Hielscher ultralydteknologi

Alger Grow Lab – Ultralyd alger utvinning

Alger Dyrking

Alger Grow Lab utviklet en rekke rørformede og flate fotobioreaktorer for algerkultivering, samt en prosess med ultralyds destruksjon av celler basert på Hielscher ultralydsprosessorer utstyrt med flytceller.
Det generelle rutediagrammet til prosessen er vist nedenfor.

Alger Gro Lab utviklet en komplett prosessoppsett, inkludert fotobioreaktor for alger dyrking og nedstrøms prosessering for å få algerolje.

Flytdiagrammet viser prosessen med algenkultivering og algoljeproduksjon ved hjelp av ultralydbehandling. © Alger Grow Lab

Eksempler på Algae Grow Lab-fotobioreaktorer presenteres nedenfor.
Bruken av LED-panelene som gir lys i PAR-delen av spekteret, gjør det mulig å oppnå maksimal veksthastighet for alger.
For eksempel, etter inokulering av Chlorella Vulgaris med innledende tetthet på 0,146 g / L oppnådde vi tettheten på 7,3 g / l om 7 dager.

www.algaegrowlab.com

Alger Grow Lab leverer foto-bioreaktorer og utstyr for algeoljeproduksjon.

Algerceller Destruction by Ultrasonification

Etter algebruksstadiet er algencellen moden til oljeproduksjonsbehandlingen. Siden celleinnholdet er separert fra det omgivende miljø ved en struktur av sammensatte cellemembraner, er celleavbruddsmetoden signifikant med hensyn til frigjøring av det komplette intracellulære materialet. Cellemembranen gir mekanisk styrke til cellen og bevare dens integritet. De elastiske egenskapene til cellemembranen gjør at cellene kan tåle de raske endringene i osmotisk trykk som kan oppstå i deres ytre omgivelser.
Både ultralyd og mikrobølgeassisterte metoder, som er beskrevet nedenfor, forbedrer ekstraksjonen av mikroalger betydelig, med høyere effektivitet, reduserte utvinningstider og økte utbytter, samt lave til moderate kostnader og ubetydelig tilsatt toksisitet.
Svært ofte er utvinningen av målproduktene fra alger mer effektiv hvis algercellene blir ødelagt før ekstraksjon. Men i noen tilfeller fører celledestinasjonen til frigjøring av målproduktet, og det er bare separasjonsprosessen som er nødvendig for å få det (f.eks. Utvinning av lipider fra alger til biodrivstoffproduksjon).
Alger Grow Lab integrerer et ultralydsystem for celleforstyrrelser og utvinning i oppsettet for å sikre en svært effektiv prosess som gir en fullstendig frigjøring av intracellulært innhold og dermed høyere utbytter på kortere tid. I ultralydsreaktoren oppretter ultralydbølger caviatation i væskemediet som inneholder algenceller. Kavitasjonsboblene vokser under de alternerende sjeldne faser av ultralydbølgen til de når viss størrelse når ingen ytterligere energi kan adsorberes. Ved dette maksimale punktet for boblevekst faller hulrommene sammen under en kompresjonsfase. Boblekollapset skaper ekstreme forhold for differanser av trykk og temperatur, samt sjokkbølger og sterke væskestråler. Disse ekstreme kreftene ødelegger ikke bare cellene, men spyler også innholdet effektivt i væskemediet (f.eks. Vann eller løsningsmidler).
Effektiviteten til ultralyds ødeleggelsen avhenger sterkt av holdbarhet og elastisitet i celleveggene, som varierer betydelig mellom de enkelte algerestammer. Det er derfor årsaken til at effektiviteten til celle ødeleggelse er sterkt påvirket av parametrene til sonifiseringsprosessen: De viktigste parameterne er amplitude, trykk, konsentrasjon & viskositet og temperatur. Disse parametrene må optimaliseres for hver bestemt algeravle for å sikre optimal bearbeidingseffektivitet.
Noen eksempler på celleforstyrrelser og oppløsning av forskjellige algerestammer finner du i artiklene som er nevnt nedenfor:

  • Dunnaliella salina og Nannochloropsis oculata: King PM, Nowotarski K .; Joyce, EM; Mason, TJ (2012): Ultralyd forstyrrelse av algerceller. AIP-konferansehandlinger; 5/24/2012, vol. 1433 utgave 1, s. 237.
  • Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Ali, Weaam Jaafar (2013): Evaluering og sammenligning av algcelleforstyrrelsesmetoder: Mikrobølgeovn, vannbad, blender, ultralyd og laserbehandling. Anvendt energi, mars 2013, vol. 103, s. 128-134.
  • Nanochloropsis salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Påvirkning av forskjellige celleforstyrrelsesteknikker på mono fordøyelse av algenbiomasse. World Renewable Energy Congress 2011, Bioenergy Technologies, 8.-12. Mai 2011, Sverige.
  • Schizochytrium limacinum og Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Evaluering av mikroalgetcelleforstyrrelser ved ultralydbehandling. Bioresource Technology 2012, vol. 125, s. 175-81.
  • Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer og Roberto E. Armenta (2011): Utviklingen i oljeutvinning fra mikroalger. Europeen Jornal of Lipid Science Technology, 2011.
  • Scotiellopsis terrestris: S. Starke, Dr. N. Hempel, L. Dombrowski, Prof. Dr. O. Pulz: Forbedring av celleforstyrrelser for Scotiellopsis terrestris ved hjelp av ultralyd og et pektin dekomponert enzym. Naturstoffchemie.
Alger dyrking i en 500L foto-bioreaktor

