Zbiór mikroalg usprawniony dzięki sonikacji
Mikroalgi są bogate w lipidy, białko i mikroskładniki odżywcze, co czyni je cennym źródłem składników odżywczych. Ze względu na wytrzymałość strukturalną ścian komórkowych alg oraz konieczność późniejszej ekstrakcji związków wewnątrzkomórkowych – zwłaszcza lipidów i mikroskładników odżywczych – wymagana jest nietermiczna technologia o wysokiej wydajności. Dzięki swoim sonikatorom Hielscher oferuje doskonałe rozwiązanie do przetwarzania, które ułatwia i usprawnia dwa kluczowe etapy procesu – zagęszczanie biomasy i rozbijanie komórek.
Sonikator UIP1000hdT do przetwarzania alg
Jeden sonikator – dwa etapy przetwarzania alg
- Niedestrukcyjny zbiór alg
Nie narusza żywotności ani integralności typowej wielokomórkowej struktury spiralnej Arthrospira platensis. Łagodne drgania ultradźwiękowe i kawitacja powodują zapadanie się pęcherzyków gazowych wewnątrz komórek Arthrospira platensis, umożliwiając tym samym sedymentację komórek, które w przeciwnym razie utrzymywałyby się w zawieszeniu dzięki wyporności. Ułatwia to zagęszczanie biomasy alg. - Rozbijanie komórek na potrzeby ekstrakcji (lipidy, białka, związki bioaktywne)
W drugim etapie procesu, czyli ekstrakcji, stosuje się intensywną sonikację do rozbijania struktury komórkowej Arthrospira platensis w celu uwolnienia związków wewnątrzkomórkowych, takich jak lipidy, białka i związki bioaktywne.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji alg!
Zbiór alg wspomagany ultradźwiękami
W badaniu Leciny i współpracowników (2015) hodowle sinic Arthrospira fusiformis (także Arthrospira platensis) poddano sonikacji nierozbijającej komórek, wykazując znaczne ułatwienie sedymentacji i odzysku biomasy. Stosując pola ultradźwiękowe o niskiej intensywności (≤0,5 W/mL), badacze wywołali odwracalną flokulację bez naruszania żywotności ani morfologii komórek – co jest wymagane w zastosowaniach, w których potrzebne są nienaruszone biocząsteczki lub żywe komórki do dalszej hodowli.
Dzięki „sonikacji nierozbijającej komórek te mikroalgi można łatwo poddać sedymentacji, zagęszczając w ten sposób biomasę około 30-krotnie i osiągając jednocześnie wydajność odzysku na poziomie około 80–85%”. (Lecina et al., 2015)
Ekstraktor ultradźwiękowy UIP2000hdT z reaktorem ze stali nierdzewnej do komercyjnej ekstrakcji lipidów, białek i związków bioaktywnych z alg.
Wysokowydajne sonikatory do zbioru alg i ekstrakcji
Sonikatory Hielscher to zaawansowane, wysokowydajne procesory ultradźwiękowe zaprojektowane zarówno do zastosowań laboratoryjnych, jak i przemysłowych, dzięki czemu idealnie nadają się do procesów zbioru alg i ekstrakcji. Na etapie zbioru systemy Hielscher umożliwiają precyzyjną sonikację o niskiej intensywności, która sprzyja agregacji i sedymentacji komórek bez naruszania ich integralności. Następnie możliwość pracy z wysoką intensywnością pozwala na kontrolowane rozbijanie komórek, ułatwiając skuteczne uwalnianie wewnątrzkomórkowych lipidów, pigmentów i mikroskładników odżywczych. Dzięki regulowanym amplitudom i trybowi cyklicznemu, trybom pracy ciągłej oraz solidnej konstrukcji sonikatory Hielscher wspierają skalowalne, energooszczędne bioprzetwarzanie – co czyni je kluczowym narzędziem w nowoczesnych biorafineriach algowych.
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność i wytrzymałość
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- przetwarzanie okresowe i w linii
- do dowolnej objętości
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowanie, rejestrowanie danych, zdalne sterowanie)
- łatwa i bezpieczna obsługa
- niewielkie wymagania konserwacyjne
- CIP (czyszczenie na miejscu)
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech
Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa pozwalają na bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającymi środowiskami pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne sonikatory wykorzystujące najnowocześniejszą technologię i zapewniające łatwość obsługi. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z wymaganiami CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| od 1 do 500mL | od 10 do 200mL/min | UP100H |
| od 10 do 2000mL | od 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| od 0,1 do 20L | od 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| od 10 do 100L | od 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| od 15 do 150L | od 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| nie dotyczy | od 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000hdT |
Literatura / źródła
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Najczęściej zadawane pytania
Jak wywołuje się sedymentację komórek?
Sedymentacja komórek jest wywoływana przede wszystkim przez zapadanie się wewnątrzkomórkowych pęcherzyków gazowych, co zakłóca regulację wyporności. Prowadzi to do zwiększenia gęstości komórek, powodując ich opadanie poza strefę fotyczną, zwłaszcza u organizmów planktonowych, takich jak sinice.
Czym są wakuole gazowe w komórkach?
Wakuole gazowe to wypełnione gazem struktury otoczone białkową osłoną, występujące u wodnych prokariontów, w tym sinic. Zapewniają kontrolę wyporności, umożliwiając komórkom dostosowanie położenia w pionie w słupie wody w celu uzyskania optymalnego dostępu do światła i składników odżywczych.
Czym są sinice?
Sinice to fotosyntetyzujące, wytwarzające tlen prokarionty powszechnie występujące w środowiskach słodkowodnych i morskich. Odgrywają kluczową rolę w wiązaniu azotu i produkcji pierwotnej oraz mogą tworzyć szkodliwe zakwity glonów w warunkach eutroficznych.
Czym jest Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis to nitkowata, planktonowa sinica znana ze swojej spiralnej morfologii. Dobrze rozwija się w alkalicznych jeziorach sodowych i stanowi główny składnik diety flamingów. W celach komercyjnych jest hodowana jako „Spirulina” ze względu na wysoką zawartość białka i składników odżywczych.
Jak sonikacja wpływa na algi?
Obróbka ultradźwiękowa rozbija komórki alg poprzez kawitację, prowadząc do uszkodzenia błon, zapadania się pęcherzyków gazowych i zaburzenia fotosyntezy. U sinic takich jak Microcystis aeruginosa podatność na sonikację wzrasta po podziale komórek, prawdopodobnie z powodu osłabienia struktur w późnej fazie świetlnej cyklu dobowego.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe w rozmiarach od laboratoryjnych po przemysłowe.
