เพิ่มประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวสาหร่ายขนาดเล็กด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิก
สาหร่ายขนาดเล็กอุดมไปด้วยลิพิด โปรตีน และสารอาหารรอง จึงเป็นแหล่งสารอาหารที่มีคุณค่า เนื่องจากโครงสร้างผนังเซลล์ของสาหร่ายมีความทนทาน และจำเป็นต้องสกัดสารประกอบภายในเซลล์ในขั้นตอนปลายน้ำ – โดยเฉพาะลิพิดและสารอาหารรอง – จึงต้องใช้เทคโนโลยีที่ไม่ใช้ความร้อนและมีประสิทธิภาพสูง ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher บริษัทจึงนำเสนอโซลูชันการแปรรูปที่เหนือกว่า ซึ่งช่วยให้ขั้นตอนการแปรรูปที่สำคัญสองขั้นตอนดำเนินการได้ง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น – การเพิ่มความเข้มข้นของชีวมวลและการทำลายเซลล์
เครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hdT สำหรับการแปรรูปสาหร่าย
เครื่องอัลตราโซนิกหนึ่งเครื่อง – สองขั้นตอนในการแปรรูปสาหร่าย
- การเก็บเกี่ยวสาหร่ายโดยไม่ทำลายเซลล์
ไม่รบกวนความสามารถในการมีชีวิตของเซลล์ และไม่ทำลายความสมบูรณ์ของโครงสร้างหลายเซลล์รูปเกลียวที่เป็นลักษณะเฉพาะของ Arthrospira platensis การสั่นด้วยคลื่นอัลตราโซนิกและคาวิเทชันอย่างอ่อนทำให้ถุงก๊าซภายในเซลล์ของ Arthrospira platensis ยุบตัว ส่งผลให้เซลล์ที่ปกติลอยตัวอยู่สามารถตกตะกอนได้ ซึ่งช่วยให้การเพิ่มความเข้มข้นของชีวมวลสาหร่ายทำได้ง่ายขึ้น - การทำลายเซลล์เพื่อการสกัด (ลิพิด โปรตีน สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ)
ในขั้นตอนที่สองของกระบวนการ ซึ่งเป็นขั้นตอนการสกัด จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงเพื่อทำลายโครงสร้างเซลล์ของ Arthrospira platensis เพื่อปลดปล่อยสารประกอบภายในเซลล์ เช่น ลิพิด โปรตีน และสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก!
การเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวสาหร่ายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
ในการศึกษาของ Lecina et al. (2015) ได้ใช้คลื่นอัลตราโซนิกโดยไม่ทำลายเซลล์กับเชื้อเพาะเลี้ยงของไซยาโนแบคทีเรีย Arthrospira fusiformis (หรือ Arthrospira platensis) ซึ่งพบว่าช่วยให้การตกตะกอนและการเก็บคืนชีวมวลทำได้ง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยการใช้สนามคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มต่ำ (≤0.5 W/mL) นักวิจัยกระตุ้นให้เกิดการรวมตัวเป็นฟล็อกแบบย้อนกลับได้ โดยไม่ลดทอนความสามารถในการมีชีวิตหรือเปลี่ยนแปลงสัณฐานวิทยาของเซลล์ – ซึ่งเป็นข้อกำหนดสำหรับการใช้งานที่ต้องการชีวโมเลกุลที่คงสภาพสมบูรณ์หรือเซลล์ที่ยังมีชีวิตสำหรับการเพาะเลี้ยงต่อไป
ด้วย “การใช้คลื่นอัลตราโซนิกโดยไม่ทำลายเซลล์ สาหร่ายขนาดเล็กเหล่านี้สามารถตกตะกอนได้ง่าย จึงเพิ่มความเข้มข้นของชีวมวลได้ประมาณ 30 เท่า พร้อมทั้งได้ผลได้ในการเก็บคืนประมาณ 80–85%” (Lecina et al., 2015)
เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UIP2000hdT พร้อมเครื่องปฏิกรณ์สเตนเลสสำหรับการสกัดลิพิด โปรตีน และสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากสาหร่ายในเชิงพาณิชย์
เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการเก็บเกี่ยวและการสกัดสาหร่าย
เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นเครื่องแปรรูปด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่ล้ำสมัยและมีสมรรถนะสูง ออกแบบมาสำหรับการใช้งานทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและระดับอุตสาหกรรม จึงเหมาะอย่างยิ่งกับกระบวนการเก็บเกี่ยวและการสกัดสาหร่าย ในขั้นตอนการเก็บเกี่ยว ระบบของ Hielscher ช่วยให้ใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มต่ำได้อย่างแม่นยำ เพื่อส่งเสริมการรวมกลุ่มและการตกตะกอนของเซลล์โดยไม่ทำลายความสมบูรณ์ของเซลล์ จากนั้น ความสามารถในการทำงานที่ความเข้มสูงช่วยให้ควบคุมการทำลายเซลล์ได้ ทำให้ปลดปล่อยลิพิด สารสี และสารอาหารรองภายในเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยแอมพลิจูดและโหมดการทำงานเป็นรอบที่ปรับได้ โหมดการทำงานต่อเนื่อง และการออกแบบที่แข็งแรงทนทาน เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher จึงรองรับการแปรรูปทางชีวภาพที่ขยายขนาดได้และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ – ทำให้เป็นเครื่องมือสำคัญในโรงกลั่นชีวภาพจากสาหร่ายสมัยใหม่
- ประสิทธิภาพสูง
- เทคโนโลยีล้ำสมัย
- ความเชื่อถือได้และความแข็งแรงทนทาน
- การควบคุมกระบวนการที่ปรับได้และแม่นยำ
- แบบแบตช์และแบบอินไลน์
- สำหรับทุกปริมาตร
- ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ
- ฟังก์ชันอัจฉริยะ (เช่น ตั้งโปรแกรมได้ บันทึกข้อมูล ควบคุมระยะไกล)
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- ต้องการการบำรุงรักษาน้อย
- CIP (การทำความสะอาดในระบบโดยไม่ถอดอุปกรณ์)
การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี
เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นที่รู้จักในด้านมาตรฐานคุณภาพและการออกแบบระดับสูงสุด ความแข็งแรงทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้ผสานเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher รับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวดได้อย่างง่ายดาย
Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs
ตารางด้านล่างแสดงขีดความสามารถในการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15L/min | UIP6000hdT |
| ไม่ใช้กับกรณีนี้ | 10 ถึง 100L/min | UIP16000hdT |
| ไม่ใช้กับกรณีนี้ | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000hdT |
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
คำถามที่พบบ่อย
การตกตะกอนของเซลล์เกิดขึ้นได้อย่างไร?
การตกตะกอนของเซลล์เกิดขึ้นเป็นหลักจากการยุบตัวของถุงก๊าซภายในเซลล์ ซึ่งรบกวนการควบคุมการลอยตัว ทำให้ความหนาแน่นของเซลล์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้เซลล์จมลงพ้นเขตที่แสงส่องถึง โดยเฉพาะในสิ่งมีชีวิตที่เป็นแพลงก์ตอน เช่น ไซยาโนแบคทีเรีย
แวคิวโอลก๊าซในเซลล์คืออะไร?
แวคิวโอลก๊าซเป็นโครงสร้างที่หุ้มด้วยโปรตีนและบรรจุก๊าซ พบในโพรแคริโอตที่อาศัยอยู่ในน้ำ รวมถึงไซยาโนแบคทีเรีย โครงสร้างเหล่านี้ช่วยควบคุมการลอยตัว ทำให้เซลล์ปรับตำแหน่งในแนวดิ่งภายในมวลน้ำเพื่อให้เข้าถึงแสงและสารอาหารได้อย่างเหมาะสมที่สุด
ไซยาโนแบคทีเรียคืออะไร?
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นโพรแคริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงและผลิตออกซิเจน พบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมน้ำจืดและทะเล มีบทบาทสำคัญในการตรึงไนโตรเจนและการผลิตขั้นปฐมภูมิ และสามารถทำให้เกิดการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วของสาหร่ายที่เป็นอันตรายภายใต้สภาวะยูโทรฟิเคชัน
Arthrospira fusiformis คืออะไร?
Arthrospira fusiformis เป็นไซยาโนแบคทีเรียรูปเส้นสายที่เป็นแพลงก์ตอน ซึ่งเป็นที่รู้จักจากสัณฐานรูปเกลียว เจริญได้ดีในทะเลสาบโซดาที่มีสภาพเป็นด่าง และเป็นส่วนประกอบหลักของอาหารนกฟลามิงโก ในเชิงพาณิชย์มีการเพาะเลี้ยงในชื่อ “Spirulina” เนื่องจากมีโปรตีนและสารอาหารสูง
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกส่งผลต่อสาหร่ายอย่างไร?
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกทำลายเซลล์สาหร่ายผ่านคาวิเทชัน ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เสียหาย ถุงก๊าซยุบตัว และการสังเคราะห์ด้วยแสงบกพร่อง ในไซยาโนแบคทีเรีย เช่น Microcystis aeruginosa ความไวต่อการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มขึ้นหลังการแบ่งเซลล์ ซึ่งน่าจะเกิดจากความเปราะบางของโครงสร้างในช่วงปลายระยะที่ได้รับแสงของวัฏจักรกลางวันและกลางคืน
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงตั้งแต่ ขนาดห้องปฏิบัติการ จนถึง ขนาดอุตสาหกรรม
