Biorefinery yang Efisien melalui Intensifikasi Proses Ultrasonik

Ultrasonikasi adalah teknik intensifikasi proses, yang diimplementasikan ke dalam berbagai proses di biorefinery. Proses khas yang mendapat manfaat signifikan dari perawatan ultrasonik adalah ekstraksi, reaksi heterogen lambat serta aplikasi lain yang melibatkan pencampuran, homogeniazsi, dan dispersi yang intens. Ultrasonikasi mempercepat proses dan reaksi dan membuatnya lebih efisien. Hasil dari proses yang dipromosikan secara ultrasonik adalah hasil / output yang lebih tinggi dan tingkat konversi yang lebih tinggi.

Apa itu Bio-Refineries?

Biorefinery adalah fasilitas produksi yang mengintegrasikan proses konversi biomassa dan peralatan pemrosesan untuk menghasilkan bahan bakar, energi, dan produk bermanfaat lainnya seperti bahan kimia dari bahan baku biomassa. Biomassa khas yang diproses di biorefinery meliputi bahan baku seperti limbah pertanian dan produk sampingan, yang didaur ulang menjadi berbagai produk berbasis bio yang bernilai tambah, misalnya, makanan, pakan, bahan kimia, bioenergi (biofuel, listrik dan/atau panas). Proses produksi biorefinery dimaksudkan agar berkelanjutan dan ramah lingkungan. Mirip dengan kilang konvensional, biorefinery dapat menyediakan beberapa bahan kimia dengan memfraksinasi bahan baku awal (biomassa) menjadi beberapa zat antara (karbohidrat, protein, trigliserida) yang selanjutnya dapat diubah menjadi produk bernilai tambah. Karakteristik utama biorefinery adalah valorisasi dan daur ulang/daur ulang limbah seperti limbah pertanian, perkotaan, dan industri dengan cara mengubah biomassa yang tidak berguna menjadi bahan berharga.

Biorefinery yang Diintensifkan Secara Ultrasonik

Dengan integrasi ultrasonikasi, banyak proses seperti ekstraksi, pencernaan, disintegrasi, transesterifikasi di antara banyak lainnya dapat dijalankan secara signifikan lebih efisien. Intensifikasi proses ultrasonik dalam biorefinery bertujuan terutama untuk meningkatkan hasil, untuk membuat proses lebih hemat waktu dan energi dan untuk meningkatkan kemurnian dan kualitas produk akhir. Ultrasonikasi dapat berkontribusi pada berbagai proses biorefinery.

Bagaimana Sonikasi Bekerja? – Prinsip Kerja USG

Untuk pemrosesan ultrasonik berkinerja tinggi, ultrasound intensitas tinggi dan frekuensi rendah dihasilkan oleh generator ultrasound dan ditransmisikan melalui probe ultrasonik (sonotrode ke dalam cairan. Ultrasonografi berdaya tinggi dianggap sebagai ultrasound dalam kisaran 16-30kHz. Probe ultrasound mengembang dan berkontraksi misalnya, pada 20kHz, sehingga mentransmisikan masing-masing 20.000 getaran per detik ke dalam medium. Ketika gelombang ultrasonik bergerak melalui cairan, siklus tekanan tinggi (kompresi) / tekanan rendah (rarefaction atau ekspansi) bergantian menciptakan gelembung atau rongga vakum kecil, yang tumbuh selama beberapa siklus tekanan. Selama fase kompresi cairan dan gelembung, tekanannya positif, sedangkan fase rarefaction menghasilkan vakum (tekanan negatif.) Selama siklus kompresi-ekspansi, rongga dalam cairan tumbuh sampai mencapai ukuran, di mana mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi. Pada titik ini, mereka meledak dengan keras. Ledakan rongga tersebut menghasilkan berbagai efek yang sangat energik, yang dikenal sebagai fenomena kavitasi akustik / ultrasonik. Kavitasi akustik ditandai dengan berbagai efek yang sangat energik, yang berdampak pada cairan, sistem padat/cair serta sistem gas/cair. Zona padat energi atau zona kavitasi dikenal sebagai apa yang disebut zona titik panas, yang paling padat energi di sekitar probe ultrasonik dan menurun dengan bertambahnya jarak dari sonotrode. Gambar kiri menunjukkan kavitasi intens pada probe ultrasonik 1kW di dalam air. Karakteristik utama kavitasi ultrasonik meliputi suhu dan tekanan yang sangat tinggi yang terjadi secara lokal dan masing-masing diferensial, turbulensi, dan aliran cairan. Selama ledakan rongga ultrasonik di titik panas ultrasonik, suhu hingga 5000 Kelvin, tekanan hingga 200 atmosfer dan jet cair hingga 1000km / jam dapat diukur. Kondisi intensitas energi yang luar biasa ini berkontribusi pada efek sonomekanik dan sonokimia yang mengintensifkan sistem biomassa dan kimia dengan berbagai cara.
Dampak utama ultarsonikasi pada biomassa dihasilkan dari efek berikut:

• Geser tinggi: Gaya geser tinggi ultrasonik mengganggu cairan dan sistem cair-padat yang menyebabkan agitasi intens, homogenisasi, dan perpindahan massa.
• Dampak: Jet cair dan aliran yang dihasilkan oleh kavitasi ultrasonik mempercepat padatan dalam cairan, yang selanjutnya menyebabkan tabrakan interpartis. Ketika partikel bertabrakan dengan kecepatan yang sangat tinggi, mereka terkikis, pecah dan digiling dan tersebar halus, seringkali hingga ukuran nano. Untuk materi biologis seperti jaringan tanaman dan bio-waste, jet cairan berkecepatan tinggi dan siklus tekanan bergantian mengganggu dinding sel dan melepaskan bahan intraseluler. Hal ini menghasilkan ekstraksi senyawa bioaktif yang sangat efisien dan pencampuran biomassa yang homogen.
• Agitasi: Ultrasonikasi menyebabkan turbulensi yang intens, gaya geser dan gerakan mikro dalam cairan atau bubur. Dengan demikian, sonikasi selalu mengintensifkan perpindahan massa dan mempercepat reaksi dan proses.

Prosesor Ultrasonik Performa Tinggi untuk Biorefinery

Hielscher Ultrasonic memproduksi dan mendistribusikan mixer ultrasonik geser tinggi untuk aplikasi berkinerja tinggi seperti homogenisasi, pencampuran, gangguan sel, disintegrasi, ekstraksi, dispersi, degasifikasi dan inisiasi reaksi kimia. Reaktor ultrasonik diimplementasikan di biorefinery di seluruh dunia untuk meningkatkan efisiensi, hasil, dan tingkat konversi dari berbagai proses.
Peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk proses biorefinery sudah tersedia untuk instalasi bench-top, pilot dan industri. Karena aplikasi ultrasonik seperti ekstraksi, disintegrasi, pelarutan, peningkatan transfer massa, homogenisasi dan deaerasi sudah ditetapkan sebagai proses, transisi dari uji coba pertama, optimalisasi ke persyaratan proses spesifik Anda dan pemasangan sistem pemisahan dan/atau pencucian ultrasonik industri sepenuhnya cepat dan sederhana.
Hielscher Ultrasonics memasok ultrasonicator berkinerja tinggi pada berbagai ukuran dan kapasitas. Dengan UIP16000 (16kW), Hielscher memproduksi prosesor ultrasonik paling kuat di seluruh dunia. UIP16000 serta semua sistem ultrasonik industri lainnya dapat dengan mudah dikelompokkan ke kapasitas pemrosesan yang diperlukan. Semua ultrasonicator Hielscher dibuat untuk operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut.

Probe Ultrasonik dan Reaktor Sono untuk Volume Berapa Pun

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicator lab kompak melalui sistem bench-top dan pilot hingga prosesor ultrasonik industri penuh dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan ultrasonik yang paling cocok untuk aplikasi, kapasitas proses, dan target produksi Anda.

Amplitudo yang dapat dikontrol secara tepat untuk hasil yang optimal

Semua prosesor ultrasonik Hielscher dapat dikontrol secara tepat dan dengan demikian kuda kerja yang andal di R&D dan produksi. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi yang diinduksi secara sonokimia dan sonomekanis. Semua Ultrasonik Hielscher’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan klakson booster adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam jangkauan yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk memproses biomassa dalam kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk daur ulang biomassa yang paling efisien!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher sebagai alat kerja yang andal yang memenuhi persyaratan proses biorefining Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonicator dirancang, diproduksi dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Kekokohan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari probe dan reaktor ultrasonik berkinerja tinggi Hielscher. Tim terampil kami siap membantu Anda dengan pengetahuan, pelatihan, dan dukungan proses.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: