Alge rastejo Lab – Ultrazvočni alge ekstrakcija

alge Gojenje

Alge rastejo Lab razvili vrsto cevnih ploščatih photobioreactors za gojenje alg kot tudi proces celične ultrazvočno uničenja na podlagi Hielscher ultrazvočni predelovalci opremljena z pretoka celic.
Splošni diagram poteka postopka je prikazan spodaj.

Diagram prikazuje proces gojenja alg in proizvodnjo alg olja z uporabo Ultrasonication. © Alge rastejo Lab

Primeri alg rast Lab photobioreactors so predstavljeni v nadaljevanju.
Uporaba LED plošč, ki oddajajo svetlobo v PAR delu spektra omogoča, da se doseže največjo rast stopnje alg.
Na primer, po inokulaciji Chlorella vulgaris z začetno gostoto 0,146 g / L smo dosegli gostoto 7,3 g / L v 7 dneh.

Alg Celice Uničenje ultrazvočni

Po stadiju rasti alg je alga celica zrela za obdelavo olja. Ker je celična vsebina ločena od okoliškega okolja s strukturo sestavljenih celičnih membran, je metoda prekinitve celice pomembna pri sproščanju celotnega znotrajceličnega materiala. Celična membrana zagotavlja mehansko moč celice in ohranja njegovo celovitost. Elastične lastnosti celične membrane omogočajo, da celice vzdržijo hitre spremembe osmotskega tlaka, ki se lahko pojavijo v zunanjem okolju.
Tako ultrazvok in mikrovalovni pomočjo metode, ki so opisane v nadaljevanju, izboljšanje ekstrakcijo mikroalg bistveno, z večjo učinkovitostjo, krajši čas ekstrakcije in večji pridelek kot tudi nizke do zmerne stroške in zanemarljivo dodano toksičnosti.
Zelo pogosto črpanje iz ciljnih izdelkov iz alg je bolj učinkovito, če so alge celice uničene pred ekstrakcijo. Včasih pa uničenje celic sama vodi do sprostitve gola izdelka, ki je potrebna samo ločevanje da je (npr ekstrakcija lipidov iz alg za proizvodnjo biogoriva) znebiti.
Laboratorij za razvijanje alg združuje ultrazvočni sistem za motnje celic in njihovo ekstrakcijo, da se zagotovi zelo učinkovit postopek, ki omogoča popolno sproščanje intracelularne vsebine in s tem višje donose v krajšem času. V ultrazvočnem reaktorju ultrazvočni valovi ustvarjajo kvantitacijo v tekočem mediju, ki vsebuje celice alge. Kavitacijski mehurčki rastejo med izmenljivimi fazami redčenja ultrazvočnega valovanja, dokler ne dosežejo določene velikosti, če se ne more adsorbirati nadaljnja energija. Na tej najvišji točki rasti mehurčkov se praznine porušijo med fazo stiskanja. Zrušitev mehurčkov ustvarja ekstremne pogoje diferencialov tlaka in temperature ter udarnih valov in močnih tekočih curkov. Te ekstremne sile ne uničujejo celic, temveč tudi učinkovito izperejo svojo vsebino v tekočem mediju (npr. Vodo ali topila).
Učinkovitost ultrazvočni uničenja močno odvisna od trajnosti in elastičnosti celične stene, ki se bistveno razlikuje med posameznimi sevi alge. To je razlog, zakaj je UČINKOVITE uničenja celic močno vpliva parametrov procesa ultrazvočnim razbijanjem: Najpomembnejši parametri so amplitude, tlak, koncentracija & viskoznost in temperaturo. Ti parametri se morajo optimizirana za vsako posebno vrsto alg, da se zagotovi optimalno učinkovitost obdelave.
Nekaj ​​primerov motenj celične in razpada različnih sevov alg je mogoče najti v člankih spodaj navedenih:

• Dunnaliella salina in Nannochloropsis oculata: King P.M., Nowotarski K .; Joyce, E.M .; Mason, T.J. (2012): Ultrasonic motnje alg celic. AIP Zbornik vseh; 2012/05/24, Vol. 1433, 1. izdaja, str. 237.
• Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Alija, Weaam Jaafar (2013): Vrednotenje in primerjava alg metod motenj celic: Microwave, vodno kopel, mešalnik, ultrazvokom in lasersko zdravljenje. Uporabna Energetika, marec 2013 Vol. 103, strani 128-134.
• Nanochloropsis salina Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Vpliv različnih tehnik za razkroj celic mono presnovo biomase alg. Svetovni obnovljivo kongres Energija 2011, bioenergija Technologies, 08-12 maj 2011, Švedska.
• Schizochytrium limacinum in Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Vrednotenje motnje mikroalge celic s pomočjo ultrazvočne zdravljenja. Tehnologija Bioresource 2012, Vol. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii Paula Mercer Roberto E. Armenta (2011): Razvoj v ekstrakcijo olja iz mikroalg. Européen Jornal iz lipidnega znanost, tehnologijo, 2011.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke Dr. N. Hempel, L. Dombrowski, dr O. Pulz: Izboljšanje motenj celične za Scotiellopsis terrestris z ultrazvokom in pektin razgradi encim. Naturstoffchemie.

Postopek

Po gojenju se tok biomase alg dovede v koncentracijsko napravo, da se biomasa razdeli iz tekočega medija. Koncentrat se nabere v posodi za shranjevanje. Po ločitvi je treba celice prekiniti, da sproščajo olje in druge znotrajcelične snovi. Zato se koncentrirana biomasa črpa preko ultrazvočne naprave Hielscher. Ultrazvočna nastavitev recirkulacije zagotavlja ponovno kroženje celičnega koncentrata pod danim tlakom preko pretočne celice Hielscher nazaj v zbiralno posodo. Recirkulacija traja čas, potreben za uničenje celic. Ko je postopek uničenja končan, se biomasa z uničenimi celicami črpa v napravo za ločevanje proizvoda, kjer pride do končne ločitve proizvoda od preostalih ostankov.

uničenje celic enota alg s koncentracijo biomase / naprave za ločevanje in Hielscher je 1,5 kW ultrazvočni procesor UIP1500hd. © Alge rastejo Lab

Merjenje odstotka uničenih celic

Za vrednotenje učinkovitosti prelom alg, alge rastejo Lab uporablja dve različne metodologije za merjenje odstotka uničenih celic:

1. Prvi način analize temelji na merjenju klorofila A, B in A + fluorescence B.
   Med centrifugiranjem počasnega centrifugiranja bodo algalne celice in ostanki peletirani na dnu prejemnika, vendar ostanejo prosti plavajoči klorofil še vedno v supernatantu. Z uporabo teh fizikalnih lastnosti celice in klorofila lahko ugotovimo odstotek razbitih celic. To dosežemo tako, da najprej merimo celotno klorofilno fluorescenco vzorca. Nato se vzorec centrifugira. Nato izmerimo klorofilno fluorescenco supernatanta. Z upoštevanjem odstotka fluorescence klorofila v supernatantu k fluoroskopi klorofila v celotnem vzorcu je mogoče oceniti odstotek razbitih celic. Ta oblika merjenja je precej natančna, vendar podaja domnevo, da je število klorofila na celico enotno. Skupne ekstrakcije klorofila so bile opravljene z uporabo metanola.
2. Za metodo drugo analizo, je klasična hemocytometry uporablja za merjenje gostote celic v pridelanega alg vzorca. Postopek izvedemo v 2 korakih:

• Najprej se izmeri gostota celic v pridelanega alg vzorec pred obdelavo z ultrazvokom.
• Drugič, merimo število ne-uničenih (preostalih) celic po ultrazvočnim razbijanjem istega vzorca.
  Na podlagi rezultatov teh dveh meritev, je odstotek uničenih celic izračuna.

Pic.1: Alge Pred Uničenje © Alge rastejo Lab

Slika 2: alge motnje: 50% razkroj celic po 60 min. ultrazvoka. © Alge rastejo Lab

Pic 3: alge motnje: 100% celično po 120 minutah. ultrazvoka. © Alge rastejo Lab