Biorefinerías eficientes mediante la intensificación de los procesos ultrasónicos

La ecografía es una técnica de intensificación de procesos, que se aplica en varios procesos de las biorefinerías. Los procesos típicos que se benefician considerablemente del tratamiento ultrasónico son la extracción, las reacciones heterogéneas lentas y otras aplicaciones que entrañan una intensa mezcla, homogeneización y dispersión. La ecografía acelera los procesos y las reacciones y los hace más eficientes. Los resultados de los procesos promovidos por ultrasonidos son mayores rendimientos/rendimientos y mayores tasas de conversión.

¿Qué son las Bio-Refinerías?

Una biorrefinería es una instalación de producción que integra los procesos de conversión de la biomasa y el equipo de procesamiento para producir combustibles, energía y otros productos beneficiosos, como los productos químicos de la materia prima de la biomasa. La biomasa típica que se procesa en las biorefinerías incluye materias primas como los desechos y subproductos agrícolas, que se reciclan para obtener diversos productos de valor añadido de base biológica, por ejemplo, alimentos, piensos, productos químicos, bioenergía (biocombustibles, energía y/o calor). Los procesos de producción de una biorrefinería tienen por objeto ser sostenibles y respetuosos del medio ambiente. Al igual que las refinerías convencionales, las biorrefinerías pueden proporcionar múltiples productos químicos mediante el fraccionamiento de una materia prima inicial (biomasa) en múltiples productos intermedios (carbohidratos, proteínas, triglicéridos) que pueden convertirse posteriormente en productos de valor añadido. Una característica fundamental de las biorrefinerías es la valorización y el reciclado/reciclado de desechos como los agrícolas, urbanos e industriales mediante la conversión de biomasa inútil en materiales valiosos.

Biorefinerías intensificadas por ultrasonido

Mediante la integración de la ultrasonicación, muchos procesos como la extracción, la digestión, la desintegración y la transesterificación, entre muchos otros, pueden llevarse a cabo de manera mucho más eficiente. La intensificación de los procesos ultrasónicos en una biorrefinería tiene como objetivo principal mejorar los rendimientos, hacer que los procesos sean más eficientes en cuanto a tiempo y energía y aumentar la pureza y la calidad del producto final. La ultrasonificación puede contribuir a diversos procesos de biorrefinería.

Ultrasonic extraction of green biomass

Extracción ultrasónica y homogeneización de la biomasa verde para liberar y aislar compuestos valiosos

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¿Cómo funciona la sonicación? – El principio de funcionamiento del ultrasonido

cavitación ultrasónica de gran alcancePara el procesamiento ultrasónico de alto rendimiento, un generador de ultrasonidos genera ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia y los transmite a través de una sonda ultrasónica (sonotrodo en un líquido. Los ultrasonidos de alta potencia se consideran ultrasonidos en el rango de 16-30kHz. La sonda de ultrasonidos se expande y contrae, por ejemplo, a 20kHz, transmitiendo así respectivamente 20.000 vibraciones por segundo al medio. Cuando las ondas ultrasónicas viajan a través del líquido, los ciclos alternados de alta presión (compresión) / baja presión (rarefacción o expansión) crean diminutas burbujas o cavidades de vacío, que crecen a lo largo de varios ciclos de presión. Durante la fase de compresión del líquido y las burbujas, la presión es positiva, mientras que la fase de rarefacción produce un vacío (presión negativa.) Durante los ciclos de compresión-expansión, las cavidades del líquido crecen hasta que alcanzan un tamaño en el que no pueden absorber más energía. En este punto, implosionan violentamente. La implosión de esas cavidades da lugar a varios efectos altamente energéticos, que se conocen como el fenómeno de cavitación acústica / ultrasónica. La cavitación acústica se caracteriza por múltiples efectos altamente energéticos, que impactan en los líquidos, los sistemas sólido/líquido y los sistemas gas/líquido. La zona densa en energía o zona cavitacional se conoce como zona de punto caliente, que es más densa en energía en las cercanías de la sonda ultrasónica y disminuye con el aumento de la distancia del sonotrodo. La imagen de la izquierda muestra una intensa cavitación en una sonda ultrasónica de 1kW en el agua. Las principales características de la cavitación ultrasónica incluyen temperaturas y presiones muy elevadas que se producen localmente y los respectivos diferenciales, turbulencias y corrientes de líquido. Durante la implosión de las cavidades ultrasónicas en los puntos calientes ultrasónicos, pueden medirse temperaturas de hasta 5000 Kelvin, presiones de hasta 200 atmósferas y chorros de líquido de hasta 1000km/h. Estas excepcionales condiciones de alta intensidad energética contribuyen a los efectos sonomecánicos y sonoquímicos que intensifican la biomasa y los sistemas químicos de diversas maneras.
El principal impacto de la ultarsonicación en la biomasa es el resultado de los siguientes efectos:

  • Un gran esfuerzo: Las fuerzas ultrasónicas de alto cizallamiento interrumpen los sistemas líquidos y líquidos-sólidos causando una intensa agitación, homogeneización y transferencia de masa.
  • Impacto: Los chorros de líquido y las corrientes generadas por la cavitación ultrasónica aceleran los sólidos en los líquidos, lo que conduce posteriormente a la colisión interparticluar. Cuando las partículas chocan a muy alta velocidad, se erosionan, se rompen y se molen y dispersan finamente, a menudo hasta el tamaño nano. En el caso de la materia biológica, como los tejidos vegetales y los biorresiduos, los chorros de líquido a alta velocidad y los ciclos de presión alternados alteran las paredes celulares y liberan el material intracelular. El resultado es una extracción muy eficaz de los compuestos bioactivos y una mezcla homogénea de la biomasa.
  • Agitación: La ultrasonificación causa turbulencias intensas, fuerzas de cizallamiento y micro-movimientos en el líquido o el estiércol. Por lo tanto, la sonicación siempre intensifica la transferencia de masa y acelera así las reacciones y procesos.
Extractor ultrasónico UIP4000hT para la malaxación continua y la extracción de aceite de oliva extra virgen. Este video muestra el procesador ultrasónico de Hielscher UIPEVO / UIP4000hdT para la malaxación y extracción de aceite de oliva extra virgen (EVOO). La malaxación y extracción por ultrasonidos es una técnica probada para aumentar el rendimiento del aceite de oliva virgen extra, mejorar la calidad del EVOO y acelerar el tiempo de procesamiento.

Extractor ultrasónico UIP4000hdT para la malaxación industrial y la extracción de aceite de oliva extra virgen

La ultrasonido de alto rendimiento es una técnica de intensificación de procesos aplicada a múltiples industrias. La ultrasonificación se utiliza para procesar líquidos y lodos con el fin de mezclar y homogeneizar, promover la transferencia de masa, extraer compuestos y/o iniciar reacciones químicas.

Las aplicaciones comunes de la ultrasonificación en las biorefinerías son:

  • La producción de bioetanol
  • extracción de compuestos valiosos de la biomasa (por ejemplo, proteínas, pectinas, almidones, etc.)
  • síntesis de biodiésel a partir de aceites vegetales y grasas animales gastadas
  • Biodiesel de Algae Oil
  • tratamiento de la lignocelulosa
  • modificación del almidón
Ultrasonido de alto rendimiento UIP4000hdT para aplicaciones industriales

UIP4000hdT – Sistema ultrasónico de 4kW de potencia para la sonicación continua en línea de los lodos

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Procesadores ultrasónicos de alto rendimiento para biorefinerías

Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialHielscher Ultrasonic fabrica y distribuye mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento para aplicaciones de alto rendimiento como la homogeneización, la mezcla, la disrupción celular, la desintegración, la extracción, la dispersión, la desgasificación y el inicio de reacciones químicas. Los reactores ultrasónicos se utilizan en biorrefinerías de todo el mundo para aumentar la eficiencia, el rendimiento y la tasa de conversión de diversos procesos.
Los equipos de ultrasonidos de alto rendimiento para los procesos de biorrefinería están disponibles para su instalación en banco, piloto e industrial. Dado que las aplicaciones de ultrasonidos, como la extracción, la desintegración, la disolución, la mejora de la transferencia de masa, la homogeneización y la desaireación, son procesos ya establecidos, la transición desde las primeras pruebas, la optimización a los requisitos específicos de su proceso y la instalación de un sistema de separación y/o lixiviación por ultrasonidos totalmente industrial es rápida y sencilla.
Hielscher Ultrasonics suministra ultrasonidos de alto rendimiento de cualquier tamaño y capacidad. Con el UIP16000 (16kW), Hielscher fabrica el procesador ultrasónico más potente del mundo. El UIP16000, así como todos los demás sistemas industriales de ultrasonidos, pueden ser fácilmente agrupados a la capacidad de procesamiento requerida. Todos los ultrasonidos de Hielscher están construidos para funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga y en entornos exigentes.

Sondas ultrasónicas y sono-reactores para cualquier volumen

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio, pasando por los sistemas de mesa y los sistemas piloto, hasta los procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camiones por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el equipo de ultrasonidos más adecuado para su aplicación, capacidad de proceso y objetivos de producción.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Los procesadores industriales de la serie hdT de Hielscher se pueden manejar de forma remota desde el navegador de forma fácil y cómoda.Todos los procesadores ultrasónicos de Hielscher son controlables con precisión y, por lo tanto, caballos de trabajo fiables en R&D y producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y la eficacia de las reacciones inducidas por medios sonoquímicos y sonomecánicos. Todos los ultrasonidos de Hielscher’ Los procesadores permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores industriales de ultrasonidos de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy altas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros de los procesos ultrasónicos mediante un software inteligente le dan la posibilidad de procesar la biomasa en las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para el upcycling de biomasa más eficiente!
La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, en entornos exigentes. Esto hace del equipo de ultrasonidos de Hielscher una herramienta de trabajo fiable que cumple con los requisitos de su proceso de biorrefinería.

La más alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa familiar, Hielscher da prioridad a los más altos estándares de calidad para sus procesadores de ultrasonidos. Todos los ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban a fondo en nuestra sede en Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de las sondas y reactores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher. Nuestro equipo especializado está listo para ayudarle con el conocimiento del proceso, la formación y el apoyo.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos!









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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias