Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Promowany ultradźwiękowo recykling tworzyw enzymatycznych

Politereftalan etylenu (PET) jest ogromnym źródłem odpadów pochodzących głównie ze zużytej wody i butelek po napojach. Jeszcze do niedawna recykling politereftalanu etylenu (PET) powodował powstawanie tworzyw sztucznych niskiej jakości. Nowy zmutowany enzym obiecuje rozkład PET na nieskazitelny surowiec, który może być wykorzystany do produkcji nowych, wysokiej jakości tworzyw sztucznych. Promowane ultradźwiękowo enzymy wykazują wyższą wydajność, przyspieszając recykling enzymatyczny tworzyw sztucznych i zwiększając wydajność procesu.

Ultradźwięki dla Enzymatycznego Recyklingu Tworzyw Sztucznych

Ultrasonografia o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości jest dobrze znana z wpływu na reakcje enzymatyczne. Ultradźwięki mogą być wykorzystywane zarówno do aktywacji, jak i inaktywacji enzymów. Kontrolowana sonizacja przy niskich i średnich amplitudach aktywuje enzymy i promuje masowy transfer pomiędzy enzymami a substratem, co skutkuje zwiększoną aktywnością katalityczną enzymów.
Sygnalizacja zmienia charakterystykę enzymu, promując w ten sposób jego aktywność. Ultradźwiękowa obróbka wstępna substratów przyspiesza reakcje enzymatyczne.
Mieszanie ultradźwiękowe wspomagało transfer masy pomiędzy enzymami a plastikowym podłożem, dzięki czemu enzym mógł przenikać i rozkładać stopiony wysokokrystaliczny PET. Jako technologia energooszczędna i łatwa w obsłudze, sondowanie pomaga przetwarzać PET w sposób oszczędny i przyjazny dla środowiska.

Ultradźwiękowa dyspersja enzymów i substratów

Ultradźwiękowo generowane ścinanie i mikroturbulencje są dobrze znane z wysokiej wydajności w zastosowaniach dyspersyjnych. Indukowana ultradźwiękowo dyspersja agregatów enzymatycznych oraz aglomeratów substratów poprawia enzymatyczną aktywność katalityczną, ponieważ rozpad agregatów i aglomeratów molekularnych zwiększa powierzchnię aktywną pomiędzy enzymami a substratem do reakcji.

Procesor ultradźwiękowy UIP4000hdT, reaktor ultradźwiękowy o mocy 4kW

UIP4000hdT, wydajny procesor ultradźwiękowy o mocy 4000 W

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Enzym kutynazy promowanej ultradźwiękamicznie

Sonikacja wykazała dobre wyniki w aktywacji enzymu utinazy Thc_Cut1 w odniesieniu do jego aktywności hydrolizy PET. Ulepszona ultradźwiękowo enzymatyczna degradacja PET spowodowała 6,6-krotny wzrost uwalnianych produktów degradacji w porównaniu z PET nie poddanym obróbce. Wzrost udziału krystalicznego (28%) w proszku i folii PET spowodował obniżenie wydajności hydrolizy, co może być związane z obniżoną dostępnością powierzchni. (por. Nikolaivits i in. 2018)

Wpływ ultradźwięków na reakcje enzymatyczne:

  • zwiększa aktywność enzymów
  • przyspiesza reakcje enzymatyczne
  • powoduje pełniejsze reakcje

O Enzymatycznym Recyklingowaniu Tworzyw Sztucznych

W przyrodzie występuje enzym hydrolizy - enzym liściowo-gałęziowy kompost cutinazy (LLC), który przerywa wiązania między dwoma składnikami politereftalanu etylenu (PET), tereftalanu i glikolu etylenowego. Jednak ogólna skuteczność enzymu i jego wrażliwość termiczna są czynnikami ograniczającymi reakcje, które znacznie zmniejszają wydajność procesu. W temperaturze 65°C rozpoczyna się degradacja enzymu kutinazy kompostowej z gałęzi liściowej, podczas gdy procesy degradacji PET wymagają temperatury 72°C lub wyższej, w której PET zaczyna się topić. Roztopiony PET jest ważnym czynnikiem procesu, ponieważ jego powierzchnia jest większa niż powierzchnia, na której enzym może pracować.
Reasearcherzy przeprojektowali naturalnie występujący enzym kutinazy kompostowej z gałązek liściowych i zmienili aminokwasy w miejscach jego wiązania. Spowodowało to powstanie zmutowanego enzymu, który wykazuje zwiększoną o 10.000 razy aktywność w rozbijaniu wiązań PET (w porównaniu do rodzimego enzymu LLC) oraz znacznie poprawioną stabilność termiczną. Oznacza to, że nowy zmutowany enzym nie rozpada się w temperaturze 72°C, w której PET zaczyna się topić.
Dyspersja ultradźwiękowa i aktywacja powierzchniowa sprzyja reakcji katalitycznej napędzanej enzymatycznie. Konkretne parametry sonacji, takie jak amplituda ultradźwiękowa, czas, temperatura i ciśnienie mogą być dokładnie dostosowane do typu enzymu, aby zwiększyć jego aktywność katalityczną. Parametry przetwarzania ultradźwiękowego i ich wpływ na enzymy zależą od konkretnego typu enzymu, jego składu aminokwasowego i struktury konformacyjnej. Tym samym każdy typ enzymu posiada optymalne warunki procesowe, w których osiągnięta jest optymalna aktywacja enzymu.

Korzyści z ultradźwięki

  • zwiększone przenoszenie masy
  • Zwiększona stała stawka
  • Zwiększona sprawność katalityczna
  • Precyzyjnie kontrolowany, aby sprostać słodkiej plamce enzymów
  • Testowanie bez ryzyka
  • Liniowo skalowalne
  • opłacalny
  • Bezpieczny i prosty w obsłudze
  • Niskie koszty utrzymania
  • szybki RoI
  • przyjazny środowisku
Mieszany zbiornik ultradźwiękowy do przetwarzania wsadowego

Zbiornik z 8kW ultrasonikami (4x) UIP2000hdT) i mieszadło

Wysokowydajne ultradźwiękowe procesory do reakcji enzymatycznych

Firma Hielscher Ultrasonics posiada wieloletnie doświadczenie w projektowaniu, produkcji i dystrybucji wysokowydajnych ultrasonografów do zastosowań energetycznych w laboratoriach i przemyśle. Nasza wiedza i doświadczenie w zakresie zaawansowanej obróbki ultradźwiękowej jest częścią oferty, którą oferujemy naszym klientom.
Prowadzimy naszych klientów od pierwszych konsultacji w zakresie badania wykonalności i optymalizacji procesów aż do ostatecznej instalacji i eksploatacji Państwa systemu ultradźwiękowego.
Nasze precyzyjnie regulowane urządzenia ultradźwiękowe pozwalają wpływać na aktywność enzymów, kinetykę, właściwości termodynamiczne oraz temperaturę przetwarzania.
Nasza oferta wydajnych i niezawodnych procesorów ultradźwiękowych obejmuje pełen zakres od kompaktowych ręcznych urządzeń laboratoryjnych po procesory stołowe i w pełni przemysłowe. Wszystkie urządzenia ultradźwiękowe o mocy od 200 W są wyposażone w cyfrowy wyświetlacz dotykowy, inteligentne oprogramowanie, zdalne sterowanie za pomocą przeglądarki i automatyczne protokołowanie danych na zintegrowanej karcie SD. Indywidualnie regulowany tryb cyklu sonacji (tryb pulsacyjny) pozwala na ustawienie i kontrolę ekspozycji enzymów (czas i okresy odpoczynku) w trakcie zabiegu ultradźwiękowego. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w ciężkich warunkach i w wymagających środowiskach.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do dyspersji, emulsyfikacji i ekstrakcji komórkowej.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i Przemysł skala.

Literatura / materiały źródłowe



Fakty Warto wiedzieć

Kawitacyjne siły akustyczne

Ultradźwięki o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności (ok. 20 – 50kHz) powoduje kawitację akustyczną / ultradźwiękową, która wywołuje efekty fizyczne, mechaniczne i chemiczne. Efekty kawitacji akustycznej można zaobserwować w postaci powstawania, wzrostu i późniejszego gwałtownego zapadania się drobnych pęcherzyków próżniowych, które powstają na skutek wahań ciśnienia fal ultradźwiękowych sprzężonych w ciecz. Podczas implozji pęcherzyków kawitacyjnych powstają tzw. hot spoty, które są ograniczone do niewielkiej przestrzeni i krótkotrwałe. Te lokalnie występujące hot-spoty charakteryzują się intensywnym nagrzewaniem o wartości co najmniej 5000 K, ciśnieniem do 1200 bar oraz wysokimi różnicami temperatur i ciśnień występującymi w ciągu milisekund. Kropelki i cząstki cieczy są przyspieszane do strumienia cieczy z prędkością do 208m/s.

Kawitacja ultradźwiękowa / akustyczna tworzy bardzo intensywne siły, które aktywują powierzchnię enzymów i sprzyjają przenoszeniu masy pomiędzy enzymami a substratem (Kliknij, aby powiększyć!).

Ultradźwiękowa obróbka enzymów oparta jest na kawitacji akustycznej i jej hydrodynamicznych siłach ścinających.