500L tubulær fotobioreaktor med LED paneler © Alger Grow Lab

Alger Grow Lab forsyner foto-bioreaktorer i ulike design for alger dyrking.

Flat foto-bioreaktor utstyrt med LED-paneler © Algae Grow Lab

Prosess

Etter dyrking blir algenbiomassestrømmen matet til konsentrasjonsanordningen for å skille biomassen fra væskemediet. Konsentratet akkumuleres i lagertanken. Etter separasjonen må cellene forstyrres for å frigjøre oljen og annet intracellulært materiale. Derfor pumpes den konsentrerte biomassen gjennom en Hielscher ultralydsenhet. Ultrasonic resirkuleringsoppsett sikrer resirkulering av cellekoncentratet under gitt trykk gjennom Hielscher-strømningscellen tilbake til oppsamlingstanken. Resirkuleringen varer tiden som kreves for å ødelegge celler. Når ødeleggelsesprosessen er fullført, pumpes biomassen med de ødelagte cellene til produktseparasjonsanordningen, hvor den endelige separasjonen av produktet fra gjenværende rester oppstår.

Kraftig ultralydbehandling er den effektive metoden for brudd på algerceller. Hielscher's UIP1500hd er en 1500 watt ultralyd homogenizer som enkelt kan integreres til fullfylte, krevende applikasjoner.

Algercelledestruksjonsenhet med biomassekonsentrasjon / separasjonsanordning og Hielschers 1,5 kW ultralydsprosessor UIP1500hd. © Alger Grow Lab

Måling av andelen ødelagte celler

For effektivitetsvurdering av algerbrudd, brukte ALgae Grow Lab to forskjellige metoder for å måle prosentandelen av ødelagte celler:

  1. Den første analysemetoden er basert på måling av klorofyll A, B og A + B fluorescens.
    Under langsomt centrifugering vil algceller og rusk pelletere i bunnen av mottakeren, men resten av fri flytende klorofyll vil fortsatt forbli i supernatanten. Ved å bruke disse fysiske egenskapene til cellen og klorofyllet, kan prosentandelen av de ødelagte cellene fastslås. Dette oppnås ved først å måle den totale klorofylfluorescensen av en prøve. Deretter blir prøven sentrifugert. Etterpå måles klorofylfluorescensen av supernatanten. Ved å ta prosentandelen av klorofylfluorescens i supernatanten til klorofylfluorescensen av den totale prøven, kan det beregnes en estimering av prosentandelen av ødelagte celler. Denne måleformen er ganske nøyaktig, men antar at antall klorofyll per celle er ensartet. Totalt klorofyll ekstraksjoner ble utført ved bruk av metanol.
  2. For den andre analysemetoden har den klassiske hemocytometrien vært brukt til å måle celletettheten i den høstede algeprøven. Prosedyren utføres i 2 trinn:
  • For det første måles celledensiteten til den høstede algeprøven før ultralydsbehandlingen.
  • For det andre måles antall ikke-ødelagte (gjenværende) celler etter sonifisering av den samme prøve.
    Basert på resultatene av disse to målingene, beregnes prosentandelen av ødelagte celler.
Bildet viser alger konsentrert før celleforstyrrelser via kraft-ultralyd (Hielscher UIP1500hd). © Alger Grow Lab

Pic.1: Alger før ødeleggelse © Alger Grow Lab

Det mikroskopiske bildet viser algenkoncentratet etter 60 minutter. lydbehandling. 50% av algencellen er allerede ødelagt.

Bilde 2: Algerforstyrrelse: 50% celleforstyrrelse etter 60 min. lydbehandling. © Alger Grow Lab

Mikroskopisk bilde av ultralydsforstyrrede og desintegrerte algerceller. © Alger Grow Lab

Bild 3: Algerforstyrrelse: 100% celleforstyrrelse etter 120 minutter. lydbehandling. © Alger Grow Lab

Alger Grow Lab har utviklet en ultralyd ødeleggelse enhet integrere Hielscher ultralyd utstyr for celleforstyrrelser (Klikk for å forstørre!)

Flow Chart of Algae Grow Labs alger dyrking og prosessering enhet. © Alger Grow Lab

Kontakt oss / be om mer informasjon

Snakk med oss ​​om dine krav til behandling. Vi vil anbefale de mest egnede oppsett- og behandlingsparametrene for prosjektet ditt.





Vær oppmerksom på at Personvernregler.