Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Fermentazione ad ultrasuoni assistita per la produzione di bioetanolo

fermentazione

La fermentazione può essere un processo aerobico (= fermentazione ossidativa) o anaerobico, che viene utilizzato per applicazioni biotecnologiche per convertire materiale organico mediante colture batteriche, fungine o altre colture cellulari biologiche o enzimi. Attraverso la fermentazione, l'energia viene estratta dall'ossidazione di composti organici, ad esempio i carboidrati.

Lo zucchero è il substrato di fermentazione più comune, che risulta dopo la fermentazione in prodotti come l'acido lattico, il lattosio, l'etanolo e l'idrogeno. Per la fermentazione alcolica, etanolo - specialmente per l'uso come carburante, ma anche per le bevande alcoliche. – è prodotto dalla fermentazione. Quando certi ceppi di lievito, come ad esempio Saccharomyces cerevisiae metabolizzare lo zucchero, le cellule di lievito trasformano il materiale di partenza in etanolo e anidride carbonica.

Le equazioni chimiche sotto riportate riassumono la conversione:

Nella comune produzione di bioetanolo, lo zucchero viene trasformato per fermentazione in acido lattico, lattosio, etanolo e idrogeno.

Le equazioni chimiche riassumono la conversione in bioetanolo.

Se la materia prima è l'amido, ad esempio di mais, l'amido deve essere trasformato in zucchero. Per il bioetanolo utilizzato come combustibile, è necessaria l'idrolisi per la conversione dell'amido. In genere, l'idrolisi è accelerata da un trattamento acido o enzimatico o da una combinazione di entrambi. Normalmente la fermentazione si svolge a circa 35-40 °C.
Panoramica dei vari processi di fermentazione:

Cibo :

  • produzione & preservazione
  • latticini (fermentazione dell'acido lattico), ad esempio yogurt, latticello, latticello, kefir
  • verdure fermentate lattiche, ad esempio kimchi, miso, natto, tsukemono, crauti, crauti
  • sviluppo di aromatici, ad esempio la salsa di soia
  • decomposizione di agenti concianti, ad esempio tè, cacao, caffè, tabacco, ecc.
  • bevande alcoliche, ad es. birra, vino, whiskey, ecc.

Droghe :

  • produzione di composti medici, ad esempio insulina, acido ialuronico

Biogas/etanolo :

  • miglioramento della produzione di biogas/bioetanolo

Diverse ricerche e test in formato da banco e pilota hanno dimostrato che gli ultrasuoni migliorano il processo di fermentazione rendendo disponibile una maggiore quantità di biomassa per la fermentazione enzimatica. Nella sezione seguente saranno elaborati gli effetti degli ultrasuoni in un liquido.

Reattori ad ultrasuoni aumentano il rendimento di biodiesel e l’efficienza dei processi!

Il bioetanolo può essere prodotto da gambi di girasole, mais, canna da zucchero, ecc.

Effetti del trattamento dei liquidi ad ultrasuoni

Con ultrasuoni ad alta potenza/bassa frequenza possono essere generate ampiezze elevate. In questo modo, gli ultrasuoni ad alta potenza/bassa frequenza possono essere utilizzati per il trattamento di liquidi come la miscelazione, l'emulsione, la dispersione e la deagglomerazione o la fresatura.
Nel caso di liquidi sonori ad alta intensità, le onde sonore che si propagano nel liquido si traducono in cicli alternati di alta (compressione) e bassa pressione (rarefazione), con frequenze variabili a seconda della frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume al quale non possono più assorbire energia, collassano violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Questo fenomeno è chiamato cavitazione. cavitazionecioè “la formazione, la crescita e il collasso implosivo di bolle in un liquido. Il collasso cavitazionale produce un intenso riscaldamento locale (~5000 K), alte pressioni (~1000 atm), ed enormi velocità di riscaldamento e raffreddamento (>109 K/sec)” e flussi a getto liquido (~400 km/h)". (Suslick 1998)

Struttura chimica dell'etanolo

Formula strutturale dell'etanolo

Ci sono diversi mezzi per creare cavitazione, come ad esempio ugelli ad alta pressione, miscelatori rotore-statore o processori ad ultrasuoni. In tutti questi sistemi l'energia in ingresso si trasforma in attrito, turbolenze, onde e cavitazione. La frazione di energia in ingresso che viene trasformata in cavitazione dipende da diversi fattori che descrivono il movimento dell'impianto di generazione di cavitazione nel liquido. L'intensità dell'accelerazione è uno dei fattori più importanti che influenzano l'efficiente trasformazione dell'energia in cavitazione. Un'accelerazione più elevata crea differenze di pressione più elevate. Questo a sua volta aumenta la probabilità della creazione di bolle di vuoto invece della creazione di onde che si propagano attraverso il liquido. Così, più alta è l'accelerazione, più alta è la frazione di energia che si trasforma in cavitazione.
Nel caso di un trasduttore ad ultrasuoni, l'ampiezza dell'oscillazione descrive l'intensità dell'accelerazione. Ampiezze più elevate si traducono in una più efficace creazione di cavitazione. Oltre all'intensità, il liquido deve essere accelerato in modo da creare perdite minime in termini di turbolenze, attrito e generazione di onde. Per questo, il modo ottimale è una direzione unilaterale di movimento. Cambiando l'intensità e i parametri del processo di sonicazione, gli ultrasuoni possono essere molto duri o molto morbidi. Questo rende gli ultrasuoni uno strumento molto versatile per varie applicazioni.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Figura 1 – dispositivo da laboratorio ad ultrasuoni UP100H (100 watt) per prove di fattibilità

Le applicazioni morbide, che applicano una lieve sonicazione in condizioni di lieve entità, includono Degasaggio, la emulsionee l'attivazione degli enzimi. Le applicazioni difficili con ultrasuoni ad alta intensità/alta potenza (per lo più sotto alta pressione) sono Fresatura a umido, Deagglomerato & riduzione della dimensione delle particelle, e la dispersione. Per molte applicazioni come estrazione, disintegrazione o Sonochimical'intensità ultrasonica richiesta dipende dal materiale specifico da sonicare. Grazie alla varietà di parametri, che possono essere adattati al singolo processo, gli ultrasuoni consentono di trovare il punto di forza di ogni singolo processo.
Oltre ad un'eccezionale conversione di potenza, l'ultrasonicazione offre il grande vantaggio del pieno controllo dei parametri più importanti: Ampiezza, pressione, temperatura, viscosità e concentrazione. Questo offre la possibilità di regolare tutti questi parametri con l'obiettivo di trovare i parametri di lavorazione ideali per ogni specifico materiale. Ciò si traduce in una maggiore efficacia e in un'efficienza ottimizzata.

Ultrasuoni per migliorare i processi di fermentazione, spiegati in modo esemplare con la produzione di bioetanolo.

Il bioetanolo è il prodotto della decomposizione della biomassa o della materia biodegradabile dei rifiuti da parte di batteri anaerobici o aerobici. L'etanolo prodotto viene utilizzato principalmente come biocarburante. Questo rende il bioetanolo un'alternativa rinnovabile ed ecologica per i combustibili fossili, come il gas naturale.
Per produrre etanolo da biomassa, si possono utilizzare come materia prima zucchero, amido e materiale lignocellulosico. Per le dimensioni della produzione industriale, lo zucchero e l'amido sono attualmente predominanti in quanto economicamente favorevoli.
Come gli ultrasuoni migliorano un processo individuale del cliente con materie prime specifiche in determinate condizioni può essere provato in modo molto semplice con test di fattibilità. In una prima fase, la sonicazione di una piccola quantità di slurry di materia prima con un sistema ad ultrasuoni. apparecchio da laboratorio se gli ultrasuoni influiscono sulle materie prime.

Test di fattibilità

Nella prima fase di prova, è opportuno introdurre una quantità relativamente elevata di energia ultrasonica in un piccolo volume di liquido, in modo da aumentare le possibilità di vedere se si possono ottenere risultati. Un piccolo volume di campioni riduce anche il tempo di utilizzo di un apparecchio da laboratorio e riduce i costi per i primi test.
Le onde ultrasoniche vengono trasmesse dalla superficie del sonotrodo nel liquido. Beneth la superficie sonotrodo, l'intensità degli ultrasuoni è più intensa. Pertanto, sono preferibili brevi distanze tra il sonotrodo e il materiale sonicato. Quando viene esposto un piccolo volume di liquido, la distanza dal sonotrodo può essere mantenuta breve.
La tabella seguente mostra i livelli tipici di energia/volume per i processi di sonicazione dopo l'ottimizzazione. Poiché le prime prove non saranno eseguite alla configurazione ottimale, l'intensità di sonicazione e il tempo da 10 a 50 volte il valore tipico mostrerà se c'è qualche effetto sul materiale sonicato o meno.

Processo

Energia

quantitativo

Volume del campione

Potenza

durata

Semplice

< 100Ws/mL

10mL

50W

< 20 sec

Medio

100Ws/mL a 500Ws/mL

10mL

50W

Da 20 a 100 secondi

Duro

> 500Ws/mL

10mL

50W

>100 sec

Tabella 1 – Valori tipici di sonicazione dopo l'ottimizzazione del processo

L'effettiva potenza assorbita dai test può essere registrata tramite la registrazione dati integrata (UP200Ht e UP200St), con interfaccia PC o in polvere. In combinazione con i dati registrati dell'impostazione dell'ampiezza e della temperatura, è possibile valutare i risultati di ogni prova e stabilire una linea di fondo per l'energia/volume.
Se durante i test è stata scelta una configurazione ottimale, questa prestazione di configurazione potrebbe essere verificata durante una fase di ottimizzazione e potrebbe infine essere portata a livello commerciale. Per facilitare l'ottimizzazione, si raccomanda vivamente di esaminare i limiti della sonicazione, ad esempio temperatura, ampiezza o energia/volume anche per formulazioni specifiche. Poiché gli ultrasuoni possono generare effetti negativi per cellule, sostanze chimiche o particelle, i livelli critici per ciascun parametro devono essere esaminati al fine di limitare la seguente ottimizzazione all'intervallo di parametri in cui non si osservano gli effetti negativi. Per lo studio di fattibilità si raccomandano piccole unità da laboratorio o da banco per limitare le spese per attrezzature e campioni in tali prove. In generale, le unità da 100 a 1.000 Watt servono molto bene agli scopi dello studio di fattibilità. (cfr. 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.

Tabella 1 – Valori tipici di sonicazione dopo l'ottimizzazione del processo

Ottimizzazione

I risultati ottenuti durante gli studi di fattibilità possono mostrare un consumo energetico piuttosto elevato per quanto riguarda il piccolo volume trattato. Ma lo scopo del test di fattibilità è principalmente quello di mostrare gli effetti degli ultrasuoni sul materiale. Se nei test di fattibilità si sono verificati effetti positivi, è necessario compiere ulteriori sforzi per ottimizzare il rapporto energia/volume. Ciò significa esplorare la configurazione ideale dei parametri ecografici per ottenere il massimo rendimento utilizzando la minore energia possibile per rendere il processo economicamente più ragionevole ed efficiente. Per trovare la configurazione ottimale dei parametri – ottenere i benefici previsti con un apporto minimo di energia - la correlazione tra i parametri più importanti ampiezza, pressione, pressione, temperatura e liquide composizione devono essere studiati. In questa seconda fase si raccomanda il passaggio dalla sonicazione in batch ad una configurazione di sonicazione continua con reattore a cella di flusso, poiché l'importante parametro di pressione non può essere influenzato per la sonicazione in batch. Durante la sonicazione in un lotto, la pressione è limitata alla pressione ambiente. Se il processo di sonicazione supera una cella a flusso pressurizzabile, la pressione può essere elevata (o ridotta) che in generale influisce sugli ultrasuoni. cavitazione in modo drastico. Utilizzando una cella di flusso, è possibile determinare la correlazione tra pressione ed efficienza del processo. Processori ad ultrasuoni tra 500 watt e 2000 watt di potenza sono le più adatte ad ottimizzare un processo.

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

Figura 2 - Diagramma di flusso per l'ottimizzazione di un processo ad ultrasuoni

Scale-up alla produzione commerciale

Se è stata trovata la configurazione ottimale, l'ulteriore scale-up è semplice come lo sono i processi ad ultrasuoni. completamente riproducibile su scala lineare. Ciò significa che, quando gli ultrasuoni sono applicati ad una formulazione liquida identica con la stessa configurazione dei parametri di trattamento, è necessaria la stessa energia per volume per ottenere un risultato identico indipendentemente dalla scala di trattamento. (Hielscher 2005). In questo modo è possibile implementare la configurazione ottimale dei parametri degli ultrasuoni fino alle dimensioni di produzione su larga scala. Virtualmente, il volume che può essere elaborato ad ultrasuoni è praticamente illimitato. Sistemi a ultrasuoni commerciali con fino a 16.000 watt per unità sono disponibili e possono essere installati in cluster. Tali gruppi di processori ad ultrasuoni possono essere installati in parallelo o in serie. Grazie all'installazione in cluster di processori ad ultrasuoni ad alta potenza, la potenza totale è quasi illimitata, in modo che i flussi ad alto volume possono essere elaborati senza problemi. Anche se è necessario un adattamento del sistema ad ultrasuoni, ad esempio per adattare i parametri ad una formulazione liquida modificata, questo può essere fatto principalmente cambiando sonotrodo, booster o cella di flusso. La scalabilità lineare, la riproducibilità e l'adattabilità degli ultrasuoni rendono questa tecnologia innovativa efficiente ed economica.

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

Figura 3 - Processore industriale ad ultrasuoni UIP16000 con 16.000 watt di potenza

Parametri di elaborazione ad ultrasuoni

L'elaborazione di liquidi ad ultrasuoni è descritta da una serie di parametri. Le più importanti sono l'ampiezza, la pressione, la temperatura, la viscosità e la concentrazione. Il risultato del processo, come la dimensione delle particelle, per una data configurazione dei parametri è una funzione dell'energia per volume trattato. La funzione cambia con le modifiche dei singoli parametri. Inoltre, l'effettiva potenza di uscita per superficie del sonotrodo di un'unità a ultrasuoni dipende dai parametri. La potenza di uscita per area superficiale del sonotrodo è l'intensità superficiale (I). L'intensità superficiale dipende dall'ampiezza (A), dalla pressione (p), dal volume del reattore (VR), dalla temperatura (T), dalla viscosità (η) e da altri fattori.

I parametri più importanti del trattamento ad ultrasuoni includono l'ampiezza (A), la pressione (p), il volume del reattore (VR), la temperatura (T) e la viscosità (η).

L'impatto cavitazionale dell'elaborazione ultrasonica dipende dall'intensità superficiale che è decritta dall'ampiezza (A), dalla pressione (p), dal volume del reattore (VR), dalla temperatura (T), dalla viscosità (η) e da altri fattori. I segni più e meno indicano un'influenza positiva o negativa del parametro specifico sull'intensità di sonicazione.

L'impatto della cavitazione generata dipende dall'intensità della superficie. Allo stesso modo, il risultato del processo è correlato. La potenza totale di un'unità a ultrasuoni è il prodotto dell'intensità superficiale (I) e dell'area superficiale (S):

P [w] I [w / mm²]* s[mm²]

ampiezza

L'ampiezza dell'oscillazione descrive il modo (es. 50 µm) in cui la superficie del sonotrodo viaggia in un dato tempo (es. 1/20,000s a 20kHz). Più grande è l'ampiezza, maggiore è la velocità con cui la pressione si abbassa e aumenta ad ogni corsa. In aggiunta a ciò, lo spostamento di volume di ogni colpo aumenta con conseguente aumento del volume di cavitazione (dimensione della bolla e/o numero di bolle). Se applicato alle dispersioni, le ampiezze maggiori mostrano una maggiore distruttività delle particelle solide. La tabella 1 mostra i valori generali per alcuni processi ad ultrasuoni.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Tabella 2 – Raccomandazioni generali per le ampiezze

pressione

Il punto di ebollizione di un liquido dipende dalla pressione. Più alta è la pressione, più alto è il punto di ebollizione e viceversa. L'elevata pressione consente la cavitazione a temperature vicine o superiori al punto di ebollizione. Aumenta anche l'intensità dell'implosione, che è correlata alla differenza tra la pressione statica e la tensione di vapore all'interno della bolla (cfr. Vercet et al. 1999). Poiché la potenza e l'intensità degli ultrasuoni cambia rapidamente al variare della pressione, è preferibile una pompa a pressione costante. Quando si fornisce il liquido a una cella di flusso, la pompa deve essere in grado di gestire il flusso di liquido specifico a pressioni adeguate. Pompe a membrana o a membrana, pompe a tubo flessibile, peristaltiche, pompe peristaltiche, pompe a pistone o a pistone o a stantuffo creano fluttuazioni di pressione alternate. Sono preferibili pompe centrifughe, pompe ad ingranaggi, pompe a spirale e pompe monovite che alimentano il liquido da sonicare ad una pressione stabile e continua. (Hielscher 2005)

Temperatura

Attraverso il suono di un liquido, la potenza viene trasmessa al mezzo. Poiché l'oscillazione generata ad ultrasuoni provoca turbolenze e attriti, il liquido sonicato - secondo la legge della termodinamica. – si riscalderà. Temperature elevate del fluido trattato possono essere distruttive per il materiale e ridurre l'efficacia della cavitazione ultrasonica. Le innovative celle a flusso ultrasonico sono dotate di una camicia di raffreddamento (vedi foto). In questo modo, viene dato l'esatto controllo della temperatura del materiale durante la lavorazione ad ultrasuoni. Per la sonicazione del becher di volumi minori si consiglia un bagno di ghiaccio per la dissipazione del calore.

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

Figura 3 - Trasduttore ad ultrasuoni UIP1000hd (1000 watt) con cella di flusso dotata di camicia di raffreddamento - attrezzatura tipica per fasi di ottimizzazione o produzione su piccola scala.

Viscosità e concentrazione

Ultrasuoni Fresatura e la dispersione sono processi liquidi. Le particelle devono essere in sospensione, ad esempio in acqua, olio, solventi o resine. Con l'uso di sistemi a ultrasuoni a flusso continuo, diventa possibile sonicare materiale molto viscoso e pastoso.
Il processore ad ultrasuoni ad alta potenza può essere utilizzato a concentrazioni di solidi piuttosto elevate. Un'alta concentrazione fornisce l'efficacia dell'elaborazione ad ultrasuoni, poiché l'effetto di fresatura ad ultrasuoni è causato dalla collisione tra le particelle. Le indagini hanno dimostrato che il tasso di rottura della silice è indipendente dalla concentrazione solida fino al 50% in peso. L'elaborazione di lotti master con un rapporto di materiale altamente concentrato è un procedimento di produzione comune che utilizza l'ultrasuoni.

Potenza e intensità contro l'energia

L'intensità di superficie e la potenza totale descrivono solo l'intensità dell'elaborazione. Il volume del campione sonicato e il tempo di esposizione a una certa intensità devono essere considerati per descrivere un processo di sonicazione al fine di renderlo scalabile e riproducibile. Per una data configurazione di parametri il risultato del processo, ad esempio la dimensione delle particelle o la conversione chimica, dipenderà dall'energia per volume (E/V).

Risultato = f (E /V )

Dove l'energia (E) è il prodotto della potenza di uscita (P) e del tempo di esposizione (t).

E[Ws] = P[w]*t[s]

Le modifiche nella configurazione dei parametri modificano la funzione risultato. Questo, a sua volta, varierà la quantità di energia (E) necessaria per un dato valore del campione (V) per ottenere uno specifico valore del risultato. Per questo motivo non è sufficiente utilizzare una certa potenza di ultrasuoni in un processo per ottenere un risultato. È necessario un approccio più sofisticato per identificare la potenza richiesta e la configurazione dei parametri a cui la potenza deve essere immessa nel materiale di processo. (Hielscher 2005)

Produzione di bioetanolo assistita da ultrasuoni

E' già noto che gli ultrasuoni migliorano la produzione di bioetanolo. Si raccomanda di addensare il liquido con biomassa in un liquame altamente viscoso che sia ancora pompabile. I reattori ad ultrasuoni sono in grado di gestire concentrazioni di solidi piuttosto elevate, in modo che il processo di sonicazione possa essere eseguito nel modo più efficiente. Più materiale è contenuto nel liquame, meno liquido vettore, che non beneficerà del processo di sonicazione, sarà trattato. Poiché l'immissione di energia in un liquido provoca un riscaldamento del liquido per legge della termodinamica, ciò significa che l'energia ultrasonica viene applicata al materiale di destinazione, per quanto possibile. Grazie ad una progettazione di processo così efficiente, viene evitato uno spreco di riscaldamento del liquido di trasporto in eccesso.
Gli ultrasuoni aiutano il estrazione del materiale intracellulare e lo rende disponibile per la fermentazione enzimatica. Un lieve trattamento ad ultrasuoni può aumentare l'attività enzimatica, ma per l'estrazione di biomassa saranno necessari ultrasuoni più intensi. Quindi, gli enzimi dovrebbero essere aggiunti ai liquami di biomassa dopo la sonicazione, dato che un'intensa ecografia inattiva gli enzimi, il che è un effetto non desiderato.

Risultati attuali della ricerca scientifica:

Gli studi di Yoswathana et al. (2010) relativi alla produzione di bioetanolo dalla paglia di riso hanno dimostrato che la combinazione del pretrattamento acido e degli ultrasuoni prima del trattamento enzimatico porta ad un aumento della resa zuccherina fino al 44% (su base di paglia di riso). Questo dimostra l'efficacia della combinazione di pretrattamento fisico e chimico prima dell'idrolisi enzimatica delle lignocellulose da materiale a zucchero.

Il grafico 2 illustra graficamente gli effetti positivi dell'irradiazione ultrasonica durante la produzione di bioetanolo dalla paglia di riso. (Il carbone di legna è stato usato per disintossicare i campioni pretrattati dal pretrattamento acido/enzimatico e dal pretrattamento ad ultrasuoni.)

La fermentazione assistita ad ultrasuoni si traduce in un significativo aumento della resa in etanolo. Il bioetanolo è stato prodotto dalla paglia di riso.

Grafico 2 – Miglioramento ultrasonico della resa in etanolo durante la fermentazione (Yoswathana et al. 2010)

In un altro studio recente, è stata esaminata l'influenza dell'ecografia sui livelli extracellulare e intracellulare dell'enzima β-galattosidasi. Sulaiman et al. (2011) potrebbero migliorare sostanzialmente la produttività della produzione di bioetanolo, utilizzando ultrasuoni a temperatura controllata che stimolano la crescita dei lieviti di Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Gli autori del lavoro riprende che la sonicazione intermittente con ultrasuoni di potenza (20 kHz) a cicli di lavoro di ≤20% ha stimolato la produzione di biomassa, il metabolismo del lattosio e la produzione di etanolo in K. marxianus ad un'intensità di sonicazione relativamente alta di 11.8Wcm.2. Nelle migliori condizioni, la sonicazione ha aumentato la concentrazione finale di etanolo di quasi 3,5 volte rispetto al controllo. Ciò corrispondeva ad un aumento di 3,5 volte superiore della produttività dell'etanolo, ma richiedeva 952W di potenza aggiuntiva per metro cubo di brodo attraverso la sonicazione. Questo fabbisogno aggiuntivo di energia rientrava certamente nelle norme operative accettabili per i bioreattori e, per i prodotti di alto valore, poteva essere facilmente compensato dall'aumento della produttività.

Conclusione: Benefici della fermentazione assistita da ultrasuoni

Il trattamento ad ultrasuoni si è dimostrato una tecnica efficiente e innovativa per migliorare la produzione di bioetanolo. Principalmente, gli ultrasuoni sono utilizzati per estrarre materiale intracellulare da biomasse, come mais, soia, paglia, materiali ligno-cellulosici o rifiuti vegetali.

  • Aumento della resa in bioetanolo
  • Disinterazione/distruzione cellulare e rilascio di materiale intracellulare
  • Migliorata la decomposizione anaerobica
  • Attivazione degli enzimi mediante sonicazione leggera
  • Miglioramento dell'efficienza di processo con fanghi ad alta concentrazione

La semplicità di test, lo scale-up riproducibile e la facilità di installazione (anche in flussi di produzione già esistenti) rende gli ultrasuoni una tecnologia redditizia ed efficiente. Sono disponibili affidabili processori ad ultrasuoni industriali per la lavorazione commerciale che consentono di sonicare volumi di liquidi praticamente illimitati.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - Configurazione con processore ad ultrasuoni da 1000W UIP1000hdcella di flusso, serbatoio e pompa

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Letteratura/riferimenti

  • Hielscher, T. (2005): Produzione ad ultrasuoni di emulsioni e dispersioni di nanostrutture. in: Atti della Conferenza europea sui nanosistemi ENS’05.
  • Jomdecha, C.; Prateepasen, A. (2006): La ricerca di bassa energia ultrasonica influisce sulla crescita dei lieviti nel processo di fermentazione. A: 12th Conferenza Asia-Pacifico su NDT, 5.-10.11.11.2006, Auckland, Nuova Zelanda.
  • Kuldiloke, J. (2002): Effetto dei trattamenti ad ultrasuoni, temperatura e pressione sull'attività enzimatica e indicatori di qualità dei succhi di frutta e verdura; tesi di dottorato di ricerca presso la Technische Universität. Berlino, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Combinando l'ultrasuono di potenza con gli enzimi nella lavorazione del succo di bacche. A: 2° Int. Conf. Biocatalisi di alimenti e bevande, 19.-22.9.2004, Stoccarda, Germania.
  • Müller, M.R.A.; Ehrmann, M.A.; Vogel, R.F. (2000): PCR multiplex per il rilevamento del Lactobacillus pontis e di due specie correlate in una fermentazione a lievito acido. Applicato & Microbiologia ambientale. 66/5 2000. pp. 2113-2116.
  • Nikolic, S.; Mojovic, L.; Rakin, M.; Pejin, D.; Pejin, J. (2010): Produzione di bioetanolo assistita da ultrasuoni mediante saccarificazione e fermentazione simultanea della farina di mais. Dentro: Chimica alimentare 122/2010. pp. 216-222.
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  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Enciclopedia della tecnologia chimica. 4th Ed. Wiley & Figli: New York, 1998. pp. 517-541.
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