હિલ્સચર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટેકનોલોજી

Ultrasonically Bioethanol ઉત્પાદન માટે આથો આસિસ્ટેડ

આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો

આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો એક એરોબિક (= ઓક્સિડેટીવ આથો) અથવા એનારોબિક પ્રક્રિયા છે, જે બાયોટેકનોલોજીકલ માટે વપરાય છે બેક્ટેરીયલ, ફંગલ અથવા અન્ય જૈવિક સેલ કલ્ચર્સ દ્વારા અથવા ઉત્સેચકો દ્વારા ઓર્ગેનિક સામગ્રી કન્વર્ટ કરવા હોઈ શકે છે. આથો લાવીને, ઊર્જા કાર્બનિક સંયોજનો, દા.ત. ઓક્સિડેશન માંથી કાઢવામાં આવે છે કાર્બોહાઈડ્રેટ.

ખાંડનો લેક્ટિક એસિડ, લેક્ટોઝ, ઇથેનોલ અને હાઇડ્રોજન તરીકે ઉત્પાદનોમાં આથો પછી, પરિણામે આથો સૌથી સામાન્ય સબસ્ટ્રેટને છે. ખાસ કરીને બળતણ તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે, પણ નશીલા પીણાંનું માટે - આલ્કોહોલિક આથો, ઇથેનોલ માટે – આથો લાવીને બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે જેમ કે ચોક્કસ યીસ્ટના જાત સેકચરોમીસીસ સેરેવિસીઆ ખાંડ ચયાપચય, યીસ્ટના કોષો ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ માં શરૂ સામગ્રી રૂપાંતરિત કરો.

નીચે રાસાયણિક સમીકરણો રૂપાંતર સારાંશ:

સામાન્ય Bioethanol ઉત્પાદન, ખાંડ લેક્ટિક એસિડ, લેક્ટોઝ, ઇથેનોલ અને હાઇડ્રોજન આથો લાવીને રૂપાંતરિત થાય છે.

રાસાયણિક સમીકરણો રૂપાંતર Bioethanol માટે સારાંશ.

શરૂ સામગ્રી સ્ટાર્ચ હોય તો, ઉદા મકાઈ ના, પ્રથમ સ્ટાર્ચ ખાંડ રૂપાંતરિત કરવી આવશ્યક છે. બળતણ તરીકે ઉપયોગ Bioethanol માટે, સ્ટાર્ચ રૂપાંતર માટે જલવિચ્છેદનના જરૂરી છે. ખાસ કરીને, જલવિચ્છેદનના તેજાબી અથવા એન્જીમેટિક સારવાર દ્વારા અથવા બંને સંયોજન દ્વારા અપ speeded છે. સામાન્ય રીતે, આથો આસપાસ 35-40 ° C પર કરવામાં આવે છે.
વિવિધ આથો પ્રક્રિયાઓ પર ઓવરવ્યૂ:

ખોરાક:

  • ઉત્પાદન & જાળવણી
  • ડેરી (લેક્ટિક એસિડ આથો), દા.ત. દહીં, છાશ, kefir
  • લેક્ટિક આથો શાકભાજી, દા.ત. કીમચી, miso, natto, tsukemono, સાર્વક્રાઉટ
  • સુગંધ વિકાસ, દા.ત. સોયા સોસ
  • ટેનિંગ એજન્ટ, ઉ.દા. વિઘટન ચા, કોકો, કોફી, તમાકુ
  • નશીલા પીણાં, દા.ત. બિઅર, વાઇન, વ્હિસ્કી

દવા :

  • તબીબી સંયોજનો, દા.ત. ઉત્પાદન ઇન્સ્યુલિન, hyaluronic એસિડ

જૈવ ગેસનું / ઇથેનોલ:

  • જૈવ ગેસનું સુધારણા / bioethanol ઉત્પાદન

વિવિધ સંશોધન પેપર્સ અને બેન્ચ-ટોપ અને પાઇલોટ કદ પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વધુ બાયોમાસ એન્જીમેટિક આથો લાવવા માટે ઉપલબ્ધ બનાવીને આથો લાવવાની પ્રક્રિયા સુધારે છે. નીચેનો વિભાગ, એક પ્રવાહી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અસરો ઝીણવટપૂર્વક કરવામાં આવશે.

અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરમાં બાયોડિઝલ ઉપજ અને પ્રક્રિયા effiency વધારો!

Bioethanol સૂર્યમુખી દાંડીઓ, મકાઈ, શેરડી વગેરે ઉત્પન્ન કરી શકાય છે

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી પ્રોસેસીંગ અસરો

ઉચ્ચ સત્તા / ઓછી આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા ઉચ્ચ કંપન પેદા કરી શકાય છે. તેથી, ઉચ્ચ પાવર / ઓછી આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જેમ કે, મિશ્રણ સ્નિગ્ધ પદાર્થોનું મિશ્રણ, dispersing અને deagglomeration, અથવા પીસવાની તરીકે પ્રવાહી ની પ્રક્રિયા માટે વાપરી શકાય છે.
જ્યારે ઉચ્ચ તીવ્રતા ખાતે પ્રવાહી sonicating, અવાજ મોજા કે પ્રવાહી મીડિયા માં પ્રચાર, ઉચ્ચ દબાણ (સંકોચન) અને નીચા દબાણ (સામાન્ય કરતાં પ્રાણવાયુનું ઓછું પ્રમાણ) ચક્ર વિકલ્પોનું આવર્તન પર આધાર રાખીને દર સાથે પરિણમે છે. નીચા દબાણવાળા ચક્ર દરમ્યાન, ઉચ્ચ તીવ્રતા અવાજ મોજા નાના શૂન્યાવકાશ પરપોટા અથવા પ્રવાહી સમાપ્ત થઈ જાય બનાવો. પરપોટા વોલ્યુમ જે તેઓ લાંબા સમય સુધી ઊર્જા ગ્રહણ કરી શકે છે પ્રાપ્ત કરો છો, ત્યારે તેઓ એક ઉચ્ચ દબાણ ચક્ર દરમ્યાન હિંસક તૂટી. આ ઘટના પોલાણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પોલાણ, તે જ “રચના, વૃદ્ધિ, અને implosive પરપોટા પ્રવાહી માં પતન. Cavitational પતન તીવ્ર સ્થાનિક ગરમી (~ 5000 K), ઉચ્ચ દબાણ (~ 1000 એટીએમ), અને પ્રચંડ ગરમી અને ઠંડક દર (પેદા>109 K / sec)” અને પ્રવાહી જેટ સ્ટ્રીમ્સ (~ 400 km / h) ". (Suslick 1998)

ઇથેનોલ કેમિકલ માળખું

ઇથેનોલ માળખાકીય સૂત્ર

પોલાણ બનાવવા માટે અલગ અલગ રીતો છે, જેમ કે હાઇ-પ્રેશર નોઝલ્સ, રોટર-સ્ટેટર મિક્સર્સ અથવા અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી પ્રોસેસર દ્વારા. તે બધી સિસ્ટમોમાં ઈનપુટ એનર્જી ઘર્ષણ, ટર્બુલાન્સ, મોજાઓ અને પોલાણમાં પરિવર્તિત થાય છે. ઇનપુટ ઊર્જાનો અપૂર્ણાંક જે પોલાણમાં રૂપાંતરિત થાય છે તે પ્રવાહીમાં પોલાણ પેદા કરવાના સાધનની હિલચાલનું વર્ણન કરતા કેટલાક પરિબળો પર આધાર રાખે છે. પ્રવેગકતાની તીવ્રતા ઊર્જાના કાર્યક્ષમ પરિવર્તનને સિક્વૅશનમાં અસર કરતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળો પૈકી એક છે. ઉચ્ચ પ્રવેગથી ઉચ્ચ દબાણ તફાવતો બને છે. તેના પરિણામે પ્રવાહી દ્વારા ફેલાતા મોજાઓના સર્જનની જગ્યાએ વેક્યુમ પરપોટાના નિર્માણની સંભાવના વધે છે. આમ, ઉચ્ચતર પ્રવેગક ઉંચા ઊર્જાના અપૂર્ણાંક છે જે પોલાણમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
એક અવાજ ઊર્જાપરિવર્તક કિસ્સામાં, કંપન કંપનવિસ્તાર પ્રવેગક ની તીવ્રતા વર્ણવે છે. ઉચ્ચ કંપન પોલાણ વધુ અસરકારક રચના પરિણમે છે. તીવ્રતા ઉપરાંત, પ્રવાહી turbulences, ઘર્ષણ અને તરંગ પેઢી દ્રષ્ટિએ ન્યૂનતમ નુકસાન બનાવવા માટે માર્ગ ત્વરિત હોવી જોઇએ. આ માટે, શ્રેષ્ઠ માર્ગ ચળવળના એક એકપક્ષી દિશામાં છે. તીવ્રતા અને sonication પ્રક્રિયાના પરિમાણો બદલવાનું, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ખૂબ જ હાર્ડ અથવા ખૂબ નરમ હોઇ શકે છે. આ વિવિધ એપ્લિકેશન્સ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ખૂબ જ સર્વતોમુખી સાધન બનાવે છે.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

ચિત્ર 1 – અવાજ લેબ ઉપકરણ UP100H (100 વોટ) શક્યતા પરીક્ષણો માટે

સોફ્ટ કાર્યક્રમો, હળવી શરતો હેઠળ હળવા sonication અરજી સમાવેશ થાય છે, ડિગાસિંગ, સ્નિગ્ધ પદાર્થોનું મિશ્રણઅને એન્ઝાઇમ સક્રિયકરણ. ઉચ્ચ તીવ્રતા / હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (મોટે ભાગે એલિવેટેડ દબાણ હેઠળ) સાથે હાર્ડ ઉપયોગનો સમાવેશ થાય છે ભીના-મિલાંગ, ડિગગ્લોમેરેશન & કણોનું કદ ઘટાડો અને ડિસસરિંગ. જેમ કે ઘણા કાર્યક્રમો માટે એક્સટ્રેક્શન, વિઘટન અથવા સોનોકામિસ્ટ્રી, અવાજ તીવ્રતા વિનંતી કરી ચોક્કસ સામગ્રી પર આધાર રાખે છે sonicated શકાય. પરિમાણો વિવિધ છે, કે જે વ્યક્તિગત પ્રક્રિયા સ્વીકારવામાં કરી શકાય છે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દરેક વ્યક્તિગત પ્રક્રિયા માટે મીઠી હાજર શોધવા પરવાનગી આપે.
કંપનવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન, સ્નિગ્ધતા, અને એકાગ્રતા: એક ઉત્કૃષ્ટ શક્તિ રૂપાંતર ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણ મહાન લાભ આપે છે. આ દરેક ચોક્કસ સામગ્રી માટે આદર્શ પ્રક્રિયા પરિમાણો શોધવા માટે ઉદ્દેશ સાથે આ બધા પરિમાણો સંતુલિત કરવા માટે શક્યતા આપે છે. આ ઉચ્ચ અસરકારકતા તેમજ ઑપ્ટિમાઇઝ કાર્યક્ષમતા પરિણમે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આથો પ્રક્રિયાઓ સુધારવા માટે, Bioethanol ઉત્પાદન સાથે exemplarily સમજાવી

Bioethanol એનારોબિક કે એરોબિક બેક્ટેરિયા દ્વારા બાયોમાસ અથવા કચરો બાયોગ્રેડેબલ પદાર્થોનું વિઘટન એક પ્રોડક્ટ છે. ઉત્પન્ન ઇથેનોલ મુખ્યત્વે બાયોફ્યુઅલનું તરીકે વપરાય છે. આ કુદરતી ગેસ તરીકે અશ્મિભૂત ઇંધણ માટે નવીનીકરણીય અને પર્યાવરણને અનુકૂળ વૈકલ્પિક Bioethanol બનાવે છે.
બાયોમાસ, ખાંડ, સ્ટાર્ચ, અને lignocellulosic સામગ્રી ઇથેનોલ પેદા કરવા ફીડસ્ટૉક તરીકે ઉપયોગ કરી શકો છો. ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં કદ, ખાંડ અને સ્ટાર્ચ હાલમાં મુખ્ય કારણ કે તેઓ આર્થિક અનુકૂળ છે.
કેવી રીતે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આપવામાં શરતો હેઠળ ચોક્કસ ફીડસ્ટૉક સાથે ગ્રાહક વ્યક્તિગત પ્રક્રિયા સુધારે શક્યતા પરીક્ષણો દ્વારા ખૂબ સરળ બહાર પ્રયાસ કર્યો શકાય છે. પ્રથમ પગલું, એક અવાજ સાથે કાચો માલ સ્લરી એક નાની રકમ sonication મુ પ્રયોગશાળા ઉપકરણ બતાવવા જો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ફીડસ્ટૉક અસર કરે કરશે.

શક્યતા પરીક્ષણ

પ્રથમ પરીક્ષણ તબક્કા માં, તે પ્રવાહી તરીકે તેથી તક વધે નાના વોલ્યુમ માં અવાજ ઊર્જા પ્રમાણમાં ઊંચી રકમ દાખલ જોવા માટે કોઈ પરિણામો મેળવી શકાય છે જો યોગ્ય છે. નાના નમૂના વોલ્યુમ પણ સમય એક પ્રયોગશાળા ઉપકરણનો ઉપયોગ ટૂંકા અને પ્રથમ પરીક્ષણ માટે ખર્ચ નીચે બનાવ્યો.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહી કે Sonotrode સપાટી દ્વારા ફેલાય છે. Sonotrode સપાટી Beneth, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્રતા સૌથી તીવ્ર હોય છે. ત્યાં, Sonotrode અને sonicated સામગ્રી વચ્ચે ટૂંકું અંતર પસંદ કરવામાં આવે છે. જ્યારે નાના પ્રવાહી વોલ્યુમ ખુલ્લી પડે છે Sonotrode અંતર ટૂંકી રાખી શકાય છે.
નીચેના કોષ્ટકમાં ઓપ્ટિમાઇઝેશન પછી sonication પ્રક્રિયાઓ માટે વિશિષ્ટ ઊર્જા / વોલ્યુમ સ્તર બતાવે છે. પ્રથમ ટ્રાયલ મહત્તમ રૂપરેખાંકન, sonication તીવ્રતા અને લાક્ષણિક કિંમત 10 થી 50 ગણો સમયે ચાલશે નહીં હોવાથી શકાય જો ત્યાં sonicated સામગ્રી અથવા ન કરવા માટે કોઇ અસર છે બતાવશે.

પ્રક્રિયા

ઉર્જા /

વોલ્યુમ

નમૂના વોલ્યુમ

પાવર

સમય

સાદું

< 100Ws / એમએલ

10ml

50 ડબ્લ્યુ

< 20 સેકન્ડ

મધ્યમ

100Ws / એમએલ 500Ws પર / એમએલ

10ml

50 ડબ્લ્યુ

20 100 સેકન્ડ માટે

હાર્ડ

> 500Ws / એમએલ

10ml

50 ડબ્લ્યુ

>100 સેકન્ડ

કોષ્ટક 1 – પ્રક્રિયા ઓપ્ટિમાઇઝેશન પછી લાક્ષણિક sonication કિંમતો

ટેસ્ટ રન વાસ્તવિક સત્તા ઇનપુટ સંકલિત માહિતી રેકોર્ડિંગ મારફતે રેકોર્ડ કરી શકાય છે (Uf200 ः ટી અને UP200St), પીસી ઈન્ટરફેસ અથવા PowerMeter દ્વારા. કંપનવિસ્તાર સેટિંગ અને તાપમાનની રેકોર્ડ માહિતી સાથે સંયોજન માં, દરેક ટ્રાયલ પરિણામો મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે અને ઊર્જા / વોલ્યુમ માટે નીચે લીટી સ્થાપિત કરી શકો છો.
પરીક્ષણો દરમિયાન જો શ્રેષ્ઠ ગોઠવણી પસંદ કરવામાં આવી હોય, તો આ રૂપરેખાંકન કામગીરીને ઑપ્ટિમાઇઝેશન પગલા દરમિયાન ચકાસવામાં આવી શકે છે અને તે છેલ્લે વ્યાવસાયિક સ્તર સુધી વધારી શકાય છે. ઑપ્ટિમાઇઝેશનની સગવડ માટે, સોનાની મર્યાદાની ચકાસણી કરવા માટે ખૂબ આગ્રહણીય છે, દા.ત. ચોક્કસ ઉદ્દીપ્તિ માટે તાપમાન, કંપનવિસ્તાર અથવા ઊર્જા / કદ પણ. જેમ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કોશિકાઓ, રસાયણો અથવા કણો પર નકારાત્મક અસરો પેદા કરી શકે છે, તેમ દરેક પરિમાણો માટે નિર્ણાયક સ્તરોની તપાસ કરવાની જરૂર છે કારણ કે નકારાત્મક અસરોને અવલોકન ન કરવામાં આવે તે પરિમાણીય શ્રેણીમાં નીચેના ઑપ્ટિમાઇઝેશનને મર્યાદિત કરવા. સંભવિતતા અભ્યાસ માટે નાના પ્રયોગશાળા અથવા બેન્ચ-ટોપ એકમોની ભલામણ કરવામાં આવે છે કે આવા ટ્રાયલ્સમાં સાધનો અને નમૂનાઓના ખર્ચને મર્યાદિત કરવા. સામાન્ય રીતે 100 થી 1,000 વોટ્સ એકમો સંભવિતતા અભ્યાસના હેતુઓને ખૂબ સારી રીતે પ્રદાન કરે છે. (સીએફ.હાઈલેચર 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.

કોષ્ટક 1 – પ્રક્રિયા ઓપ્ટિમાઇઝેશન પછી લાક્ષણિક sonication કિંમતો

ઓપ્ટિમાઇઝેશન

શક્યતા અભ્યાસ દરમિયાન પ્રાપ્ત પરિણામો સારવાર નાનો જથ્થો સંબંધિત તદ્દન ઊંચી ઉર્જા વપરાશ બતાવી શકે છે. પરંતુ શક્યતા પરીક્ષણ હેતુ મુખ્યત્વે સામગ્રી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પર થયેલી અસરો દર્શાવે છે. જો શક્યતા હકારાત્મક અસરો પરીક્ષણ માં આવી, વધુ પ્રયત્નો ઉર્જા / જથ્થાના પ્રમાણ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં હોવું જ જોઈએ. આ પ્રક્રિયા આર્થિક સૌથી વાજબી અને કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે ઓછી ઊર્જા શક્ય મદદથી સૌથી વધુ ઊપજ પ્રાપ્ત કરવા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પરિમાણો આદર્શ રૂપરેખાંકન અન્વેષણ થાય છે. શ્રેષ્ઠ પરિમાણ રૂપરેખાંકન શોધવા માટે – ન્યૂનતમ energyર્જા ઇનપુટ સાથે હેતુવાળા લાભો પ્રાપ્ત કરવો - સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો વચ્ચેનો સહસંબંધ કંપનવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન અને પ્રવાહી રચના તપાસ કરવાની હોય છે. આ બીજા પગલામાં ફ્લો સેલ રિએક્ટર સાથે સતત sonication સેટઅપ બેચ sonication થી પરિવર્તન તરીકે દબાણ મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ બેચ sonication માટે પ્રભાવિત કરી શકતા નથી આગ્રહણીય છે. બેચમાં sonication દરમિયાન, દબાણ પરિવેશી દબાણને સુધી મર્યાદિત છે. sonication પ્રક્રિયા pressurizable ફ્લો સેલ ચેમ્બર જાય છે, તો દબાણ એલિવેટેડ શકાય છે (અથવા ઘટાડો) જે સામાન્ય રીતે અવાજ અસર કરે છે પોલાણ ભારે. ફ્લો સેલ વાપરીને, દબાણ અને પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા વચ્ચે સહસંબંધ નક્કી કરી શકાય છે. વચ્ચે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ 500 વોટ્સ અને 2000 વોટ સત્તા પ્રક્રિયા ઑપ્ટિમાઇઝ સૌથી યોગ્ય છે.

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

ચિત્ર 2 - એક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા ઓપ્ટિમાઇઝેશન માટે ફ્લો ચાર્ટ

સ્કેલ અપ વાણિજ્ય ઉત્પાદન

જો શ્રેષ્ઠ રૂપરેખાંકન મળી આવ્યા છે, વધુ સ્કેલ અપ સરળ છે કારણ કે અવાજ પ્રક્રિયાઓ છે સંપૂર્ણપણે રેખીય સ્કેલ પર પ્રજનન. આનો અર્થ એ થાય છે કે, જ્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સમાન પ્રોસેસિંગ પેપર રૂપરેખાંકન હેઠળ સમાન પ્રવાહી રચનાને લાગુ પડે છે, ત્યારે પ્રોસેસિંગના સ્કેલથી સ્વતંત્ર રીતે સમાન પરિણામ મેળવવા માટે સમાન વોલ્યુમ જરૂરી છે. (Hielscher 2005). તે અલ્ટ્રાસાઉન્ડના શ્રેષ્ઠ પિરિયડ રુપરેખાંકનને પૂર્ણ સ્કેલ ઉત્પાદન કદમાં લાગુ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. વર્ચ્યુઅલ રીતે, વોલ્યુમ જે પ્રક્રિયા પર પ્રક્રિયા કરી શકાય છે તે અમર્યાદિત છે. સુધી સાથે કોમર્શિયલ અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી સિસ્ટમ્સ 16,000 વોટ એકમ દીઠ ઉપલબ્ધ છે અને ક્લસ્ટર્સ માં ઇન્સ્ટોલ કરી શકો છો. અવાજ પ્રોસેસર્સ આવા ક્લસ્ટર્સ સમાંતર અથવા શ્રેણી માં ઇન્સ્ટોલ કરી શકો છો. હાઇ પાવર અવાજ પ્રોસેસર્સની ક્લસ્ટર મુજબના સ્થાપન કરીને, કુલ શક્તિ લગભગ અમર્યાદિત કે જેથી ઊંચા વોલ્યુમ સ્ટ્રીમ્સ સમસ્યા વિના પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. પણ અવાજ તંત્રના અનુકૂલન જરૂરી છે જો, દા.ત. ફેરફાર પ્રવાહી રચના માટે પરિમાણો સંતુલિત કરવા માટે, આ મોટે ભાગે Sonotrode, બૂસ્ટર બદલવો અથવા પ્રવાહ સેલ દ્વારા કરી શકાય છે. રેખીય માપનીયતા, પુન અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ની અનુકૂલનક્ષમતા આ નવીન ટેકનોલોજી કાર્યક્ષમ અને અસરકારક ખર્ચ છે.

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

ચિત્ર 3 - ઔદ્યોગિક અવાજ પ્રોસેસર યુઆઇપી 16000 સાથે 16,000 વોટ પાવર

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસીંગ ના પેરામીટર્સ

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી પ્રોસેસિંગને સંખ્યાબંધ પરિમાણો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. કંપનવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન, સ્નિગ્ધતા અને એકાગ્રતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. આપેલ પરિમાણ રુપરેખાંકન માટે પ્રક્રિયાનો પરિણામ, જેમ કે કણોનું કદ, પ્રોસેસ થયેલ વોલ્યુમ દીઠ ઊર્જાનું કાર્ય છે. કાર્ય વ્યક્તિગત પરિમાણોમાં ફેરફારો સાથે બદલાતું રહે છે. વળી, એક અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી યુનિટના સોનોટ્રોડની સપાટીની સપાટી પરના વાસ્તવિક પાવર આઉટપુટ પરિમાણો પર આધારિત છે. Sonotrode સપાટી સપાટી દીઠ પાવર આઉટપુટ સપાટી તીવ્રતા (હું) છે. સપાટી તીવ્રતા કંપનવિસ્તાર (એ), દબાણ (પી), રિએક્ટર વોલ્યુમ (વીઆર), તાપમાન (ટી), સ્નિગ્ધતા (η) અને અન્ય પર આધાર રાખે છે.

, રિએક્ટર વોલ્યુમ (વીઆર), તાપમાન (T) અને સ્નિગ્ધતા (η) અવાજ પ્રક્રિયા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો કંપનવિસ્તાર (A), દબાણ (પી) સમાવેશ થાય છે.

અવાજ પ્રક્રિયા cavitational અસર સપાટી તીવ્રતા જે કંપનવિસ્તાર (A) દ્વારા દર્શાવેલ છે, દબાણ (પી), રીએક્ટર વોલ્યુમ (વીઆર), તાપમાન (T), સ્નિગ્ધતા (η) અને અન્ય પર આધાર રાખે છે. પ્લસ અને માઇનસ ચિહ્નો sonication તીવ્રતા પર ચોક્કસ પરિમાણ એક સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક પ્રભાવ સૂચવે છે.

પેદા પોલાણ અસર સપાટી તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે. તે જ રીતે, પ્રક્રિયા પરિણામ સહસંબંધ. એક અવાજ એકમ કુલ પાવર આઉટપુટ સપાટી તીવ્રતા (આઇ) અને સપાટી વિસ્તાર (એસ) ના ઉત્પાદન છે:

પી [ડબલ્યુ] હું [ડબલ્યુ / એમએમ²] * એસ[એમએમ²]

કંપનવિસ્તાર

કંપન કંપનવિસ્તાર માર્ગ (દા.ત. 50 μm) Sonotrode સપાટી આપેલ સમય (દા.ત. 1 / 20kHz ખાતે 20,000) પ્રવાસ વર્ણવે છે. મોટા કંપનવિસ્તાર, દર ખૂબ ઊંચો છે જે દબાણ ઘટાડે છે અને વધે છે દરેક સ્ટ્રોક ખાતે. આ ઉપરાંત, દરેક સ્ટ્રોક મોટા પોલાણ જથ્થા (એક પરપોટો કદ અને / અથવા નંબર) પરિણામે વધારો વોલ્યુમ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ. ડિસ્પરઝન્સનું પર લાગુ ત્યારે, ઉચ્ચ કંપન ઘન કણો કરવા માટે ઉચ્ચ વિનાશ દર્શાવે છે. કોષ્ટક 1 કેટલાક અવાજ પ્રક્રિયાઓ માટે સામાન્ય મૂલ્યો દર્શાવે છે.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

ટેબલ 2 – કંપન માટે સામાન્ય ભલામણો

દબાણ

પ્રવાહીનું ઉકળતા બિંદુ દબાણ પર આધાર રાખે છે. ઉચ્ચ દબાણ એ ઉકળતા બિંદુ છે, અને રિવર્સ. એલિવેટેડ દબાણ, ઉત્કલન બિંદુની નજીક અથવા તેની ઉપરના તાપમાને પોલાણની પરવાનગી આપે છે. તે implosion ની તીવ્રતા પણ વધે છે, જે સ્થિર દબાણ અને બબલની અંદર વરાળ દબાણ (સીએફ વર્સેટ એટ અલ. 1999) માં તફાવતથી સંબંધિત છે. અલ્ટ્રાસોનોગ્રાફી પાવર અને તીવ્રતા દબાણમાં ફેરફારો સાથે ઝડપથી બદલાતા હોવાથી સતત-દબાણ પંપ પ્રાધાન્યવાળું છે. પ્રવાહ-કોષને પ્રવાહી પૂરો પાડવાથી પંપ યોગ્ય પ્રવાહી પ્રવાહને યોગ્ય દબાવી રાખવા સક્ષમ હોવું જોઈએ. પડદાની અથવા પટલ પંપ; લવચીક-ટ્યુબ, નળી અથવા સ્ક્વીઝ પંપ; પેિસ્ટાલ્ટિક પંપ; અથવા પિસ્ટન અથવા કૂદકા મારનાર પંપ વૈકલ્પિક દબાણ વધઘટ બનાવશે. સેન્ટ્રીફ્યુગલ પંપ, ગિયર પંપ, સર્પાકાર પંપ, અને પ્રગતિશીલ પોલાણ પંપ જે સતત સ્થિર દબાણથી સોનામાં ઉતારવા માટે પ્રવાહી પૂરા પાડે છે તે પસંદ કરવામાં આવે છે. (Hielscher 2005)

તાપમાન

પ્રવાહી sonicating દ્વારા, પાવર માધ્યમ ફેલાય છે. કારણ કે ultrasonically પેદા કંપન turbulences અને ઘર્ષણ, sonicated પ્રવાહી બને - વિજ્ઞાન કાયદાનુસાર – અપ ગરમી આવશે. પ્રક્રિયા માધ્યમની એલિવેટેડ તાપમાને સામગ્રી વિનાશક બની શકે છે અને અવાજ પોલાણ અસરકારકતા ઘટાડી શકો છો. ઇનોવેટિવ અવાજ ફ્લો કોષો કૂલીંગ જેકેટ (જુઓ ચિત્ર) સાથે સજ્જ છે. કે દ્વારા, અવાજ પ્રક્રિયા દરમિયાન પદાર્થના તાપમાન પર ચોક્કસ નિયંત્રણ આપવામાં આવે છે. નાના વોલ્યુમો કટોરો sonication માટે ગરમી સ્વચ્છંદતા માટે બરફ સ્નાન આગ્રહણીય છે.

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

ચિત્ર 3 - અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાપરિવર્તક યુઆઇપી 1000hd (1000 વોટ) ઠંડક જેકેટ સાથે સજ્જ ફ્લો સેલ સાથે - ઓપ્ટિમાઇઝેશન પગલાંઓ અથવા નાના પાયે ઉત્પાદન માટે વિશિષ્ટ સાધનો

સ્નિગ્ધતા અને એકાગ્રતા

અલ્ટ્રાસોનિક મિલાન અને ડિસસરિંગ પ્રવાહી પ્રક્રિયાઓ છે. કણો, એક સસ્પેન્શન હોય દા.ત. પાણી, તેલ, સોલવન્ટ અથવા રેઝિન છે. અવાજ પ્રવાહ મારફતે સિસ્ટમો ઉપયોગ કરીને, તે ખૂબ જ ચીકણું, લૂગદી કે લોંદા જેવું સામગ્રી sonicate શક્ય બને છે.
હાઇ-પાવર અવાજ પ્રોસેસર એકદમ ઊંચી ઘન સાંદ્ર ચલાવી શકાય છે. કારણ કે અવાજ પીસવાની અસર આંતર સૂક્ષ્મ અથડામણ કારણે થાય છે એક ઉચ્ચ એકાગ્રતા અવાજ પ્રક્રિયા અસરકારકતા પૂરી પાડે છે. ઇન્વેસ્ટિગેશન્સ દર્શાવે છે કે સિલિકા તૂટવાનું દર વજન દ્વારા 50% ઘન કેન્દ્રીકરણ અપ સ્વતંત્ર છે. અત્યંત ઘટ્ટ પદાર્થના ગુણોત્તર માસ્ટર બૅચેસ પ્રક્રિયા સામાન્ય ઉત્પાદન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મદદથી પ્રક્રિયા છે.

પાવર અને ઇન્ટેન્સિટી વિ એનર્જી

સપાટી તીવ્રતા અને કુલ વીજ માત્ર પ્રક્રિયા તીવ્રતા વર્ણવે નથી. sonicated નમૂના વોલ્યુમ અને ચોક્કસ તીવ્રતા ખાતે સંસર્ગમાં સમય તેને સ્કેલેબલ અને પ્રજનન બનાવવા માટે એક sonication પ્રક્રિયા વર્ણન કરવા માટે ગણવામાં આવે છે. આપેલ પેરામીટર રૂપરેખાંકન પ્રક્રિયા પરિણામ માટે, દા.ત. કણોનું કદ અથવા રાસાયણિક રૂપાંતર, વોલ્યુમ દીઠ ઊર્જા (ઇ / વી) પર આધાર રાખે છે કરશે.

પરિણામ = એફ (/વી )

જ્યાં ઊર્જા (ઇ) પાવર આઉટપુટ (પી) અને સંપર્કમાં (T) સમય પેદાશ છે.

[WS] = પી[ડબલ્યુ] *ટી[એસ]

પરિમાણ રૂપરેખાંકન ફેરફારો પરિણામ કાર્ય બદલાશે. આ વળાંક એક ચોક્કસ પરિણામ કિંમત મેળવવા માટે ઊર્જા જથ્થો (ઇ) આપેલ નમૂના મૂલ્ય (V) સાથે જરૂરી હોય છે. આ કારણોસર તે પરિણામ મેળવવા માટે પ્રક્રિયા કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ચોક્કસ શક્તિ તૈનાત કરવા માટે પૂરતી નથી. વધુ સુસંસ્કૃત અભિગમ શક્તિ જરૂરી અને પેરામિટર રૂપરેખાંકન જે શક્તિ પ્રક્રિયા સામગ્રી મૂકવામાં જોઇએ ઓળખવા માટે જરૂરી છે. (Hielscher 2005)

Ultrasonically Bioethanol ઉત્પાદન આસિસ્ટેડ

તે પહેલાથી જ ખબર છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ Bioethanol ઉત્પાદન સુધારે છે. તે ખૂબ ચીકણું SLURRY હજુ pumpable છે કે બાયોમાસ સાથે પ્રવાહી જાડાઈ ભલામણપાત્ર છે. અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરમાં એકદમ ઉચ્ચ ઘન કેન્દ્રીકરણ જેથી sonication પ્રક્રિયા સૌથી કાર્યક્ષમ ચલાવી શકાય હેન્ડલ કરી શકો છો. વધુ સામગ્રી સ્લરી રહેલી છે, ઓછી વાહક પ્રવાહી છે, કે જે sonication પ્રક્રિયા પાસેથી નફો નહીં, ગણવામાં આવશે. પ્રવાહી કે ઊર્જા ઇનપુટ વિજ્ઞાન કાયદા દ્વારા પ્રવાહી એક ગરમી પેદા થાય છે, આ અર્થ એ થાય કે અવાજ ઊર્જા લક્ષ્ય સામગ્રી પર લાગુ થાય છે, કારણ કે શક્ય હોય ત્યાં સુધી. આવા એક કાર્યક્ષમ પ્રક્રિયા ડિઝાઇન દ્વારા વધારાનું વાહક પ્રવાહી એક બગાડવાનો ગરમી ટાળી શકાય છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાય એક્સટ્રેક્શન અંતઃકોશિક સામગ્રી અને તે એ રીતે એન્જીમેટિક આથો લાવવા માટે ઉપલબ્ધ બનાવે છે. માઇલ્ડ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર એન્જીમેટિક પ્રવૃત્તિ વધારવા શકો છો, પરંતુ બાયોમાસ નિષ્કર્ષણ માટે વધુ તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જરૂરી હશે. તેથી, પાચક રસો બાયોમાસ સ્લરી ઉમેરાવી જોઈએ પછી તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કારણ કે sonication ઉત્સેચકો નિષ્ક્રિય છે, કે જે નથી ઇચ્છિત અસર થાય છે.

વૈજ્ઞાનિક સંશોધન દ્વારા પ્રાપ્ત વર્તમાન પરિણામો:

Yoswathana એટ અલ અભ્યાસ. (2010) ચોખા સ્ટ્રો ના Bioethanol ઉત્પાદન સાથે સંબંધિત દર્શાવે છે કે 44% સુધી (ચોખા પર સ્ટ્રો આધાર) વધતા ખાંડ ઉપજ માટે એસિડ પૂર્વ સારવાર સંયોજન અને એન્જીમેટિક સારવાર લીડ પહેલાં અવાજ. આ ખાંડમાં lignocelluloses સામગ્રી એન્જીમેટિક જલવિચ્છેદનના પહેલાં શારીરિક અને રાસાયણિક pretreatment સંયોજન અસરકારકતા બતાવે છે.

ચાર્ટ 2 ચોખા સ્ટ્રો ગ્રાફિકલી ના Bioethanol ઉત્પાદન દરમિયાન અવાજ ઇરેડિયેશન હકારાત્મક અસરો સમજાવે. (કોલસાને એસિડ / એન્ઝાઇમ pretreatment અને અવાજ pretreatment થી pretreated નમૂનાઓ detoxify માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.)

નોંધપાત્ર ઉચ્ચ માત્રામાં ઇથેનોલ ઉપજ અવાજ આસિસ્ટેડ આથો પરિણામો. Bioethanol ચોખા સ્ટ્રો ના ઉત્પાદન થાય છે.

ચાર્ટ 2 – આથો દરમિયાન ઇથેનોલ ઉપજ ના અલ્ટ્રાસોનિક વૃદ્ધિ (Yoswathana એટ અલ., 2010)

એ તાજેતરની અન્ય અભ્યાસમાં, બાહ્યકોષીય અને β-galactosidase એન્ઝાઇમ અંતઃકોશિક સ્તર પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રભાવ તપાસ કરવામાં આવી છે. સુલેમાન એટ અલ. (2011) નોંધપાત્ર Bioethanol ઉત્પાદન ઉત્પાદકતા (ATCC 46537) સુધારવા માટે, નિયંત્રિત તાપમાન Kluyveromyces marxianus ખમીર વૃદ્ધિ ઉત્તેજિત સમયે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મદદથી કરી શકો છો. ચર્ચાપત્રના લેખકો શરૂ કે ≤20% ફરજ ચક્ર સત્તા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (20 કિલોહર્ટઝ) સાથે અટકી અટકીને sonication કે માં marxianus 11.8Wcm પ્રમાણમાં ઊંચી sonication તીવ્રતા ખાતે બાયોમાસ ઉત્પાદન, લેક્ટોઝ ચયાપચય અને ઇથેનોલ ઉત્પાદન ઉત્તેજિત-2. શ્રેષ્ઠ સ્થિતિમાં હેઠળ, sonication નિયંત્રણ લગભગ 3.5 ગણો સંબંધી દ્વારા અંતિમ ઇથેનોલ એકાગ્રતા વધારી છે. આ ઇથેનોલ ઉત્પાદકતામાં 3.5 ગણો વૃદ્ધિ જેવો છે, પરંતુ sonication દ્વારા સૂપ ક્યુબિક મીટર દીઠ વધારાના શક્તિ ઇનપુટ 952W જરૂરી છે. ઊર્જા આ વધારાના જરૂરિયાત ઉચ્ચ મૂલ્ય ઉત્પાદનો માટે, સરળતાથી વધારો ઉત્પાદકતા દ્વારા સરભર કરી શકાય છે જૈવપ્રતિક્રિયાકારકો માટે સ્વીકાર્ય કામગીરીની ધોરણો અંદર ચોક્કસપણે હતી અને.

નિષ્કર્ષ: ultrasonically-આસિસ્ટેડ આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો માંથી લાભો

અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર એક કાર્યક્ષમ અને નવીન તરકીબ Bioethanol ઉપજ વધારવા માટે કારણ કે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. મુખ્યત્વે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આવા મકાઇ, સોયાબીન, સ્ટ્રો, વૃક્ષ-cellulosic સામગ્રી અથવા વનસ્પતિ કચરો સામગ્રી કારણ કે બાયોમાસ માંથી અંતઃકોશિક સામગ્રી કાઢવા માટે ઉપયોગ થાય છે.

  • Bioethanol ઉપજ વધારો
  • Disinteration / સેલ distruction અને ઇન્ટ્રા-સેલ્યુલર સામગ્રી પ્રકાશન
  • સુધારેલ એનારોબિક વિઘટન
  • હળવા sonication દ્વારા ઉત્સેચકો સક્રિયકરણ
  • ઊંચી સાંદ્રતા slurries દ્વારા પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા સુધારો

સરળ પરીક્ષણ, પ્રજનન સ્કેલ અપ અને સરળ સ્થાપન (પણ પહેલાથી જ હયાત ઉત્પાદન પ્રવાહો) ultrasonics નફાકારક અને કાર્યક્ષમ ટેકનોલોજીના બનાવે છે. વ્યાપારી પ્રક્રિયા માટે વિશ્વસનીય ઔદ્યોગિક અવાજ પ્રોસેસર્સ ઉપલબ્ધ છે અને તે શક્ય વર્ચ્યુઅલ અમર્યાદિત પ્રવાહી વોલ્યુમો sonicate કરો.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - 1000W અવાજ પ્રોસેસર સાથે સેટઅપ યુઆઇપી 1000hdફ્લો કોષ, ટાંકી અને પંપ

અમારો સંપર્ક / વધુ માહિતી માટે કહો

તમારી પ્રક્રિયા જરૂરિયાતો વિશે અમને વાત કરો. અમે તમારા પ્રોજેક્ટ માટે સૌથી યોગ્ય સુયોજિત અને પ્રોસેસિંગ પરિમાણો ભલામણ કરશે.





મહેરબાની કરીને નોંધ કરો ગોપનીયતા નીતિ.


સાહિત્ય / સંદર્ભો

  • Hielscher, ટી (2005): નેનો-માપ આવરણ અને ડિસ્પરઝન્સનું ના અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન. માં: યુરોપિયન Nanosystems પ્રોસિડિંગ્સ ઓફ કોન્ફરન્સ ENS’05.
  • Jomdecha, સી .; Prateepasen, એ (2006): ઓછી અલ્ટ્રાસોનિક એનર્જી રિસર્ચ આથો લાવવાની પ્રક્રિયા માં આથો ગ્રોથ અસર કરે છે. મુ: 12મી NDT પર એશિયા-પેસિફિક પરિષદ, 5.-10.11.2006, ઓકલેન્ડ, ન્યુ ઝિલેન્ડ.
  • Kuldiloke, જે (2002): પર ફળ ઉત્સેચક પ્રવૃત્તિ એક ગુણવત્તા દર્શક અને શાકભાજી રસ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, તાપમાન અને દબાણ સારવાર અસર; પીએચડી ટેકનીચે યુનિવર્સિટી ખાતે મહાનિબંધ. બર્લિન, 2002.
  • Mokkila, એમ Mustranta, એ, Buchert, જે, Poutanen, કે (2004): બેરી રસ પ્રક્રિયા માં ઉત્સેચકો સાથે પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મિશ્રણ. At: 2 ઇન્ટ. કોન્ફ. ખોરાક અને પીણા, 19.-22.9.2004, સ્ટુટગાર્ટ, જર્મની Biocatalysis.
  • મુલર, એમ આર એ .; Ehrmann, એમ એ .; વોગેલ, આર એફ (2000): Lactobacillus pontis શોધ અને બે સંકળાયેલી પ્રજાતિ એક sourdough આથો માટે મલ્ટિપ્લેક્સ પીસીઆર. એપ્લાઇડ & પર્યાવરણીય માઈક્રોબાયોલોજીના. 66/5 2000 પીપી. 2113-2116.
  • Nikolic, એસ .; Mojovic, એલ .; Rakin, એમ .; Pejin, ડી .; Pejin, જે (2010): simoultaneous saccharification અને મકાઇના ભોજનના આથો લાવીને બનાવવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-આસિસ્ટેડ Bioethanol ઉત્પાદન. ઇન: ફૂડ રસાયણશાસ્ત્ર 122/2010. પીપી. 216-222.
  • સુલેમાન, એ ઝેડ .; અજિત, એ .; યુનુસ, આર એમ .; Cisti, વાય (2011): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-આસિસ્ટેડ આથો bioethanol ઉત્પાદકતા વધારે છે. બાયોકેમિકલ એન્જિનિયરિંગ જર્નલ 54/2011. પીપી. 141-150.
  • Suslick, કે.એસ. (1998): કેમિકલ ટેકનોલોજી કિર્ક-Othmer જ્ઞાનકોશ. 4મી ઇડી. વિલી & સન્સ: ન્યૂ યોર્ક, 1998. પાના 517-541..
  • Yoswathana, એન .; Phuriphipat, પી .; Treyawutthiawat, પી .; Eshtiaghi, એમ એન (2010): ચોખા સ્ટ્રો ના Bioethanol ઉત્પાદન. માં: એનર્જી રીસર્ચ જર્નલ 1/1 2010. પાના 26-31..