Hielscher ультрадыбыстық технологиясы

Биоэтанол өндіру үшін ультрадыбыстық көмекші ферменттеу

Ашыту

Ферменттеу бактериялық, саңырауқұлақ немесе басқа биологиялық жасушалар немесе ферменттер арқылы органикалық материалдарды айырбастау үшін биотехнологиялық қосымшаларда қолданылатын аэробты (= тотығу ашыту) немесе анаэробты процесс болуы мүмкін. Ашыту арқылы органикалық қосылыстардың тотығуынан энергия, мысалы, көмірсулар алынып тасталады.

Қант - сүт қышқылы, лактоза, этанол және сутегі сияқты өнімдерде ферменттеуден кейін пайда болған ең көп таралған ашыту субстраты. Алкогольді ашыту, этанол - әсіресе отын ретінде пайдалану үшін, алкогольдік сусындарға арналған – ферменттеу арқылы шығарылады. Белгілі бір ашытқы штамдары болған кезде Saccharomyces cerevisiae метаболизді қант, ашытқы жасушалары бастапқы материалды этанолға және көмірқышқыл газына айналдырады.

Төмендегі химиялық теңдеулер конверсияны жинақтайды:

Жалпы биоэтанол өндірісінде қант ферменттеу арқылы сүт қышқылына, лактозаға, этанолға және сутегіне айналдырылады.

Химиялық теңдеулер биоэтанолға айналады.

Бастапқы материал крахмал болса, мысалы, жүгеріден, біріншіден, крахмал қантқа айналуы керек. Жанармай ретінде пайдаланылатын биоэтанол үшін крахмалды қайта өңдеу үшін гидролиз қажет. Әдетте, гидролиз қышқыл немесе ферменттік өңдеу арқылы немесе екеуінің комбинациясы арқылы жылдамдатылады. Әдетте, ферменттеу шамамен 35-40 ° C температурада жүзеге асырылады.
Түрлі ашыту процестеріне шолу:

Азық-түлік:

  • өндіріс & Сақтау
  • сүт (сүт қышқылының ашытуы), мысалы, йогурт, сары май, айран
  • сүт қышқылдары, мысалы, кимчи, мысо, нато, цукимоно, қытырлақ
  • хош иістендіруді дамыту, мысалы, соя тұздығы
  • мысалы, шай, какао, кофе, темекі сияқты тотықтырғыш заттардың ыдырауы
  • алкогольдік сусындар, мысалы, сыра, шарап, виски

Есірткілер :

  • медициналық қосылыстардың өндірісі, мысалы инсулин, гиалурон қышқылы

Биогаз / этанол:

  • биогаз / биоэтанол өндірісін жетілдіру

Стационарлық және пилоттық өлшемдерде әртүрлі зерттеулер мен сынақтар ультрадыбыстық ферменттеу процесін ферментативті ферменттеу үшін көп биомасса жасау арқылы жақсартады. Келесі бөлімде сұйықтықтың ультрадыбыстық әсерлері əзірленеді.

Ультрадыбыстық реакторлар биодизель кірістілігі және өңдеу effiency арттыру!

Биоэтанолды күнбағыс сабақтарынан, жүгеріден, қанттан және т.б.

Ультрадыбыстық сұйықтықты өңдеудің әсері

Жоғары қуатты / төмен жиіліктегі ультрадыбыстық көмегімен жоғары амплитудалар жасалуы мүмкін. Осылайша, жоғары қуатты / төмен жиіліктегі ультрадыбысты сұйықтықтарды өңдеу үшін араластыру, эмульгаторлау, диспергирлеу және деаггломерация немесе фрезерлеу сияқты қолдануға болады.
Жоғары қарқындылықтағы сұйықтықтарды шайқау кезінде сұйық ортада таралатын дыбыс толқындары жоғары қысымды (қысу) және төмен қысымды (сиретудің) циклдарын айналдыруға әкеледі, жиілікке байланысты жылдамдықтар. Төмен қысымды цикл кезінде жоғары қарқынды ультрадыбыстық толқындар сұйықтықтағы шағын вакуумдық көпіршіктерді немесе босатулар жасайды. Көпіршіктер энергияны сіңіре алмайтын көлемге жетсе, олар жоғары қысымды цикл кезінде қатты бұзылады. Бұл құбылыс кавитация деп аталады. кавитация, Бұл “сұйықтықтағы көпіршіктердің қалыптасуы, өсуі және импульстік ыдырауы. Кавитациялық коллапс қарқынды жергілікті жылу (~ 5000 К), жоғары қысым (~ 1000 атм), қызу және салқындату жылдамдығы>109 К / сек)” және сұйық ағын ағындары (~ 400 км / сағ) ». (Suslick, 1998)

Этанолдың химиялық құрылымы

Этанолдың құрылымдық формуласы

Кавитацияны жасаудың түрлі тәсілдері бар, мысалы, жоғары қысымды саңылаулар, роторлы-статор араластырғыштар немесе ультрадыбыстық процессорлар. Барлық осы жүйелерде кіріс энергиясы үйкеліс, турбуленттілік, толқындар және кавитацияға айналады. Кавитацияға айналатын кіріс энергиясының үлесі сұйықтықтағы кавитация өндіретін жабдықтың қозғалысын сипаттайтын бірнеше факторға байланысты. Жылдамдықты қарқындылығы энергияны кавитацияға тиімді түрлендіруге әсер ететін маңызды факторлардың бірі. Жоғары жылдамдықта қысымның жоғары айырмашылығы пайда болады. Бұл сұйықтық арқылы таралатын толқындардың орнына вакуумдық көпіршіктердің пайда болу ықтималдығын арттырады. Осылайша, үдеудің соғұрлым жоғары болуы кавитацияға айналған энергияның фракциясы.
Ультрадыбыстық түрлендіргіш болған жағдайда тербеліс амплитудасы жеделдетудің қарқындылығын сипаттайды. Жоғары амплитудасы кавитацияның тиімділігін арттырады. Қарқындылықтан басқа сұйықтық турбуленттіліктер, үйкеліс пен толқындардың пайда болуына байланысты ең аз шығындарды азайту жолымен жеделдетілу керек. Бұл үшін оңтайлы жол қозғалыстың бір жақты бағыты болып табылады. Ультрадыбыспен емдеу процесінің қарқындылығы мен параметрлерін өзгерту ультрадыбыстық өте қиын немесе өте жұмсақ болуы мүмкін. Бұл ультрадыбысты әртүрлі қосымшалар үшін өте жан-жақты құралды жасайды.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

1-сурет – ультрадыбыстық зертханалық құрылғы UP100H (100 Вт) техникалық-экономикалық негіздемелерге арналған

Жұмсақ жағдайында жұмсақ Ультрадыбыспен жұмсақ қолдану газсыздандыру, эмульгируялық, ферменттерді белсендіру. Жоғары қарқынды / жоғары қуатты ультрадыбысты (негізінен жоғары қысымда) қатты қолдану дымқыл жонғылау, деаггломерация & бөлшектердің мөлшерін азайту және т.б. шашыратуға. Көптеген қосымшаларда сияқты Сору, ыдырау немесе соңғы химия, Ультрадыбыстық қарқындылығы сұралған ұлтандыға арналған арнайы материалға байланысты болады. Жеке үрдіске бейімделетін параметрлердің әртүрлілігіне қарай, ультрадыбыстық әр жеке процестің тәтті нүктесін табуға мүмкіндік береді.
Көрінетін қуатты түрлендіруден басқа, ultrasonication ең маңызды параметрлерді толық бақылаудың үлкен артықшылығын ұсынады: Амплитуд, қысым, температура, тұтқырлық және концентрация. Бұл әрбір нақты материал үшін мінсіз өңдеу параметрлерін табу мақсатымен барлық осы параметрлерді реттеу мүмкіндігін ұсынады. Бұл тиімділіктің жоғарлауына, сондай-ақ оңтайландырылған тиімділігіне әкеледі.

Ультрадыбыстық ашыту процестерін жақсарту үшін, биоэтанол өндірісіне үлгілі түрде түсіндірілді

Биоэтанол - бұл биомасса немесе анаэробты немесе аэробты бактериялардың қалдықтарының биологиялық ыдырайтын заттарының ыдырауының өнімі. Өндірілген этанол негізінен биоотын ретінде пайдаланылады. Бұл биоэтанолды табиғи газ сияқты қазба отындары үшін жаңартылатын және экологиялық таза балама етеді.
Биомасса, қант, крахмал және лигоселлулоздық материалдан этанол өндіру үшін шикізат ретінде пайдалануға болады. Өнеркәсіптік өндіріс көлемінде қант пен крахмал қазіргі уақытта экономикалық тұрғыдан қолайлы болып табылады.
Ультрадыбыспен тұтынушыны жеке процесті қалай жақсартады, қандай жағдайда нақты шикізатпен жұмыс істейді, техникалық-экономикалық негіздемелер бойынша өте қарапайым әдіспен сынақтан өтуге болады. Бірінші сатыда ультрадыбыстықпен шикізат суспензиясының аз мөлшерде Ультрадыбыспен зертханалық құрылғы ультрадыбыстық шикізатқа әсер етсе, көрсететін болады.

Техникалық-экономикалық негіздемесі

Бірінші сынақ сатысында шағын сұйықтық көлеміне ультрадыбыстық қуаттың салыстырмалы түрде жоғары мөлшерін енгізу ұсынылады, сол себепті кез-келген нәтижелер алынады ма, соны көру мүмкіндігі. Сынама үлгісінің көлемі де зертханалық құрылғыны пайдаланып уақытты қысқартып, алғашқы сынақтардың шығынын азайтады.
Ультрадыбыстық толқындар сұйықтыққа sonotrode бетімен беріледі. Sonotrode бетіне Beneth, ультрадыбыстық қарқындылығы ең қарқынды болып табылады. Осылайша, sonotrode және sonicated материал арасындағы қысқа қашықтықтар жақсырақ. Кішкентай сұйықтықтың көлемі анықталғанда, sonotrode қашықтықты қысқа ұстауға болады.
Төмендегі кестеде оңтайландырудан кейінгі Ультрадыбыспен өңдеу процестеріне тән энергетикалық / көлемдік деңгейлері көрсетілген. Оңтайлы конфигурацияда алғашқы сынақтар орындалмағандықтан, Ультрадыбыспен қарқындылығы мен уақыты әдеттегі мәннен 10-дан 50 есеге дейін Ультрадыбыстық материалға қандай да бір әсер болған жағдайда көрсетіледі.

Процесс

Энергия /

көлем

Үлгі көлемі

Қуат

уақыт

Қарапайым

< 100 Вт / мл

10мл

50W

< 20 сек

Орташа

100 Вт / мл - 500 Вт / мл

10мл

50W

20-дан 100 сек

Қатты

> 500 Вт / мл

10мл

50W

>100 сек

1-кесте – Процесті оңтайландырудан кейінгі типтік Ультрадыбыспен мәндері

Зерттеулердің нақты қуат кірісі біріктірілген деректерді жазу арқылы жазылуы мүмкін (Uf200 ः T және UP200St), PC-интерфейсі немесе қуаттағыш арқылы. Амплитудалық қондырғы мен температураның жазылған деректерімен үйлесімінде әр сынақтың нәтижесі бағалануы мүмкін және энергия / көлем үшін төменгі сызық белгіленуі мүмкін.
Егер сынақтар барысында оңтайлы конфигурация таңдалған болса, бұл конфигурация өнімділігі оңтайландыру кезеңінде тексерілуі және ең соңында коммерциялық деңгейге дейін кеңейтілуі мүмкін. Оңтайландыруды жеңілдету үшін Ультрадыбыспен шектеуді, мысалы, температура, амплитуда немесе энергияны / көлемді арнайы тұжырымдамалар үшін тексеру керек. Ультрадыбыс жасушалар, химиялық заттар немесе бөлшектерге теріс әсер етуі мүмкін болған сайын, әрбір параметр үшін сыни деңгейлер теріс әсерлері байқалмайтын параметрлік диапазонға келесі оңтайландыруды шектеу үшін қаралуы қажет. Техникалық-экономикалық негіздемесі үшін кішігірім лаборатория немесе стендтік қондырғыларға осындай сынақтарда жабдық пен үлгілердің шығындарын шектеу ұсынылады. Жалпы алғанда, 100-ден 1000-ға дейін Ватт бірлік техника-экономикалық негіздеменің мақсатына сай келеді. (с.с. 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.

1-кесте – Процесті оңтайландырудан кейінгі типтік Ультрадыбыспен мәндері

Оңтайландыру

Техникалық-экономикалық негіздемелер бойынша қол жеткізілген нəтижелер кіші көлеммен өңделген энергияға қатысты өте жоғары энергия тұтынуын көрсетуі мүмкін. Бірақ техникалық-экономикалық негіздеменің мақсаты ең алдымен ультрадыбыстық материалдардың материалға әсерін көрсету болып табылады. Егер техникалық-экономикалық негіздемеге оң әсер етілсе, энергия / көлем қатынасын оңтайландыру үшін одан әрі күш салу қажет. Бұл процесті экономикалық тұрғыдан барынша ақылға қонымды және тиімді ету үшін мүмкін болатын аз энергияны пайдалану арқылы ең жоғары өнімділікке жету үшін ультрадыбыстық параметрлердің идеалды конфигурациясын зерттеуді білдіреді. Оңтайлы параметр конфигурациясын табу – минималды энергияны енгізумен белгіленген артықшылықтарды алу - ең маңызды параметрлер арасындағы корреляция амплитудасы, қысым, температура және сұйықтық құрамы зерттелуі тиіс. Бұл екінші қадамда пакеттік Ультрадыбыспен ауыспалы ұяшық реакторы бар үздіксіз Ультрадыбыспен орнатуға өзгерту ұсынылады, себебі қысымның маңызды параметрі пакеттік Ультрадыбыспен әсер етпейді. Партиядағы Ультрадыбыспен жұмыс кезінде қысым қоршаған ортаға қысыммен шектеледі. Ультрадыбыспен өңдеу процесі қысымның төмендеуіне әкелетін ұяшықтың камерасынан өтсе, онда қысымды көтеру (немесе қысқарту) мүмкін, ол жалпы ультрадыбыстық әсер етеді кавитация түбегейлі. Ағындық жасушаны пайдалану арқылы қысым мен процестің тиімділігі арасындағы корреляцияны анықтауға болады. Ультрадыбыстық процессорлар арасында 500 ватт және 2000 ватт үдерісті оңтайландыру үшін ең қолайлы.

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

2-сурет - Ультрадыбыстық процесті оңтайландыру бойынша ағын схемасы

Коммерциялық өндіріс ауқымы

Егер оңтайлы конфигурация табылса, ультрадыбысты процестерді қалайша одан әрі масштабтау оңай толығымен сызықтық ауқымда ойнатылады. Бұл ультрадыбысты бірдей өңдеу параметрлерін конфигурациялау кезінде бірдей сұйықтық формуласына қолданған кезде, көлемге бірдей қуат өңдеу шкаласына тәуелсіз бірдей нәтиже алу үшін қажет. (Hielscher 2005). Бұл ультрадыбысты оңтайлы параметр конфигурациясын толық көлемде өндіру көлеміне енгізуді қамтамасыз етеді. Іс жүзінде, ультрадыбыстық өңдеуге болатын көлем шексіз. Коммерциялық ультрадыбыстық жүйелер 16,000 ватт бірлікке қол жетімді және кластерлерге орнатуға болады. Осындай ультрадыбыстық процессорлар кластерлер параллель немесе сериялы орнатылуы мүмкін. Жоғары қуатты ультрадыбыстық процессорлардың кластерлік қондырғысы арқылы жалпы көлемдегі қуат дерлік шектеусіз, сондықтан жоғары көлемді ағындарды проблемасыз өңдеуге болады. Сондай-ақ, ультрадыбыстық жүйенің адаптациясы қажет болса, мысалы, модификацияланған сұйық тұжырымдамасына параметрлерді реттеу үшін, көбінесе sonotrode, booster немесе ағындық ұяшықты өзгерту арқылы жасалуы мүмкін. Сызықтық масштабтау, ультрадыбыспен репродукциялық және бейімделу инновациялық технологияны тиімді және үнемді етеді.

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

3-сурет - Өнеркәсіптік ультрадыбыстық процессор UIP16000 16,000 ватт қуаты бар

Ультрадыбыстық өңдеудің параметрлері

Ультрадыбыстық сұйық өңдеу бірнеше параметрлермен сипатталады. Ең бастысы - амплитудасы, қысымы, температурасы, тұтқырлығы және концентрациясы. Берілген параметр конфигурациясы үшін бөлшектердің өлшемі сияқты процесс нәтижесі өңделген көлемдегі энергияның функциясы болып табылады. Функция жеке параметрлердегі өзгертулермен бірге өзгереді. Сонымен қатар, ультрадыбыстық қондырғының sonotrode бетіне арналған нақты қуат параметрлері параметрлерге байланысты. Sonotrode үстіңгі бетіне арналған қуат шығымы бетінің қарқындылығы (I) болып табылады. Беткі қарқындылығы амплитудасы (A), қысым (р), реактордың көлемі (VR), температура (T), тұтқырлық (η) және басқалардан тәуелді.

Ультрадыбысты өңдеудің маңызды параметрлері: амплитуда (А), қысым (р), реактордың көлемі (VR), температура (T) және тұтқырлық (η).

Ультрадыбыстық өңдеудің кавитациялық әсері амплитуда (А), қысым (р), реактордың көлемі (VR), температура (T), тұтқырлығы (η) және басқалары арқылы анықталған бетінің қарқындылығына байланысты. Плюс және минус белгілері арнайы параметрдің Ультрадыбыспен қарқындылығына оң немесе теріс әсерін көрсетеді.

Жасалған кавитацияның әсері бетінің қарқындылығына байланысты. Сол сияқты, процестің нәтижесі өзара байланысады. Ультрадыбыстық құрылғысының жалпы қуаты бетінің қарқындылығы (I) және бетінің ауданы (S) болып табылады:

Р [W] Мен [W / мм²] * S[мм²]

амплитудасы

Осцилляция амплитудасы sonotrode бетінің белгілі бір уақыт ішінде (мысалы, 20кГц кезінде 20/20000) жолды (мысалы, 50 мкм) сипаттайды. Амплитудасы неғұрлым көп болса, соғұрлым әрбір қысым кезінде қысым төмендейді және артады. Сонымен қатар, әрбір инсульт көлемінің жоғарылауы кавитацияның үлкен көлемін (көпіршігі мөлшері және / немесе саны) алып келеді. Дисперсияға қолданған кезде, жоғары амплитудасы қатты бөлшектерге жоғары бұзылуды көрсетеді. 1-кестеде кейбір ультрадыбыстық процестердің жалпы мәндері көрсетілген.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

2-кесте – Амплитудасы бойынша жалпы ұсынымдар

қысым

Сұйықтықтың қайнау температурасы қысымға байланысты. Қысым неғұрлым жоғары болса, қайнау нүктесі неғұрлым жоғары болса, кері болады. Жоғары қысым қайнау нүктесіне жақын немесе одан жоғары температура кезінде кавитацияны береді. Сондай-ақ, бұл импульстің қарқындылығын арттырады, бұл статикалық қысымдар мен көпіршіктің ішіндегі бу қысымы арасындағы айырмашылыққа байланысты (Vercet және т.б., 1999). Ультрадыбыстық қуат пен қарқындылық қысымның өзгеруімен жылдам өзгеретіндіктен, тұрақты қысымды сорғы артық. Сұйықтықты ағын-ұяшыққа жеткізгенде, сорғы тиісті сұйықтықты тиісті қысыммен өңдеуге қабілетті болуы керек. Мембраналық мембраналық сорғылар; икемді түтік, шланг немесе сығымдау сорғылары; перистальтикалық сорғылар; немесе поршенді немесе поршень сорғысы ауыспалы қысымды флуктуациялар жасайды. Тұрақты тұрақты қысымда сұйықтықты беретін сұйықтықты беретін тепкіш сорғылар, трансмиссиялық сорғылар, спиральды сорғылар және прогрессивті қуыс сорғылары қолайлы. (Hielscher 2005)

