Colheita de microalgas melhorada por sonicação
As microalgas são ricas em lípidos, proteínas e micronutrientes, o que as torna uma fonte valiosa de nutrientes. Dada a resistência estrutural das paredes celulares das algas e a necessidade de extração subsequente de compostos intracelulares – particularmente lípidos e micronutrientes – é necessária uma tecnologia não térmica de elevada eficiência. Com os seus sonicadores, a Hielscher oferece uma solução de processamento superior, que facilita e melhora duas etapas essenciais do processamento – a concentração da biomassa e a rutura celular.
Sonicador UIP1000hdT para o processamento de algas
Um sonicador – duas etapas no processamento de algas
- Colheita não destrutiva de algas
Sem interferir com a viabilidade nem danificar a integridade da estrutura espiral multicelular típica de Arthrospira platensis. A vibração ultrassónica suave e a cavitação provocam o colapso das vesículas gasosas no interior das células de Arthrospira platensis, permitindo assim a sedimentação das células que, de outro modo, flutuariam. Isto facilita a concentração da biomassa de algas. - Rutura celular para extração (lípidos, proteínas, compostos bioativos)
Na segunda etapa do processo, a extração, utiliza-se sonicação intensa para romper a estrutura celular de Arthrospira platensis, de modo a libertar compostos intracelulares, como lípidos, proteínas e compostos bioativos.
Saiba mais sobre a extração ultrassónica de algas!
Colheita de algas melhorada por ultrassons
No estudo de Lecina et al. (2015), culturas das cianobactérias Arthrospira fusiformis (também Arthrospira platensis) foram submetidas a sonicação sem rutura celular, que revelou uma facilitação significativa da sedimentação e recuperação da biomassa. Ao aplicar campos de ultrassons de baixa intensidade (≤0,5 W/mL), os investigadores induziram uma floculação reversível sem comprometer a viabilidade ou a morfologia celular – um requisito para aplicações que exigem biomoléculas intactas ou células viáveis para cultivo posterior.
Com o “tratamento por sonicação sem rutura celular, estas microalgas podem sedimentar facilmente, concentrando assim a biomassa cerca de 30 vezes e alcançando rendimentos de recuperação de cerca de 80–85%.” (Lecina et al., 2015)
Extrator ultrassónico UIP2000hdT com reator de aço inoxidável para a extração comercial de lípidos, proteínas e compostos bioativos de algas.
Sonicadores de elevado desempenho para a colheita e extração de algas
Os sonicadores Hielscher são processadores ultrassónicos avançados e de elevado desempenho, concebidos tanto para aplicações laboratoriais como à escala industrial, o que os torna ideais para os processos de colheita e extração de algas. Na fase de colheita, os sistemas Hielscher permitem uma sonicação precisa de baixa intensidade para promover a agregação e a sedimentação das células sem danificar a integridade celular. Posteriormente, as suas capacidades de alta intensidade permitem uma rutura celular controlada, facilitando a libertação eficiente de lípidos, pigmentos e micronutrientes intracelulares. Com amplitudes e modo de ciclo ajustáveis, modos de funcionamento contínuo e uma conceção robusta, os sonicadores Hielscher permitem um bioprocessamento escalável e energeticamente eficiente – tornando-os uma ferramenta fundamental nas modernas biorrefinarias de algas.
- elevada eficiência
- tecnologia de ponta
- fiabilidade e robustez
- controlo do processo ajustável e preciso
- por lotes e em linha
- para qualquer volume
- software inteligente
- funcionalidades inteligentes (p. ex., programação, registo de dados, controlo remoto)
- operação fácil e segura
- manutenção reduzida
- CIP (limpeza no local)
Conceção, fabrico e consultoria – qualidade fabricada na Alemanha
Os sonicadores Hielscher são conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção do mais alto nível. A robustez e a facilidade de operação permitem uma integração fluida dos nossos sonicadores em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial ênfase a sonicadores de elevado desempenho que incorporam tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos de UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo dá uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores:
| Volume do lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20L | 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| não aplicável | 10 a 100L/min | UIP16000hdT |
| não aplicável | superior | conjunto de UIP16000hdT |
Bibliografia / Referências
- 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.
Perguntas frequentes
Como é induzida a sedimentação das células?
A sedimentação das células é induzida principalmente pelo colapso das vesículas gasosas intracelulares, que perturba a regulação da flutuabilidade. Isto leva a um aumento da densidade celular, fazendo com que as células afundem para fora da zona fótica, especialmente em organismos planctónicos como as cianobactérias.
O que são os vacúolos gasosos nas células?
Os vacúolos gasosos são estruturas delimitadas por proteínas e preenchidas com gás, presentes em procariontes aquáticos, incluindo cianobactérias. Proporcionam controlo da flutuabilidade, permitindo que as células ajustem a sua posição vertical na coluna de água para obter um acesso ótimo à luz e aos nutrientes.
O que são as cianobactérias?
As cianobactérias são procariontes fotossintéticos produtores de oxigénio, habitualmente encontrados em ambientes de água doce e marinhos. Desempenham papéis fundamentais na fixação de azoto e na produção primária e podem formar proliferações nocivas de algas em condições eutróficas.
O que é Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis é uma cianobactéria filamentosa e planctónica conhecida pela sua morfologia espiral. Prospera em lagos alcalinos de soda e constitui um componente importante da alimentação dos flamingos. Comercialmente, é cultivada como “Spirulina” pelo seu elevado teor de proteínas e nutrientes.
Como afeta a sonicação as algas?
O tratamento ultrassónico rompe as células das algas através da cavitação, causando danos nas membranas, colapso das vesículas gasosas e comprometimento da fotossíntese. Em cianobactérias como Microcystis aeruginosa, a suscetibilidade à sonicação aumenta após a divisão celular, provavelmente devido a vulnerabilidades estruturais na fase final do período de luz do ciclo diurno.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho desde a escala laboratorial até à escala industrial.
