Hielscher – טכנולוגיית אולטרה סאונד

Ultrasonically בסיוע התסיסה לייצור Bioethanol

תסיסה

תסיסה יכול להיות אירובי (= תסיסה חמצוני) או תהליך אנאירובי, אשר משמש עבור יישומים הביו-טכנולוגיה להמיר חומר אורגני על ידי בקטריאלי, פטרייתי או תרביות תאים ביולוגיים אחרים או על ידי אנזימים. על ידי התססה, אנרגיה מופק החמצון של תרכובות אורגניות, כגון פחמימות.

סוכר הוא המצע הנפוץ ביותר של תסיסה, וכתוצאה מכך לאחר התסיסה במוצרים כגון חומצה לקטית, לקטוז, אתנול, מימן. עבור תסיסה אלכוהולית, אתנול – במיוחד לשימוש כדלק, אלא גם עבור משקאות אלכוהוליים – מופק על ידי התססה. מתי בטוח שמרים זנים, כגון שמר האפייה לעכל את הסוכר, תאי שמרים להמיר חומר המוצא אתנול וביו -פחמן דו חמצני.

להלן המשוואות כימי לסכם את ההמרה:

In the common bioethanol production, sugar is converted by fermentation into lactic acid, lactose, ethanol and hydrogen.

משוואה כימית מסכמים את ההמרה ל- bioethanol.

אם חומר המוצא הוא עמילן, למשל מתירס, ראשית העמילן יש להמיר לתוך סוכר. עבור bioethanol המשמש כדלק, נדרש הידרוליזה עבור ההמרה עמילן. בדרך כלל, הידרוליזה speeded על ידי טיפול אנזימטי או חומצי או שילוב של שניהם. בדרך כלל, התסיסה מתבצע ב בסביבות 35-40 מעלות צלזיוס.
סקירה על תהליכי תסיסה שונים:

מזון:

  • הפקה & שימור
  • החלב (תסיסה חומצה לקטית), לדוגמה: יוגורט, חמאה, קפיר
  • חומצת חלב ירקות מותססים, למשל קמחי, מיסו, נאטו, tsukemono, כרוב חמוץ
  • התפתחות ארומטים, למשל רוטב סויה
  • פירוק של שיזוף סוכנים, למשל תה, קקאו, קפה, טבק
  • משקאות אלכוהוליים, לדוגמה: בירה, יין, וויסקי

תרופות:

  • הפקה של תרכובות רפואיות, למשל אינסולין, חומצה היאלורונית

ביוגז / אתנול:

  • שיפור של ביוגז / הפקה bioethanol

עבודות מחקר שונות ובדיקות גודל הספסל-העליון, טייס הראו סאונד הזה משפר את תהליך התסיסה על ידי הפיכת ביומסה יותר זמינה במשך התסיסה אנזימטיות. בסעיף הבא, נכרוך את ההשפעות של אולטרסאונד בנוזל.

Ultrasonic reactors increase biodiesel yield and processing effiency!

Bioethanol ניתן להפיק מן גבעולי חמניות, תירס, סוכר ועוד.

ההשפעות של עיבוד קולי נוזלי

על ידי אולטרסאונד ובעוצמת / תדירות נמוכה ניתן להפיק amplitudes גבוהה. . ובכך, אולטרסאונד ובעוצמת / בתדר נמוך יכול לשמש עבור העיבוד של נוזלים כגון ערבוב, emulsifying, פיזור, deagglomeration או הטחינה.
כאשר sonicating נוזלים-בעוצמות גבוהות, גלי הקול המופצות לתוך כלי התקשורת נוזלי לגרום לסירוגין בלחץ גבוה (דחיסה) ומחזורי בלחץ נמוך (rarefaction), עם המחירים בהתאם התדר. במהלך מחזור בלחץ נמוך, גלי אולטרה סאונד בעוצמה גבוהה ליצור בועות קטנות ואקום או חללים בתוך הנוזל. כאשר הבועות להשיג אמצעי אחסון שבו הם כבר לא יכולים לספוג אנרגיה, הם לכווץ באלימות במהלך מחזור בלחץ גבוה. תופעה זו נקראת קוויטציה. קוויטציהכלומר “היווצרות גידול, מפונמים קריסה של בועות בנוזל. התמוטטות cavitational מייצרת אינטנסיבי חימום מקומי (K ~ 5000), בלחצים גבוהים (atm ~ 1000), ומחשיבה חימום וקירור עצום (>109 K/שניה)” ואת זרמי סילון נוזלי (~ 400 קמ ש) ". (Suslick 1998)

Chemical structure of ethanol

נוסחת מבנה של אתנול

קיימים אמצעים שונים כדי ליצור קוויטציה, כגון על-ידי חרירי בלחץ גבוה, מיקסרים הרוטור-בפיתולי גלגל מכון או מעבדים אולטראסוניות. בכל המערכות הללו הופך את האנרגיה קלט חיכוך, turbulences, גלים, קוויטציה. השבר של קלט האנרגיה הופכת קוויטציה תלוי במספר גורמים המתאר את תנועת קוויטציה יצירת ציוד בתוך הנוזל. האינטנסיביות של האצה היא אחד הגורמים החשובים המשפיעים על השינוי יעילה של אנרגיה לתוך קוויטציה. האצת גבוה יותר יוצר הבדלים בלחץ גבוה. זה בתורו מגדיל את ההסתברות של יצירת ואקום בועות במקום היצירה של גלים מופץ הנוזל. לכן, גבוה יותר האצת גבוה יותר הוא השבר של האנרגיה הופכת קוויטציה.
במקרה של מכשיר על קולי, מתאר משרעת של תנודה האינטנסיביות של האצה. Amplitudes גבוה יותר לגרום יצירה יותר יעיל קוויטציה. בנוסף העוצמה, הנוזל צריך להיות מואץ בדרך ליצירת הפסדים מינימליים במונחים של turbulences, חיכוך, גל דור. בשביל זה, הדרך האופטימלית היא כיוון חד צדדית של תנועה. משנה את עוצמת והפרמטרים של תהליך sonication, אולטרסאונד יכול להיות מאוד קשה או רך מאוד. זה עושה אולטרסאונד כלי רב-תכליתי מאוד ליישומים שונים.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

תמונה 1 – מכשיר אולטרה סאונד מעבדה UP100H (100 וואט) לבדיקות היתכנות

יישומים רך, החלת sonication מתון בתנאים מתון, כוללים degassing, emulsifying, והפעלה אנזים. יישומים קשה בעוצמה גבוהה / מתח גבוה אולטרסאונד (בעיקר בלחץ גבוה) רטוב-כרסום, deagglomeration & הפחתת גודל החלקיקים, ו פיזור. עבור יישומים רבים כגון חילוץ, התפוררות או sonochemistry, עוצמת אולטראסוניות המבוקש תלוי החומר הספציפי כדי להיות sonicated. על ידי מגוון רחב של פרמטרים, אשר ניתן להתאים את תהליך בודדים, סאונד מאפשר למצוא את הנקודה המתוקה עבור כל תהליך בודדים.
מלבד ההמרה כוח, ultrasonication מציע היתרון הגדול של שליטה מלאה על הפרמטרים החשובים ביותר: משרעת, לחץ, טמפרטורה, צמיגות, וריכוז. זו מציעה את האפשרות להתאים את כל הפרמטרים הללו במטרה למצוא את הפרמטרים עיבוד אידיאלי עבור כל החומר הספציפי. התוצאה גבוהה יותר יעילותו כמו יעילות ממוטבת.

אולטרסאונד כדי לשפר את תהליכי תסיסה, הסביר exemplarily עם ייצור bioethanol

Bioethanol הוא תוצר של הפירוק של חומר ביומסה או מתכלים של פסולת על ידי חיידקים אנארוביים או אירובי. האתנול המופק משמש בעיקר דלק ביולוגי. זה הופך bioethanol חלופה מתחדשת וידידותי לסביבה עבור דלקים מאובנים, כגון גז טבעי.
להפקת אתנול מ ביומסה, סוכר, עמילן והחומרים lignocellulosic יכול לשמש זינה. גודל הייצור התעשייתי, סוכר, עמילן הם השולט כיום כפי שהם חיוביים מבחינה כלכלית.
איך אולטרסאונד משפר את תהליך הלקוח-הפרט עם זינה ספציפי תחת בהתחשב בתנאים ניתן לנסות לצאת פשוט מאוד על ידי בדיקות היתכנות. בשלב הראשון, sonication של כמות קטנה של slurry חומר גלם עם על-קולי התקן מעבדה . תראה, אם אולטרסאונד משפיעה על זינה.

בדיקות היתכנות

בשלב הבדיקה הראשונה, היא מתאימה להציג כמות גבוהה יחסית של אנרגיה אולטראסוניות לאמצעי אחסון קטן של נוזל כפי ובכך מגביר ההזדמנות כדי לראות אם ניתן להשיג תוצאות כלשהן. אמצעי אחסון מדגם קטן גם מקצר את הזמן באמצעות מכשיר במעבדה, מצמצם את העלויות עבור המבחנים הראשונים.
גלי אולטרסאונד מועברים על ידי המשטח של sonotrode לתוך הנוזל. Beneth פני השטח sonotrode, עוצמת סאונד הוא האינטנסיבי ביותר. . ובכך, למרחקים קצרים בין sonotrode והחומרים sonicated עדיפים. מתי נפח נוזלי קטן חשוף, המרחק בין sonotrode ניתן לשמור קצר.
הטבלה להלן מראה טיפוסי אנרגיה/ועוצמת עבור תהליכים sonication לאחר אופטימיזציה. מאז הניסויים הראשונים לא יופעלו בכל תצורה מיטבית, sonication עוצמה וזמן ב- 10 עד 50 פעמים של הערך טיפוסי יראה אם יש השפעה על החומר sonicated או לא.

תהליך

אנרגיה /

נפח

נפח דגימה

כוח

זמן

פשוט

< 100Ws/mL

10 מ

50W

< 20 שניות

בינוני

100Ws/mL כדי 500Ws/mL

10 מ

50W

שניה 20 ל- 100

קשה

> 500Ws/mL

10 מ

50W

>100 שניה

טבלה 1 – Sonication טיפוסי ערכים לאחר תהליך אופטימיזציה

ניתן להקליט את תשומות כוח בפועל מסלולי מבחן באמצעות נתונים משולב הקלטה (UP200Ht ו UP200St), ממשק PC או על-ידי powermeter. בשילוב עם נתוני ההקלטות של הגדרת משרעת הטמפרטורה, התוצאות בכל ניסוי שניתן להעריכו, שורה תחתונה עבור האנרגיה/אמצעי האחסון יכול להתבסס.
אם במהלך הבדיקות שתצורה מיטבית נבחר, ביצועים תצורה זו היתה אפשרות לאמת במהלך שלב אופטימיזציה בסופו של דבר זה מדע פשוט, לשלב המסחרי. כדי להקל על אופטימיזציה, מומלץ מאוד לבחון את הגבולות של sonication, כגון טמפרטורה, משרעת או אנרגיה/אמצעי האחסון עבור ניסוחים מסוימים, גם. כמו אולטרסאונד יכולה ליצור תופעות שליליות תאים, כימיקלים או חלקיקים, רמות קריטיות עבור כל פרמטר צריך להיבדק על מנת להגביל אופטימיזציה הבאים על הטווח פרמטר בו ההשפעות השליליות שאינם קיימים. מחקר היתכנות קטנה במעבדה או ספסל-העליון יחידות מומלץ להגביל את ההוצאות על ציוד ודוגמאות בניסויים כאלה. בדרך כלל 100 עד 1,000 וואט יחידות לשמש למטרת ישימות טוב מאוד. (cf. Hielscher 2005)

Ultrasonic processes are easy to optimize and to scale up. This turns ultrasonication into an highly potential processing alternative to high pressure homogenizers, pearl and bead mills or three-roll mills.

טבלה 1 – Sonication טיפוסי ערכים לאחר תהליך אופטימיזציה

אופטימיזציה

התוצאות במהלך את כדאיות עשוי להראות על צריכת האנרגיה גבוה למדי לגבי האחסון קטן מטופלים. אבל המטרה של הבדיקה היתכנות היא בעיקר כדי להראות את ההשפעות של אולטרסאונד לחומר. במקרה של כדאיות בדיקות חיוביות אפקטים אירעה, בהמשך המאמצים להתבצע כדי למטב את היחס בין האנרגיה/אמצעי האחסון. זה אומר לחקור את התצורה אידיאלי של אולטרסאונד פרמטרים על מנת להשיג את התשואה הגבוהה ביותר שימוש באנרגיה פחות ניתן לבצע את התהליך מבחינה כלכלית הכי הגיונית ויעילה. כדי למצוא את תצורת פרמטר אופטימלית – קבלת ההטבות המיועד עם אנרגיה מינימלית קלט – המתאם בין הפרמטרים החשובים ביותר משרעת, לחץ, טמפרטורה ו נוזל הרכב צריך להיחקר. בשלב השני זה השינוי של אצווה sonication מלכודת sonication רציפה עם זרימה תא הכור מומלץ כמו הפרמטר החשוב של לחץ לא יכול להיות מושפע עבור sonication אצווה. במהלך sonication באצווה, הלחץ הוא מוגבל ללחץ הסביבתי. אם התהליך sonication עובר תא תא זרימה pressurizable, הלחץ שניתן מוגבה (או מופחתת) אשר משפיע באופן כללי את קולי קוויטציה באופן דרסטי. באמצעות תא זרימה, המתאם בין הלחץ ותהליך יעילות יכול להיקבע. המעבדים אולטראסוניות בין 500 וואט ו 2000 וואט כוח מתאימים ביותר לייעל את תהליך.

Fully controllable ultrasonic equipment allows for process optimization and completely linear scale-up

תמונה 2 – תרשים זרימה עבור אופטימיזציה של תהליך אולטראסוניות

הסולם למעלה לייצור מסחרי

אם כבר מצאו את התצורה האופטימלית, את קנה המידה נוספת היא פשוטה כמו גם תהליכים אולטראסוניות מלא ישימה בקנה מידה ליניארי. משמעות הדבר, כאשר אולטרסאונד מוחל על ניסוח נוזלי זהה תחת תצורת פרמטר עיבוד זהה, אותה אנרגיה לכל אמצעי אחסון נדרש כדי להשיג תוצאה זהה עצמאית של הסקאלה של עיבוד. (Hielscher 2005). זה מאפשר ליישם את התצורה פרמטר אופטימלית של אולטרסאונד לגודל ייצור בקנה מידה מלא. . למעשה, אמצעי האחסון אשר ניתן לעבד ultrasonically הוא בלתי מוגבל. מערכות אולטרה סאונד מסחריות עם עד ווטס 16,000 לכל יחידה הינם זמינים, ניתן להתקין אשכולות. ניתן להתקין כזה אשכולות של מעבדי אולטראסוניות מקבילית או בסדרה. על ידי התקנת cluster-wise מעבדי אולטראסוניות מתח גבוה, סך כל הכוח הוא כמעט בלתי מוגבל, כך נפח גבוה נחלים יעובד ללא בעיה. גם אם התאקלמות של מערכת אולטרה סאונד נדרשת, למשל כדי להתאים את הפרמטרים שיש ניסוח נוזלי ששונה, זאת בעיקר נעשה על-ידי שינוי sonotrode, האצה או זרימה לתא. המדרגיות ליניארי, את הפארמצבטית והתאמה של אולטרסאונד להפוך טכנולוגיה חדשנית זו יעילה וחסכונית.

