Efektīvas biorafinēšanas iekārtas, izmantojot ultraskaņas procesa intensifikāciju
Ultrasonication ir procesu pastiprinoša tehnika, kas tiek īstenota dažādos procesos biorafinēšanas rūpnīcās. Tipiski procesi, kas gūst labumu no ultraskaņas apstrādes, ir ekstrakcija, lēnas neviendabīgas reakcijas, kā arī citi lietojumi, kas ietver intensīvu sajaukšanu, homogenizāciju un izkliedēšanu. Ultrasonication paātrina procesus un reakcijas un padara tos efektīvākus. Ultrasoniski veicināto procesu rezultāti ir augstāks ienesīgums / rezultāti un augstāki konversijas rādītāji.
Kas ir biorafinēšanas rūpnīcas?
Biorafinēšanas rūpnīca ir ražotne, kurā integrēti biomasas pārveidošanas procesi un pārstrādes iekārtas, lai no biomasas izejvielām ražotu degvielu, enerģiju un citus derīgus produktus, piemēram, ķīmiskas vielas. Tipiska biomasa, ko pārstrādā biorafinēšanas fabrikās, ietver tādas izejvielas kā lauksaimniecības atkritumi un blakusprodukti, kas tiek pārstrādāti dažādos bioproduktos ar pievienoto vērtību, piemēram, pārtikā, barībā, ķimikālijās, bioenerģijā (biodegvielā, elektroenerģijā un/vai siltumā). Paredzēts, ka biorafinēšanas fabrikas ražošanas procesi būs ilgtspējīgi un videi draudzīgi. Līdzīgi kā parastās pārstrādes rūpnīcas, bioloģiskās rafinēšanas rūpnīcas var nodrošināt vairākas ķīmiskas vielas, sadalot sākotnējo izejvielu (biomasu) vairākos starpproduktos (ogļhidrātos, olbaltumvielās, triglicerīdos), ko var tālāk pārvērst produktos ar pievienoto vērtību. Biorafinēšanas rūpnīcu galvenā īpašība ir atkritumu, piemēram, lauksaimniecības, pilsētas un rūpniecisko atkritumu, valorizācija un pārstrāde/pārstrāde, pārvēršot bezjēdzīgu biomasu vērtīgos materiālos.
Ultrasoniski intensificētas biorafinēšanas rūpnīcas
Integrējot ultrasonication, daudzus procesus, piemēram, ekstrakciju, gremošanu, sadalīšanos, pāresterificēšanu, daudzus citus, var veikt ievērojami efektīvāk. Ultraskaņas procesa intensifikācija biorafinēšanas fabrikā galvenokārt ir vērsta uz ražas uzlabošanu, lai padarītu procesus laika un enerģijas ziņā efektīvākus un uzlabotu galaprodukta tīrību un kvalitāti. Ultrasonication var veicināt dažādus biorafinēšanas procesus.

Zaļās biomasas ultraskaņas ekstrakcija un homogenizācija, lai atbrīvotu un izolētu vērtīgus savienojumus
Kā darbojas ultraskaņas apstrāde? – Ultraskaņas darba princips
Augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādei, augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņu ģenerē ultraskaņas ģenerators un pārraida, izmantojot ultraskaņas zondi (sonotrode šķidrumā. Lieljaudas ultraskaņa tiek uzskatīta par ultraskaņu diapazonā no 16-30kHz. Ultraskaņas zonde izplešas un saraujas, piemēram, 20 kHz frekvencē, tādējādi vidē pārraidot attiecīgi 20 000 vibrāciju sekundē. Kad ultraskaņas viļņi pārvietojas pa šķidrumu, mainīgie augstspiediena (kompresijas) / zema spiediena (retināšanas vai izplešanās) cikli rada minūšu vakuuma burbuļus vai dobumus, kas aug vairākos spiediena ciklos. Šķidruma un burbuļu saspiešanas fāzē spiediens ir pozitīvs, bet retināšanas fāze rada vakuumu (negatīvs spiediens). Kompresijas-izplešanās ciklu laikā šķidruma dobumi aug, līdz tie sasniedz izmēru, pie kura tie nevar absorbēt vairāk enerģijas. Šajā brīdī viņi vardarbīgi implodē. Šo dobumu implosija