超音波処理による藻類からのバイオディーゼル製造

藻類油は、バイオディーゼル製造に向けた持続可能な原料として注目されています。大豆、キャノーラ、パームなど、広く使われている原料の代替となります。超音波処理は、藻類細胞からの油の抽出とバイオディーゼルへの転換を改善します。

従来の油糧作物と比較すると、藻類はエーカー当たりにはるかに多くの油を産出します。大豆の油の産出量は通常エーカー当たり50ガロン未満、菜種はエーカー当たり130ガロン未満ですが、藻類はエーカー当たり最大10,000ガロンを産出できます。特に珪藻と緑藻は、バイオディーゼル製造に適した供給源です。

他の植物と同様に、藻類は脂質の形でエネルギーを蓄えます。油の抽出には、圧搾、ヘキサン溶媒による洗浄、超音波抽出など、さまざまな方法があります。

藻類油の超音波抽出

液体に強力な超音波処理を施すと、液体媒体中を伝播する音波が発生し、高圧と低圧のサイクルが交互に生じます。低圧サイクルでは、液体中に強い作用を伴う小さな真空気泡が形成されます。気泡が一定の大きさに達すると、高圧サイクル中に激しく崩壊します。これをキャビテーションと呼びます。この内向きの崩壊により、局所的に非常に高い圧力と高速の液体ジェットが生じます。その結果生じるせん断力が細胞構造を機械的に破壊し、物質移動を改善します。この効果により、藻類からの脂質の抽出が促進されます。

 
以下の表は、さまざまな体積流量に対する標準的な必要出力を示しています。超音波システムは一般にインラインで組み込まれます。超音波処理リアクターは既存設備に容易に後付けでき、藻類からの抽出を改善します。

藻類油の低温圧搾に向けた超音波前処理

特に圧搾を目的とする場合、細胞残渣を含むすべての細胞内成分が無制御に放出されることや、生成物の変性を避けるため、細胞破砕を適切に制御する必要があります。細胞構造を破壊することで、外部から圧力を加えた際に、細胞内に蓄えられた脂質をより多く放出できます。

藻類油の超音波溶媒抽出

超音波の高圧サイクルは、ヘキサンなどの溶媒が細胞構造内へ拡散するのを促進します。超音波はキャビテーションによるせん断力で細胞壁を機械的に破壊するため、細胞から溶媒への脂質の移動を促進します。油がヘキサンに溶解した後、パルプや組織をろ過して除去します。溶液を蒸留し、油をヘキサンから分離します。危険環境下での可燃性液体や溶媒の超音波処理向けに、Hielscher は UIP1000-Exd など、FM および ATEX 認証を取得した超音波処理システムを提供しています。
超音波処理は藻類の回収を容易にします。 超音波による藻類の回収について詳しくはこちら！

藻類油の超音波酵素抽出

酵素処理と超音波処理を組み合わせると、強い相乗効果が見られます。キャビテーションは酵素の組織内への浸透を助け、抽出を速め、収率を高めます。この場合、水が溶媒として作用し、酵素が細胞壁を分解します。
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パイロット規模から生産規模までの藻類油の超音波処理

例えば1kWシステムを使用したパイロット規模の試験をお勧めします。これにより、お客様の特定のプロセス流に対する全般的な効果と改善を確認できます。すべての結果は、大規模なプロセス流へ線形にスケールアップできます。お客様のプロセスについてご相談を承り、次のステップをご提案いたします。
超音波によるバイオディーゼル混合の大きな利点は、このプロセスのエネルギー効率です。 超音波バイオディーゼルリアクターによる省エネルギー効果について詳しくはこちら！

産業用バイオディーゼル製造向けの中型および大規模超音波処理装置

Hielscher Ultrasonics は、あらゆる量のバイオディーゼルを効率よく製造するため、産業用仕様の中型および大規模超音波処理装置を供給しています。すべてのシステムは、藻類油、植物油、動物性脂肪、廃油など、あらゆる種類の原料のエステル交換を改善するために使用できます。
Hielscher の製品ラインアップは、あらゆる生産能力に対応する超音波システムを網羅しているため、小規模生産者にも大企業にも理想的なソリューションを提供できます。超音波によるバイオディーゼルへの転換は、バッチ処理または連続インライン処理として実施できます。設置と操作は簡単かつ安全で、優れた品質のバイオディーゼルを安定して大量に生産できます。
以下に、さまざまな生産速度に推奨されるリアクター構成を示します。