16kW ultrasonic machine for industrial processing of large volume streams, e.g. biodiesel, bioethanol, nano particle processing and manifold other applications.

תמונה 3 – מעבד אולטראסוניות תעשייתי UIP16000 עם כוח ווטס 16,000

פרמטרים של עיבוד קולי

עיבוד קולי נוזלי מתואר על ידי מספר פרמטרים. הכי חשוב הם משרעת, לחץ, טמפרטורה, צמיגות, וריכוז. התוצאה תהליך, כגון גודל החלקיקים, עבור תצורת פרמטר נתון היא פונקציה של האנרגיה לכל אמצעי אחסון מעובד. השינויים פונקציה עם שינויים בפרמטרים בודדים. יתר על כן, הפלט ההספק בפועל לכל שטח הפנים של sonotrode של יחידת אולטראסאונד תלוי הפרמטרים. הפלט כוח לכל שטח הפנים של sonotrode הוא עוצמת השטח (I). עוצמת פני השטח תלוי את משרעת (א), לחץ (p), אמצעי האחסון כור (VR), הטמפרטורה (T), צמיגות (η) ואחרים.

The most important parameters of ultrasonic processing include amplitude (A), pressure (p), the reactor volume (VR), the temperature (T), and viscosity (η).

ההשפעה cavitational של עיבוד קולי תלוי עוצמת השטח אשר decribed על ידי משרעת (א), לחץ (p), אמצעי האחסון כור (VR), הטמפרטורה (T), צמיגות (η) ואחרים. הפלוס מינוס סימנים מצביעים על השפעה חיובית או שלילית של פרמטר מסוים על עוצמת sonication.

השפעת קוויטציה שנוצר תלוי עוצמת השטח. באותו אופן, התוצאה תהליך מופיע. הפלט הכוח הכללי של יחידת אולטראסאונד הוא התוצר של עוצמת השטח (I), פני השטח (S):

P [W] . אני [W / מ מ²]* S[מ מ²]

משרעת

משרעת של תנודה מתארת את הדרך (למשל 50 מיקרומטר) השטח sonotrode נוסע בזמן נתון (למשל 1/20,000s ב-20 קילו-הרץ). גדול יותר משרעת, גבוה יותר הוא הקצב שבו הלחץ מוריד ומגביר על כל קו. בנוסף לכך, נפח הפיזור של כל קו גדל וכתוצאה מכך נפח קוויטציה גדול יותר (גודל הבועה ו/או מספר). בעת החלת דיספרסיות אקריל, amplitudes גבוהה יותר מציגים קבועות גבוהות יותר מוצק החלקיקים. טבלה 1 מציגה ערכים כלליים עבור כמה תהליכים אולטראסוניות.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

בטבלה 2 – המלצות כלליות עבור Amplitudes

לחץ

נקודת הרתיחה של נוזל תלוי בלחץ. גבוה יותר הלחץ גבוה יותר הוא נקודת רתיחה, הפוכה. לחץ גבוה מאפשר קוויטציה בטמפרטורות קרוב או מעל נקודת הרתיחה. זה יגביר את עוצמת הפיצוץ, במה שקשור ההבדל בין הלחץ הסטטי של לחץ אדים בתוך הבועה (cf. Vercet et al. 1999). מאז העוצמה אולטראסוניות ואת עוצמת השינויים במהירות עם שינויים בלחץ, משאבה לחץ קבוע עדיפה. כאשר באספקת נוזל לתא-זרימה המשאבה צריך להיות מסוגל. להתמודד עם זרימת הנוזל ספציפי על הלחצים מתאימים. משאבות דיאפרגמה או קרום; משאבות צינור גמיש, צינור או לסחוט; משאבות סחרור; או משאבת בוכנה או הבוכנה ייצור תנודות בלחץ לסירוגין. משאבות צנטריפוגליות, ציוד משאבות, משאבות ספירלה משאבות חלל מתקדמת מספקים את הנוזל כדי להיות sonicated, בלחץ יציב ללא הרף הן המועדפת. (Hielscher 2005)

טמפרטורה

על ידי sonicating נוזל, הכוח מועבר לתוך האמצעי. כל תנודה ultrasonically שנוצר גורם turbulences וחיכוכים, הנוזל sonicated – על פי החוק של התרמודינמיקה – לחמם. טמפרטורות גבוהות של המדיום מעובד יכול להיות הרסני לחומר, להקטין את האפקטיביות של קוויטציה אולטראסוניות. תאים זרימה קולי חדשני הינם מצוידים עם ז'קט קירור (ראה תמונה). השליטה המדויק טמפרטורה של חומר במהלך עיבוד קולי ניתנת. Sonication הספל של אמצעי אחסון קטן יותר מומלץ אמבטיית קרח עבור פליטת חום.

Picture 3 – Ultrasonic transducer UIP1000hd (1000 watts) with flow cell equipped with cooling jacket – typical equipment for optimization steps or small scale production

תמונה 3 – מתמר אולטרסאונד UIP1000hd (1000 וואט) עם זרימה תא מצויד עם מעיל קירור – ציוד טיפוסי אופטימיזציה צעדים או ייצור בקנה מידה קטן

צמיגות וריכוז

אולטרה סאונד כרסום ו פיזור הן תהליכים נוזלי. החלקיקים חייב להיות בהשעיה, למשל, מים, שמן, ממיסים או שרפים. על ידי השימוש של מערכות זרימה דרך אולטרה סאונד, ניתן יהיה sonicate חומר מאוד צמיגה וורדרד.
ניתן להפעיל את המעבד אולטראסוניות ובעוצמת בריכוזים מוצקים גבוהה למדי. ריכוז גבוה מספק את היעילות של עיבוד קולי, כמו הטחינה אולטרה סאונד אפקט נגרמת על ידי התנגשות בין החלקיקים. חקירות הראו כי הקצב שבירה של סיליקה הוא עצמאי של ריכוז מלא עד 50% לפי משקל. העיבוד של אצוות הראשי עם היחס של חומר מרוכז הוא הליך הייצור נפוצות באמצעות ultrasonication.

כוח ואנרגיה בעוצמה נגד

פני השטח בעוצמה וכוח מוחלט רק לתאר את עוצמת עיבוד. אמצעי האחסון מדגם sonicated ואת הזמן של חשיפה בעוצמה מסוימת צריך להיחשב לתיאור תהליך sonication כדי להפוך אותו להרחבה ובעלת ישימה. עבור תצורת פרמטר נתון התוצאה תהליך, למשל גודל החלקיקים או המרה כימית, תלויות האנרגיה לכל אמצעי אחסון (E/V).

התוצאה = f (E /V )

כאשר האנרגיה (E) הוא התוצר של הפלט כוח (P) ואת הזמן של חשיפה (t).

E[Ws] = P[W]*t[s]

שינויים בתצורת פרמטר תשתנה תוצאת הפונקציה. זה בתורו משתנה כמות האנרגיה (E) הדרושים עבור ערך מדגם נתון (V) כדי לקבל ערך תוצאה מסוימת. מסיבה זו זה לא מספיק לפרוס כוח מסויים של אולטרסאונד תהליך כדי להשיג תוצאה. גישה מתוחכמת יותר נדרש לזהות את הכוח הנדרש ותצורת פרמטר שבו צריך להכניס את הכוח החומר בתהליך. (Hielscher 2005)

