Hielscher Echografietechniek

Ultrasonisch gepromoot Enzymatisch Plastic Recycling

Polyethyleentereftalaat (PET) is een enorme afvalbron die voornamelijk afkomstig is van gebruikte water- en drankflessen. Tot voor kort resulteerde de recycling van PET in kunststoffen van lage kwaliteit. Een nieuw gemuteerd enzym belooft de afbraak van PET tot ongerepte grondstof, die gebruikt kan worden voor nieuwe hoogwaardige kunststoffen. Ultrasoon gepromote enzymen laten een hoger rendement zien, waardoor de enzymatische recycling van kunststoffen wordt versneld en de procescapaciteiten toenemen.

Ultrasonicatie voor Enzymatic Plastic Recycling

Hoog-intensiteit, laagfrequente ultrasone trillingen zijn bekend om de effecten op enzymatische reacties. Sonicatie kan worden gebruikt voor zowel de activering als de inactivering van enzymen. Gecontroleerde sonicatie met lage tot gemiddelde amplitudes activeert enzymen en bevordert de massatransfer tussen enzymen en substraat, wat resulteert in een verhoogde katalytische activiteit van enzymen.
Sonication verandert de enzymeigenschappen waardoor de enzymactiviteit wordt bevorderd. Ultrasone voorbehandeling van het substraat versnelt de enzymatische reacties.
Ultrasoon mengen bevorderde de massatransfer tussen enzymen en het plastic substraat, zodat het enzym kan doordringen en de smelt van zeer kristallijn PET kan afbreken. Als energie-efficiënte en eenvoudig te bedienen technologie helpt sonicatie om PET op een kosteneffectieve en milieuvriendelijke manier te recyclen.

Ultrasone dispersie van enzymen en substraten

Ultrasonisch gegenereerde afschuiving en micro-turbulenties staan bekend om hun hoge efficiëntie als het gaat om het verspreiden van toepassingen. De ultrasoon geïnduceerde dispersie van enzymaggregaten en van substraatagglomeraten verbetert de enzymatische katalytische activiteit omdat de afbraak van moleculaire aggregaten en agglomeraten het actieve oppervlak tussen de enzymen en het substraat voor de reactie vergroot.

Ultrasone processor UIP4000hdT, een 4kW krachtige ultrasone reactor

UIP4000hdT, een 4000 watt krachtige ultrasone processor

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasonisch gepromoot Cutinase Enzym

Sonication heeft goede resultaten laten zien in de activering van het enzym utinase Thc_Cut1 met betrekking tot zijn PET-hydrolyse-activiteit. De ultrasoon verhoogde enzymatische afbraak van PET heeft geleid tot een 6,6-voudige toename van de vrijkomende afbraakproducten ten opzichte van het onbehandelde PET. Een toename van het kristallijne percentage (28%) in PET-poeder en -folies resulteerde in een lagere hydrolyseopbrengst, die in verband kan worden gebracht met de verminderde beschikbaarheid van het oppervlak. (zie Nikolaivits et al. 2018)

Ultrasone Effecten op Enzymatische Reacties:

  • verbetert de enzymactiviteit
  • versnelt de enzymreacties
  • resulteert in meer volledige reacties

Over Enzymatic Plastic Recycling

Het hydrolyse-enzym bladtakcompost cutinase (LLC) komt in de natuur voor en snijdt de bindingen tussen de twee bouwstenen van polyethyleentereftalaat (PET), tereftalaat en ethyleenglycol. De algemene doeltreffendheid van het enzym en zijn warmtegevoeligheid zijn echter reactiebeperkende factoren, die de efficiëntie van het proces aanzienlijk verminderen. Het cutinase enzym van de bladtakcompost begint af te breken bij 65°C, terwijl voor de afbraakprocessen van PET temperaturen van 72°C of hoger nodig zijn, de temperatuur waarbij PET begint te smelten. Gesmolten PET is een belangrijke procesfactor omdat de smelt een hoger oppervlak biedt waarop het enzym kan werken.
Onderzoekers hebben het natuurlijk voorkomende cutinase enzym van de bladtakcompost opnieuw ontwikkeld en hebben de aminozuren op de bindingsplaatsen ervan veranderd. Dit resulteerde in een gemuteerd enzym dat een 10.000 keer hogere activiteit laat zien in het breken van PET-bindingen (in vergelijking met het inheemse LLC-enzym) en een aanzienlijk verbeterde hittestabiliteit. Dit betekent dat het nieuwe mutantenzym niet afbreekt bij 72°C, de temperatuur waarbij PET begint te smelten.
Ultrasone dispersie en oppervlakte-activatie bevordert een enzymatisch aangedreven katalytische reactie. Specifieke sonicatieparameters zoals ultrasone amplitude, tijd, temperatuur en druk kunnen precies worden afgestemd op het enzymtype om de katalytische activiteit te verhogen. Ultrasone verwerkingsparameters en hun effecten op enzymen zijn afhankelijk van het specifieke enzymtype, de aminozuursamenstelling en de conformatiestructuur. Hierdoor heeft elk enzymsoort optimale procescondities waaronder een optimale enzymactivatie wordt bereikt.