izraisa dažādus ļoti enerģiskus efektus, kas pazīstami kā akustiskās / ultraskaņas kavitācijas fenomens. Akustisko kavitāciju raksturo kolektora ļoti enerģētiskā iedarbība, kas ietekmē šķidrumus, cietās / šķidrās sistēmas, kā arī gāzes / šķidruma sistēmas. Enerģijas blīvā zona vai kavitācijas zona ir pazīstama kā tā sauktā karsto punktu zona, kas ir visvairāk enerģētiski blīva ultraskaņas zondes tiešā tuvumā un samazinās, palielinoties attālumam no sonotroda. Kreisajā attēlā redzama intensīva kavitācija pie 1kW ultraskaņas zondes ūdenī. Ultraskaņas kavitācijas galvenās īpašības ietver vietēji sastopamas ļoti augstas temperatūras un spiedienus un attiecīgos diferenciāļus, turbulences un šķidruma straumēšanu. Ultraskaņas dobumu implosijas laikā ultraskaņas karstajos punktos var izmērīt temperatūru līdz 5000 Kelvinam, spiedienu līdz 200 atmosfērām un šķidruma strūklas ar ātrumu līdz 1000km / h. Šie izcilie energoietilpīgie apstākļi veicina sonomehānisko un sonoķīmisko iedarbību, kas dažādos veidos pastiprina biomasu un ķīmiskās sistēmas.
Ultarsonication galvenā ietekme uz biomasu rodas no šādām sekām:
- Augstas bīdes: Ultraskaņas augstas bīdes spēki traucē šķidrumus un šķidruma-cietās sistēmas, kas izraisa intensīvu uzbudinājumu, homogenizāciju un masas pārnesi.
- Ietekmi: Šķidruma strūklas un straumēšana, ko rada ultraskaņas kavitācija, paātrina cietvielas šķidrumos, kas pēc tam noved pie starppartikluāras sadursmes. Kad daļiņas saduras ļoti lielā ātrumā, tās sabrūk, sabrūk un tiek smalki slīpētas un izkliedētas, bieži vien līdz nano izmēram. Bioloģiskai vielai, piemēram, augu audiem un bioatkritumiem, liela ātruma šķidruma strūklas un mainīgie spiediena cikli traucē šūnu sienām un atbrīvo intracelulāro materiālu. Tā rezultātā tiek panākta ļoti efektīva bioaktīvo savienojumu ekstrakcija un viendabīga biomasas sajaukšana.
- Uzbudinājums: Ultrasonication izraisa intensīvas turbulences, bīdes spēkus un mikro kustību šķidrumā vai vircā. Tādējādi ultraskaņas apstrāde vienmēr pastiprina masas pārnesi un paātrina reakcijas un procesus.
Augstas veiktspējas ultrasonics ir procesa pastiprināšanas tehnika, ko piemēro vairākām nozarēm. Ultrasonication tiek izmantots, lai apstrādātu šķidrumus un vircas, lai sajauktu un homogenizētu, veicinātu masas pārnesi, ekstraktu savienojumus un / vai uzsāktu ķīmiskas reakcijas.
Bieži ultrasonication pielietojumi biorafinēšanas rūpnīcās ir:
- bioetanola ražošana
- vērtīgu savienojumu ekstrakcija no biomasas (piemēram, olbaltumvielas, pektīni, ciete u.c.)
- Biodīzeļdegvielas sintēze no izlietotām augu eļļām un dzīvnieku taukiem
- Biodīzeļdegviela no aļģu eļļas
- Ārstēšana ar lignocelulozi
- cietes modifikācija

UIP4000hdT – 4kW jaudas ultraskaņas sistēma vircas nepārtrauktai inline ultraskaņas apstrādei
Augstas veiktspējas ultraskaņas procesori biorafinēšanas rūpnīcām
Hielscher Ultrasonic ražo un izplata augstas bīdes ultraskaņas maisītājus augstas veiktspējas pielietojumam, piemēram, homogenizācijai, sajaukšanai, šūnu darbības traucējumiem, sadalīšanai, ekstrakcijai, dispersijai, degazifikācijai un ķīmisko reakciju uzsākšanai. Ultraskaņas reaktori tiek īstenoti biorafinēšanas rūpnīcās visā pasaulē, lai palielinātu dažādu procesu efektivitāti, ražu un konversijas ātrumu.
Augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas biorafinēšanas procesiem ir viegli pieejamas stenda, izmēģinājuma un rūpnieciskai uzstādīšanai. Tā kā ultraskaņas lietojumi, piemēram, ekstrakcija, sadalīšanās, izšķīdināšana, masas pārneses uzlabošana, homogenizācija un atgaisošana, jau ir izveidoti procesi, pāreja no pirmajiem izmēģinājumiem, optimizācija uz jūsu īpašajām procesa prasībām un pilnībā rūpnieciskās ultraskaņas atdalīšanas un / vai izskalošanās sistēmas uzstādīšana ir ātra un vienkārša.
Hielscher Ultrasonics piegādā augstas veiktspējas ultrasonikatorus jebkurā izmērā un jaudā. Ar UIP16000 (16kW) Hielscher ražo visspēcīgāko ultraskaņas procesoru visā pasaulē. UIP16000, kā arī visas citas rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas var viegli klasterizēt līdz vajadzīgajai apstrādes jaudai. Visi Hielscher ultrasonikatori ir būvēti 24/7 darbībai ar pilnu slodzi un prasīgā vidē.
Ultraskaņas zondes un sono-reaktori jebkuram tilpumam
Hielscher Ultrasonics produktu klāsts aptver pilnu ultraskaņas procesoru spektru no kompaktiem laboratorijas ultrasonatoriem virs galda un izmēģinājuma sistēmām līdz pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas procesoriem ar spēju apstrādāt kravas automašīnas stundā. Pilns produktu klāsts ļauj mums piedāvāt jums vispiemērotāko ultraskaņas aprīkojumu jūsu lietojumam, procesa jaudai un ražošanas mērķiem.
Precīzi kontrolējamas amplitūdas optimālam rezultātam
Visi Hielscher ultraskaņas procesori ir precīzi kontrolējami un tādējādi uzticami darba zirgi R&D un ražošana. Amplitūda ir viens no svarīgākajiem procesa parametriem, kas ietekmē sonoķīmiski un sonomehāniski izraisītu reakciju efektivitāti un efektivitāti. Visi Hielscher Ultrasonics’ Procesori ļauj precīzi iestatīt amplitūdu. Sonotrodes un pastiprinātāja ragi ir piederumi, kas ļauj mainīt amplitūdu vēl plašākā diapazonā. Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas un nodrošināt nepieciešamo ultraskaņas intensitāti prasīgiem lietojumiem. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā.
Precīzi amplitūdas iestatījumi un ultraskaņas procesa parametru pastāvīga uzraudzība, izmantojot viedo programmatūru, dod jums iespēju apstrādāt biomasu visefektīvākajos ultraskaņas apstākļos. Optimāla ultraskaņas apstrāde visefektīvākajai biomasas upcycling!
Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē. Tas padara Hielscher ultraskaņas aprīkojumu par uzticamu darba rīku, kas atbilst jūsu biorafinēšanas procesa prasībām.
Augstākā kvalitāte – Projektēts un ražots Vācijā
Kā ģimenes un ģimenes uzņēmums, Hielscher piešķir prioritāti augstākajiem kvalitātes standartiem ultraskaņas procesoriem. Visi ultrasonikatori ir projektēti, ražoti un rūpīgi pārbaudīti mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība padara to par darba zirgu jūsu ražošanā. 24/7 darbība ar pilnu slodzi un prasīgā vidē ir dabiska Hielscher augstas veiktspējas ultraskaņas zondes un reaktoru īpašība. Mūsu prasmīgā komanda ir gatava jums palīdzēt ar procesu zināšanām, apmācību un atbalstu.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
---|---|---|
1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra / Atsauces
- García, A., González Alriols, M., Wukovits, W. et al. (2014): Assessment of biorefinery process intensification by ultrasound technology. Clean Techn Environ Policy 16, 1403–1410 (2014).
- Velmuruga, Rajendran; Muthukumar, Karuppan (2011): Utilization of sugarcane bagasse for bioethanol production: Sono-assisted acid hydrolysis approach. Bioresource Technology Vol. 102, Issue 14; 2011. 7119-7123.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.