ייצור ultrasonically בסיוע של Bioethanol

. זה כבר יודע שסאונד הזה משפר את ייצור bioethanol. . זה recommendable כדי לעבות את הנוזל עם ביומסה כדי slurry בעלי צמיגות גבוהה כי הוא עדיין pumpable. כורים קולי יכולים להתמודד עם ריכוזי מוצקים גבוהה למדי כך שניתן יהיה להפעיל את תהליך sonication היעילה ביותר. חומר נוסף הכלול slurry, פחות הספק הנוזל, אשר לא ייצאו נשכרים מהתהליך sonication, יטופלו. כפי הקלט של אנרגיה לנוזל גורם חימום של הנוזל בחוק של התרמודינמיקה, פירוש הדבר כי האנרגיה אולטראסוניות מוחל על החומר היעד, רחוק ככל האפשר. מאת כזה עיצוב תהליך יעיל, חימום בזבזני של הנוזל המוביל עודף הוא נמנע.
אולטרסאונד סיועים חילוץ של החומר תאיים והופכת אותו ובכך זמינה במשך התסיסה אנזימטיות. טיפול אולטראסאונד מתון יכול לשפר פעילות אנזימטיות, אך לחילוץ ביומסה יידרש אולטרסאונד יותר אינטנסיבי. לפיכך, האנזימים צריך להתווסף slurry ביומסה לאחר sonication כמו אולטרסאונד אינטנסיבי חלבונית אנזימים, אשר הוא השפעה לא רצויה.

התוצאות הנוכחית מושגת על ידי מחקר מדעי:

המחקרים של Yoswathana et al. (2010) בנוגע עם ייצור bioethanol של קש אורז הראו כי השילוב של חומצה לטיפולי קדם אולטרה סאונד לפני טיפול אנזימטי להוביל התשואה סוכר מוגברת של עד 44% (על בסיס אורז קש). זה מראה את האפקטיביות של השילוב של רעלני הפיסיקליות והכימיות לפני הידרוליזה אנזימטי חומר lignocelluloses לסוכר.

תרשים 2 ממחישה את ההשפעות החיוביות של הקרנה אולטראסאונד במהלך הייצור bioethanol של קש אורז בצורה גרפית. (פחם שימש כדי לטהר את הדגימות pretreated חומצה / אנזים pretreatment ומהירות אולטראסוניות רעלני.)

The ultrasonic assisted fermentation results in a significant higher ethanol yield. The bioethanol has been produced from rice straw.

תרשים 2 – שיפור קולי של אתנול התשואה במהלך התסיסה (Yoswathana et al. 2010)

במחקר נוסף שנערך לאחרונה, השפעת ultrasonication על את חוץ-תאית ואת רמות תאיים של האנזים β-galactosidase נבדקה. יוסף דרמר et al. (2011) עשויה לשפר את הפרודוקטיביות של ייצור bioethanol באופן משמעותי, באמצעות אולטרסאונד בטמפרטורה מבוקרת גירוי צמיחת שמרים Kluyveromyces marxianus (בקרת האוויר 46537). המחברים של הנייר קורות חיים זה sonication לסירוגין עם כוח אולטרסאונד (20 kHz)-מחזורי של ≤20% המרצת ייצור ביומסה, חילוף החומרים לקטוז, ייצור אתנול בק' marxianus בעוצמה sonication גבוה יחסית של 11.8Wcm2. תחת התנאים הטובים ביותר, sonication משופרת ריכוז האתנול סופית על ידי כמעט 3.5-fold יחסי שליטה. התאים כדי שיפור 3.5-fold פרודוקטיביות אתנול, אך נדרש 952W של כוח נוסף קלט למטר מעוקב של ציר דרך sonication. זו דרישה נוספת עבור אנרגיה הייתה מקובלת מבצעית הנורמות ריאקטורים, עבור מוצרים בעלי ערך גבוה, יכול בקלות יפוצו על ידי הפרודוקטיביות.

מסקנה: היתרונות של תסיסה בסיוע Ultrasonically

טיפול אולטראסאונד הוכח כמו טכניקה חדשנית ויעילה כדי לשפר את התשואה bioethanol. בעיקר, אולטרסאונד משמש כדי לחלץ חומר תאיים של ביומסה, כגון תירס, סויה, חומר קש, ligno-תאית או ירקות חומרי פסולת.

  • לודיג bioethanol התשואה
  • Disinteration / נייד distruction ושחרור של החומר התוך תאית
  • פירוק אנאירובי משופר
  • הפעלה של אנזימים מאת sonication מתון
  • שיפור היעילות של תהליך על ידי ריכוז גבוה slurries

בדיקות פשוטות, הסולם ישימה והתקנה קלה (גם בתוך קיים כבר ייצור נחלים) גורם אולטרסוניקה טכנולוגיה רווחית ויעילה. אמין מעבדי אולטראסוניות תעשייתי לעיבוד מסחרי הינם זמינים, מאפשרים sonicate כרכים נוזלי כמעט בלתי מוגבל.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 – ההתקנה עם מעבד אולטראסוניות 1000w מייצרים UIP1000hd, לזרום תא, טנק, משאבת

צור קשר / מבקש מידע נוסף

שאלו אותנו על דרישות העיבוד שלך. מומלץ הפרמטרים ההתקנה ועיבוד המתאימים ביותר לפרוייקט שלכם.


ספרות/הפניות

  • Hielscher, ט (2005): אולטרה סאונד ייצור אמולסיות בגודל ננו דיספרסיות אקריל. ב: הכנס Nanosystems האירופאית ENS’05.
  • Jomdecha, ג; Prateepasen, א (2006): המחקר של אנרגיה נמוכה-אולטראסאונד משפיע לצמיחה השמרים בתהליך התסיסה. ב: 12th אסיה-פסיפיק כנס NDT, 5.-10.11.2006, באוקלנד, ניו זילנד.
  • . Kuldiloke, ג' (2002): השפעת אולטראסאונד, טמפ ' טיפולים לחץ על פעילות אנזים אינדיקטורים איכות של פירות, ירקות ומיצים; עבודת הדוקטורט-Technische Universität. ברלין, 2002.
  • Mokkila, מ., Mustranta, ת., Buchert, ג', Poutanen, ק. (2004): שילוב של כוח אולטרסאונד עם אנזימים בעיבוד מיץ ברי. ב: int. 2 Conf. Biocatalysis של מזון ומשקאות, 19.-22.9.2004, שטוטגרט, גרמניה.
  • Müller, מ. ר ע; האמה, מ. ע.; ווגל, R. F (2000): PCR מולטיפלקס זיהוי של לקטובצילוס פונטיס, שני מינים קרובים התסיסה מחמצת. חלה & מיקרוביולוגיה סביבתית. 66/5 2000. עמ' 2113-2116.
  • ניקוליץ, ס; Mojovic, ל'; Rakin, ז.; Pejin, ד; . Pejin, ג' (2010): בסיוע אולטרסאונד הייצור של bioethanol simoultaneous saccharification, תסיסה של ארוחת תירס. ב: מזון כימיה 122/2010. עמ' 216-222.
  • יוסף דרמר, ת א.; לאג'יט, א; יונוס, R. M.; Cisti, י' (2011): תסיסה בסיוע אולטרסאונד משפר את יעילות bioethanol. יומן הנדסה ביוכימית 54/2011. עמ' 141-150.
  • Suslick, K. S. (1998): אנציקלופדיה קירק-Othmer של טכנולוגיה כימית. 4th בעריכת ויילי & בנים: ניו יורק, 1998. עמ' 517-541.
  • Yoswathana, (ש); Phuriphipat, עמ'; Treyawutthiawat, עמ'; . Eshtiaghi, מ ש (2010): הפקה Bioethanol של קש אורז. בתוך: אנרגיה יומן מחקר 1/1/2010. עמ' 31-26.