Voordelen van Ultrasone trillingen

  • verhoogde massa-overdracht
  • Verhoogde de tariefconstante
  • Verhoogde katalytische efficiëntie
  • Precies beheersbaar om aan de sweet spot van de enzymen te voldoen
  • Risicovrij testen
  • Lineair schaalbaar
  • kostenefficient
  • Veilig en eenvoudig te bedienen
  • Laag onderhoud
  • snelle RoI
  • milieuvriendelijk
Geschudde ultrasone tank voor batchverwerking

Tank met 8kW ultrasonicatoren (4x UIP2000hdT) en roerwerk

Hoogwaardige ultrasone processoren voor enzymatische reacties

Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring in het ontwerpen, produceren en distribueren van hoogwaardige ultrasoon generatoren voor krachttoepassingen in het laboratorium en de industrie. Onze kennis en ervaring in geavanceerde ultrasoonverwerking maakt deel uit van het aanbod dat wij onze klanten bieden.
Wij begeleiden onze klanten vanaf het eerste overleg over haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie tot en met de uiteindelijke installatie en bediening van uw ultrasoonsysteem.
Onze nauwkeurig regelbare ultrasone apparaten maken het mogelijk om de enzymactiviteit, de kinetiek, de thermodynamische eigenschappen en de verwerkingstemperatuur te beïnvloeden.
Ons portfolio van krachtige en betrouwbare ultrasone processoren omvat het volledige scala van het compacte handheld laboratoriumapparaat tot bench-top en volledig industriële processoren. Vanaf 200 watt zijn alle ultrasone apparaten uitgerust met een digitaal touch-display, intelligente software, afstandsbediening voor de browser en automatische gegevensprotocollering op een geïntegreerde SD-kaart. De individueel instelbare sonication cycle mode (pulsmodus) maakt het mogelijk om de enzymblootstelling (tijd en rusttijden) aan de ultrasoonbehandeling in te stellen en te regelen. De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen te werken.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor dispersie, emulgatie en celextractie.

Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar piloot en industrieel schaal.

Literatuur / Referenties



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Akoestische cavitatie krachten

Laagfrequente, hoogintensieve ultrasone trillingen (ca. 20 – 50kHz) veroorzaakt akoestische / ultrasone cavitatie die fysieke, mechanische en chemische effecten veroorzaakt. De effecten van de akoestische cavitatie kunnen worden waargenomen als de vorming, de groei en de daaropvolgende gewelddadige ineenstorting van minieme vacuümbellen, die zich voordoen als gevolg van drukschommelingen van de ultrasone golven gekoppeld in een vloeistof. Tijdens de implosie van cavitatiebellen ontstaan zogenaamde 'hot spots', die zich beperken tot kleine ruimte en korte duur. Deze plaatselijk voorkomende hotspots worden gekenmerkt door een intense opwarming van minstens 5000 K, drukken tot 1200 bar en hoge temperatuur- en drukverschillen die binnen milliseconden optreden. Druppels en deeltjes van de vloeistof worden versneld in vloeistofstralen met snelheden tot 208m/s.

Ultrasone / akoestische cavitatie creëert zeer intense krachten die het oppervlak van de enzymen activeert en de massaoverdracht tussen de enzymen en het substraat bevordert (Klik om te vergroten!).

Ultrasone behandeling van enzymen is gebaseerd op akoestische cavitatie en zijn hydrodynamische afschuifkrachten