 나아제 효소
초음파 처리는 PET 가수 분해 활성과 관련하여 효소 우티나제 Thc_Cut1 활성화에 좋은 결과를 보여주었습니다. PET의 초음파 강화 효소 분해는 처리되지 않은 PET에 비해 방출 된 분해 제품의 6.6 배 증가를 초래했다. 결정률 증가율 (28%) PET 분말 및 필름에서 낮은 가수 분해 수율을 초래, 이는 낮은 표면 avaialbility와 관련 될 수있다. (2018년 니콜라이비츠 외 참조)
- 효소 활성 향상
- 효소 반응을 가속화합니다.
- 더 완전한 반응을 낳는다
UIP4000hdT: 4000와트의 강력한 초음파 프로세서
효소 플라스틱 재활용 정보
가수 분해 효소 잎 분기 퇴비 cutinase (LLC)는 자연에서 발생하고 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 테레프탈레이트 및 에틸렌 글리콜의 두 빌딩 블록 사이의 결합을 잘라. 그러나, 효소의 전반적인 효과 및 그것의 열 감도는 반응 제한 요인, 공정 효율을 크게 감소. 잎 분기 퇴비 cutinase 효소는 65 °C에서 저하하기 시작하고 PET 분해 과정은 PET가 녹기 시작하는 온도인 72 ° C 이상온도를 필요로합니다. 용융 PET는 용융이 효소가 작용할 수 있는 더 높은 표면적을 제공하므로 중요한 공정 요소입니다.
Reasearchers는 자연적으로 발생하는 잎 분기 퇴비 cutinase 효소를 재 설계하고 결합 부위에서 아미노산을 변경했습니다. 이것은 PET 결합 (네이티브 LLC 효소에 비해)을 깨는 10,000 배 증가 된 활성을 보여주고 크게 향상된 열 안정성을 보여주는 돌연변이 효소를 초래했습니다. 이것은 새로운 돌연변이 효소가 PET가 녹기 시작하는 온도인 72°C에서 분해되지 않는다는 것을 의미합니다.
초음파 분산 및 표면 활성화는 효소 구동 촉매 반응을 촉진합니다. 초음파 진폭, 시간, 온도 및 압력과 같은 특정 초음파 매개 변수는 효소 유형에 맞게 정확하게 조정되어 촉매 활성을 증가시킬 수 있습니다. 초음파 처리 매개 변수와 효소에 미치는 영향은 특정 효소 유형, 아미노산 조성 및 형태 구조에 따라 다릅니다. 따라서 각 효소 유형은 최적의 효소 활성화가 이루어지는 최적의 공정 조건을 가지고 있습니다.
- 물질 전달 증가
- 속도 상수 증가
- 촉매 효율 향상
- 효소의 스위트 스팟을 충족시키기 위해 정밀하게 제어 가능
- 위험 없는 테스트
- 선형 확장 성
- 비용 효율적인
- 안전하고 간편한 작동
- 낮은 유지 보수
- 빠른 RoI
- 환경 친화적
8kW 초음파 기류탱크(4x) UIP2000hdT) 및 교반기
효소 반응을 위한 고성능 초음파 프로세서
Hielscher 초음파는 실험실 및 산업의 전력 응용 분야용 고성능 초음파 를 설계, 제조 및 배포하는 데 오랜 경험을 가지고 있습니다. 정교한 초음파 처리에 대한 우리의 지식과 경험은 우리가 고객에게 제공하는 제공의 일부입니다.
당사는 타당성 테스트 및 공정 최적화에 대한 첫 번째 상담에서 초음파 시스템의 최종 설치 및 작동에 이르기까지 고객을 안내합니다.
당사의 정밀하게 제어 가능한 초음파 장치는 효소 활성, 역학, 열역학적 특성 및 처리 온도에 영향을 미칠 수 있습니다.
강력하고 신뢰할 수 있는 초음파 프로세서 포트폴리오는 컴팩트한 휴대용 실험실 장치에서 벤치탑 및 완전 산업용 프로세서에 이르기까지 모든 범위를 포괄합니다. 200와트 이상에서 모든 초음파 장치에는 디지털 터치 디스플레이, 지능형 소프트웨어, 원격 브라우저 제어 및 통합 된 SD 카드에 자동 데이터 프로토콜이 장착되어 있습니다. 개별적으로 조정 가능한 초음파 처리 주기 모드 (펄스 모드)는 초음파 처리에 효소 노출 (시간 및 휴식 기간)을 설정하고 제어 할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고성은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.
| 일괄 볼륨 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 ~ 500mL | 10 ~ 200mL / min | UP100H |
| 10 ~ 2000mL | 20 ~ 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ~ 20L | 0.2 ~ 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 ~ 100L | 2 ~ 10L / min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 ~ 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | 더 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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문학 / 참고 문헌
- 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.
알만한 가치가있는 사실
음향 캐비테이션 힘
저주파, 고강도 초음파 (약 20 – 50kHz)는 물리적, 기계적, 화학적 효과를 생성하는 음향 /초음파 캐비테이션을 일으킵니다. 음향 캐비테이션의 효과는 액체에 결합 된 초음파의 압력 변동으로 인해 발생하는 미세 진공 기포의 형성, 성장 및 후속 격렬한 붕괴로 관찰 될 수 있습니다. 캐비테이션 기포가 파열되는 동안 작은 공간과 짧은 기간에 국한된 소위 핫 스팟이 발생합니다. 국부적으로 발생하는 핫스팟은 최소 5,000K의 강렬한 가열, 최대 1200bar의 압력, 밀리초 내에 발생하는 고온 및 압력 차이로 특징지릅니다. 액체의 물방울과 입자는 최대 208m/s의 속도로 액체 제트로 가속됩니다.
효소의 초음파 처리는 음향 캐비테이션과 유체 역학 전단력을 기반으로합니다.