בתי זיקוק ביולוגיים יעילים באמצעות העצמת תהליכים על-קוליים

אולטרה-סוניקציה היא טכניקה להגברת תהליכים, המיושמת בתהליכים שונים בבתי זיקוק ביולוגיים. תהליכים אופייניים הנהנים באופן משמעותי מטיפול קולי הם מיצוי, תגובות הטרוגניות איטיות וכן יישומים אחרים הכוללים ערבוב אינטנסיבי, הומוגניזציה ופיזור. אולטרה-סוניקציה מאיצה תהליכים ותגובות והופכת אותם ליעילים יותר. התוצאות של תהליכים המקודמים באולטרסאונד הן תפוקות/תפוקות גבוהות יותר ושיעורי המרה גבוהים יותר.

מהם בתי זיקוק ביולוגיים?

בית זיקוק ביולוגי הוא מתקן ייצור המשלב תהליכי המרת ביומסה וציוד עיבוד לייצור דלקים, אנרגיה ומוצרים מועילים אחרים כגון כימיקלים מחומר הגלם של הביומסה. ביומסה טיפוסית המעובדת בבתי זיקוק ביולוגיים כוללת חומרי גלם כגון פסולת חקלאית ותוצרי לוואי, אשר ממוחזר למוצרים שונים מבוססי ערך מוסף, מבוססי ביולוגיה, כגון מזון, מזון, כימיקלים, ביו-אנרגיה (דלקים ביולוגיים, חשמל ו/או חום). תהליכי הייצור של בית זיקוק ביולוגי נועדו להיות בני קיימא וידידותיים לסביבה. בדומה לבתי זיקוק קונבנציונליים, בתי זיקוק ביולוגיים יכולים לספק כימיקלים מרובים על ידי פיצול חומר גלם ראשוני (ביומסה) למספר מתווכים (פחמימות, חלבונים, טריגליצרידים) שניתן להמיר עוד יותר למוצרים בעלי ערך מוסף. מאפיין מרכזי של בתי זיקוק ביולוגיים הוא הערכה ומיחזור/מחזור של פסולת כגון פסולת חקלאית, עירונית ותעשייתית באמצעות המרת ביומסה חסרת תועלת לחומרים יקרי ערך.

בתי זיקוק ביולוגיים מועצמים באולטרה-סאונד

על ידי שילוב של ultrasonication, תהליכים רבים כגון מיצוי, עיכול, התפוררות, transesterification בין רבים אחרים ניתן להפעיל באופן משמעותי יעיל יותר. הגברת תהליכים על-קוליים בבית זיקוק ביולוגי נועדה בעיקר לשפר את היבול, להפוך תהליכים לחסכוניים יותר בזמן ובאנרגיה ולשפר את טוהר ואיכות המוצר הסופי. Ultrasonication יכול לתרום תהליכים biorefinery שונים.

איך סוניקציה עובדת? – עקרון העבודה של אולטרסאונד

עבור עיבוד קולי בעל ביצועים גבוהים, אולטרסאונד בעוצמה גבוהה, בתדר נמוך מופק על ידי מחולל אולטרסאונד ומועבר באמצעות בדיקה קולית (סונוטרודה לנוזל. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה נחשב אולטרסאונד בטווח של 16-30kHz. בדיקת האולטרסאונד מתרחבת ומתכווצת למשל במהירות של 20kHz, ובכך משדרת בהתאמה 20,000 תנודות בשנייה לתוך התווך. כאשר הגלים העל-קוליים נעים דרך הנוזל, מחזורי לחץ גבוה (דחיסה) / לחץ נמוך לסירוגין (רפרקציה או התפשטות) יוצרים בועות ואקום זעירות או חללים, אשר גדלים על פני מספר מחזורי לחץ. בשלב הדחיסה של הנוזל והבועות, הלחץ הוא חיובי, ואילו שלב הררפקציה מייצר ואקום (לחץ שלילי). במהלך מחזורי הדחיסה-התפשטות, החללים בנוזל גדלים עד שהם מגיעים לגודל, שבו הם לא יכולים לספוג יותר אנרגיה. בשלב זה הם מתפוצצים באלימות. קריסתם של חללים אלה גורמת להשפעות אנרגטיות שונות, הידועות כתופעת הקוויטציה האקוסטית / האולטראסונית. קוויטציה אקוסטית מאופיינת בהשפעות אנרגטיות רבות, המשפיעות על נוזלים, מערכות מוצקות/נוזליות וכן מערכות גז/נוזל. האזור צפוף האנרגיה או אזור cavitational ידוע בשם מה שנקרא אזור נקודה חמה, אשר צפוף ביותר אנרגיה בסביבה הקרובה של הגשושית קולי ויורד עם הגדלת המרחק מן sonotrode. התמונה משמאל מראה קוויטציה אינטנסיבית בבדיקה קולית של 1kW במים. המאפיינים העיקריים של קוויטציה קולית כוללים טמפרטורות ולחצים גבוהים מאוד המתרחשים באופן מקומי ודיפרנציאלים בהתאמה, מערבולות וזרם נוזלי. במהלך קריסה של חללים על-קוליים בנקודות חמות על-קוליות, ניתן למדוד טמפרטורות של עד 5000 קלווין, לחצים של עד 200 אטמוספרות וסילונים נוזליים במהירות של עד 1000 קמ"ש. תנאים עתירי אנרגיה יוצאי דופן אלה תורמים להשפעות סונומכניות וסונוכימיות המעצימות את הביומסה והמערכות הכימיות בדרכים שונות.
ההשפעה העיקרית של ultarsonication על ביומסה נובעים מההשפעות הבאות:

• גזירה גבוהה: כוחות גזירה גבוהים על-קוליים משבשים נוזלים ומערכות מוצקות-נוזליות וגורמים לתסיסה עזה, הומוגניזציה והעברת מסה.
• ההשפעה: סילונים נוזליים וזרימה הנוצרים על ידי קוויטציה קולית מאיצים מוצקים בנוזלים, מה שמוביל לאחר מכן להתנגשות בין-חלקיקית. כאשר חלקיקים מתנגשים במהירויות גבוהות מאוד, הם נשחקים, מתנפצים, נטחנים ומתפזרים דק, לעתים קרובות עד לגודל ננומטרי. עבור חומר ביולוגי כגון רקמת צמח ופסולת ביולוגית, סילוני הנוזל במהירות גבוהה ומחזורי לחץ לסירוגין משבשים את דפנות התא ומשחררים את החומר התוך-תאי. התוצאה היא מיצוי יעיל ביותר של תרכובות ביו-אקטיביות וערבוב הומוגני של ביומסה.
• סערה: אולטרה-סוניקציה גורמת למערבולות אינטנסיביות, כוחות גזירה ומיקרו-תנועה בנוזל או בבוץ. בכך, הסוניקציה תמיד מעצימה את העברת המסה ומאיצה בכך תגובות ותהליכים.

מעבדים על-קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור בתי זיקוק ביולוגיים

Hielscher Ultrasonic מייצרת ומפיצה מערבלים קוליים גזירה גבוהה עבור יישום ביצועים גבוהים כגון הומוגניזציה, ערבוב, שיבוש תאים, התפוררות, מיצוי, פיזור, degasification וייזום של תגובות כימיות. כורים על-קוליים מיושמים בבתי זיקוק ביולוגיים ברחבי העולם על מנת להגביר את היעילות, התשואות ויחס ההמרה של תהליכים שונים.
ציוד על-קולי בעל ביצועים גבוהים עבור תהליכים biorefinery זמין עבור ספסל, טייס והתקנה תעשייתית. מכיוון שיישומים על-קוליים כגון חילוץ, התפרקות, התמוססות, שיפור העברת מסה, הומוגניזציה ופירוק הם כבר תהליכים מבוססים, המעבר מניסויים ראשונים, אופטימיזציה לדרישות התהליך הספציפיות שלך והתקנת מערכת הפרדה קולית תעשייתית מלאה ו / או שטיפה הוא מהיר ופשוט.
Hielscher Ultrasonics מספק ultrasonicators ביצועים גבוהים בכל גודל וקיבולת. עם UIP16000 (16kW), Hielscher מייצרת את המעבד הקולי החזק ביותר בעולם. UIP16000, כמו גם כל מערכות קוליות תעשייתיות אחרות יכול להיות אשכולות בקלות ליכולת העיבוד הנדרשת. כל Ultrasonicators Hielscher בנויים לפעולה 24/7 תחת עומס מלא בסביבות תובעניות.

בדיקות קוליות וכורי סונו לכל נפח

טווח המוצרים של Hielscher Ultrasonics מכסה את הספקטרום המלא של מעבדים קוליים, החל מאולטרסוניקטורים מעבדה קומפקטיים מעל מערכות ספסל ופיילוט ועד מעבדים קוליים תעשייתיים לחלוטין עם היכולת לעבד מטענים לשעה. מגוון המוצרים המלא מאפשר לנו להציע לך את הציוד האולטרסוני המתאים ביותר ליישום שלך, קיבולת התהליך ויעדי הייצור שלך.

אמפליטודות ניתנות לשליטה מדויקת לקבלת תוצאות מיטביות

כל המעבדים קוליים Hielscher ניתנים לשליטה מדויקת ובכך סוסי עבודה אמינים R&D וייצור. המשרעת היא אחד הפרמטרים המכריעים בתהליך המשפיעים על היעילות והאפקטיביות של תגובות המושרות סונוכימית וסונומכנית. כל Hielscher Ultrasonics’ מעבדים מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. סונוטרודים וקרניים מאיצים הם אביזרים המאפשרים לשנות את המשרעת בטווח רחב עוד יותר. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד ולספק את העוצמה הקולית הנדרשת עבור יישומים תובעניים. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7.
הגדרות משרעת מדויקות וניטור קבוע של פרמטרי התהליך העל-קולי באמצעות תוכנה חכמה מעניקים לך את האפשרות לעבד ביומסה בתנאים האולטרסוניים היעילים ביותר. סוניקציה אופטימלית למחזור ביומסה יעיל ביותר!
החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות. זה הופך את הציוד הקולי של Hielscher לכלי עבודה אמין הממלא את דרישות תהליך הזיקוק הביולוגי שלך.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ויוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית ומשפחתית, Hielscher מתעדף את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור המעבדים העל-קוליים שלה. כל האולטרה-סוניקטורים מתוכננים, מיוצרים ונבדקים ביסודיות במטה שלנו בטלטאו ליד ברלין, גרמניה. חוסן ואמינות של ציוד קולי של Hielscher להפוך אותו סוס עבודה הייצור שלך. פעולה 24/7 תחת עומס מלא ובסביבות תובעניות היא מאפיין טבעי של בדיקות קוליות ביצועים גבוהים של Hielscher וכורים. הצוות המיומן שלנו מוכן לסייע לך עם ידע תהליכי, הכשרה ותמיכה.

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: