Rozpad struktur komórkowych przez ultradźwięk
Ultradźwięki generuje przemiany wysokociśnieniowe i niskociśnieniowe fale w narażonej cieczy. Podczas cyklu niskiego ciśnienia fale ultradźwiękowe tworzą małe próżne pęcherzyki w cieczy, która burzliwie upadają podczas cyklu pod wysokim ciśnieniem. To zjawisko jest nazywane kawitacja. Implozja kawitacji baniek powoduje silne hydrodynamiczne siły ścinające.
Siły ścinające mogą prowadzić do rozpadu materiałów włóknistwych, celulozowych na drobne cząstki i przerwania ścian w strukturze komórek. To zwalnia więcej materiału wewnątrznego z komórek, taki jak skrobi i cukier do cieczy. Poza tym materiał ściany komórkowej jest łamany do małych odłamków.
Efekt ten może służyć do fermentacji, trawienia i innych procesów konwersji materiałów organicznych. Po frezowaniu i szlifowaniu, ultradźwięki sprawia, że więcej materiału wewnątrznego z komórki np. skrobia oraz gruzu ściany komórkowej jest dostępny dla enzymów które konwertują skrobi na cukry. To również prowadzi do zwiększenia powierzchni która jest narażona enzymom podczas skraplania lub scukrzania. Zazwyczaj zwiększa to szybkość i wydajność fermentacji drożdży i innych procesów konwersji np. zwiększenie produkcji etanolu z biomasy.
Rozpad ultradźwiękowy jest łatwo do testowania w każdej skali:
- skala laboratoryjna 1mL ok 5 l np. UP400St z sonotrodą 22 mm
- skala stacjonarna około 0,1-20L/min, np. UIP1000hdT z sonotrodą 34 mm i celą przepływową
- skala produkcji od 20L/min np. UIP4000 lub UIP16000
Skorzystaj z formularza poniżej, jeśli chcieliby Państwo otrzymać więcej informacji dotyczących stosowania urządzeń ultradźwiękowych do rozpadu komórek. Chętnie pomożemy.
Literatura
Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4. wyd. J. Wiley & Synowie: New York, 1998, wol. 26, 517-541.