超音波処理を用いた藻類からのバイオディーゼル

藻類油は、バイオディーゼル製造のための興味深い持続可能な原料である。大豆、キャノーラ、パームなどの一般的な原料に代わるものである。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変換を改善する。

従来の油糧種子作物と比較すると、藻は1エーカーあたりはるかに多くの油を生産する。大豆は通常1エーカーあたり50ガロン以下、菜種は130ガロン以下であるのに対し、藻類は1エーカーあたり10,000ガロンも生産できる。特に、珪藻や緑藻はバイオディーゼルの生産に適している。

他の植物と同様、藻類は脂質の形でエネルギーを蓄える。オイルの抽出には、圧搾、ヘキサン溶剤洗浄、超音波抽出など様々な方法がある。

藻類油の超音波抽出

液体を激しく超音波処理することで、音波が液体媒体中に伝播し、高圧サイクルと低圧サイクルが交互に繰り返されます。低圧サイクルでは、液体中に高強度の小さな真空バブルが発生します。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する。これをキャビテーションと呼ぶ。この崩壊の際、局所的に非常に高い圧力と高速の液体ジェットが発生する。その結果、せん断力が細胞構造を機械的に破壊し、物質移動を改善する。この効果は藻類からの脂質の抽出をサポートする。

 
下表は、様々な体積流量に対する典型的な必要電力を示している。超音波システムは一般的にインラインで統合される。超音波リアクターは既存の設備に簡単に後付けすることができ、藻類の抽出を改善することができる。

藻類油の低温圧搾のための超音波準備

特に加圧を目的とする場合、細胞内の残屑を含む全ての細胞内生成物が無制限に放出されたり、生成物が変性したりしないよう、細胞の破壊をうまくコントロールする必要がある。細胞構造を破壊することで、細胞内に蓄積された脂質を外圧によってより多く放出することができる。

藻類油の超音波溶媒抽出

超音波の高圧サイクルは、ヘキサンのような溶媒の細胞構造への拡散をサポートする。超音波はキャビテーションせん断力によって機械的に細胞壁を破壊するので、細胞から溶媒への脂質の移行を促進する。オイルがシクロヘキサンに溶解した後、パルプ/組織は濾過される。溶液は蒸留され、オイルとヘキサンを分離する。危険な環境で可燃性の液体や溶媒を超音波処理するために、Hielscher社はUIP1000-Exd.のようなFMおよびATEX認証の超音波処理システムを提供しています。
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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、強力な相乗効果が観察される。キャビテーションにより酵素の組織への浸透が促進されるため、抽出が迅速化され、収率が向上する。この場合、水が溶媒として働き、酵素が細胞壁を分解する。
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超音波藻類油処理 パイロット・スケールから生産へ

例えば1kWのシステムを使ったパイロット・スケールの試験をお勧めします。これにより、特定のプロセスストリームに対する一般的な効果と改善が示されます。すべての結果は、大規模なプロセスストリームにリニアにスケールアップすることができます。お客様のプロセスについてご相談し、さらなるステップをご提案させていただきます。
超音波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ある。 超音波バイオディーゼル反応器によるエネルギー節約についてもっと読む！

工業用バイオディーゼル製造のための中型および大型超音波発生装置

Hielscher Ultrasonics社は、あらゆる量のバイオディーゼルを効率的に製造するための工業用中型および大型の工業用超音波プロセッサーを提供しています。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トランスエステル化を改善するために使用することができます。
Hielscher社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、小規模な生産者から大規模な企業まで、理想的なソリューションを提供することができます。超音波バイオディーゼル変換は、バッチまたは連続インラインプロセスとして操作することができます。設置も操作も簡単で安全であり、優れたバイオディーゼル品質を確実に生産することができます。
以下に、様々な生産量に対応する推奨リアクターセットアップを示します。