Ultraljud främjas enzymatiska plast återvinning
Polyetentereftalat (PET) är en stor avfallskälla som huvudsakligen kommer från begagnade vatten- och dryckesflaskor. Fram till nyligen resulterade återvinning av PET i plast av låg kvalitet. Ett nytt mutantt enzym lovar nedbrytning av PET till orörd råvara, som kan användas för nya högkvalitativa plaster. Ultraljud främjas enzymer visar en högre effektivitet, påskynda enzymatisk återvinning av plast och öka processkapacitet.
Ultraljud för enzymatisk plast återvinning
Högintensiv, lågfrekvent ultraljud är känd för sina effekter på enzymatiska reaktioner. Ultraljudsbehandling kan användas för båda, aktivering och inaktivering av enzymer. Kontrollerad ultraljudsbehandling vid låga till medelstora amplituder aktiverar enzymer och främjar massöverföringen mellan enzymer och substrat, vilket resulterar i ökad katalytisk aktivitet av enzymer.
Ultraljudsbehandling ändrar enzymeegenskaper och därigenom främja enzymaktivitet. Ultraljud substrat förbehandling accelererar enzymatiska reaktioner.
Ultraljud blandning främjas massöverföring mellan enzymer och plastsubstrat, så att enzymet kan tränga in och försämra smältan av mycket kristallina PET. Som en energieffektiv och lättmanövrerad teknik hjälper ultraljudsbehandling till att återvinna PET kostnadseffektivt och miljövänligt.
Ultraljud dispersion av enzym och substrat
Ultraljud genererade skjux- och mikroturbulens är kända för sin höga effektivitet när det gäller dispergeringsapplikationer. Ultraljud inducerad spridning av enzym aggregat samt substrat agglomerat förbättrar enzymatisk katalytisk aktivitet eftersom nedbrytningen av molekylära aggregat och agglomerat ökar den aktiva ytan mellan enzymer och substrat för reaktion.
Ultraljud främjas Cutinase enzym
Ultraljudsbehandling har visat goda resultat i aktiveringen av enzymet utinase Thc_Cut1 när det gäller dess PET hydrolys aktivitet. Ultraljud förbättrad enzymatisk nedbrytning av PET resulterade i en 6,6-faldig ökning av de frigjorda nedbrytningsprodukter jämfört med obehandlade PET. En ökning av kristallin procent (28%) i PET-pulver och filmer resulterade i lägre hydrolys avkastning, som kan relateras till den sänkta ytan avaialbility. (jfr Nikolaivits et al. 2018)
- förbättrar enzymaktivitet
- accelererar enzymreaktioner
- resulterar i mer fullständiga reaktioner
Om enzymatisk plast återvinning
Den hydrolys enzym blad-gren kompost cutinase (LLC) förekommer i naturen och skär banden mellan de två byggstenarna i polyetentereftalat (PET), terephthalate och etylenglykol. Enzymets totala effektivitet och värmekänslighet är dock reaktionsbegränsande faktorer, vilket minskar processeffektiviteten avsevärt. Enzymet för bladgrenskompostspädningsintas börjar brytas ned vid 65°C, medan PET-nedbrytningsprocesser kräver temperaturer på 72°C eller högre, den temperatur vid vilken PET börjar smälta. Smält PET är viktig processfaktor eftersom smältan erbjuder en högre yta där enzymet kan arbeta med.
Reasearchers har omarbetat naturligt förekommande blad-gren kompost cutinase enzym och ändrade aminosyror på dess bindande platser. Detta resulterade i ett mutantenzym som visar en ökad aktivitet med 10 000 gånger för att bryta PET-bindningar (jämfört med det inhemska LLC-enzymet) och en signifikant förbättrad värmestabilitet. Detta innebär att det nya muterade enzymet inte bryts ned vid 72°C, den temperatur vid vilken PET börjar smälta.
Ultraljud spridning och yta aktivering främjar enzymatiskt driven katalytisk reaktion. Specifika ultraljudsbehandling parametrar såsom ultraljud amplitud, tid, temperatur och tryck kan exakt anpassas till enzymtyp för att öka dess katalytiska aktivitet. Ultraljud bearbetning parametrar och deras effekter på enzymer beror på den specifika enzymtyp, dess aminosyra sammansättning och konformationsstruktur. Därmed har varje enzymtyp optimala processförhållanden under vilka optimal enzymaktivering uppnås.
