Hielscher ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա

Ultrasonically օժանդակությամբ խմորում կենսաէթանոլի արտադրություն

խմորում

Խմորում կարող է լինել aerobic (= oxidative խմորում) կամ Անաէրոբ գործընթաց, որն օգտագործվում է կենսատեխնոլոգիական դիմումների փոխանակելու օրգանական նյութ է մանրէային, սնկային կամ այլ կենսաբանական բջջային կուլտուրաների կամ enzymes. Ըստ խմորում, էներգիա է արդյունահանվող է օքսիդացման օրգանական միացությունների, օրինակ ածխաջրեր.

Շաքար է առավել տարածված substrate խմորում, որի արդյունքում այն ​​բանից հետո, խմորում է ապրանքների, ինչպիսիք են lactic թթու, կաթնաշաքար, ethanol եւ ջրածնի. Համար ալկոհոլային խմորում, ethanol, հատկապես օգտագործելու համար որպես վառելիք, այլեւ ոգելից խմիչք – արտադրվում է խմորում: Երբ որոշակի խմորիչ strains, ինչպիսիք են Saccharomyces cerevisiae metabolize շաքարը, որ խմորիչ բջիջները փոխարկել մեկնարկային նյութական մեջ ethanol եւ ածխածնի երկօքսիդի.

Քիմիական հավասարումների ստորեւ ամփոփել է դարձի:

Ընդհանուր կենսաէթանոլի արտադրության, շաքարավազ փոխարկվում է խմորում մեջ lactic թթու, կաթնաշաքար, ethanol եւ ջրածնի.

Քիմիական հավասարումների ամփոփել է դարձի կենսաէթանոլի.

Եթե ​​սկսած նյութը օսլա, օրինակ եգիպտացորենի, նախ օսլա պետք է փոխակերպվել շաքարի. Համար կենսաէթանոլի օգտագործվել որպես վառելիքի, hydrolysis է օսլայի փոխակերպման պարտադիր է: Որպես կանոն, այդ hydrolysis է արագացավ acidic կամ ֆերմենտային բուժման կամ երկուսը միասին: Սովորաբար, խմորում իրականացվում է շուրջ 35-40 ° C:
Overview են տարբեր խմորում գործընթացներում:

սնունդ:

  • արտադրություն & պահպանում
  • կաթնամթերքի (lactic acid խմորում), օրինակ մածուն, թան, կեֆիր
  • lactic fermented բանջարեղեն, օրինակ Kimchi, miso, natto, tsukemono, sauerkraut
  • զարգացումը aromatics, օրինակ սոյայի սոուս
  • տարրալուծման դաբաղանյութեր, օրինակ թեյ, կակաո, սուրճ, ծխախոտ
  • ալկոհոլային խմիչքներ, օրինակ, գարեջուր, գինի, վիսկի

Drugs:

  • արտադրության բժշկական միացությունների, օրինակ Ինսուլին, hyaluronic թթու

Կենսագազի / Ethanol:

  • բարելավումը կենսագազի / կենսաէթանոլի արտադրություն

Տարբեր գիտական ​​եւ թեստեր bench-վերեւից եւ փորձնական չափի ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային բարելավում խմորում գործընթացը դարձնելով ավելի կենսազանգվածը հասանելի է ֆերմենտային խմորում: Է հետեւյալ բաժնում, հետեւանքները ուլտրաձայնային մի հեղուկ կմշակվի:

Ուլտրաձայնային ռեակտորները մեծացնում են բիոդիզի բերքը եւ վերամշակման արդյունավետությունը:

Կենսաէթանոլի կարող է արտադրվել Արեւածաղկի stalks, եգիպտացորեն, շաքարեղեգ եւ այլն

Հետեւանքները ուլտրաձայնային հեղուկ մշակման

Բարձր էներգիայի / ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային բարձր amplitudes կարող է գեներացվել է: Այսպիսով, բարձր հզորության / ցածր հաճախականությունը ուլտրաձայնային կարող են օգտագործվել մշակման հեղուկների, ինչպիսիք են mixing, emulsifying, ցրել եւ Deagglomeration, կամ ֆրեզերային.
Երբ sonicating հեղուկներ բարձր intensities, որ ձայնային ալիքները, որոնք տարածեք մեջ հեղուկ լրատվամիջոցների Արդյունքում ընդմիջվող, բարձր ճնշման (սեղմում) եւ ցածր ճնշման (նոսրացում) ցիկլեր, ինչպես դրույքաչափերով `կախված հաճախականությամբ: Ընթացքում ցածր ճնշման ցիկլի, բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների ստեղծել փոքր վակուումային փուչիկները կամ դատարկությունը լցնելու են հեղուկ: Երբ փուչիկները հասնելու ծավալը, որը նրանք այլեւս չեն կարող կլանել էներգիա, նրանք փլուզվել բռնությամբ ընթացքում բարձր ճնշման ցիկլի. Այս երեւույթը կոչվում cavitation. cavitation, այն է “ձեւավորումը, աճը, եւ implosive փլուզումը փուչիկները մի հեղուկ. Cavitational փլուզումը արտադրում ինտենսիվ լոկալ ջեռուցման (~ 5000 K), բարձր ճնշմանը (~ 1000 ATM) եւ ահռելի ջեռուցման եւ հովացման դրույքաչափերը (>109 Կ / վ)” եւ հեղուկ Jet հոսքը (~ 400 կմ / ժ) »: (Suslick 1998)

Քիմիական կառուցվածքը էթանոլի

Կառուցվածքային բանաձեւը էթանոլի

Կավիտացիան ստեղծելու համար կան տարբեր միջոցներ, ինչպիսիք են բարձր ճնշման վարդակները, ռոտոր-ստատորի խառնիչները կամ ուլտրաձայնային պրոցեսորները: Այդ բոլոր համակարգերում մուտքային էներգիան վերածվում է շփման, ճնշման, ալիքների եւ կավիտացիայի: Մուտքային էներգիայի մասնիկը, որը վերածվում է կավիտացիայի, կախված է մի քանի գործոններից, որոնք նկարագրում են հեղուկում կուտակիչ սարքերի շարժը: Արագացման ինտենսիվությունը էներգիայի էներգիայի արդյունավետ փոխակերպման վրա ազդող կարեւորագույն գործոններից մեկն է: Բարձր արագացումը բարձր ճնշման տարբերություններ է առաջացնում: Սա իր հերթին մեծացնում է հեղուկի միջոցով տարածվող ալիքների ստեղծման փոխարեն վակուումային փուչիկների ստեղծման հավանականությունը: Այսպիսով, ավելի բարձր արագացումը ավելի բարձր է էներգիայի մասնաբաժինը, որը վերափոխվում է կավիտացիայի:
Դեպքում ուլտրաձայնային transducer, առատություն ճոճում նկարագրում ինտենսիվությունը արագացման: Բարձրագույն amplitudes է հանգեցնել ավելի արդյունավետ ստեղծման cavitation. Ի լրումն ինտենսիվությամբ, որ հեղուկը պետք է արագացել է միջոց է ստեղծել մինիմալ կորուստներ առումով turbulences, շփման եւ ալիքի սերնդի. Համար, այս, որ լավագույն ուղին է միակողմանի ուղղությունը շարժման. Փոխելով լարվածությունը եւ պարամետրերի sonication գործընթացի, ուլտրաձայնային կարող են լինել շատ դժվար է կամ շատ փափուկ. Սա ստիպում ուլտրաձայնային շատ բազմակողմանի գործիք տարբեր ծրագրեր:
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Նկար 1 – Ուլտրաձայնային Lab սարք UP100H (100 Վտ) համար իրագործելիության թեստերի

Փափուկ դիմումները, դիմող մեղմ sonication տակ մեղմ պայմաններում, ներառում են դեզազինգը,, Emulsifying, Եւ enzyme ակտիվացման: Ծանր դիմումները բարձր ինտենսիվության / բարձր էներգիայի ուլտրաձայնային (հիմնականում ներքո բարձր ճնշման) են խոնավ մրրիկ,, Deagglomeration & մասնիկը չափ կրճատումը, եւ Ցրված, Համար բազմաթիվ ծրագրեր, ինչպիսիք են Էքստրակտ, Մասնատում կամ sonochemistry, Որ ուլտրաձայնային ինտենսիվությունը հայցվող կախված է կոնկրետ նյութական է sonicated: Են տարբեր պարամետրերի, որը կարող է հարմարեցվել է անհատական ​​գործընթացին, ուլտրաձայնային թույլ է տալիս գտնելու քաղցր տեղում յուրաքանչյուր անհատի գործընթացում.
Բացի այդ, որպես ականավոր իշխանության դարձի, ultrasonication առաջարկում է մեծ առավելություն լիարժեք վերահսկողության կարեւորագույն պարամետրերի: առատություն, ճնշման, ջերմաստիճանի, մածուցիկության, եւ համակենտրոնացումը. Այս առաջարկում է հնարավորություն հարմարվելու բոլոր այդ պարամետրերը, որի նպատակն է գտնել այն իդեալական վերամշակման պարամետրերի համար յուրաքանչյուր կոնկրետ նյութական. Սա հանգեցնում է բարձր արդյունավետության, ինչպես նաեւ օպտիմիզացված արդյունավետության.

Ուլտրաձայնային է բարելավել ֆերմենտացման, բացատրեց, exemplarily հետ կենսաէթանոլի արտադրություն

Կենսաէթանոլի արդյունք է տարրալուծման biomass կամ կենսաբանորեն քայքայվող հարցում թափոնների կողմից Անաէրոբ կամ aerobic բակտերիաների. Արտադրված էթանոլ հիմնականում օգտագործվում է որպես biofuel: Սա ստիպում կենսաէթանոլի վերականգնվող եւ էկոլոգիապես բարեկամական այլընտրանք բրածո վառելիքի, ինչպիսիք են բնական գազով:
Արտադրել ethanol - ից կենսազանգվածի, շաքարավազ, օսլա, եւ lignocellulosic նյութական կարող է օգտագործվել որպես հումք: Արդյունաբերական արտադրության չափը, շաքարավազի եւ օսլայից ներկայումս գերակշռում, քանի որ դրանք տնտեսապես բարենպաստ:
Թե ինչպես ուլտրաձայնային բարելավում է հաճախորդների անհատական ​​գործընթացի կոնկրետ հումք ներքո պայմաններում կարող է փորձել դուրս շատ պարզ է իրագործելիության թեստեր. Առաջին քայլ, որ sonication մի փոքր չափով է հումքի slurry հետ է ուլտրաձայնային լաբորատոր սարք ցույց կտա, եթե ուլտրաձայնային չի ազդում է feedstock:

Իրագործելիության Testing

Է առաջին թեստավորման փուլում, դա հարմար է ներկայացնել մի համեմատաբար բարձր քանակությամբ ուլտրաձայնային էներգիայի մեջ մի փոքր ծավալի հեղուկ, ինչպես դրանով հնարավորություն ավելանում է տեսնել, եթե որեւէ բան կարող է ձեռք բերել: Մի փոքր նմուշ ծավալը նույնպես կրճատում է ժամանակը, օգտագործելով սրահից սարքը եւ կրճատում է ծախսերը առաջին թեստերի.
Ուլտրաձայնային ալիքներ են փոխանցվում է sonotrode մակերեւույթին մեջ հեղուկ: Beneth է sonotrode մակերեսին, ուլտրաձայնային ուժգնությամբ առավել ինտենսիվ: Այսպիսով, կարճ հեռավորությունների միջեւ sonotrode եւ sonicated նյութական են նախընտրում: Երբ մի փոքր հեղուկ ծավալը ենթարկվում, հեռավորությունը sonotrode կարելի է պահել կարճ:
Ստորեւ բերված աղյուսակը ցույց է տալիս բնորոշ էներգիա / ուժգնության մակարդակը sonication գործընթացների հետո օպտիմալացման. Քանի որ առաջին դատավարությունները չի կարող առաջադրվել է օպտիմալ կոնֆիգուրացիայի, sonication ինտենսիվությունը եւ ժամանակի կողմից 10 մինչեւ 50 ժամանակներում բնորոշ արժեքի ցույց կտա, եթե առկա է որեւէ ազդեցություն է sonicated նյութի, թե ոչ:

պրոցես

էներգիա /

ծավալ

Ընտրանքի ծավալը

Ուժ

ժամանակ

Պարզ

< 100Ws / մլ

10ml

50W

< 20 վրկ

միջին

100Ws / մլ է 500Ws / մլ

10ml

50W

20 100 վրկ

դժվար

> 500Ws / մլ

10ml

50W

>100 վրկ

Աղյուսակ 1 – Բնորոշ sonication արժեքները հետո գործընթացի օպտիմալացման

Փաստացի իշխանությունը ներդրումը փորձարկման ասված կարելի է արձանագրել միջոցով միասնական տվյալների ձայնագրման (Uf200 ः տ եւ UP200St), PC-ինտերֆեյսը կամ PowerMeter: Հետ համատեղ արձանագրված տվյալներով լիություն ընդլայնված եւ ջերմաստիճանի, արդյունքները յուրաքանչյուր դատավարության կարող է գնահատել եւ ներքեւի գծի համար էներգետիկ / ծավալի կարող են ստեղծվել:
Եթե ​​թեստերի ժամանակ ընտրվել է օպտիմալ կոնֆիգուրացիա, ապա այս կոնֆիգուրացիայի կատարումը կարող է ստուգվել օպտիմալացման փուլում եւ հնարավոր է վերջապես հասցնել առեւտրային մակարդակին: Օպտիմալացման հեշտացման համար խիստ խորհուրդ է տրվում ուսումնասիրել sonication- ի սահմանները, օրինակ, ջերմաստիճանը, ամպլիտուդիան կամ էներգիան / ծավալը կոնկրետ ձեւակերպումների համար: Քանի որ ուլտրաձայնային բջիջները կարող են առաջացնել բջիջների, քիմիական նյութերի կամ մասնիկների բացասական ազդեցություններ, յուրաքանչյուր չափորոշիչի քննադատական ​​մակարդակները պետք է ուսումնասիրվեն, որպեսզի օպտիմալացումը սահմանվի պարամետրային տիրույթում, որտեղ բացասական ազդեցությունները չեն պահպանվում: Իրագործելիության ուսումնասիրության համար փոքր լաբորատորիան կամ նստարանային ստորաբաժանումները խորհուրդ են տրվում սահմանափակել սարքավորումների եւ նմուշների ծախսերը նման դատավարություններում: Ընդհանուր առմամբ, 100-1000 վտ-ոց միավորները ծառայում են տեխնիկատնտեսական ուսումնասիրության նպատակներին: (տես 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.

Աղյուսակ 1 – Բնորոշ sonication արժեքները հետո գործընթացի օպտիմալացման

օպտիմալացում

Այն արդյունքները ընթացքում իրագործելիության ուսումնասիրությունների կարող է ցույց տալ բավականին բարձր էներգիայի սպառումը վերաբերյալ փոքր ծավալով վերաբերվում: Բայց նպատակը տեխնիկատնտեսական քննության է հիմնականում է ցույց տալ, որ հետեւանքները ուլտրաձայնային է նյութական. Եթե ​​իրագործելիության փորձարկման դրական ազդեցություն է տեղի ունեցել, հետագա ջանքերը պետք է կատարվի, որպեսզի օպտիմալացնել էներգիայի / ձայնի հարաբերակցությունը: Սա նշանակում է ուսումնասիրել իդեալական կոնֆիգուրացիա ուլտրաձայնային պարամետրերի է հասնել առավելագույն եկամուտ օգտագործելով ավելի քիչ էներգիա հնարավորը, որպեսզի այդ գործընթացը տնտեսապես առավել խելամիտ եւ արդյունավետ: Գտնել օպտիմալ պարամետր կոնֆիգուրացիան – նախատեսված առավելությունների ստացումը էներգիայի նվազագույն ներդրմամբ `ամենակարևոր պարամետրերի միջև հարաբերակցությունը առատություն, ճնշման, ջերմաստիճանի եւ հեղուկ կազմը պետք է ուսումնասիրվեն: Այս երկրորդ քայլով փոփոխություն է խմբաքանակի sonication է շարունակական sonication setup հետ հոսքի բջջային ռեակտորի խորհուրդ է տրվում, քանի որ կարեւոր է, պարամետր ճնշման չի կարող ազդել խմբաքանակի sonication. Ընթացքում sonication է խմբաքանակի, որ ճնշումը սահմանափակվում է շրջապատող ճնշման. Եթե ​​sonication գործընթացը անցնում է pressurizable հոսքը բջջային պալատի, որ ճնշումը կարող է լինել բարձր (կամ փոքրացված), որը ընդհանուր առմամբ ազդում է ուլտրաձայնային cavitation կտրուկ. Ըստ օգտագործելով հոսքի բջիջը, հարաբերակցությունը միջեւ ճնշման եւ գործընթացի արդյունավետության կարող է որոշվել: Ուլտրաձայնային պրոցեսորները միջեւ 500 վտ եւ 2000 Վտ իշխանության են առավել հարմար է օպտիմալացնել գործընթաց:

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

Նկար 2 - Ծախսի աղյուսակը համար օպտիմալացման է ուլտրաձայնային գործընթացի

Scale-Up է առեւտրային Production

Եթե ​​օպտիմալ կոնֆիգուրացիա չի հայտնաբերվել, իսկ հետագա scale-up է, պարզ է, քանի որ ուլտրաձայնային գործընթացներ են լիովին reproducible գծային սանդղակի. Սա նշանակում է, որ այն դեպքում, երբ վերին շնչառությունը կիրառվում է միանման հեղուկի ձեւակերպման համար նույնական վերամշակման պարամետրերի կազմաձեւում, նույն էներգիան մեկ ծավալով պահանջվում է նույնական արդյունք ստանալուց անկախ վերամշակման մասշտաբներից: (Hielscher 2005): Դա հնարավորություն է տալիս իրականացնել Ուլտրաձայնային համակարգի օպտիմալ չափորոշիչի կոնֆիգուրացիան ամբողջ ծավալով: Փաստորեն, այն ծավալը, որը կարող է վերարտադրվել, կարող է անսահմանափակ լինել: Առեւտրային ուլտրաձայնային համակարգեր `մինչեւ 16,000 Վտ մեկ միավորի առկա են, եւ կարող է տեղադրվել կլաստերների. Նման կլաստերների ուլտրաձայնային վերամշակողների կարող է տեղադրվել զուգահեռ կամ շարքից: Ի կլաստերի իմաստուն տեղադրման բարձր իշխանության ուլտրաձայնային վերամշակողների, ընդհանուր իշխանությունը գրեթե անսահմանափակ, այնպես որ բարձր ծավալը հոսքերի կարող է ընթացք առանց խնդրի. Բացի այդ, եթե adaption է ուլտրաձայնային համակարգի պահանջվում, օրինակ Ինչպես հարմարեցնել պարամետրերը ձեւափոխված հեղուկ ձեւակերպման, սա կարող է հիմնականում կատարվել են փոխելով sonotrode, booster կամ հոսում բջիջը: Գծային scalability, որ վերարտադրելիության եւ կիրառելիություն ուլտրաձայնային կատարել այս նորարարական տեխնոլոգիան արդյունավետ եւ ծախսերի արդյունավետ.

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

Նկար 3 - Արդյունաբերական ուլտրաձայնի պրոցեսոր UIP16000 հետ 16,000 Watts իշխանության

Պարամետրերը ուլտրաձայնային մշակման

Ուլտրաձայնային հեղուկի վերամշակումը նկարագրվում է մի շարք պարամետրերով: Առավել կարեւոր են ամպլիտուդիան, ճնշումը, ջերմաստիճանը, փխրունությունը եւ համակենտրոնացումը: Գործողության արդյունքը, ինչպես օրինակ, մասնիկի չափը, տվյալ պարամետրային կոնֆիգուրացիայի համար էներգիայի գործառույթ է մշակված մեկ ծավալով: Ֆունկցիան փոփոխվում է առանձին պարամետրերով փոփոխություններով: Բացի այդ, ուլտրաձայնային միավորի sonotrode- ի մեկ մակերեւույթի հատվածի փաստացի հզորությունը կախված է պարամետրերից: Sonotrode- ի մեկ մակերեւույթի հատվածի հզորությունը մակերեսային ինտենսիվությունն է (I): Մակերեւութային ինտենսիվությունը կախված է amplitude (A), ճնշում (p), ռեակտորի ծավալը (VR), ջերմաստիճանը (T), մածուցիկությունը (η) եւ այլն:

Առավել կարեւոր պարամետրերի ուլտրաձայնային վերամշակման ներառում են ամպլիտուդային (ա), ճնշման (P), ռեակտորը ծավալը (VR), իսկ ջերմաստիճանը (T), եւ մածուցիկության (η):

Որ cavitational ազդեցությունը ուլտրաձայնային վերամշակման կախված է մակերեսային ինտենսիվության, որը decribed է լիություն (ա), ճնշման (P), ռեակտորը ծավալը (VR), իսկ ջերմաստիճանը (T), կպչունություն (η) եւ այլոց: Plus եւ մինուս նշանները ցույց են տալիս դրական կամ բացասական ազդեցությունը կոնկրետ պարամետրի վրա sonication ինտենսիվության.

Ազդեցությունը գեներացվել cavitation կախված է մակերեսային ինտենսիվության. Է նույն կերպ, որ գործընթացը արդյունք կորելյացվում: Ընդհանուր ելքային հզորություն ուլտրաձայնային միավորի արդյունք է մակերեսային ինտենսիվության (I) եւ մակերեսային տարածք (ներ):

P [Վ[] ես [Վ / / մմ²] * ի[մմ²]

առատություն

Առատություն ճոճում նկարագրում ճանապարհը (օրինակ 50 մկմ), որ sonotrode մակերեւույթը ճանապարհորդում է տվյալ պահին (օրինակ 1 / 20,000s է 20KHz): The մեծ առատություն, այնքան բարձր է տոկոսադրույքը, որի ճնշման կնվազեցնի ու ավելանում յուրաքանչյուր ինսուլտի. Ի լրումն, որ, ծավալը տարահանումը յուրաքանչյուր ինսուլտի ավելանում ինչի հետեւանքով ավելի մեծ Cavitation ծավալով (Bubble չափի եւ / կամ համարը): Երբ դիմել է դիսպերսիաներում, բարձրագույն amplitudes ցույց է տալիս ավելի բարձր վնասումը պինդ մասնիկների. Աղյուսակ 1-ում ցույց ընդհանուր արժեքները որոշ ուլտրաձայնային գործընթացների:

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Աղյուսակ 2 – Ընդհանուր Հանձնարարականներ amplitudes

ճնշում

Հեղուկի եռացման կետը կախված է ճնշումից: Որքան բարձր է ճնշումը, այնքան բարձր է եռանկյունը, եւ հակադարձ: Բարձր ճնշումը թույլ է տալիս կավիտացիան եռալ կետի մոտ կամ բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում: Այն նաեւ մեծացնում է թափանցիկության ինտենսիվությունը, որը կապված է ստատիկ ճնշման եւ պղպջակների մեջ գոլորշիների ճնշման տարբերության հետ (տես Vercet et al., 1999): Քանի որ ուլտրաձայնային ուժը եւ ինտենսիվությունը փոփոխվում են ճնշման փոփոխությամբ, կայուն ճնշման պոմպը նախընտրելի է: Հոսքային բջիջի մեջ հեղուկը մատակարարելիս պոմպը պետք է կարողանա համապատասխան ճնշման ներքո որոշակի հեղուկ հոսքերի հետ վարվել: Դիֆրագմ կամ մեմբրանի պոմպեր; ճկուն խողովակ, գուլպաներ կամ սեղմիչ պոմպեր; peristaltic պոմպեր; կամ մխոց կամ պտտվող պոմպը կստեղծի փոփոխական ճնշման տատանումներ: Նախատեսված են կենտրոնախույս պոմպեր, պտուտակային պոմպեր, պարույրային պոմպեր եւ պրոգրեսիվ խոռոչի պոմպեր, որոնք ապահովում են հեղուկի շարունակական կայուն ճնշման դեպքում sonicated: (Hielscher 2005)

