Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasonically na tinulungan ng pagbuburo para Bioethanol Production

Pagbuburo

Pagbuburo ay maaaring maging isang aerobic (= sa napapanahong pagbuburo) o pinapabuti ng proseso, na ginagamit para sa mga biotechnological na mga aplikasyon upang i-convert ang mga organikong materyal sa pamamagitan ng bacterial, fungal o iba pang mga kultura ng cell sa biological o enzymes. Pamamagitan ng pagbuburo, enerhiya ay nahango mula sa oksihenasyon ng organic compounds, e.g. carbohydrates.

Asukal ay ang pinaka-karaniwang substrate ng pagbuburo, nagreresulta matapos pagbuburo sa mga produkto tulad ng mga mula sa gatas acid, lactose, ethanol at hydrogen. Para sa mga alcoholic pagbuburo, ethanol – lalo na para sa paggamit bilang gasolina, ngunit din para sa mga inuming nakalalasing – ay ginawa sa pamamagitan ng pagbuburo. Kapag tiyak ng pampaalsa ang tunog, tulad ng Saccharomyces cerevisiae metabolize ng asukal, ang lebadura cell ay i-convert ng mga panimulang materyal sa ethanol at ng carbon dioxide.

Ang chemical equation sa ibaba Ibuod ang pagbabalik-loob:

Sa mga karaniwang bioethanol production, ang asukal ay convert ng pagbuburo sa mula sa gatas acid, lactose, ethanol at hydrogen.

Ang chemical equation Ibuod ang pagbabalik-loob upang bioethanol.

Kung ang panimulang materyal ay almirol, hal. mula sa mais, una ang almirol dapat na-convert sa asukal. Para sa mga bioethanol gamitin bilang gasolina, hydrolysis para sa conversion ng almirol ay kinakailangan. Karaniwan, sa hydrolysis ay speeded up ng acidic o enzymatic paggamot o ng kumbinasyon ng dalawang. Karaniwan, ang pagbuburo ay isinasagawa sa mga edad 35-40 ° C.
Buod sa iba 't ibang proseso ng pagbuburo:

Pagkain:

  • produksyon & pangangalaga
  • pagawaan ng gatas (lactic acid pagbuburo), e.g. yogurt, buttermilk, kefir
  • lactic fermented gulay, e.g. kimchi, miso, natto, tsukemono, pinaasim na repolyo
  • pagpapaunlad ng aromatics, hal. sa soy sauce
  • agnas ng mga ahente sa pangungulti, e.g. tsaa, cocoa, kape, tabako
  • inuming nakalalasing, e.g. serbesa, alak, alak

Mga gamot:

  • produksyon ng medikal compounds, e.g. ang insulin, hyaluronic acid

Biogas / Ethanol:

  • pagpapabuti ng biogas / bioethanol production

Iba 't ibang mga papeles ng pananaliksik at pagsusuri sa upuan-itaas at pilot laki ay pinapakita na ultratunog nagpapabuti sa proseso ng pagbuburo sa paggawa ng mas maraming biomass na magagamit para sa mga enzymatic pagbuburo. Sa susunod na bahagi, ang mga epekto ng ultratunog sa isang likido ay nagpalawig.

Dagdagan ng ultrasonic reactors biodiesel ani at pagproseso effiency!

Bioethanol ay maaaring ginawa mula sa uhay ng sunflower o, mais, tubo at iba pa.

Ang mga epekto ng Ultrasonic likido Processing

Pamamagitan ng mataas na kapangyarihan / mababang dalas ultratunog mataas amplitudes ay maaaring binuo. Gayon, mataas na kapangyarihan / mababang dalas ultratunog ay maaaring gamitin para sa pagproseso ng mga likido tulad ng paghahalo, sa pamamagitan ng ultratunog, dispersing at deagglomeration o paggiling.
Kapag sonicating ang mga likido sa mataas ng paglabas, ang mga alon ng tunog na palaganapin sa likidong media ay magreresulta sa alternating high-pressure (compression) at mga cycles ng mababa ang presyon (rarefaction), kasama ang mga rate depende sa dalas. Sa panahon ng mga mababa ang presyon na cycle, ang mataas na iting ultrasonic waves ay lumikha ng mga maliit na vacuum bula o kahungkagan sa likido. Kapag ang mga bula ay matatamo ng isang aklat na kung saan ay hindi na nila saluhin ang enerhiya, marahas nilang pagbagsak sa panahon ng isang siklo ng mataas na presyon. Pangkaraniwang bagay na ito ay termed cavitation. cavitation, ibig sabihin “sa pagbuo, pag-unlad, at implosive pagbagsak ng mga bula sa isang likido. Cavitational pagbagsak ay nagbubunga ng matinding lokal na pag-init (~ 5000 K), mataas na pamimilit (~ 1000 atm), at napakalaking heating at paglamig rate (>109 K/seg)” at likidong jet stream (~ 400 km/h) ". (Suslick 1998)

Kemikal na istraktura ng ethanol

Pormula ng istruktural ng ethanol

May mga iba 't ibang paraan upang lumikha ng mga cavitation, tulad ng high-pressure nozzles, sa rotor-stator mixers, o sa pamamagitan ng ultrasonic processors. Sa lahat ng mga sistema ng input na enerhiya ay transformed sa alitan, turbulences, alon at cavitation. Ang maliit na bahagi ng mga input na enerhiya na ay transformed sa cavitation ay depende sa ilang mga kadahilanan na naglalarawan sa kilusan ng mga cavitation na pagbuo ng mga kagamitan sa likido. Ang tindi ng acceleration ay isa sa mga pinakamahalagang kadahilanan na pag-impluwensya ng mahusay na transpormasyon ng enerhiya sa cavitation. Mataas na acceleration ay lumilikha ng mas mataas na presyon ng pagkakaiba. Ito naman ay nagdaragdag sa posibilidad ng paglikha ng vacuum na mga bula sa halip na paglikha ng pagpapalaganap sa pamamagitan ng likido ang mga alon. Sa gayon, ang mas mataas ang acceleration sa mas mataas ay ang maliit na bahagi ng enerhiya na ay transformed sa cavitation.
Sa kaso ng isang ultrasonic transducer, ang malawak ng osilasyon inilalarawan ang tindi ng acceleration. Mataas na amplitudes ay magreresulta sa isang mas epektibong paglikha ng cavitation. Bukod sa intensidad, dapat dumalas ang mga likido sa isang paraan upang lumikha ng mga minimal na pagkalugi sa mga tuntunin ng turbulences, alitan at alon na henerasyon. Para sa mga ito, ang pinakamainam na paraan ay isang unilateral na direksyon ng kilusan. Nagbabago ang tindi at parametro ng sonication proseso, ultratunog ay maaaring maging masyadong matigas o masyadong malambot. Ito ay gumagawa ng ultratunog isang lubhang maraming nalalaman na tool para sa mga iba 't ibang mga application.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Larawan 1 – ultrasonic lab kagamitang UP100H (100 watts) para sa mga pagsusuri ng pagiging posible

Malambot na aplikasyon, nag-aaplay malumanay sonication sa ilalim ng kondisyon, kabilang ang Degassing, Sa pamamagitan ng ultratunog, at enzyme na aktibasyon. Mahirap na mga application sa matitinding / mataas na kapangyarihan ultratunog (karamihan sa mataas na presyon) ay Basa-paggiling, Deagglomeration & pagbabawas ng laki ng tinga, at Dispersing. Para sa maraming mga application na tulad ng Bunutan, pagkakawatak-watak o Sonochemie, ang ultrasonic iting na hiniling ay depende sa mga partikular na materyal upang maging sonicated. Pamamagitan ng iba 't ibang mga parameter, na kung saan ay maaaring iangkop sa mga indibidwal na proseso, ultratunog ay nagpapahintulot sa paghahanap sa matamis na lugar para sa bawat indibidwal na proseso.
Bukod sa isang pambihirang kapangyarihan na pagbabalik-loob, Ultrasound ay nag-aalok ng malaking bentahe ng ganap na kontrol sa mga pinakamahalagang parameter: malawak, presyon, temperatura, lagkit at konsentrasyon. Ito ay nag-aalok ang posibilidad upang ayusin ang lahat ng istrukturang ito sa mga layunin upang mahanap ang mga parameter ng ideal na pagpoproseso para sa bawat partikular na materyal. Ito ay resulta sa mas mataas na bisa rin tulad optimized na kahusayan.

Ultrasound upang mapabuti ang pagbuburo ng proseso, ipinaliwanag exemplarily kasama ang bioethanol production

Bioethanol ay isang produkto ng agnas ng biomass o biodegradable na bagay ng basura ng anaerobic o aerobic bakterya. Ang gawa sa ethanol ay pangunahing ginagamit bilang biofuel. Dahil dito, bioethanol isang nababagong at maka-kalikasan na alternatibo para sa fossil fuel, tulad ng natural gas.
Upang makabuo ng ethanol mula sa biomass, asukal, almirol, at lignocellulosic na mga materyal ay maaaring gamitin bilang feedstock. Para sa pang-industriya produksyon laki, asukal at almirol ay kasalukuyang malakas habang ang mga ito ay matipid kanais-nais.
Paano mapabuti ng ultratunog ang isang proseso ng customer na nauugnay sa partikular na feedstock sa ilalim ng ibinigay na mga kondisyon ay litisin out napaka-simple ng pagiging posible ng mga pagsusulit. Sa unang hakbang, ang sonication ng isang maliit na halaga ng mga hilaw na materyal na slurry sa isang ultrasonic kagamitan sa laboratoryo ipakikita, kung naaapektuhan ng ultratunog ang feedstock.

Pagsusuri ng pagiging posible

Sa unang yugto ng sa pagsusuri, ito ay angkop upang ipakilala ang isang relatibong mataas na halaga ng ultrasonic enerhiya sa isang maliit na dami ng likido tulad nang sa gayon ay nagdaragdag ng pagkakataon upang makita kung ang anumang mga resulta ay maaaring makuha. Isang maliit na sample na dami din shortens ang oras na paggamit ng kagamitan sa laboratoryo at mapuputol pababa ang gastos para sa unang pagsusulit.
Ang mga alon ng ultratunog ay itina-transmit ng mga sonotrode ibabaw sa likido. Beneth sa ibabaw ng sonotrode, sa tindi ng ultratunog ay pinaka matinding. Gayon, maikling distansya sa pagitan ng sonotrode at sonicated materyal ay ginustong. Nang malantad ang isang maliit na dami ng likido, ang distansya mula sa sonotrode ay panatilihing maikli.
Ang table sa ibaba ay nagpapakita ng tipikal na enerhiya/dami antas para sa mga proseso ng sonication matapos optimization. Dahil ang unang pagsubok ay hindi tatakbo sa kumpigurasyon ng pinakamabuting kalagayan, sonication katindihan at oras ng mga 10 hanggang 50 beses ng karaniwang halaga ay magpapakita kung mayroong anumang epekto sa sonicated materyal o hindi.

Proseso

Enerhiya /

dami

Sample ng volyum

Kapangyarihan

panahon

Simpleng

< 100Ws/mL

10mL

50W

< 20 seg

Katamtaman

100Ws/mL na 500Ws/mL

10mL

50W

seg ng 20 sa 100

Mahirap

> 500Ws/mL

10mL

50W

>100 seg

Talahanayan 1 – Pinahahalagahan ng tipikal na sonication matapos optimization ng proseso

Ang mga input ng aktwal na kapangyarihan ng mga nagpapatakbo ng pagsubok ay maitatala via integrated datos pagtatala (UP200Ht at UP200St), interface ng PC o sa pamamagitan ng powermeter. Sa kumbinasyon sa mga naitalang datos ng malawak na kapaligiran at temperatura, ang mga resulta ng bawat pagsubok ay maaaring nasuri at itinatag ang isang bottom line para sa enerhiya/dami.
Kung sa panahon ng pagsubok na napili ng optimal kumpigurasyon, maaaring mapatunayan sa panahon ng isang optimization hakbang ang pagsasagawa ng pagsasaayos at sana sa huli pagkakasyahin komersyal na antas. Upang mapadali ang optimization, ito ay inirerekomenda upang suriin ang mga limitasyon ng sonication, e.g. temperatura, malawak o enerhiya/dami para sa partikular na mga formulations, masyadong. Tulad ng ultratunog ay maaaring bumuo ng negatibong epekto sa selula, kemikal o mga partikulo, kailangan ng kritikal na antas para sa bawat parameter na sinuri upang limitahan ang mga sumusunod na optimization na mga parameter na hanay na kung saan ang mga negatibong epekto ay hindi napuna ng. Para sa pag-aaral ng pagiging posible maliit na laboratoryo o upuan-itaas yunit ay inirerekomenda na limitahan ang gastos para sa mga kagamitan at mga sample sa gayong mga pagsubok. Sa pangkalahatan ang mga yunit ng 100 na 1,000 Watts maglingkod ang layunin sa pag-aaral ng pagiging posible nang napakahusay. (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.

Talahanayan 1 – Pinahahalagahan ng tipikal na sonication matapos optimization ng proseso

Optimization

Maipakita ang resulta ng nakamit sa panahon ng pag-aaral ng pagiging posible sa isang medyo mataas na enerhiya consumption tungkol sa maliit na dami ng ginagamot. Ngunit ang layunin ng pagiging posible test ay unang-una upang ipakita ang mga epekto ng ultratunog sa materyal. Kung sa pagsusuri ng mga mabuting epekto naganap kung posible, ibayong pagsisikap ay dapat gawin upang i-optimize ang ratio ng enerhiya/dami. Ibig sabihin nito ay galugarin ang ideal na pagsasaayos ng mga parameter ng ultratunog upang makamit ang pinakamataas na ani na gamitin ang mas mababa enerhiya posible na gumawa ng mga proseso ng matipid lubhang makatwiran at mahusay. Upang mahanap ang pinakamainam na parameter configuration – pagkuha ng mga inilaan na benepisyo na may minimal na input ng enerhiya – ang Correlation sa pagitan ng pinaka-mahalagang mga parameter malawak, presyon, temperatura at likido komposisyon ay may na sinisiyasat. Sa ikalawang hakbang na ito ang pagbabago mula sa batch sonication sa isang tuloy-tuloy na sonication setup may daloy ng cell reaktor ay inirerekomenda bilang ang mahalaga parameter ng presyon ng dugo ay hindi naiimpluwensyahan para sa batch sonication. Sa panahon ng sonication sa isang batch, ang presyon ng dugo ay limitado sa ambient presyon. Kung ang proseso ng sonication ay ipinapasa sa isang pressurizable na daloy ng cell ng kamara, ang presyon ng dugo ay ay nakataas (o bawasan) na sa pangkalahatan ay nakakaapekto ang ultrasonic cavitation husto. Pamamagitan ng paggamit ng isang daloy ng cell, ang koneksyon sa pagitan ng presyon at proseso kahusayan ay maaaring tinutukoy. Ultrasonic processors sa pagitan ng 500 watts at 2000 watts ng kapangyarihan ay pinaka-angkop na sulitin ang isang proseso.

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

Larawan 2 – daloy ng tsart para sa mga ang optimization ng isang Ultrasonic proseso

Iskala-Up sa komersyal na produksyon

Kung ang optimal configuration ay natagpuan, ang karagdagang iskala-up ay simpleng tulad ng ultrasonic proseso ay lubos na maaaring ipa-photocopy sa linear scale. Ito ibig sabihin nito, kapag ultratunog ay inilapat sa isang magkatulad na likidong pagbabalangkas sa ilalim ng kumpigurasyon ng parameter ng magkatulad na pagpoproseso, ang parehong enerhiya kada dami ay kailangang kumuha ng isang magkatulad na resulta hiwalay ang saklaw ng processing. (Hielscher 2005). Nagagawa na nating ipatupad ang kumpigurasyon ng optimal na mga parameter ng ultratunog na ang laki ng produksyon ang ganap na timbangan. Halos, ang lakas ng tunog na kung saan hindi maproseso ultrasonically ay walang limitasyong. Komersyal ultrasonic sistema ng up sa 16,000 watts kada yunit ay makukuha at maaaring mai-install sa kumpol. Gayong kumpol ng ultrasonic processors ay maaaring i-install kahilera o sa serye. Pamamagitan ng cluster-wise na pag-install ng ultrasonic processors ng mataas na kapangyarihan, ay halos walang limitasyon ang kabuuang kapangyarihan upang ang mataas na dami ng mga batis ay ipoproseso nang walang problema. Din kung isang adaption ng ultrasonic system ay kailangan, e.g. upang i-adjust ang mga parameter sa isang binagong likido pagbabalangkas, halos magagawa ito sa pamamagitan ng pagbabago ng sonotrode, booster o daloy ng cell. Ang linear na scalability, ang reproducibility at ang kaya sa pagbagay ng ultrasound gumawa ng makabagong teknolohiyang ito mabisa at cost-effective.

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

Larawan 3 – pang-industriya ultrasonic processor UIP16000 may kapangyarihan sa 16,000 watts

Ang mga parameter ng Ultrasonic Processing

Ultrasonic na pagproseso ng likido ay inilarawan sa pamamagitan ng isang bilang ng mga parameter. Higit sa lahat ay malawak, presyon, temperatura, lagkit at konsentrasyon. Ang mga resulta ng proseso, tulad ng mga tinga size, para sa isang naibigay na mga parameter configuration ay isang function ng enerhiya kada naprosesong dami. Ang function na mga pagbabago sa sulat-kamay sa indibidwal na mga parameter. Bukod pa rito, ang aktwal na kapangyarihan output kada ibabaw na lugar ng sonotrode ng isang ultrasonic unit ay depende sa mga parameter. Ang power output kada ibabaw na lugar ng mga sonotrode ay sa ibabaw na katindihan (I). Ang ibabaw na iting ay nakasalalay sa malawak na (A), presyon (p), ang dami ng reaktor (VR), ang temperatura (T), lagkit (η) at iba pa.

Ang pinakamahalagang mga parameter ng ultrasonic processing ay kinabibilangan ng malawak (A), presyon ng dugo (p), ang dami ng reaktor (VR), ang temperatura (T) at lagkit (η).

Ang cavitational epekto ng ultrasonic processing ay nakasalalay sa ibabaw na iting na decribed ng malawak (A), presyon ng dugo (p), ang dami ng reaktor (VR), ang temperatura (T), lagkit (η) at iba pa. Sa plus at minus palatandaan ay nagpapahiwatig ng isang positibo o negatibong impluwensya ng mga tiyak na parameter sa sa tindi ng sonication.

Ang epekto ng mga resulta cavitation ay nakasalalay sa ibabaw katindihan. Sa gayon ding paraan, mapapaniwala ang mga resulta ng proseso. Ang kapangyarihan ng kabuuang output ng isang ultrasonic yunit ay ang produkto ng ibabaw ng katindihan (I) at ibabaw na lugar (S):

P [W] Ako [W / mm²]* S[mm²]

malawak

Ang malawak ng osilasyon ay naglalarawan ng mga paraan (hal. 50 μm) sonotrode ibabaw na paglalakbay sa isang takdang panahon (hal. 1/20,000s sa 20kHz). Mas malaki ang malawak, ang mas mataas na ang rate na lowers ang presyon at pagtaas sa bawat stroke. Sa bukod pa riyan, ang dami ng paglaho ng bawat stroke pagtaas na nagreresulta sa isang malaking dami ng cavitation (bubble laki at/o numero). Kapag inilapat sa dispersions, mataas na amplitudes ay nagpapakita ng isang mataas na destructiveness sa mga partikulo ng solid. Talahanayan 1 ay nagpapakita ng pangkalahatang halaga para sa mga ilang ultrasonic proseso.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Talahanayan 2 – Pangkalahatang rekomendasyon para sa mga Amplitudes

presyon ng dugo

Ang boiling point ng isang likido ay nakasalalay sa presyon ng dugo. Ang mas mataas ang presyon ng dugo sa mas mataas ay ang boiling point, at ang kabaligtaran nito. Mataas na presyon ay nagpapahintulot sa cavitation sa ang mga temperatura malapit sa o sa itaas ng boiling point. Pinatataas din nito ang ang tindi ng implosion, na kung saan ay may kaugnayan sa mga pagkakaiba sa pagitan ng static pressure at presyon ng singaw na ang loob ng bubble (cf. Vercet et al. 1999). Simula ng ultrasonic kapangyarihan at pagbabago ng tindi mabilis sa mga pagbabago sa presyon ng dugo, presyon ng pare-pareho bomba ay lalong kanais-nais. Nang pagbibigay ng likido sa isang daloy ng cell ang bomba ay dapat na kaya ng paghawak ng mga partikular na daloy ng likido sa angkop na mga pagsubok. Pump ng diaphragm o lamad; nababaluktot na tubo, diligan o pigain ang pump; peristaltik pump; o lilikha ng piston o kubeta magpahitit ang nagpapalitang ng pagbabago ng presyon ng dugo. Centrifugal pump, sapatos na pangbabae ng gear, spiral pump at sapatos na pangbabae progresibong lukab na supply ng likido ay sonicated sa isang patuloy na matatag na presyon ay ginustong. (Hielscher 2005)

Temperatura

Pamamagitan ng sonicating sa isang likido, nakakahawa ang kapangyarihan sa mga daluyan. Habang ultrasonically Pinagagana kapag osilasyon nagiging sanhi ng mga turbulences at alitan, na ang sonicated likido – alinsunod sa mga batas ng Sustainable – ay uminit. Mataas ang temperatura ng mga naprosesong na medium ay makapagpapahirap sa materyal at mabawasan ang pagiging epektibo ng ultrasonic cavitation. Ang mga selula ng makabagong daloy ng ultrasonic ay bang mayroong isang paglamig na jacket (tingnan ang larawan). Pamamagitan ng na, ang eksaktong kontrol sa temperatura ng materyal sa panahon ng pagproseso ng ultrasonic ay ibinigay. Para sa mga basong panglaboratoryo sonication ng mas maliit na mga bolyum ay inirerekomenda ang isang ice bath para sa pagwawaldas ng init.

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

Larawan 3 – Ultrasonic transducer UIP1000hd (1000 watts) may daloy ng cell na equipped sa paglamig jacket – karaniwang kagamitan para sa mga hakbang ng optimization o maliit na produksyon

Lagkit at konsentrasyon

Ultrasonic Paggiling at Dispersing ay ang proseso ng likido. Magkaroon ng mga particle sa isang suspensyon, hal. sa tubig, langis, solvents o resins. Pamamagitan ng paggamit ng ultrasonic daloy-sa pamamagitan ng sistema, maging posible ang sonicate nang malapot, pasty materyal.
Mataas na kapangyarihan ultrasonic processor ay maaaring tumakbo sa solid na medyo mataas na konsentrasyon. Isang mataas na konsentrasyon ay nagbibigay ng ang pagiging epektibo ng ultrasonic processing, tulad ng ultrasonic na paggiling epekto ay sanhi ng banggaan ng kasukatang tinga. Imbestigasyon ay pinapakita na ang mga rate ng pagbasag ng kwats ay independiyenteng ng mga solid na konsentrasyon ng hanggang sa 50% ng timbang. Ang pagpoproseso ng master Batch sa mataas na puro materyal ratio ay isang pangkaraniwang pamamaraan ng produksyon na gumagamit ng Ultrasound.

Kapangyarihan at tindi vs. mga enerhiya

Ibabaw ng tindi at kabuuang kapangyarihan lamang ilarawan ang tindi ng processing. Ang sonicated sample na dami at oras ng pagkalantad sa ilang iting kailangang maisaalang-alang upang ilarawan ang isang sonication proseso upang magawa ang mga ito nasusukat at maaaring ipa-photocopy. Para sa isang configuration sa ibinigay na mga parameter ang mga resulta ng proseso, e.g. tinga size o kemikal na pagbabalik-loob, ay nakasalalay sa ang enerhiya kada dami (E/V).

Bunga = f (E /T )

Kung saan ang enerhiya (E) ay mga produkto ng mga output ng kapangyarihan (P) at ang oras ng pagkalantad (h).

E[Ws] = P[W]*h[S]

Ang mga pagbabago sa kumpigurasyon ng mga parameter ay magbabago ang function ng resulta. Ito naman ay mag-iiba ang halaga ng enerhiya (E) na kinakailangan para sa isang pinahahalagahan na nauugnay sa partikular na sampol (V) para makakuha ng pinahahalagahan na nauugnay sa partikular na mga resulta. Dahil dito ito ay hindi sapat upang lumawak ang kapangyarihan ng ultratunog sa isang proseso upang makakuha ng mga resulta. Isang mas sopistikadong pamamaraan ay kinakailangan upang tukuyin ang mga kapangyarihang kinakailangan at ang pagsasaayos ng parameter na kung saan dapat ilagay ang mga kapangyarihan sa mga proseso na materyal. (Hielscher 2005)

Ultrasonically na tinulungan ng produksyon ng Bioethanol

Ito ay alam na ang ultratunog nagpapabuti ng bioethanol production. Ito ay recommendable upang pakapalin ang likido sa biomass sa isang mataas na malapot na slurry na ay pa rin pumpable. Ultrasonic reactors ay maaaring hawakan ng medyo mataas na konsentrasyon ng solidong upang ang proseso ng sonication maaaring tumakbo pinaka mahusay. Ang karagdagang materyal ay nasa ang slurry, ang mas mababa carrier likido, na kung saan ay hindi kita mula sa mga proseso ng sonication, gagamutin. Habang ang input ng enerhiya sa isang likido nagiging sanhi ng pag-init ng likido ng batas ng Sustainable, nangangahulugan ito na ang ultrasonic enerhiya ay inilapat sa mga materyal sa target, hangga 't maaari. Pamamagitan ng tulad ng mga mahusay na mga proseso disenyo, isang maaksaya pag-init ng tagahatid ng sobrang likido ay iwasan.
Ultratunog ay nakasuporta ang Bunutan ng intracellular materyal at ginagawa ito nang sa gayon ay magagamit para sa mga enzymatic pagbuburo. Paggamot ng mild ultratunog ay maari magpatalas ng enzymatic activity, ngunit para sa pagkuha ng biomass ay kinakailangan ang mas matinding ultratunog. Samakatuwid, ang enzymes dapat maidagdag ang biomass slurry matapos ang sonication habang matinding ultratunog inactivates enzymes, na kung saan ay isang hindi ninanais na epekto.

Kasalukuyang resulta nakakamit sa pamamagitan ng pang-agham na pananaliksik:

Ang pag-aaral ng Yoswathana et al. (2010) hinggil sa mga bioethanol production mula dayami ng palay ay pinapakita na ang kumbinasyon ng acid pre-paggamot at ultrasonic bago enzymatic paggamot na humantong sa isang dagdag na asukal na ani ng hanggang sa 44% (sa rice dayami batayan). Ito ay nagpapakita ng pagiging epektibo ng combination ng pisikal at kimikal pretreatment bago ang enzymatic hydrolysis ng lignocelluloses materyal sa asukal.

Tsart 2 ay naglalarawan sa mga positibong epekto ng ultrasonic pag-iilaw sa panahon ang bioethanol production mula sa dayami ng palay kahalayan. (Uling ay ginagamit upang mag-alis ng lason ang pretreated sample mula sa asido / enzyme pretreatment at ultrasonic pretreatment.)

Ang ultrasonic na tinulungan pagbuburo ay resulta sa isang makabuluhang mas mataas na ani ng ethanol. Ang bioethanol produktong nilikha mula sa dayami ng palay.

Tsart 2 – Ultrasonic enhancement ng ethanol ani sa panahon ng pagbuburo (Yoswathana et al. 2010)

Sa isa pang mga kamakailan-lamang na pag-aaral na, ang impluwensya ng Ultrasound sa sa ang ekstraselyular at ang mga antas ng intracellular ng enzyme sa-galactosidase ay naging napagmasdan. Sulaiman et al. (2011) mas mapagbubuti pa ang pagiging produktibo ng bioethanol production kalahatan, gumagamit ng ultratunog sa temperatura ng isang kinokontrol na stimulating ang paglago ng pampaalsa ng Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Ang mga may-akda ng mga papel ay dinaig na pasulput-sulpot sonication may kapangyarihan ultratunog (20 kHz) sa tungkulin ng mga cycles ng ≤20% ay stimulated sa produksyon ng biomass, lactose metabolismo at produksyon ng ethanol sa K. marxianus sa isang relatibong mataas na sonication tindi ng 11.8Wcm2. Sa ilalim ng pinakamainam na mga kundisyon, sonication pinahusay ang huling ethanol konsentrasyon ng halos 3.5-fold kaugnay ng kontrol. Sumulat ito sa isang 3.5-fold enhancement sa ethanol produktibo, ngunit kailangang 952W ng mga input ng karagdagang kapangyarihan bawat metro kubiko ng sabaw sa pamamagitan ng sonication. Ang karagdagang iniaatas para sa enerhiya ay tiyak na sa loob ng katanggap-tanggap ng mga pagpapatakbo kaugalian para sa bioreactors at, para sa mga produkto sa mataas na halaga, maaari ay madaling nabawi ng ng nadagdagan produktibo.

Konklusyon: Ang mga benepisyo mula sa Ultrasonically na tinulungan ng pagbuburo

Ultrasonic paggamot ay ipinapakita bilang isang mabisa at makabagong pamamaraan upang mapahusay ang bioethanol ani. Unang-una, ultratunog ay ginagamit upang kunin ang intracellular materyal mula sa biomass, tulad ng mga mais, balatong, dayami, ligno-cellulosic materyales o gulay mga materyales sa basura.

  • Dagdagan sa bioethanol ani
  • Disinteration / Cell distruction at release ng intra-cellular na materyal
  • Pinabuting pinapabuti agnas
  • Aktibasyon ng enzymes sa malumanay sonication
  • Pagpapabuti ng kahusayan sa proseso ng slurries ng mataas na mga konsentrasyon

Ang simpleng pagsusuri, maaaring ipa-photocopy iskala-up at madaling instalasyon (din sa nakatayo nang produksyon batis) ginagawang ultrasonics kumikita at mahusay na teknolohiya. Maaasahang pang-industriya ultrasonic processors para sa pagproseso ng komersyal ay magagamit at gagawing posible na sonicate halos walang limitasyong Volume na likido.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 – Setup sa 1000W ultrasonic processor UIP1000hd, daloy ng cell, tangke at bomba

Makipag-ugnay sa amin / tanungin para sa karagdagang impormasyon

Makipag-usap sa amin tungkol sa iyong mga kinakailangan sa pagproseso. Inirerekomenda namin ang mga pinaka-angkop setup at pagproseso parameter para sa inyong proyekto.





Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan/mga reperensya

  • Hielscher, T. (2005): Ultrasonic produksyon ng Nano-laki Emulsions at Dispersions. sa: mga mensahe ng European Nanosystems Conference ENS’05.
  • Jomdecha, C.; Prateepasen, A. (2006): ang pananaliksik ng mababang Ultrasonic enerhiya na nakakaapekto sa pagdami ng Yeast sa proseso ng pagbuburo. Sa: 12th Asia-Pacific Conference on NDT, 5.-10.11.2006, Auckland, New Zealand.
  • Kuldiloke, J. (2002): Epekto ng ultratunog, temperatura at presyon ng paggamot sa Enzyme aktibidad isang tagapagpahiwatig ng kalidad ng prutas at gulay Juices; Ph.d. Thesis sa Technische Universität. Berlin, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): pagsasama-sama ng kapangyarihan ultratunog sa enzymes sa pagproseso ng katas ng isang itlog ng isda. Sa: 2nd int Conf. Biocatalysis ng pagkain at inumin, 19.-22.9.2004, sa Stuttgart, Germany.
  • Müller, M. R. A.; Ehrmann, M. A.; Vogel, R. F. (2000): Multiplex PCR para sa pagtukoy ng Lactobacillus pontis at dalawang kaugnay na Species sa isang Sourdough pagbuburo. Inilapat & Kapaligiran ng mikrobiyolohiya. 66/5 2000. pp. 2113-2116.
  • Nikolic, S.; Mojovic, L.; Rakin, M.; Pejin, D.; Pejin, J. (2010): Ultratunog tinulungan produksyon ng bioethanol nina simoultaneous saccharification at pagbuburo ng pagkain ng mais. Sa: Food Chemistry 122/2010. pp. 216-222.
  • Sulaiman, A. Z.; Ajit, A.; Yunus, R. M.; Cisti, Y. (2011): Ultratunog tinulungan pagbuburo Paging bioethanol produktibo. Biochemical Engineering Journal 54/2011. pp. 141-150.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer ng mga ensiklopedya ng kemikal teknolohiya. 4th ed. Wiley & Anak: New York, 1998 pp. 517-541.
  • Yoswathana, N.; Phuriphipat, P.; Treyawutthiawat, P.; Eshtiaghi, M. N. (2010): Bioethanol Production mula sa Rice Straw. Sa: Energy Research Journal 1/1 2010. pp. 26-31.