超音波プロセス強化による効率的なバイオリファイナリー

超音波処理は、バイオリファイナリーのさまざまなプロセスに実装されているプロセス強化技術です。超音波処理から大きな利益を得る典型的なプロセスは、抽出、遅い不均一反応、ならびに激しい混合、均質化および分散を伴う他のアプリケーションである。超音波処理は、プロセスと反応を加速し、それらをより効率的にします。超音波で促進されたプロセスの結果は、より高い収率/出力とより高い変換率です。

バイオリファイナリーとは?

バイオリファイナリーは、バイオマス変換プロセスと処理装置を統合して、バイオマス原料から燃料、エネルギー、および化学薬品などの他の有益な製品を生産する生産施設です。バイオリファイナリーで処理される典型的なバイオマスには、農業廃棄物や副産物などの原材料が含まれ、食品、飼料、化学薬品、バイオエネルギー(バイオ燃料、電力、熱)など、さまざまな付加価値のあるバイオベースの製品にアップサイクルされます。バイオリファイナリーの製造プロセスは、持続可能で環境にやさしいことを目的としています。従来の製油所と同様に、バイオリファイナリーは、最初の原材料(バイオマス)を複数の中間体(炭水化物、タンパク質、トリグリセリド)に分画することにより、複数の化学物質を提供できます。バイオリファイナリーの主な特徴は、無駄なバイオマスを貴重な材料に変換する手段により、農業廃棄物、都市廃棄物、産業廃棄物などの廃棄物の価値化とリサイクル/アップサイクルです。

超音波強化バイオリファイナリー

超音波処理の統合により、抽出、消化、崩壊、エステル交換などの多くのプロセスを大幅に効率的に実行できます。バイオリファイナリーにおける超音波プロセス強化は、主に収率の向上、プロセスの時間効率とエネルギー効率の向上、最終製品の純度と品質の向上を目的としています。超音波処理は、さまざまなバイオリファイナリープロセスに貢献することができます。

超音波処理はどのように機能しますか? – 超音波の動作原理

高性能超音波処理のために、高強度、低周波超音波が超音波発生器によって生成され、超音波プローブ(液体にソノトロードされる)を介して送信されます。高出力超音波は、16〜30kHzの範囲の超音波と見なされます。超音波プローブは、例えば20kHzで膨張および収縮し、それによってそれぞれ毎秒20,000回の振動を媒体に伝達します。超音波が液体中を伝わると、高圧(圧縮)と低圧(希薄化または膨張)のサイクルが交互に繰り返され、微細な真空気泡または空洞が形成され、数回の圧力サイクルで成長します。液体と気泡の圧縮段階では、圧力は正ですが、希薄化段階では真空(負圧)が生成されます。圧縮膨張サイクル中に、液体の空洞は、それ以上のエネルギーを吸収できないサイズに達するまで成長します。この時点で、彼らは激しく崩壊します。これらの空洞の爆縮は、音響/超音波キャビテーションの現象として知られているさまざまな非常にエネルギー的な効果をもたらします。音響キャビテーションは、液体、固体/液体システム、およびガス/液体システムに影響を与える多様な高エネルギー効果を特徴としています。エネルギー密度の高いゾーンまたはキャビテーションゾーンは、いわゆるホットスポットゾーンとして知られており、超音波プローブの近くで最もエネルギー密度が高く、ソノトロードからの距離が長くなるにつれて減少します。左の写真は、水中の1kW超音波プローブでの激しいキャビテーションを示しています。超音波キャビテーションの主な特徴は、局所的に発生する非常に高い温度と圧力、およびそれぞれの差、乱流、および液体の流れです。超音波ホットスポットでの超音波共振器の爆縮中に、最大5000ケルビンの温度、最大200気圧の圧力、最大1000km/hの液体ジェットを測定できます。これらの優れたエネルギー集約的な条件は、さまざまな方法でバイオマスと化学システムを強める音響機械的および音響化学的効果に寄与します。
バイオマスに対するウルタルソニケーションの主な影響は、以下の影響から生じます。

• ハイシェアー: 超音波高剪断力は、液体および液体 - 固体系を混乱させ、激しい攪拌、均質化および物質移動を引き起こす。
• インパクト： 超音波キャビテーションによって生成された液体ジェットおよび流れは、液体中の固体を加速し、その後、特定の衝突をもたらす。粒子が非常に高速で衝突すると、粒子は侵食され、粉々になり、微細に粉砕され、多くの場合ナノサイズにまで分散します。植物組織やバイオ廃棄物などの生物学的物質の場合、高速の液体ジェットと交互の圧力サイクルにより、細胞壁が破壊され、細胞内物質が放出されます。これにより、生理活性化合物の高効率な抽出とバイオマスの均質な混合が可能になります。
• 興奮： 超音波処理は、液体またはスラリー中の激しい乱流、せん断力および微小な動きを引き起こす。それにより、超音波処理は常に物質移動を強化し、それによって反応およびプロセスを加速する。

バイオリファイナリー向けの高性能超音波プロセッサ

ヒールシャー超音波は、均質化、混合、細胞破壊、崩壊、抽出、分散、脱気および化学反応の開始などの高性能アプリケーションのための高剪断超音波ミキサーを製造し、配布しています。超音波反応器は、さまざまなプロセスの効率、収率、および変換率を向上させるために、世界中のバイオリファイナリーに導入されています。
バイオリファイナリープロセス用の高性能超音波装置は、ベンチトップ、パイロット、および工業設置に容易に利用できます。抽出、崩壊、溶解、物質移動の改善、均質化、脱気などの超音波アプリケーションはすでに確立されたプロセスであるため、最初の試行からの最適化から特定のプロセス要件への移行、および完全産業用超音波分離および/または浸出システムの設置は迅速かつ簡単です。
ヒールシャー超音波は、あらゆるサイズと容量で高性能超音波装置を供給しています。UIP16000(16kW)で、ヒールシャーは世界で最も強力な超音波プロセッサを製造しています。UIP16000だけでなく、他のすべての産業用超音波システムは、必要な処理能力に簡単にクラスタ化することができます。すべてのヒールシャー超音波装置は、全負荷下で、要求の厳しい環境での24/7操作用に構築されています。

あらゆる容量に対応する超音波プローブとソノリアクター

ヒールシャー超音波製品群は、ベンチトップおよびパイロットシステム上のコンパクトなラボ用超音波装置から、1時間あたりのトラック負荷を処理する能力を持つ完全産業用超音波プロセッサまで、超音波プロセッサの全範囲をカバーしています。全製品ラインナップにより、お客様のアプリケーション、プロセス能力、生産目標に最適な超音波装置を提供することができます。

最適な結果を得るために正確に制御可能な振幅

すべてのヒールシャー超音波プロセッサは、正確に制御可能であり、したがってRの信頼性の高い作業馬です&Dとプロダクション。振幅は、音響化学的および音響力学的に誘導された反応の効率と有効性に影響を与える重要なプロセスパラメータの1つです。すべてのヒールシャー超音波’ プロセッサは、振幅の正確な設定を可能にします。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更できるアクセサリーです。ヒールシャーの産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。
正確な振幅設定とスマートソフトウェアによる超音波プロセスパラメータの恒久的な監視により、最も効果的な超音波条件下でバイオマスを処理する可能性が得られます。最も効率的なバイオマスアップサイクルのための最適な超音波処理!
ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。これにより、ヒールシャーの超音波装置は、バイオリファイニングプロセスの要件を満たす信頼性の高い作業ツールになります。

最高品質 – ドイツで設計および製造

家族経営の企業として、ヒールシャーは、その超音波プロセッサのための最高の品質基準を優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的にテストされています。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性と信頼性は、それをあなたの生産の働き者にします。全負荷下で、要求の厳しい環境での24 / 7操作は、ヒールシャーの高性能超音波プローブと反応器の自然な特性です。当社の熟練したチームは、プロセスに関する知識、トレーニング、サポートでお客様を支援する準備ができています。

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。