- ökad Mass överföring
- Ökade hastigheten konstant
- Ökad katalytisk effektivitet
- Exakt kontrollerbar för att möta enzymernas sweet spot
- Riskfri testning
- Linjärt skalbar
- Kostnadseffektiva
- Säker och enkel att använda
- lågt underhåll
- Snabb ROI
- miljövänlig

Tank med 8kW ultrasonicators (4x UIP2000hdT) och agitator
Högpresterande ultraljud processorer för enzymatiska reaktioner
Hielscher Ultrasonics har länge erfarenhet av att designa, tillverka och distribuera högpresterande ultrasonicators för kraftapplikationer i labb och industri. Vår kunskap och erfarenhet av sofistikerad ultraljudsbehandling är en del av erbjudandet vi erbjuder våra kunder.
Vi guidar våra kunder från första samrådet om genomförbarhetstestning och processoptimering till den slutliga installationen och driften av ditt ultraljudssystem.
Våra exakt kontrollerbara ultraljudsenheter gör det möjligt att påverka enzymaktivitet, kinetik, termodynamiska egenskaper samt bearbetningstemperatur.
Vår portfölj av kraftfulla och pålitliga ultraljudsprocessorer täcker hela sortimentet från den kompakta handhållna labbenheten till bänk-top och helt industriella processorer. Från 200 watt uppåt är alla ultraljudsenheter utrustade med en digital touch-display, intelligent programvara, fjärrwebbstyrning och automatisk dataprotokollning på ett integrerat SD-kort. Den individuellt justerbara ultraljudsbehandling cykel läge (puls läge) gör det möjligt att ställa in och kontrollera enzymexponering (tid och viloperioder) till ultraljud behandling. Robustheten i Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:
batch Volym | Flödeshastighet | Rekommenderade Devices |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml / min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L / min | UIP2000hdT |
10 till 100 liter | 2 till 10 1 / min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 till 100 l / min | UIP16000 |
n.a. | större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!

Hög effekt ultraljud Homogenisatorer från Labb till Pilot och Industriell Skala.
Litteratur / Referenser
- V. Tournier, C. M. Topham, A. Gilles, B. David, C. Folgoas, E. Moya-Leclair, E. Kamionka, M.-L. Desrousseaux, H. Texier, S. Gavalda, M. Cot, E. Guémard, M. Dalibey, J. Nomme, G. Cioci, S. Barbe, M. Chateau, I. André, S. Duquesne, A. Marty (2020): An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles. Nature 580(7802): 216-219.
- Efstratios Nikolaivits, Maria Kanelli, Maria Dimarogona, Evangelos Topakas (2018): A Middle-Aged Enzyme Still in Its Prime: Recent Advances in the Field of Cutinases. Catalysts 2018, 8, 612.
- Pellis, A.; Gamerith, C.; Ghazaryan, G.; Ortner, A.; Herrero Acero, E.; Guebitz, G.M. (2016): Ultrasound-enhanced enzymatic hydrolysis of poly(ethylene terephthalate). Bioresour. Technol. 218, 2016. 1298–1302.
- Meliza Lindsay Rojas; Júlia Hellmeister Trevilin; Pedro Esteves Duarte Augusto (2016): The ultrasound technology for modifying enzyme activity. Scientia Agropecuaria 7 /2, 2016. 145–150.
- Shamraja S. Nadar; Virendra K. Rathod (2017): Ultrasound assisted intensification of enzyme activity and its properties: a mini-review. World J Microbiol Biotechnol 2017, 33:170.
Fakta Värt att veta
Akustiska kavitationskrafter
Lågfrekvent, högintensiv ultraljud (ca 20 – 50kHz) orsakar akustisk / ultraljud kavitation som producerar fysiska, mekaniska och kemiska effekter. Effekterna av akustisk kavitation kan observeras som bildandet, tillväxten och efterföljande våldsamma kollaps av minut vakuumbubblor, som uppstår på grund av tryckfluktuationer i ultraljudsvågorna kopplade till en vätska. Under implosionen av kavitationsbubblor uppstår så kallade hotspots, som är begränsade till litet utrymme och kort varaktighet. De lokalt förekommande hot-spots kännetecknas av intensiv uppvärmning av minst 5000 K, tryck upp till 1200 bar, och hög temperatur och tryckskillnader som förekommer inom millisekunder. Droppar och partiklar av vätskan accelereras till flytande strålar med hastigheter på upp till 208m/s.