ջերմաստիճան

Ըստ sonicating հեղուկ, իշխանությունը փոխանցվում են միջին: Քանի որ Ultrasonically գեներացվել տատանում առաջացնում turbulences եւ շփում, այն sonicated հեղուկ է համաձայն օրենքի թերմոդինամիկայի – պիտի տաքացնում: Վերգետնյա ջերմաստիճանը վերամշակված միջին կարող է լինել կործանարար է նյութական եւ նվազեցնել արդյունավետությունը ուլտրաձայնային cavitation. Նորարարական ուլտրաձայնային հոսքի բջիջները կարող են համալրված է սառեցման բաճկոնը (տես նկարը): Է, որ ստույգ նկատմամբ վերահսկողությունը հումքի ջերմաստիճանի ժամանակ ուլտրաձայնային վերամշակման տրվում: Համար սկահակ sonication փոքր ծավալների սառույցի բաղնիք ջերմային dissipation խորհուրդ է տրվում.

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

Նկար 3 - Ուլտրաձայնային transducer UIP1000hd (1000 Վտ) հետ հոսքի խցում հագեցած հովացման պիջակ - բնորոշ սարքավորումներ օպտիմալացման քայլերի կամ փոքրածավալ արտադրության

Կպչունություն եւ համակենտրոնացումը

Ուլտրաձայնային ֆրեզերային եւ Ցրված են հեղուկ գործընթացներ: Մասնիկները պետք է լինի մի կասեցման, օրինակ ջրի, նավթի, լուծիչներ կամ խեժի: Ըստ օգտագործման ուլտրաձայնային հոսքի միջոցով համակարգերի, հնարավոր է դառնում sonicate շատ մածուցիկ, կպչուն նյութ:
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային պրոցեսոր կարող է վազում է բավականին բարձր չոր կոնցենտրացիաների. Բարձր կոնցենտրացիան ապահովում արդյունավետությունը ուլտրաձայնային վերամշակման, քանի որ ուլտրաձայնային ֆրեզերային ազդեցությունը պայմանավորված է միջգերատեսչական մասնիկների բախման. Հետազոտությունները վկայում են, որ վթարի փոխարժեքը silica անկախ է ամուր համակենտրոնացման մինչեւ 50% (ըստ կշռի): Մշակման վարպետության խմբաքանակ հետ բարձր կենտրոնացված հումքի հարաբերակցությունը կազմում է տարածված արտադրության կարգը, օգտագործելով ultrasonication.

Իշխանությունը եւ ուժգնությամբ ընդդեմ էներգետիկայի

Մակերեւութային ինտենսիվությունը եւ ընդհանուր հզորությունը չեն միայն նկարագրել ինտենսիվությունը վերամշակման. The sonicated ընտրանքի ծավալը եւ ժամանակը բացահայտման որոշակի ինտենսիվության պետք է համարել է նկարագրելու մի sonication գործընթաց է, որպեսզի այն ընդլայնվող եւ վերարտադրելի: Տվյալ պարամետր կոնֆիգուրացիայից, որ գործընթացը արդյունք, օրինակ մասնիկը չափ կամ քիմիական փոխակերպման, կախված կլինի էներգիայի մեկ ծավալի (E / V):

Արդյունքը = զ (Է / /Վ )

Որտեղ էներգետիկ (E) արդյունք է, ելքային հզորությամբ (P) եւ ժամանակ ճառագայթման (t):

Է[WS] = P[Վ] *տ[ի[]

Փոփոխություններ պարամետրով կազմաձեւման կփոխի արդյունք գործառույթը: Սա, իր հերթին կարող է տարբերվել գումարը էներգիայի (E) համար անհրաժեշտ է տրված ընտրանքային արժեքի (V) ստանալ կոնկրետ արդյունք արժեք: Համար, այս պատճառով, որ դա բավարար չէ տեղակայել որոշակի իշխանությունը ուլտրաձայնային մի գործընթացի արդյունքի հասնել: Ավելի բարդ մոտեցում է պահանջվում է բացահայտել իշխանությունը անհրաժեշտ եւ պարամետրային կազմաձեւման որի իշխանությունը պետք է դրվել գործընթացի նյութական. (Hielscher 2005)

Ultrasonically օժանդակությամբ արտադրություն կենսաէթանոլի

Այն արդեն գիտեք, որ ուլտրաձայնային բարելավում է կենսաէթանոլի արտադրություն: Այն խորհուրդ է տրվում, որպեսզի պղտորվել է հեղուկ կենսազանգվածի է բարձր մածուցիկ SLURRY, որ դեռեւս pumpable. Ուլտրաձայնային ռեակտորներ կարող է գործածել բավականին բարձր պինդ կոնցենտրացիաների այնպես, որ sonication գործընթացը կարող է առաջադրվել առավել արդյունավետ: Որքան ավելի շատ նյութը պարունակվում է slurry, որ պակաս կրողն հեղուկ, որը չի շահույթ sonication գործընթացի, կընկալվի: Քանի որ ներմուծումը էներգիայի մեջ հեղուկ առաջացնում է ջեռուցման հեղուկ կողմից օրենքի Թերմոդինամիկայի, դա նշանակում է, որ ուլտրաձայնային էներգիայի կիրառվում է թիրախային նյութական, որքան հնարավոր է. Այդպիսի արդյունավետ գործընթացի նախագծման, ապարդյուն ջեռուցման ավելորդ օպերատորը հեղուկ խուսափել.
Ուլտրաձայնային աջակցում է Էքստրակտ է ներբջջային նյութական եւ դարձնում այն ​​դրանով հասանելի է ֆերմենտային խմորում: Մեղմ ուլտրաձայնային բուժումը կարող է բարձրացնել ֆերմենտային ակտիվություն, բայց դրա համար կենսազանգվածի արդյունահանման ավելի ինտենսիվ ուլտրաձայնային կպահանջվի: Հետեւաբար, enzymes պետք է ավելացված է կենսազանգվածի slurry բանից հետո, երբ sonication քանի որ ինտենսիվ ուլտրաձայնային inactivates ֆերմենտներ, որը հանդիսանում է ոչ ցանկալի ազդեցություն:

Ընթացիկ արդյունքները, ըստ գիտական ​​հետազոտությունների:

Այն ուսումնասիրությունները Yoswathana et al. (2010 թ.) Վերաբերող, ինչպես նաեւ կենսաէթանոլի արտադրության բրնձի ծղոտը ցույց են տվել, որ համադրություն acid նախնական մշակման եւ ուլտրաձայնի սարքավորւոմներ առաջ ֆերմենտային բուժման հանգեցնել ավելի շաքարի եկամտաբերությունը մինչեւ 44% (բրնձի ծղոտե հիմունքներով): Սա ցույց է տալիս արդյունավետությունը համակցության ֆիզիկական եւ քիմիական նախնական Բուժում նախքան ֆերմենտային հիդրոլիզի նկատմամբ lignocelluloses նյութի շաքարը.

Աղյուսակ 2 ցույց է տալիս դրական հետեւանքները ուլտրաձայնային ճառագայթման ժամանակ կենսաէթանոլի արտադրության բրնձի ծղոտը գրաֆիկորեն. (Փայտածուխ արդեն օգտագործվել է detoxify այն pretreated նմուշներ թթու / enzyme նախնական Բուժում եւ ուլտրաձայնային նախնական Բուժում)

The ուլտրաձայնի սարքավորւոմներ աջակցեցին խմորում արդյունքները զգալի բարձր ethanol եկամտաբերությունը: Որ կենսաէթանոլի արդեն արտադրվում է բրնձի ծղոտը:

աղյուսակ 2 – Ուլտրաձայնային բարձրացումը ethanol եկամտաբերության ընթացքում խմորում (Yoswathana et al., 2010):

Վերջերս մեկ այլ հետազոտության, ազդեցությունը ultrasonication է, որ Extracellular եւ ներբջջային մակարդակների β-galactosidase enzyme արդեն հետազոտվել: Սուլեյման et al. (2011 թ.) Կարող է բարելավել արդյունավետությունը կենսաէթանոլի արտադրության էական, օգտագործելով ուլտրաձայնային ժամը վերահսկվող ջերմաստիճանը խթանում է խմորիչ աճը Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537): Հեղինակները թղթի վրա վերսկսում որ ընդհատվող sonication իշխանության ուլտրաձայնային (20 կՀց-ից), ժամը duty փուլերի ≤20% խթանել կենսազանգվածի արտադրությունը, լակտոզա նյութափոխանակության եւ ethanol արտադրությունը Կ marxianus է համեմատաբար բարձր sonication ինտենսիվության 11.8Wcm-2, Լավագույն դեպքում, sonication ընդլայնումն վերջնական ethanol կոնցենտրացիան առ գրեթե 3.5 անգամ համեմատ վերահսկողության. Այս համապատասխանել է 3,5 անգամ արդիականացմանը ethanol արտադրողականության, սակայն պահանջվում 952W լրացուցիչ հզորությունում մեկ խորանարդ մետր արգանակ միջոցով sonication. Այս լրացուցիչ պահանջ էներգիայի էր, իհարկե, ընդունելի գործառնական նորմերի bioreactors եւ, բարձր արժեքային արտադրանքի, կարող է հեշտությամբ փոխհատուցվում են ավելացել արտադրողականության.

Եզրակացություն: Առավելությունները ից Ultrasonically-Աջակցել խմորման

Ուլտրաձայնային բուժում արդեն ցուցադրվել է որպես արդյունավետ եւ նորարարական տեխնիկայի բարձրացնել կենսաէթանոլի եկամտաբերությունը: Հիմնականում, ուլտրաձայնային օգտագործվում է հանենք ներբջջային նյութ կենսազանգվածից, ինչպես, օրինակ, եգիպտացորեն, soybeans, ծղոտե, ligno-cellulosic նյութական կամ բուսական թափոններից:

  • Աճ կենսաէթանոլի եկամտաբերության
  • Տրոհումը / Բջջային դեմս եւ ազատ արձակել ներբանկային բջջային նյութական
  • Բարելավված Անաէրոբ կազմալուծում
  • Ակտիվացում enzymes է մեղմ sonication
  • Բարելավումը գործընթացի արդյունավետության բարձր համակենտրոնացման slurries

Պարզ է փորձարկման, վերարտադրելի scale-up եւ հեշտ տեղադրման (նաեւ արդեն գոյություն ունեցող արտադրական հոսքերի) կատարում Ultrasonics շահավետ եւ արդյունավետ տեխնոլոգիա. Վստահելի արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները համար առեւտրային վերամշակման առկա են, եւ դարձնել այն հնարավոր է sonicate գրեթե անսահմանափակ հեղուկ ծավալների.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - Ստեղծեք հետ 1000W ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP1000hd, Հոսում բջջային, տանկի եւ պոմպ

Հետադարձ կապ / Հարցրեք ավելի շատ տեղեկությունների համար

Խոսեք մեզ ձեր վերամշակող պահանջներին. Մենք խորհուրդ ենք տալիս, որ ամենահարմար setup եւ վերամշակման պարամետրերի ձեր նախագծին.





Խնդրում ենք նկատի ունենալ մեր Գաղտնիության քաղաքականություն,


Գրականություն / հղումներ

  • Hielscher, Տ (2005): Ուլտրաձայնային արտադրություն NANO-size էմուլսիաներում եւ դիսպերսիաներում. է: վարույթի եվրոպական nanosystems համաժողով ԻԷՆԷՍ’05:
  • Jomdecha, C .; Prateepasen, Ա. (2006 թ.): Հետազոտական ​​ցածր ուլտրաձայնային էներգետիկայի Ազդում է խմորիչների աճի խմորումը: Ժամը: 12րդ Ասիա-խաղաղօվկիանոսյան վերաբերյալ կոնֆերանս NDT, 5.-10.11.2006, Auckland, Նոր Զելանդիա:
  • Kuldiloke, J. (2002): Հետեւանքները ուլտրաձայնային, ջերմաստիճանի եւ ճնշման բուժման վերաբերյալ enzyme գործունեության մի որակի ցուցանիշների Մրգային եւ բանջարեղենային հյութեր. Ph.D. Թեզ ժամը տեխնիկական համալսարանի: Berlin, 2002.
  • Mokkila, Մ., Mustranta, Ա., Buchert, J., Poutanen, Կ. (2004): Համատեղելով սնուցման Ուլտրաձայնային հետ enzymes է հատապտուղ հյութ վերամշակման. Ժամը 2-րդ Int. Conf. Biocatalysis սննդամթերքի եւ խմիչքների, 19-22.9.2004, Շտուտգարտ, Գերմանիա:
  • Müller, Մ. Ռ. Ա .; Ehrmann, Մ. Ա .; Vogel, Ռ. Ֆ. (2000 թ.): Մուլտիպլեքսային PCR համար հայտնաբերում Lactobacillus pontis եւ երկու տեսակների հետ կապված մի թթխմորը խմորում. կիրառական & Շրջակա միջավայրի Մանրէաբանություն. 66/5 2000. էջ 2113-2116:
  • Նիկոլիչը, S .; Mojovic, L .; Rakin, Մ .; Pejin, D .; Pejin, J. (2010): Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ արտադրությունը կենսաէթանոլի կողմից simoultaneous saccharification եւ խմորում corn կերակուր. Ի: Food քիմիայի 122/2010. էջ 216-222:
  • Սուլեյման, Ա. Z .; Ajit, Ա .; Յունուսը, Ռ. Մ .; Cisti, Ե (2011): Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ խմորում խթանող կենսաէթանոլի արտադրողականությունը: Կենսաքիմիական Engineering Journal 54/2011: էջ 141-150:
  • Suslick, Կ. Ս. (1998 թ.): Kirk-Othmer հանրագիտարան քիմիական տեխնոլոգիայի. 4րդ խմբ. Wiley & Որդիները: New York, 1998 թ. Էջ 517-541:
  • Yoswathana, N .; Phuriphipat, P .; Treyawutthiawat, P .; Eshtiaghi, Մ. Ն. (2010 թ.): Կենսաէթանոլի արտադրություն է Rice Straw: Ի: Energy Research Journal 1/1, 2010. էջ 26-31: