فن آوری اولتراسوند Hielscher

التراسونیک تخمیر اتانول برای تولید کمک

تخمیر

تخمیر می تواند یک هوازی (= اکسیداتیو تخمیر) یا فرایند بی هوازی، که برای برنامه های کاربردی بیوتکنولوژی برای تبدیل مواد آلی توسط باکتریایی، قارچی یا فرهنگ های دیگر سلول های بیولوژیکی و یا توسط آنزیم استفاده می شود. توسط تخمیر، انرژی از اکسیداسیون ترکیبات آلی، به عنوان مثال، استخراج کربوهیدرات ها.

شکر بستر شایعترین تخمیر است، و در نتیجه پس از تخمیر در محصولات مانند اسید لاکتیک، لاکتوز، اتانول و هیدروژن است. برای تخمیر الکلی، اتانول - به ویژه برای استفاده به عنوان سوخت، بلکه برای مشروبات الکلی – است که توسط تخمیر تولید می شوند. هنگامی که سویه های مخمر خاص، مانند ساکارومایسس سرویزیه سوخت و ساز قند، سلولهای مخمر مواد شروع تبدیل به اتانول و دی اکسید کربن.

معادلات شیمیایی زیر خلاصه تبدیل:

در تولید اتانول زیستی مشترک، شکر است که توسط تخمیر به اسید لاکتیک، لاکتوز، اتانول و هیدروژن تبدیل می شود.

معادلات شیمیایی خلاصه تبدیل به اتانول زیستی.

اگر ماده اولیه نشاسته است، به عنوان مثال، از ذرت، ابتدا نشاسته را باید به قند تبدیل شده است. برای اتانول زیستی به عنوان سوخت استفاده می شود، هیدرولیز برای تبدیل نشاسته مورد نیاز است. به طور معمول، هیدرولیز است که توسط درمان اسیدی یا آنزیمی یا با ترکیبی از هر دو شتاب. به طور معمول، تخمیر است که در حدود 35-40 درجه سانتی گراد انجام.
مرور کلی بر مراحل مختلف تخمیر:

غذا :

  • تولید & حفظ
  • فراورده های لبنی (تخمیر اسید لاکتیک)، به عنوان مثال، ماست، دوغ کفیر
  • لاکتیک سبزیجات تخمیر شده، به عنوان مثال، کیمچی، میسو، ناتو، تسوکهمونو، کلم ترش
  • توسعه آروماتیک، به عنوان مثال، سس سویا
  • تجزیه عوامل دباغی، به عنوان مثال، چای، کاکائو، قهوه، توتون و تنباکو
  • مشروبات الکلی، به عنوان مثال، آبجو، شراب، ویسکی

مواد مخدر:

  • تولید ترکیبات پزشکی، به عنوان مثال، انسولین، اسید هیالورونیک

بیوگاز / اتانول:

  • بهبود بیوگاز / تولید اتانول زیستی

مقالات پژوهشی مختلف و آزمون ها در نیمکت بالا و اندازه خلبان نشان داده اند که از اولتراسوند باعث بهبود روند تخمیر زیست توده با ساخت های موجود برای تخمیر آنزیمی است. در بخش زیر، اثرات اولتراسوند در یک مایع شفافی خواهد شد.

راکتورهای التراسونیک افزایش عملکرد بیودیزل و پردازش effiency!

اتانول را می توان از ساقه آفتابگردان، ذرت، نیشکر و غیره تولید

اثر پردازش مایع التراسونیک

توسط قدرت بالا / پایین فرکانس صوت دامنه بالا را می توان تولید می شود. در نتیجه، با قدرت بالا / فراصوت با فرکانس پایین را می توان برای پردازش مایعات مانند مخلوط کردن، امولسیون، پراکنده و deagglomeration، یا فرز استفاده می شود.
هنگامی که sonicating مایعات در شدت های بالا، امواج صوتی که به رسانه های مایع انتشار به طور متناوب در بالا فشار (فشرده سازی) و (حجم) چرخه با فشار کم، با نرخ بسته به نوع فرکانس شود. در طول چرخه با فشار کم، با شدت بالا امواج مافوق صوت ایجاد حباب برقی کوچک و یا حفره در مایع است. وقتی حباب رسیدن به یک حجم که در آنها دیگر می تواند جذب انرژی، آنها به شدت در طول چرخه فشار بالا سقوط. این پدیده کاویتاسیون نامیده می شوند. کاویتاسیون، به این معنا که “ایجاد، رشد، و سقوط implosive از حباب در مایع است. فروپاشی حفره تولید گرمای شدید شده محلی (~ 5000 K)، فشارهای بالا (1000 خودپرداز)، و حرارت بسیار زیاد است و نرخ خنک کننده (>109 K / ثانیه)” و جریان جت مایع (~ 400 کیلومتر / ساعت) ". (Suslick 1998)

ساختار شیمیایی از اتانول

فرمول ساختاری اتانول

ابزارهای مختلفی برای ایجاد کاویتاسیون وجود دارد، از جمله پمپ های فشار بالا، میکسرهای روتور-استاتور یا پردازنده های اولتراسونیک. در تمام این سیستم ها انرژی ورودی به اصطکاک، آشفتگی، امواج و حفره تبدیل می شود. کسری از انرژی ورودی که به حفره تبدیل می شود، بستگی به عوامل متعددی دارد که جنبش تجهیزات تولید حفره در مایع را توصیف می کند. شدت شتاب یکی از مهمترین عوامل موثر بر تبدیل انرژی کارآیی است. شتاب بیشتر باعث اختلاف فشار بیشتری می شود. این به نوبه خود باعث ایجاد احتمال ایجاد حباب های خلاء به جای ایجاد امواج از طریق مایع می شود. به این ترتیب، شتاب بالاتر، هر چه بالاتر، کسری از انرژی است که به حفره تبدیل شده است.
در صورت مبدل اولتراسونیک، دامنه نوسان شدت شتاب توصیف می کند. دامنه عالی در ایجاد موثر تر از کاویتاسیون شود. علاوه بر این به شدت، مایع باید در یک راه برای ایجاد حداقل تلفات در شرایط آشفتگی، اصطکاک و تولید موج شتاب. برای این کار، راه مطلوب جهت یکجانبه حرکت است. تغییر شدت و پارامترهای فرآیند فراصوت، فراصوت می تواند بسیار سخت و یا بسیار نرم است. این باعث می شود سونوگرافی یک ابزار بسیار متنوع برای کاربردهای مختلف است.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

تصویر 1 – دستگاه آزمایشگاه مافوق صوت UP100H (100 وات) برای آزمایش امکان سنجی

برنامه های کاربردی نرم، استفاده از فراصوت خفیف تحت شرایط خفیف، شامل گاززدایی، امولسیون، و فعال سازی آنزیم. برنامه های کاربردی سخت با شدت بالا / سونوگرافی با قدرت بالا (بیشتر تحت فشار) هستند مرطوب فرز، انحلال & کاهش اندازه ذرات، و دیسپرس (Dispersing) . برای بسیاری از برنامه های مانند استخراج، فروپاشی و یا آوا شیمی، شدت اولتراسونیک درخواست بستگی به مواد خاص به فراصوت داده شود. توسط انواع پارامترهای، که می تواند به روند صورت پذیرد، سونوگرافی اجازه می دهد تا پیدا کردن نقطه شیرین برای هر فرآیند فردی است.
علاوه بر یک تبدیل قدرت فوق العاده، امواج فراصوت خدمات گسترده ای را مزیت بزرگ کنترل کامل بر پارامترهای مهم: دامنه، فشار، دما، ویسکوزیته، و غلظت. این امکان تنظیم تمام این پارامترها را با هدف پیدا کردن پارامترهای پردازش ایده آل برای هر یک از مواد خاص ارائه می دهد. این نتایج در اثر بالاتر و همچنین در بهره وری بهینه سازی.

سونوگرافی برای بهبود فرآیند تخمیر، آثار آن با تولید اتانول زیستی توضیح داده

اتانول محصول از تجزیه زیست توده یا ماده زیست تخریب پذیر از مواد زائد توسط باکتری های بی هوازی و یا هوازی است. اتانول تولید عمدتا به عنوان سوخت زیستی استفاده می شود. این باعث می شود اتانول زیستی یک جایگزین تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست برای سوخت های فسیلی، مانند گاز طبیعی است.
برای تولید اتانول از زیست توده، شکر، نشاسته، و مواد لیگنوسلولزی می توان به عنوان مواد اولیه استفاده می شود. برای اندازه تولید صنعتی، قند و نشاسته در حال حاضر غالب آنها از لحاظ اقتصادی مطلوب است.
چگونه سونوگرافی را بهبود می بخشد یک فرایند مشتری فردی با مواد اولیه خاص تحت شرایط داده شده می توان تلاش کردن بسیار ساده با استفاده از آزمون امکان سنجی. در اولین گام از فراصوت از مقدار کمی از دوغاب مواد اولیه با اولتراسونیک دستگاه های آزمایشگاهی را نشان می دهد، اگر سونوگرافی کند تحت تاثیر ماده اولیه.

تست امکان سنجی

در مرحله تست اول، آن را مناسب برای معرفی یک میزان نسبتا بالایی از انرژی مافوق صوت به یک حجم کوچک از مایع به عنوان نتیجه افزایش شانس برای دیدن اگر هر نتایج را می توان به دست آمده است. حجم نمونه کوچک همچنین باعث کوتاه شدن زمان استفاده از یک دستگاه آزمایشگاه و کاهش هزینه برای آزمون.
امواج اولتراسوند با سطح sonotrode است به مایع منتقل می شود. Beneth سطح sonotrode، به شدت اولتراسوند شدید ترین است. در نتیجه، در فاصله کوتاه بین sonotrode و مواد فراصوت داده ترجیح داده می شوند. هنگامی که یک حجم مایع کوچک است در معرض، فاصله از sonotrode می توان کوتاه نگه داشته شود.
در جدول زیر سطح انرژی / حجم معمول برای فرآیندهای فراصوت پس از بهینه سازی نشان می دهد. از آنجا که اولین محاکمه خواهد شد در پیکربندی مطلوب، شدت فراصوت و زمان را به 10 تا 50 بار از مقدار معمول اجرا کنید را نشان می دهد اگر هر گونه اثر به مواد فراصوت داده یا نه.

روند

انرژی/

جلد

حجم نمونه

قدرت

زمان

ساده

< 100Ws / میلی لیتر

10ML

50 وات

< 20 ثانیه

متوسط

100Ws / میلی لیتر به 500Ws / میلی لیتر

10ML

50 وات

20 تا 100 ثانیه

سخت

> 500Ws / میلی لیتر

10ML

50 وات

>100 ثانیه

میز 1 – ارزش فراصوت نمونه پس از بهینه سازی فرآیند

ورودی قدرت واقعی از آزمون اجرا می شود می تواند از طریق ثبت اطلاعات یکپارچه ثبت شده (UP200Ht و UP200St)، PC-رابط یا با از PowerMeter. در ترکیب با اطلاعات ثبت شده از تنظیمات دامنه و درجه حرارت، نتایج حاصل از هر آزمایش می تواند ارزیابی شود و یک خط پایین برای انرژی / حجم می تواند برقرار شود.
اگر در طی آزمایشات پیکربندی بهینه انتخاب شده باشد، این عملکرد پیکربندی را می توان در طی یک مرحله بهینه سازی تأیید کرد و می تواند در نهایت به سطح تجاری افزایش یابد. برای تسهیل بهینه سازی، به شدت توصیه می شود که محدودیت های دستگاه های تصویربرداری مانند دما، دامنه یا انرژی / حجم برای فرمولاسیون های خاص مورد بررسی قرار گیرد. همانطور که سونوگرافی می تواند اثرات منفی روی سلولها، مواد شیمیایی یا ذرات ایجاد کند، سطوح بحرانی برای هر پارامتر باید مورد بررسی قرار گیرد تا محدودیت بهینه سازی زیر را به دامنه پارامتر محدود کند که اثرات منفی آن مشاهده نشده است. برای بررسی امکان سنجی، آزمایشگاه های کوچک یا آزمایشگاه های نیمه صحی توصیه می شود هزینه های تجهیزات و نمونه ها را در چنین آزمایشاتی محدود کنید. به طور کلی، واحدهای 100 تا 1000 وات به خوبی از اهداف مطالعه امکان سنجی استفاده می کنند. (به عنوان مثال 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.

میز 1 – ارزش فراصوت نمونه پس از بهینه سازی فرآیند

بهينه سازي

نتایج به دست آمده در طول مطالعات امکان سنجی ممکن است یک مصرف انرژی بسیار بالا با توجه به حجم کوچک درمان را نشان می دهد. اما هدف از آزمون امکان سنجی در درجه اول برای نشان دادن اثرات اولتراسوند به مواد. اگر در امکان سنجی تست اثرات مثبت رخ داده است، تلاش بیشتر باید برای بهینه کردن نسبت انرژی / حجم. این به این معنی به کشف تنظیمات ایده آل از پارامترهای سونوگرافی برای رسیدن به بالاترین عملکرد با استفاده از انرژی کمتر ممکن است به روند اقتصادی ترین معقول و کارآمد می باشد. برای پیدا کردن تنظیمات پارامتر بهینه – اخذ مزایای مورد نظر با حداقل انرژی ورودی – همبستگی بین مهم ترین پارامترها دامنه، فشار، دما . مایع ترکیب دارند باید بررسی شود. در این مرحله دوم تغییر از فراصوت دسته ای به راه اندازی فراصوت مستمر با راکتور سلول جریان است توصیه می شود به عنوان پارامتر مهم فشار می تواند برای فراصوت دسته ای نمی شود تحت تاثیر قرار. در طول فراصوت در یک دسته، فشار به فشار محیط محدود شده است. اگر فرایند فراصوت عبور می کند یک محفظه سلول جریان pressurizable، فشار را می توان به بالا (و یا کاهش می یابد) که به طور کلی تحت تاثیر قرار می مافوق صوت کاویتاسیون به شدت. با استفاده از یک سلول جریان، ارتباط بین فشار و کارایی فرآیند می تواند تعیین شود. پردازنده التراسونیک بین 500 وات . 2000 وات قدرت مناسب ترین برای بهینه سازی یک فرایند می باشد.

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

تصویر 2 - نمودار جریان برای بهینه سازی فرآیند التراسونیک

مقیاس بالا به تولید تجاری

اگر پیکربندی بهینه شده است، بیشتر مقیاس بالا ساده است به عنوان فرآیندهای اولتراسونیک به طور کامل تجدید در مقیاس خطی. این به این معنی است که وقتی اولتراسوند به یک فرمول مایع مشابه با استفاده از یک پیکربندی یکپارچه پردازش اعمال می شود، همان انرژی در هر حجم برای دستیابی به نتیجه یکسان است که مستقل از مقیاس پردازش است. (Hielscher 2005). این باعث می شود پیکربندی پارامتر مطلوب از سونوگرافی به اندازه تولید در مقیاس کامل انجام شود. عملا حجمی که می تواند توسط ultrasonically پردازش شود نامحدود است. سیستم های اولتراسونیک تجاری با تا 16000 وات در هر واحد در دسترس هستند و می توانند در دسته نصب شده است. چنین خوشه پردازنده مافوق صوت را می توان نصب موازی یا سری. با نصب خوشه عاقلانه از پردازنده مافوق صوت با قدرت بالا، قدرت کل تقریبا نامحدود است به طوری که جریان حجم بالا را می توان بدون مشکل پردازش شده است. همچنین اگر انطباق سیستم اولتراسونیک مورد نیاز است، به عنوان مثال، برای تنظیم پارامترها به فرمولاسیون مایع اصلاح شده، این را می توان عمدتا با تغییر sonotrode، تقویت کننده و یا جریان سلول انجام می شود. مقیاس پذیری خطی، تکرارپذیری و سازگاری سونوگرافی این فن آوری های نوآورانه کارآمد و مقرون به صرفه.

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

تصویر 3 - پردازنده مافوق صوت صنعتی UIP16000 با 16000 وات قدرت

پارامترهای پردازش التراسونیک

پردازش مایع التراسونیک با تعدادی از پارامترها توصیف شده است. مهمترین آنها دامنه، فشار، دما، ویسکوزیته و غلظت هستند. نتیجه فرایند، مانند اندازه ذرات، برای یک پیکربندی پارامتر داده شده، یک عملکرد از انرژی در هر حجم پردازش است. این تابع با تغییرات در پارامترهای فرد تغییر می کند. علاوه بر این، خروجی قدرت واقعی در هر سطح از سوناتروده یک دستگاه اولتراسونیک به پارامتر بستگی دارد. خروجی قدرت در هر سطح از سوناتروده، شدت سطح (I) است. شدت سطح بستگی به دامنه (A)، فشار (p)، حجم راکتور (VR)، دما (T)، ویسکوزیته (η) و دیگران دارد.

پارامترهای مهم از پردازش اولتراسونیک شامل دامنه (A)، فشار (P)، حجم راکتور (VR)، دما (T) و ویسکوزیته (η).

تاثیر حفره پردازش اولتراسونیک بستگی به شدت سطح است که با دامنه (A) decribed، فشار (P)، حجم راکتور (VR)، درجه حرارت (T)، ویسکوزیته (η) و دیگران. از مثبت و منفی علائم نشان می دهد تاثیر مثبت یا منفی از پارامتر خاص بر شدت فراصوت است.

تاثیر کاویتاسیون تولید بستگی دارد بر شدت سطح. در همان راه، نتیجه فرآیند ارتباط می باشد. قدرت خروجی کل از یک واحد مافوق صوت کالا از شدت سطح (I) و سطح (S) باشد:

پ [دبلیو] من [دبلیو / میلی متر²] * بازدید کنندگان[میلی متر²]

دامنه

دامنه نوسان راه (به عنوان مثال 50 میکرومتر) سطح sonotrode حرکت می در یک زمان معین (به عنوان مثال 1 / 20،000s در 20kHz) توصیف می کند. هر چه دامنه بزرگتر، بالاتر از نرخ است که در آن کاهش فشار و افزایش در هر سکته مغزی است. علاوه بر آن، جابجایی حجم هر یک از افزایش سکته مغزی و در نتیجه حجم بزرگتر کاویتاسیون (اندازه حباب و / یا شماره). هنگامی که به پراکندگی اعمال می شود، دامنه بالاتر نشان می دهد قابلیت تخریب بالاتر به ذرات جامد. جدول 1 مقادیر به طور کلی برای برخی از فرآیندهای مافوق صوت را نشان می دهد.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

جدول 2 – توصیه های کلی برای دامنه

فشار

نقطه جوش مایع بستگی به فشار دارد. فشار بالاتر بالاتر نقطه جوش است، و معکوس می شود. فشار بالا اجازه می دهد کاویتاسیون در دمای نزدیک و یا بالاتر از نقطه جوش. همچنین افزایش شدت انفجار، که مربوط به تفاوت بین فشار استاتیک و فشار بخار در داخل حباب است (Vercet و همکاران 1999). از آنجا که قدرت و شدت اولتراسونیک به سرعت با تغییر فشار تغییر می کند، یک پمپ فشار ثابت ترجیح داده می شود. هنگام عرضه مایع به یک سلول جریان، پمپ باید بتواند با جریان مناسب مایع در فشار مناسب دستکاری کند. دیافراگم یا پمپ غشاء؛ لوله قابل انعطاف، پمپ شلنگ یا فشار پمپ های پریستالتیک؛ یا پیستون یا پینجنس نوسانات متناوب فشار ایجاد می کند. پمپ های سانتریفیوژ، پمپ های دنده، پمپ مارپیچ و پمپ های حفره ای پیشرفته که مایع را به صورت یک فشار ثابت به کار می برند، ترجیح می دهند. (Hielscher 2005)

درجه حرارت

توسط sonicating یک مایع، قدرت را به محیط منتقل می شود. به عنوان نوسان التراسونیک تولید باعث آشفتگی و اصطکاک ها، مایع فراصوت داده - مطابق با قوانین ترمودینامیک – گرم خواهد شد. درجه حرارت بالا از رسانه پردازش می تواند مخرب به مواد و کاهش اثر اولتراسونیک کاویتاسیون. سلول های سونوگرافی نوآورانه با یک ژاکت خنک کننده (مشاهده تصویر) مجهز شده است. توسط آن، کنترل دقیق بر درجه حرارت مواد را در طول پردازش اولتراسونیک داده شده است. برای فراصوت ظرف حجم کوچکتر حمام یخ برای اتلاف گرما توصیه می شود.

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

تصویر 3 - مبدل اولتراسونیک UIP1000hd (1000 وات) با سلول جریان مجهز به ژاکت خنک کننده - تجهیزات معمول برای مراحل بهینه سازی و یا تولید در مقیاس کوچک

ویسکوزیته و غلظت

. فرز . دیسپرس (Dispersing) فرآیندهای مایع است. ذرات باید در یک سیستم تعلیق شود، به عنوان مثال، در آب، روغن، حلال یا رزین. با استفاده از سیستم های جریان مافوق صوت، آن را ممکن است به sonicate بسیار چسبناک، مواد خمیری.
با قدرت بالا پردازنده مافوق صوت را می توان در غلظت مواد جامد نسبتا بالا اجرا شود. غلظت زیاد فراهم می کند اثر پردازش مافوق صوت، به عنوان اثر فرز مافوق صوت است که توسط برخورد بین ذرات ایجاد می شود. تحقیقات نشان داده اند که میزان شکستگی سیلیس مستقل از غلظت مواد جامد تا 50٪ وزن است. پردازش دسته استاد با نسبت مواد بسیار متمرکز است یک روش تولید مشترک با استفاده از امواج فراصوت است.

قدرت و شدت در مقابل انرژی

شدت سطحی و قدرت کل نه تنها شدت پردازش توصیف می کنند. حجم نمونه فراصوت داده و زمان قرار گرفتن در معرض در شدت خاص باید در نظر گرفته شود برای توصیف یک فرایند فراصوت به منظور آن را به مقیاس پذیر و تجدید پذیر. برای پیکربندی پارامتر داده نتیجه روند، به عنوان مثال اندازه ذرات و یا تبدیل شیمیایی، بر روی انرژی در هر حجم (E / V) بستگی دارد.

نتیجه = F (ابراهيم /وحيد )

که در آن انرژی (E) محصول از توان خروجی (P) و مدت زمان قرار گرفتن در معرض (t) است.

ابراهيم[WS] = پ[دبلیو] *تی[بازدید کنندگان]

تغییرات در تنظیمات پارامتر تابع نتیجه تغییر خواهد کرد. این به نوبه خود مقدار انرژی (E) مورد نیاز برای یک مقدار نمونه داده شده (V) است برای به دست آوردن یک مقدار نتیجه خاص است. به همین دلیل آن را به اندازه کافی برای استقرار یک قدرت خاصی از سونوگرافی به یک فرایند به دست آوردن یک نتیجه نیست. یک روش پیچیده تر مورد نیاز است برای شناسایی قدرت مورد نیاز و تنظیمات پارامتر که در آن قدرت باید به مواد فرایند قرار داده است. (Hielscher 2005)

التراسونیک تولید اتانول کمک

این در حال حاضر می دانیم که سونوگرافی تولید اتانول زیستی را بهبود می بخشد. این توصیه است که به ضخیم شدن مایع با زیست توده به یک دوغاب بسیار چسبناک است که هنوز هم pumpable. راکتورهای التراسونیک می تواند غلظت جامد نسبتا بالا رسیدگی به طوری که فرایند فراصوت می تواند اجرا شود کارآمد ترین. ماده بیشتر در دوغاب موجود، مایع حامل کمتر، که نمی خواهد از فرآیند فراصوت سود، برخورد خواهد شد. به عنوان ورودی از انرژی را به یک مایع باعث گرم از مایع توسط قانون ترمودینامیک، این بدان معنی است که انرژی مافوق صوت به مواد هدف اعمال می شود، تا آنجا که ممکن است. با چنین طراحی فرایند کارآمد، حرارت بی فایده از مایع حامل بیش از حد اجتناب شود.
سونوگرافی کمک استخراج از مواد داخل سلولی و در نتیجه باعث می شود آن را برای تخمیر آنزیمی در دسترس است. درمان اولتراسوند خفیف می تواند فعالیت آنزیمی را افزایش دهد، اما برای استخراج زیست توده سونوگرافی شدید تر نیاز خواهد بود. از این رو، آنزیم باید به دوغاب زیست توده اضافه شده پس از فراصوت سونوگرافی شدید غیر فعال آنزیم است که یک اثر مورد نظر است.

نتایج کنونی به دست آمده توسط تحقیقات علمی:

مطالعات Yoswathana و همکاران (2010) در ارتباط با تولید اتانول زیستی از کاه برنج نشان داده اند که ترکیبی از اسید قبل از درمان و مافوق صوت قبل از درمان آنزیمی منجر به افزایش عملکرد شکر تا 44٪ (در مورد برنج اساس نی). این اثر ترکیبی از قبل فیزیکی و شیمیایی قبل از هیدرولیز آنزیمی از lignocelluloses مواد به قند را نشان می دهد.

نمودار 2 در طول تولید اتانول زیستی از کاه برنج گرافیکی نشان می دهد اثرات مثبت تابش فراصوت. (ذغال سنگ ذغال سنگ است به سم زدایی نمونه تحت درمان از اسید / قبل آنزیم و قبل از درمان مافوق صوت استفاده شده است.)

سونوگرافی، نتایج تخمیر کمک در عملکرد بیشتری از اتانول قابل توجه است. اتانول زیستی از کاه برنج تولید شده است.

نمودار 2 – افزایش در حمام اولتراسونیک از عملکرد اتانول در طول تخمیر (Yoswathana و همکاران 2010)

در مطالعه اخیر دیگر، تاثیر امواج فراصوت بر ماده خارج سلولی و داخل سلولی سطوح آنزیم β-گالاکتوزیداز بررسی شده است. سلیمان و همکاران (2011) می تواند بهره وری از تولید اتانول زیستی قابل ملاحظه ای بهبود بخشد، با استفاده از سونوگرافی در دمای کنترل تحریک رشد مخمر marxianus Kluyveromyces (ATCC 46537). نویسندگان این مقاله از سر گرفته که روش فراصوت متناوب با اولتراسوند قدرت (20 کیلو هرتز) در چرخه وظیفه ≤20٪ تولید زیست توده، سوخت و ساز بدن لاکتوز و تولید اتانول در K. marxianus با شدت فراصوت نسبتا بالایی از 11.8Wcm تحریک-H2S. در بهترین شرایط، فراصوت افزایش غلظت نهایی اتانول توسط نسبی نزدیک به 3.5 برابر به شاهد شد. این مطابقت دارد افزایش 3.5 برابری در بهره وری اتانول، اما از طریق فراصوت مورد نیاز 952W از انرژی ورودی اضافی در هر متر مکعب از براث. این نیاز اضافی برای انرژی قطعا در چارچوب هنجارهای عملیاتی قابل قبول برای بیوراکتور شد، و برای محصولات با ارزش بالا، می تواند به راحتی با افزایش بهره وری جبران می شود.

نتیجه گیری: سود حاصل از تخمیر التراسونیک کمک

درمان فراصوت به عنوان یک روش کارآمد و نوآورانه به منظور ارتقاء عملکرد اتانول زیستی نشان داده شده است. در ابتدا، سونوگرافی برای استخراج مواد داخل سلولی از زیست توده، مانند ذرت، سویا، نی، مواد ligno سلولزی و یا مواد زائد گیاهی.

  • افزایش عملکرد اتانول زیستی
  • Disinteration / distruction موبایل و آزاد شدن مواد داخل سلولی
  • تجزیه بی هوازی بهبود یافته
  • فعال سازی آنزیم های فراصوت خفیف
  • بهبود بازده فرآیند با دوغاب با غلظت بالا

تست ساده، تجدید مقیاس بالا و نصب آسان (همچنین در جریان تولید در حال حاضر موجود) باعث می شود فرا صوت یک تکنولوژی سودآور و کارآمد می باشد. قابل اطمینان پردازنده صنعتی اولتراسونیک برای پردازش تجاری در دسترس هستند و این امکان را به sonicate حجم مایع عملا نامحدود است.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - راه اندازی با پردازنده مافوق صوت 1000W UIP1000hd، جریان همراه، مخزن و پمپ

تماس با ما / درخواست اطلاعات بیشتر

با ما در مورد فرایند مورد نیاز خود صحبت کنید.





لطفا توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


ادبیات / منابع

  • Hielscher، T. (2005): تولید در حمام اولتراسونیک از امولسیون اندازه نانو و ضسبرسنس. در: مجموعه مقالات نانوسیستم اروپا کنفرانس ENS’05
  • Jomdecha، C .؛ Prateepasen، A. (2006): این پژوهش از کم التراسونیک انرژی تاثیر می گذارد به رشد مخمر در فرایند تخمیر. در: 12هفتم کنفرانس آسیا و اقیانوس آرام در NDT، 5. 2006/10/11، اوکلند، نیوزیلند.
  • Kuldiloke، J. (2002): اثر امواج فراصوت، دما و فشار درمان در فعالیت آنزیم و ارائه شاخص کیفیت آب میوه و سبزیجات؛ دکتری پایان نامه در دانشگاه فنی. برلین، 2002.
  • Mokkila، M.، Mustranta، A.، Buchert، J.، Poutanen، K. (2004): ترکیبی از امواج فراصوت با آنزیم در پردازش آب توت. در: 2 بین المللی. کنفرانس Biocatalysis از غذا و نوشیدنی، 19.-2004/09/22، اشتوتگارت، آلمان.
  • مولر، محمدرضا A .؛ Ehrmann، M. A .؛ وگل، R. F. (2000): روش Multiplex PCR برای تشخیص PONTIS لاکتوباسیلوس و دو گونه در یک تخمیر خمیرترش. کاربردی & میکروبیولوژی محیط زیست. 66/5 سال 2000. صص 2113-2116.
  • Nikolic به، S .؛ Mojovic، L؛ راکین M .؛ Pejin، D .؛ Pejin، J. (2010): فراصوت با استفاده تولید اتانول زیستی توسط قند simoultaneous و تخمیر ذرت. در: شیمی مواد غذایی 122/2010. صص 216-222.
  • سلیمان، A. Z؛ ها Ajit، A .؛ یونس، رضا M .؛ برگه، Y. (2011): تخمیر فراصوت با استفاده افزایش بهره وری اتانول زیستی. بیوشیمی نشریه مهندسی 54/2011. صص 141-150.
  • Suslick، K. S. (1998): دایره المعارف کرک روش othmer از تکنولوژی شیمیایی. 4هفتم اد. ویلی & پسران: نیویورک، سال 1998. صص 517-541.
  • Yoswathana، N .؛ Phuriphipat، P .؛ Treyawutthiawat، P .؛ Eshtiaghi، محمد N. (2010): اتانول تولید برنج نی. در: مجله تحقیقات انرژی 1/1 سال 2010. صص 26-31.