사용한 커피 찌꺼기에서 추출한 오일로 바이오디젤 생산

지속 가능하고 재생 가능한 에너지원을 찾기 위한 전 세계적인 노력이 강화됨에 따라 폐기물에서 바이오디젤을 생산하는 것이 큰 주목을 받고 있습니다. 이러한 재료 중 폐커피찌꺼기(SCG)는 유망한 기회를 제공합니다. 초음파 처리는 커피 폐기물에서 오일을 추출하고 이러한 오일을 바이오 디젤로 트랜스 에스테르 화하는 것을 모두 강화합니다.

Sonication을 사용한 폐기물에서 지속 가능한 바이오 디젤 전환

폐커피 분쇄유와 같은 폐유에서 지속 가능한 바이오디젤을 생산하는 것은 기존 화석 연료에 대한 유망한 대안을 제시하여 에너지 수요와 폐기물 관리를 모두 해결합니다. 초음파 처리는 식물에서 오일 추출과 바이오 디젤 변환 과정을 향상시키는 잘 정립되고 과학적으로 입증 된 방법입니다. 초음파 처리는 음향 캐비테이션을 통해 국부적 인 고 에너지 영역을 생성하여 오일과 알코올 사이의 접촉을 강화하고 고온 및 긴 반응 시간의 필요성을 줄임으로써 더 빠른 에스테르 교환 반응을 촉진합니다.

사용한 커피 찌꺼기와 같은 폐유를 공급 원료로 활용하면 매립지에서 유기 폐기물을 전환하고 버진 식물성 기름에 대한 의존도를 최소화함으로써 지속 가능성에 더욱 기여합니다. 이러한 접근 방식은 환경에 미치는 영향을 줄이고 바이오디젤 생산의 경제적 실행 가능성을 향상시킵니다. 또한, 초음파 처리와 폐유 활용의 결합은 더 높은 수율과 더 효율적인 바이오 디젤 생산으로 이어질 수 있으며, 재생 가능 에너지 원으로의 글로벌 전환을 지원할 수 있습니다.

사용한 커피 찌꺼기에서 초음파 오일 추출

사용한 커피 찌꺼기에서 오일을 추출하는 것은 바이오디젤 생산 공정에서 중요한 단계입니다. 사용한 커피 찌꺼기에는 커피 원두의 종류와 추출 방법에 따라 약 10-20%의 기름이 포함되어 있습니다. 이 오일을 효율적으로 추출하기 위해 N-헥산이 일반적으로 용매로 사용되지만 석유 에테르, 무수 에탄올, 수소 에탄올 또는 메탄올도 사용할 수 있습니다.

1. 사용한 커피 찌꺼기 건조: 기름을 추출하기 전에 사용한 커피 찌꺼기를 완전히 건조시켜 수분 함량을 줄여야 하며, 이는 용매의 효율성을 억제할 수 있습니다.
2. 초음파 용매 추출: 건조된 폐 커피 찌꺼기는 반응기에서 N-헥산과 혼합되어 오일이 용매에 용해됩니다. 프로브 형 초음파 처리는 추출 된 오일의 수율을 크게 증가시킵니다. 오일의 초음파 추출에 대해 자세히 알아보십시오.
3. 분리: 그런 다음 혼합물을 여과하여 사용한 커피 찌꺼기를 N-헥산 오일 용액에서 분리합니다.
4. 용매 회수: 마지막으로, 용매는 증발 또는 증류되어 추출된 커피 오일을 남기고 바이오디젤로 전환됩니다.

초음파 보조 오일 추출 및 바이오디젤 에스테르 교환

사용한 커피 찌꺼기(SCG)는 15-20%의 오일을 포함한 귀중한 성분이 풍부하며, 이는 식물성 오일에 필적하는 프로필을 가지고 있습니다. SCG에서 추출한 오일에는 리놀레산, 올레산, 리놀렌산, 포화 지방산 등 다양한 지방산이 포함되어 있습니다. 폐커피 바이오디젤은 ASTM 표준 바이오디젤을 만들 수 있습니다. 석유 에테르, 헥산, 무수 에탄올, 수 에탄올 또는 메탄올이 적합한 용매입니다.
전통적인 용매 추출이 효과적이지만 초음파 보조 추출은 사용한 커피 찌꺼기에서 오일 회수 효율성을 크게 향상시킵니다. 초음파 처리는 고강도, 저주파 초음파를 사용하여 캐비테이션 (고압 및 온도의 국부적 영역)을 생성하여 사용한 커피 찌꺼기로 용매의 확산을 개선하여 세포벽을 파괴하고 더 많은 기름 방출을 허용합니다.

또한, 초음파 보조 에스테르 교환은 추출된 커피 오일을 바이오디젤로 전환하는 데 중추적인 역할을 합니다. 촉매가 있는 상태에서 오일이나 지방을 알코올과 반응시키는 기존의 에스테르 교환 공정은 대량 생산과 관련하여 시간이 많이 걸리고 효율성이 떨어질 수 있습니다. 초음파 처리는 오일, 알코올 및 촉매 간의 상호 작용을 개선하여이 과정을 가속화하여 반응 시간을 단축하고 바이오 디젤 수율을 높입니다.

Lifka와 Ondruschka (2004)의 비교 연구는 기계적 교반과 대조적으로 초음파 혼합의 우수한 에너지 효율성을 보여줍니다. Thos는 초음파 발생기를 바이오 디젤 생산에 선호되는 혼합 방법으로 만듭니다.

오일 추출 및 바이오 디젤 생산을위한 Hielscher 프로브 형 초음파 발생기의 이점

• 향상된 기름 적출 효율성: Hielscher 초음파 발생기는 추출 과정에서 오일 수율을 크게 향상시킵니다. 사용한 커피 찌꺼기의 세포 구조를 파괴함으로써 이 초음파 장치는 오일이 용매로 보다 완전히 방출되도록 하여 바이오매스에 남아 있는 잔류 오일을 최소화합니다.
• 가속된 에스테르 교환: Hielscher 초음파 발생기에 의해 생성 된 초음파 캐비테이션은 반응물의 혼합을 강화하여 에스테르 교환 반응을 가속화합니다. 이를 통해 반응 시간이 단축되고 바이오디젤 수율이 증가하여 공정의 시간과 비용 효율성이 향상됩니다.
• 향상된 바이오디젤 품질: Hielscher 초음파 프로브에 의해 생성 된 균일 한 캐비테이션은 트리글리세라이드를 바이오 디젤로 일관되고 완벽하게 변환합니다. 이는 더 적은 불순물과 더 나은 연료 특성을 가진 더 높은 품질의 바이오디젤로 이어지며, 더 낮은 운점과 더 높은 산화 안정성을 포함합니다.
• 에너지 효율: 장시간의 처리 시간과 더 높은 에너지 입력을 필요로하는 기존의 기계적 방법과 달리 Hielscher의 초음파 기술은 더 낮은 에너지 수준에서 작동하면서 우수한 결과를 제공합니다. 이를 통해 초음파 보조 바이오디젤 생산이 보다 지속 가능하고 친환경적입니다.
• 확장성: Hielscher는 소규모 실험실 설정에서 산업 규모의 바이오 디젤 생산 공장에 이르기까지 다양한 생산 능력에 맞게 확장 가능한 초음파 장비를 제공합니다. 이러한 유연성을 통해 생산업체는 공정을 최적화하고 생산성을 극대화할 수 있습니다.

다양한 구아니딘(3% mol)을 촉매로 사용하는 바이오디젤 생산. (A) 기계적 교반 배치 반응기 : (메탄올 : 카놀라유) 4 : 1, 온도 65ºC; (B) 초음파 배치 반응기 : UP200St, (메탄올 : 카놀라유) 4 : 1, 60 % US 진폭, 온도 35ºC. 초음파 구동 혼합은 기계적 교반을 훨씬 능가합니다.
(연구 및 그래프: Shinde 및 Kaliaguine, 2019)

설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질

Hielscher 초음파는 최고의 품질과 디자인 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고 함과 쉬운 작동으로 초음파를 산업 시설에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파기로 쉽게 처리 할 수 있습니다.

Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.

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사용한 커피 찌꺼기에서 추출한 오일로 바이오디젤을 생산하는 것은 폐기물 관리와 재생 에너지 생산 모두에 대한 지속 가능하고 혁신적인 솔루션입니다. N-헥산 오일 추출, 초음파 보조 처리 및 2단계 산-염기 촉매 에스테르 교환 공정의 조합은 오일 회수를 극대화하고 바이오디젤 수율을 향상시킵니다.

Hielscher 프로브 형 초음파 발생기는 오일 추출과 바이오 디젤 에스테르 교환을 최적화하는 데 중요한 역할을합니다. 그들의 우수한 기술은 더 높은 효율성, 더 빠른 처리 및 향상된 품질을 보장하므로 운영의 지속 가능성과 비용 효율성을 목표로 하는 바이오디젤 생산자에게 탁월한 선택입니다.

재생 가능 에너지에 대한 수요가 계속 증가하는 시대에 폐커피 찌꺼기와 같은 폐기물을 활용하면 환경 보전에 기여할 뿐만 아니라 폐기물을 귀중한 에너지 자원으로 전환하여 순환 경제를 지원합니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.