Recoltarea microalgelor îmbunătățită prin sonicare
Microalgele sunt bogate în lipide, proteine și micronutrienți, ceea ce face din microalge o sursă valoroasă de nutrienți. Având în vedere rezistența structurală a pereților celulari ai algelor și necesitatea extracției ulterioare a compușilor intracelulari – în special a lipidelor și a micronutrienților – este necesară o tehnologie netermică, de înaltă eficiență. Prin sonicatoarele sale, Hielscher oferă o soluție de procesare superioară, care facilitează și îmbunătățește două etape esențiale de procesare – concentrarea biomasei și dezintegrarea celulelor.
Sonicatorul UIP1000hdT pentru procesarea algelor
Un singur sonicator – două etape în procesarea algelor
- Recoltarea nedistructivă a algelor
Fără a afecta viabilitatea și fără a deteriora integritatea structurii spiralate multicelulare tipice a Arthrospira platensis. Vibrațiile ultrasonice blânde și cavitația determină colapsul veziculelor de gaz din interiorul celulelor de Arthrospira platensis, permițând astfel celulelor, altfel flotante, să sedimenteze. Acest lucru facilitează concentrarea biomasei algale. - Dezintegrarea celulelor pentru extracție (lipide, proteine, compuși bioactivi)
În a doua etapă a procesului, cea de extracție, se utilizează sonicarea intensă pentru a dezintegra structura celulară a Arthrospira platensis, în vederea eliberării compușilor intracelulari, precum lipidele, proteinele și compușii bioactivi.
Aflați mai multe despre extracția cu ultrasunete din alge!
Recoltarea algelor îmbunătățită cu ultrasunete
În studiul realizat de Lecina et al. (2015), culturi ale cianobacteriei Arthrospira fusiformis (denumită și Arthrospira platensis) au fost supuse unei sonicări nedisruptive, evidențiindu-se o facilitare semnificativă a sedimentării și recuperării biomasei. Prin aplicarea unor câmpuri ultrasonice de intensitate scăzută (≤0,5 W/mL), cercetătorii au indus o floculare reversibilă fără a compromite viabilitatea sau morfologia celulelor – o cerință pentru aplicațiile care necesită biomolecule intacte sau celule viabile pentru cultivare ulterioară.
Cu „tratamentul de sonicare nedisruptiv, aceste microalge pot fi sedimentate cu ușurință, concentrând astfel biomasa de aproximativ 30 de ori, obținând totodată randamente de recuperare de aproximativ 80–85%.” (Lecina et al., 2015)
Extractorul cu ultrasunete UIP2000hdT cu reactor din oțel inoxidabil pentru extracția comercială a lipidelor, proteinelor și compușilor bioactivi din alge.
Sonicatoare de înaltă performanță pentru recoltarea și extracția algelor
Sonicatoarele Hielscher sunt procesoare ultrasonice avansate, de înaltă performanță, concepute atât pentru aplicații de laborator, cât și pentru aplicații la scară industrială, ceea ce le face ideale pentru fluxurile de lucru de recoltare și extracție a algelor. În faza de recoltare, sistemele Hielscher permit o sonicare precisă de intensitate scăzută pentru a favoriza agregarea și sedimentarea celulelor fără a deteriora integritatea celulară. Ulterior, capacitățile lor de intensitate ridicată permit dezintegrarea controlată a celulelor, facilitând eliberarea eficientă a lipidelor, pigmenților și micronutrienților intracelulari. Cu amplitudini reglabile și mod ciclic, moduri de funcționare continuă și un design robust, sonicatoarele Hielscher susțin o bioprocesare scalabilă și eficientă energetic – ceea ce le face un instrument esențial în biorafinăriile algale moderne.
- eficiență ridicată
- tehnologie de ultimă generație
- fiabilitate și robustețe
- control al procesului reglabil și precis
- în șarjă și în linie
- pentru orice volum
- software inteligent
- funcții inteligente (de ex., programabile, protocolarea datelor, control de la distanță)
- operare ușoară și sigură
- întreținere redusă
- CIP (curățare la fața locului)
Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany
Ultrasonicatoarele Hielscher sunt bine cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicatoarelor noastre în instalațiile industriale. Condițiile dificile și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de ultrasonicatoarele Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volum șarjă | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min | UP100H |
| 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 până la 20L | 0,2 până la 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 până la 150L | 3 până la 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000hdT |
Literatură / Referințe
- 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.
Întrebări frecvente
Cum este indusă sedimentarea celulelor?
Sedimentarea celulelor este indusă în principal de colapsul veziculelor de gaz intracelulare, care perturbă reglarea flotabilității. Aceasta duce la creșterea densității celulare, determinând celulele să coboare din zona fotică, în special la organismele planctonice precum cianobacteriile.
Ce sunt vacuolele de gaz din celule?
Vacuolele de gaz sunt structuri umplute cu gaz, delimitate de proteine, întâlnite la procariotele acvatice, inclusiv la cianobacterii. Acestea asigură controlul flotabilității, permițând celulelor să își ajusteze poziția verticală în coloana de apă pentru un acces optim la lumină și nutrienți.
Ce sunt cianobacteriile?
Cianobacteriile sunt procariote fotosintetice, producătoare de oxigen, întâlnite frecvent în mediile de apă dulce și marine. Ele joacă roluri esențiale în fixarea azotului și în producția primară și pot forma înfloriri algale dăunătoare în condiții eutrofe.
Ce este Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis este o cianobacterie filamentoasă, planctonică, cunoscută pentru morfologia sa spiralată. Prosperă în lacurile sodice alcaline și reprezintă o componentă majoră a hranei flamingo-ilor. Comercial, este cultivată sub denumirea de „Spirulina” pentru conținutul său ridicat de proteine și nutrienți.
Cum influențează sonicarea algele?
Tratamentul cu ultrasunete dezintegrează celulele algale prin cavitație, ducând la deteriorarea membranei, colapsul veziculelor de gaz și afectarea fotosintezei. La cianobacterii precum Microcystis aeruginosa, susceptibilitatea la sonicare crește după diviziunea celulară, probabil din cauza vulnerabilităților structurale din faza târzie de lumină a ciclului diurn.
Hielscher Ultrasonics fabrică omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la nivel de laborator până la nivel industrial.