температура

Сұйықтықты күшейткенде, қуат ортаға тасымалданады. Ультрадыбыстық генерациялаған ауытқулар турбулентті және үйкеліс тудырады, яғни Ультрадыбыстық сұйықтық - термодинамика заңына сәйкес – қызады. Өңделген ортаны көтеру температурасы материал үшін деструктивті болуы және ультрадыбыстық кавитацияның тиімділігін төмендетуі мүмкін. Инновациялық ультрадыбысты ағындық жасушалар салқындатқыш күртемен жабдықталған (суретті қараңыз). Осылайша, ультрадыбыстық өңдеу кезінде материалдың температурасын бақылауға болады. Боксер Ультрадыбыспен кішірек көлемде жылуды диссипациялау үшін мұзды ванна ұсынылады.

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

3-сурет - Ультрадыбысты трансивер UIP1000hd (1000 ватт) салқындатқыш курткамен жабдықталған ағындық ұяшықпен - оңтайландыру қадамдары немесе кішігірім өндіріс үшін типтік жабдық

Тұтқырлығы мен концентрациясы

Ультрадыбыстық ұнтақтау және шашыратуға сұйық процестер болып табылады. Бөлшектер суспензияға, мысалы, суда, майда, еріткіштерде немесе шайырмен болуы керек. Ультрадыбысты ағындық жүйелерді пайдалану арқылы өте тұтқыр, паста материалын сығып алуға болады.
Жоғары қуатты ультрадыбыстық процессор өте қатты заттар концентрациясында жұмыс істей алады. Ультрадыбыстық фрезерлік әсері бөлшектераралық соқтығысудан туындағандықтан, жоғары концентрация ультрадыбыстық өңдеудің тиімділігін қамтамасыз етеді. Зерттеулер көрсеткендей, кремнийдің сыну жылдамдығы салмағы бойынша 50% дейін қатты концентрациядан тәуелсіз. Жоғары концентрациялы материалдың коэффициенті бар мастер-топтамаларды өңдеу ultrasonication арқылы жалпы өндіріс процедурасы болып табылады.

Қуат пен қарқындылыққа қарсы энергия

Беттік қарқындылығы және жалпы қуаты тек өңдеудің қарқындылығын сипаттайды. Ультрадыбыспен іріктеу көлемі мен белгілі бір қарқындылықтың әсер ету уақыты Ультрадыбыспен өңдеу процесін сипаттау үшін оны ауқымды және қайталанатын ету үшін қарастырған жөн. Берілген параметрді конфигурациялау үшін, мысалы, бөлшектердің өлшемі немесе химиялық конверсия процесінің нәтижесі энергия көлемі бойынша (E / V) байланысты болады.

Нәтиже = f (E /V )

Мұнда энергия (E) қуат шығысының өнімі (P) және экспозиция уақыты (t) болып табылады.

E[Ws] = Р[W] *t[S]

Параметрлерді конфигурациялаудағы өзгерістер нәтиже функциясын өзгертеді. Бұл өз кезегінде нақты нәтиже мәнін алу үшін берілген үлгі құнымен (V) қажетті энергияның (E) мөлшерін өзгереді. Осы себепті нәтиже алу үшін УДЗ белгілі бір қуатын енгізу жеткіліксіз. Қажетті қуатты және процестің материалына қуат беру керек параметрді конфигурацияны анықтау үшін неғұрлым күрделі тәсіл қажет. (Hielscher 2005)

Биоэтанолдың ультрадыбыстық көмегімен өндірісі

Ультрадыбыс биоэтанол өндірісін жақсартады. Сұйықтықты биомассамен қалыңдату өте жоғары тұтқыр суспензеге дейін, ол әлі күнге дейін сорылатын болады. Ультрадыбыстық реакторлар соншалықты жоғары қатты концентрациялармен жұмыс істей алады, сондықтан Ультрадыбыспен процесі ең тиімді жұмыс істей алады. Сұйықтықта неғұрлым көп заттар бар болса, Ультрадыбыспен процестен пайда таба алмайтын аз тасымалдағыш сұйықтық емделеді. Энергияны сұйықтыққа енгізу термодинамиканың заңы бойынша сұйықтықты жылытуға әкеліп соғады, бұл ультрадыбыстық энергия мақсатты материалға мүмкіндігінше қолданылады. Осындай тиімді процестің арқасында асып кететін сұйықтықтың ысырапшылығын болдыртпайды.
Ультрадыбыспен көмектеседі Сору внутрицеллюлярный материалдың және оны осылайша жасауға мүмкіндік ферменттеу ферментативті. Жұмсақ ультрадыбысты емдеу ферментативті белсенділікті арттыра алады, бірақ биомасса экстракциясы үшін аса қарқынды ультрадыбыстық қажет. Осылайша, ферменттер Ультрадыбыспен кейін биомасса суспензия қосылуы тиіс, өйткені қарқынды Ультрадыбыспен ферменттер инактивирует, бұл қалаған нәтиже.

Ғылыми зерттеулермен қол жеткізілген ағымдағы нәтижелер:

Yoswathana et al. (2010) күкірт сабанынан биоэтанол өндірісіне қатысты ферментативті өңдеу алдында қышқылдың алдын-ала өңдеуі мен ультрадыбыстық қосылыстары 44% -ға дейін қант өнімділігін арттыруға әкеледі (күріш самандары бойынша). Бұл лигоцеллюлоза материалын қантқа ферментативті гидролиздеуге дейін физикалық және химиялық алдын-ала өңдеудің комбинациясының тиімділігін көрсетеді.

2-диаграмма күріш саманнан биоэтанол өндіру кезінде ультрадыбыстық сәулеленудің оң әсерлерін суреттейді. (Ағаш көмір алдын-ала өңделген үлгілерді қышқыл / фермент алдын-ала өңдеуден және ультрадыбыстық алдын-ала өңдеуден тазартады.)

Ультрадыбыстық көмекші ферменттеу айтарлықтай жоғары этанол шығымдылығына әкеледі. Биоэтанол күріш сабанынан алынған.

2-график – Ферменттеу кезінде этанолдың өнімділігін ультрадыбыстық арттыру (Yoswathana және т.б., 2010)

Жақында жүргізілген тағы бір зерттеуде ультраинсониканың β-галактозидаз ферменттері ішіндегі және жасушааралық деңгейіне әсері зерттелді. Сулейман және басқалар. (2011), биоэтанол өндірісінің өнімділігін айтарлықтай арттыра отырып, Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537) ашытқының өсуін ынталандыратын реттелетін температурада ультрадыбысты қолдануға мүмкіндік береді. Қағаз авторлары энергияны ультрадыбысымен (20 кГц) үзіліссіз Ультрадыбыспен 20% -дық ынталандырылған биомасса өндірісін, лактозаның метаболизмін және K. марксианның 11,8 Вт-тан жоғары Ультрадыбыспен қарқындылығы кезінде этанол өндірісін-2. Ең жақсы жағдайда, Ультрадыбыспен этанолдың соңғы концентрациясын бақылауға қатысты шамамен 3,5 есеге арттырды. Бұл этанолдың өнімділігінде 3,5 есе жақсартуға сәйкес келді, бірақ ол ультрадыбыспен сорпаға текше метрге қосымша қуат енгізудің 952 Вт қажет болды. Энергия үшін бұл қосымша талап, әрине, биореакторлар үшін қолайлы өндірістік нормалар шегінде болатын, ал жоғары құнды өнімдер үшін өнімділіктің жоғарылауы оңай өтелуі мүмкін.

Қорытынды: Ультрадыбыстық-Көмекші ферменттеудің артықшылықтары

Ультрадыбыстық өңдеу биоэтанол өнімділігін арттыру үшін тиімді және инновациялық әдіс ретінде көрсетілді. Ең алдымен ультрадыбыспен жүгері, соя, сабан, лиго-целлюлозалық материал немесе өсімдік қалдықтары сияқты биомассадан жасушааралық материалды алу үшін қолданылады.

  • Биоэтанол өнімінің артуы
  • Дезинтерация / жасушаларды бұзу және ішкі ұялы материалдарды шығару
  • Анаэробты ыдырауды жақсартады
  • Жұмсақ Ультрадыбыспен ферменттерді белсендіру
  • Жоғары концентрациялы шламдар арқылы технологиялық тиімділікті жақсарту

Қарапайым тестілеу, қайталанатын масштабтау және оңай орнату (бұрыннан бар өндірістік ағындарда) ультрадыбысты тиімді және тиімді технологияны жасайды. Коммерциялық өңдеуге арналған сенімді өнеркәсіптік ультрадыбыстық процессорлар қол жетімді және іс жүзінде шектеусіз сұйық көлемді Ультрадыбыспен жасауға мүмкіндік береді.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - 1000 Вт ультрадыбыстық процессормен орнату UIP1000hd, ағындық жасуша, резервуар мен сорғы

Кері байланыс / қосымша ақпарат алу үшін сұраңыз

Егер қайта өңдеу талаптары туралы бізге әңгімелестік. Біз сіздің жобасы үшін ең қолайлы орнату және өңдеу параметрлері ұсынамыз.





Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.


Әдебиеттер / әдебиеттер

  • Hielscher, T. (2005): наноөлшемді эмульсиялар мен дисперсияларды ультрадыбыстық өндіру. Еуропалық нанотехнологиялар конференциясының еңбектері ENS’05.
  • Джомдеча, С .; Prateepasen, A. (2006): Төмен ультрадыбыстық энергияны зерттеу ферменттеу процесінде ашытқы өсуіне әсер етеді. 12 жастамың NDT бойынша Азия-Тынық мұхиты конференциясы, 5-10.11.2006, Окленд, Жаңа Зеландия.
  • Kuldiloke, J. (2002): ультрадыбыстық, температуралық және қысымдық емдеудің ферменттік белсенділікке жеміс-көкөніс шырындарының сапалық көрсеткіштері; Ph.D. Технизика Университетінде диссертация. Берлин, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Берри шырынын өңдеудегі күшті ультрадыбысты ферменттермен біріктіру. 2-ші. Конф. Тамақ және сусындардың биокатализасы, 19.-22.9.2004, Штутгарт, Германия.
  • Müller, MRA; Эрманн, МА; Vogel, RF (2000): Lactobacillus pontis және екі ашытқы ферменттеуінде екі ұқсас түрді анықтау үшін мультиплекслі ПТР. Қолданылды & Қоршаған орта микробиологиясы. 66/5 2000. с. 2113-2116.
  • Николич, С .; Можович Л .; Ракин, М .; Пейжен Д .; Pejin, J. (2010): биоэтанол ультрадыбыстық көмірсутекті сұлу сығындысы және жүгері тағамының ашытуы. Тағам химиясы 122/2010. 216-222 б.
  • Сулайман, АЗ; Аджит, А .; Юнус, РМ; Cisti, Y. (2011): Ультрадыбыстық көмегімен ферменттеу биоэтанол өнімділігін арттырады. Biochemical Engineering Journal 54/2011. 141-150-беттер.
  • Suslick, KS (1998): Кирк-Өмер химиялық технология энциклопедиясы. 4мың ed. Вилей & Ұлдары: Нью-Йорк, 1998. 517-541.
  • Йосватана, Н.; Фурипипат, П .; Treyawutthiawat, P .; Эштиаги, М.Н. (2010): Күріш сабанының биоэтанол өнімі. В: Energy Research Journal 1/1 2010. 26-31 беттер.