Hielscher Хэт авианы технологи

Bioethanol-ийн үйлдвэрлэлд Ultrasonically Assisted Fermentation

Исгэлэн

Исэлдэлжүүлэх нь биотехнологийн хэрэглээнд биотехнологийн хэрэглээнд ашиглагддаг аэробик (= исэлдэлтийн исгэх), эсвэл бактерийн, мөөгөнцөр эсвэл бусад биологийн эсийн өсгөвөр эсвэл энзимээр хөрвүүлэхэд ашигладаг. Исгэх замаар эрчим хүчийг органик нэгдлүүдийн исэлдэлтээс гаргаж авдаг, тухайлбал нүүрс ус.

Элсэн чихэр нь исгэлэн дэх хамгийн түгээмэл элемент бөгөөд сүүний хүчил, лактоз, этанол, устөрөгч зэрэг бүтээгдэхүүнд исгэх аргыг хэрэглэдэг. Архи согтууруулах ундаа, этанол, ялангуяа түлш болгон хэрэглэдэг, бас согтууруулах ундаа хэрэглэдэг – исгэх замаар боловсруулдаг. Жишээ нь: Saccharomyces cerevisiae Элсэн чихэр метаболизм, эсийн исэл нь этилийн спирт, нүүрсхүчлийн давхар исэл рүү хувиргах эхлэл болно.

Хөрвөлтийг нэгтгэн дүгнэсэн химийн тэгшитгэл:

Нийтлэг биотүлшний үйлдвэрлэлд элсэн чихрийг сүүний хүчил, лактоз, этанол, устөрөгч болгон хувиргаж хөрвүүлнэ.

Химийн эквивалентууд нь биотүлшийг хувиргахад дүгнэлт өгдөг.

Эхлээд материал нь цардуул, жишээ нь, эрдэнэ шишээс эхлээд цардуул нь элсэн чихэр болгон хувиргах ёстой. Түлшний зориулалтаар ашигласан биотүлшийн хувьд цардуулын хувиргах гидролиз шаардлагатай. Ерөнхийдөө гидролиз нь хүчиллэг буюу ферментийн эмчилгээгээр эсвэл аль алиных нь хослолоор хурдавчилсан байдаг. Ихэнхдээ исгэлэн нь ойролцоогоор 35-40 ° C-д явагддаг.
Төрөл бүрийн исгэх үйл явцын талаархи ерөнхий ойлголт:

Хоол хүнс:

  • үйлдвэрлэл & Хамгаалалт
  • сүүний (сүүний хүчил исгэх), жишээ нь, тараг, цөцгийн тос, кофег
  • какчи, miso, natto, tsukemono, sauerkraut гэх мэт сүүн тэжээллэг бодисууд
  • арвин амтыг бий болгох, жишээлбэл, цуутай сумс
  • цай, какао, кофе, тамхи гэх мэт бодисыг задалдаг
  • согтууруулах ундаа, тухайлбал шар айраг, дарс, виски

Эм:

  • инсулин, гиалуроны хүчил зэрэг эмнэлгийн нэгдлүүдийн үйлдвэрлэл

Биохас / Ethanol:

  • биохий / биохиланы үйлдвэрлэлийг сайжруулах

Бетоны дээд болон туршилтын хэмжээнээс хамааран янз бүрийн судалгааны баримт бичиг, туршилтууд нь ферментийн ферментийг илүү их биомасс ашиглан исэлдүүлэх процессыг сайжруулдаг болохыг харуулсан. Дараахь хэсэгт шингэн дэх хэт авианы үр нөлөөг нарийвчлан боловсруулна.

Хэт авианы реактор Биодизель гарц, боловсруулах effiency нэмэгдүүлэх!

Bioethanol нь наранцэцгийн мөчир, эрдэнэ шиш, чихрийн нишингэ зэргээс гаргаж болно.

Хэт авианы шингэн боловсруулах үр нөлөө

Өндөр чадал / бага давтамжтай хэт авианы хэт их хүчдэл үүсгэж болно. Ингэснээр өндөр хүчдэл / бага давтамжтай хэт авианы аппаратыг холих, эмульс хийх, тараах, дегалломераци хийх, эсвэл тээрэмдэх зэрэг шингэнийг боловсруулахад ашиглаж болно.
Хэт их шингэнийг sonicating шингэн үед шингэн хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд цацах дууны долгион нь өндөр даралттай (шахалт) болон нам даралтын (rarefaction) циклууд давтамжаас хамаарч үнэлдэг. Бага даралтын мөчлөгийн үед өндөр эрчимтэй хэт авианы долгион нь жижиг вакуум бөмбөлөгүүд буюу шингэний хоосон зайг үүсгэдэг. Хөөсөн бөмбөлгүүд нь эрчим хүчийг шингээх чадваргүй эзэлхүүнийг бий болгосноор өндөр даралтын мөчлөгийн үед хүчтэй цохилт болно. Энэ үзэгдлийг х ндий гэж нэрлэдэг. х ндий, тэр бол “шингэний үүсэх, өсөлт, мөн шингэний бөмбөлгөөс үүсэх уналт. Cavitational collapse нь орон нутгийн халаалт (~ 5000 K), өндөр даралт (~ 1000мм), асар их халаалт,>109 к / сек)” ба шингэний тийрэлтэт урсгал (~ 400 км / цаг) ". (Suslick 1998)

Этилийн спиртийн химийн бүтэц

Этилийн спиртийн бүтцийн томъёо

Өндөр хүчдэлийн хушуу, сэнс-stator холигч, эсвэл хэт авианы процессор гэх мэт х ндий үүсгэх өөр өөр аргууд байдаг. Эдгээр бүх системд оролтын энерги нь үрэлт, турбулент, долгион, х ндий байдлаар хувирдаг. Оршил эрчим хүчний оролтын энергийн хэсэг нь хагалгаанд хувирдаг бөгөөд шингэн дэх хагарал үүсэх төхөөрөмжийн хөдөлгөөнийг тодорхойлсон хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаарна. Хурдацын эрч хүч нь эрчим хүчний үр ашигтай хувиргалтанд х ндий ороход нөлөөлдөг хамгийн чухал хүчин зүйлүүдийн нэг юм. Дээд хурдатгал нь өндөр даралтын зөрүүг үүсгэдэг. Энэ нь эргээд шингэн дамжих долгион үүсгэхийн оронд вакуум бөмбөлгийг бий болгох магадлалыг нэмэгдүүлдэг. Ийнхүү өндөр хурдатгал нь өндөр байх нь хонгилын хувирал болох энергийн фракц юм.
Хэт авианы хувиргагчийн хувьд хэлбэлзлийн далайц нь хурдатгалын эрчмийг тодорхойлно. Дээдь далайц нь х ндийжилтыг илүү үр дүнтэй болгоход хүргэдэг. Эрчим хүчээс гадна шингэнийг турбулууд, үрэлтийн болон долгион үүсгэх үеийн хамгийн бага алдагдлыг бий болгохын тулд шингэнийг хурдасгах хэрэгтэй. Үүнийг хамгийн оновчтой арга бол хөдөлгөөний нэг талын чиглэл юм. Sonication процессын эрчим, параметрийг өөрчлөх, хэт авиан хэтэрхий хатуу эсвэл маш зөөлөн байж болно. Энэ нь хэт авиан аппликейшн нь янз бүрийн хэрэглээнд зориулсан маш олон талын хэрэгсэл юм.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Зураг 1 – Хэт авианы лабораторийн төхөөрөмж UP100H (100 ватт) ашиглах боломжтой

Бага зэргийн нөхцөлд зөөлөн зөөлөвчөөр зөөлөн програмууд орно гэсгээх, эмульсийн, болон ферментийг идэвхжүүлэх. Өндөр эрчимтэй / өндөр хүчдэлийн хэт авианы аппараттай (ихэвчлэн өндөр даралтын дор байдаг) хатуу хэрэглээ нойтон тээрэм, Дэгломераци & бөөмийн хэмжээ багасч, тархаах. Ийм олон програмуудад зориулж Хандлах, задрах, эсвэл Sonochemistry, хүссэн хэт авианы эрчимтэй sonicated тодорхой материалаас хамаарна. Бие даасан процессд тохируулан өөрчилж болох параметрүүдийн янз бүрийн төрлөөр, хэт авиан нь тус тусын процесс бүрт зориулсан чихэрлэг толбыг олох боломжийг олгодог.
Үлэмж эрчим хүч хувиргахаас гадна ultrasonication нь хамгийн чухал параметрүүдийг бүрэн хянах давуу талыг санал болгодог: Ашиглах, даралт, температур, Зуурамтгай, болон концентраци. Энэ нь эдгээр бүх үзүүлэлтүүдийг тодорхой материал болгонд тохирох параметрүүдийг олох зорилготой. Энэ нь илүү үр дүнтэй, оновчтой үр ашгийг бий болгодог.

Исэлдэлтийн процессыг сайжруулах зорилгоор хэт авианы боловсруулалтыг сайжруулснаар, биотүлшийн үйлдвэрлэлтэй танилцах болно

Bioethanol нь биоасс эсвэл задралд өртдөггүй бодисын задралын бүтээгдэхүүн бөгөөд агааргүй, аэробик бактери юм. Үйлдвэрлэсэн этанолыг ихэвчлэн биотүлшний хэрэглэдэг. Энэ нь биотүлшийг байгалийн хий гэх мэт түлш шатахууны хувьд сэргээгдэх, байгаль орчинд ээлтэй хувилбар болгодог.
Этилийн спирт, биомасс, элсэн чихэр, цардуул, лиггоцеллюлоз материалыг үйлдвэрлэхдээ түүхий эд болгон ашиглаж болно. Аж үйлдвэрлэлийн хэмжээний хувьд элсэн чихэр, цардуул одоогоор эдийн засгийн хувьд таатай байдаг тул одоогоор давамгайлж байна.
Хэт авиа нь тухайн нөхцөл байдалд тусгайлан зориулсан түүхий эдтэй процессыг сайжруулж болохуйц процессыг хэрхэн сайжруулж болох талаар туршлага судлах боломжтой. Эхний алхам, хэт авианы нь түүхий эд хольц бага хэмжээний sonication лабораторийн төхөөрөмж Хэрэв хэт авиа нь түүхий эдэд нөлөөлж байвал харуулна.

Техник эдийн засгийн үнэлгээ

Эхний сорилтын үе шатанд хэт авианы энерги бага хэмжээний шингэн рүү нэвтрэхэд тохиромжтой бөгөөд ингэснээр аливаа үр дүнг олж авах боломжтой эсэхийг харах боломжтой болно. Жижиг түүвэрлэлтийн хэмжээ нь лабораторийн төхөөрөмжийг ашиглан хугацааг богиносгож, эхний сорилтын зардлыг багасгадаг.
Хэт авианы долгион нь sonotrode-ийн гадаргуугаар шингэн рүү дамждаг. Beneth нь sonotrode гадаргуу, хэт авианы эрчим хүчтэй хамгийн хүчтэй юм. Ингэснээр sonotrode болон sonicated материал хоорондын зай нь богино байдаг. Жижиг шингэн эзлэхүүн ил гарсан үед sonotrode зай нь богино хадгалагдаж болно.
Доорх хүснэгтэд оновчлолын дараа sonication процессын хувьд ердийн энерги / эзэлхүүний түвшинг харуулж байна. Эхний туршилтууд нь хамгийн оновчтой тохиргоог хийхгүй тул sonication intensity, ердийн утгын 10-50 хүртэлх хугацаа нь sonicated материал нөлөөлөх эсэхийг харуулах болно.

үйл явц

Эрчим хүч /

хэмжээ

Дээжийн хэмжээ

Эрчим хүч

цаг хугацаа

Энгийн

< 100Wс / мл

10мл

50W

< 20 секунд

Дунд

100Wс / мл хүртэл 500Wс / мл

10мл

50W

20-100 секунд

Хатуу

> 500W / мл

10мл

50W

>100 сек

Хүснэгт 1 – Процессыг оновчлолын дараа sonication-ийн утгууд

Туршилтын гүйдлийн бодит оролтыг нэгтгэсэн өгөгдөл бүртгэх замаар бүртгэж болно (Uf200 ः т ба UP200St), PC-интерфейс эсвэл powermeter. Атосын тохиргоо, температурын өгөгдлүүдийн хамтаар туршилтын үр дүнг үнэлж, энерги / эзлэхүүний ёроолыг тогтоож болно.
Тестийн туршид оновчтой тохиргоо сонгосон бол энэ тохиргооны ажиллагааг оновчлолын үеэр шалгаж болох бөгөөд эцэст нь арилжааны түвшнээр хязгаарлаж болно. Оптимизацийг хөнгөвчлөхийн тулд sonication-ийн хязгаарыг шалгахыг зөвлөж байна. Тухайлбал, температур, далайц, эрчим хүч / эзэлхүүнийг тодорхой найрлагад зориулан гаргахыг зөвлөдөг. Хэт авиа нь эс, химийн бодис, тоосонцород сөрөг нөлөөллийг үүсгэдэг тул сөрөг нөлөөгүй ажиглалтын параметрт дараахь оновчлолыг хязгаарлахын тулд параметрийн үндсэн түвшинг шалгаж үзэх хэрэгтэй. Техник, эдийн засгийн үндэслэлийг судлахын тулд жижиг лаборатори, вандан тэргүүн нэгжүүд дээрх туршилтад тоног төхөөрөмж, дээжийн зардлыг хязгаарлахыг зөвлөж байна. Ерөнхийдөө 100-100 ваттын нэгжүүд нь техник эдийн засгийн үндэслэлийг сайтар судлах зорилготой. (жишээ нь, 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.

Хүснэгт 1 – Процессыг оновчлолын дараа sonication-ийн утгууд

Оновчтой болгох

Техник эдийн засгийн судалгаануудын үр дүнд бага хэмжээний боловсруулалтын талаархи эрчим хүчний хэрэглээ их байгааг харуулж болно. Гэхдээ ТЭЗҮ-ийн зорилго нь хэт авианы аппаратанд үзүүлэх үр нөлөөг харуулах явдал юм. ТЭЗҮ-д эерэг нөлөө үзүүлсэн тохиолдолд энерги / эзлэхүүний харьцааг оновчтой болгохын тулд цаашдын хүчин чармайлт гаргах шаардлагатай. Энэ нь хэт авианы параметрийн хамгийн сайн тохиргоог хамгийн үр өгөөжтэй, үр ашигтай болгох үйл явцыг хамгийн бага эрчим хүчээр хангахын тулд хамгийн их гарцыг олохын тулд судлах гэсэн үг юм. Хамгийн оновчтой параметр тохируулгыг олох – хамгийн бага эрчим хүчний оролтоор төлөвлөсөн үр ашгийг олж авах - хамгийн чухал параметрүүдийн хоорондын хамаарал далайц, даралт, температур болон шингэн бүтцийг судлах хэрэгтэй. Энэ хоёр дахь шатанд багцын sonication-аас өөрчлөлт нь sonication тохируулга руу урсгалын эсийн реактор нь даралт чухал ач холбогдолтой параметрийн багцад sonication нөлөөлж болохгүй гэж зөвлөж байна. Багцанд sonication байх үед даралт нь орчны даралтаар хязгаарлагддаг. Хэрвээ sonication процесс нь шахагдах боломжтой эсийн камерыг давж байвал даралт нь ерөнхийдөө хэт авианы нөлөөлдөг өндөр (эсвэл багасгасан) байж болно х ндий маш их. Урсгал эсийг ашиглан даралтын болон үйл явцын үр ашгийн хоорондын хамаарлыг тодорхойлж болно. Хэт авианы процессорууд хооронд 500 ватт болон 2000 ватт Эрчим хүч нь үйл явцыг оновчтой болгоход хамгийн тохиромжтой байдаг.

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

Зураг 2 - Хэт авианы процессын оновчтой болгох урсгалын график

Арилжааны үйлдвэрлэл хүртэлх хэмжээ

Хэрвээ оновчтой тохиргоо олдвол хэт авианы процессууд нь илүү хялбар байдаг шугаман хуваарьт бүрэн хуулж болно. Энэ нь ижил төстэй боловсруулалтын параметрийн тохируулгын дор ижил төстэй шингэн боловсруулалтанд ашиглагдах үед нэг эзлэхүүнтэй ижил энерги боловсруулах масштабаас үл хамаарах ижил үр дүнг олж авах шаардлагатай. (Hielscher 2005). Энэ нь хэт авианы оновчтой параметр тохируулгыг бүрэн хэмжээний үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр хэрэгжүүлэх боломжтой болгодог. Бараг л ultrasonically боловсруулж чадах эзлэхүүн нь хязгааргүй юм. Хүртэлх арилжааны хэт авианы систем 16,000 ватт Нэг нэгж нь боломжтой бөгөөд кластерт суулгаж болно. Хэт авианы процессорын ийм кластеруудыг зэрэгцээ эсвэл цувралаар суулгаж болно. Өндөр хүчдэлийн хэт авианы процессоруудыг кластерт суурилуулах замаар нийт хүч нь бараг хязгааргүй тул өндөр эзлэхүүн урсгалыг асуудалгүйгээр боловсруулж болох юм. Мөн хэт авианы системийн дасан зохицох шаардлагатай бол, өөрөөр хэлбэл өөрчлөгдсөн шингэний боловсруулалтанд параметрүүдийг тохируулахын тулд ихэвчлэн sonotrode, өргөлтийн эсвэл урсгал эсийг өөрчилдөг. Шугаман нэмэлт, хэт давамгайлах чадвар, хэт авианы дасан зохицох чадвар нь энэхүү шинэлэг технологийг үр ашигтай, өртөг хэмнэлттэй болгодог.

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

Зураг 3 - Аж үйлдвэрийн хэт авианы процессор UIP16000 16,000 ватт хүч чадалтай

Хэт авианы боловсруулалтын параметрүүд

Хэт авианы шингэн боловсруулах хэд хэдэн параметрээр тайлбарласан байдаг. Хамгийн чухал нь далайц, даралт, температур, зуурамтгай чанар, концентраци юм. Өгөгдсөн параметрийн тохируулгын хувьд ширхэглэлийн хэмжээ гэх мэт үйл явцын үр дүн нь боловсруулсан эзлэхүүний энергийн функц юм. Функц нь параметрийн өөрчлөлтийн өөрчлөлтөөр өөрчлөгддөг. Цаашилбал, хэт авианы нэгж sonotrode гадаргуу дээр нь бодит эрчим хүчний гаралт параметрүүд хамаарна. Sonotrode-ийн гадаргуугийн эрчим хүчний гарц нь гадаргуугийн эрчим (I) юм. Гадаргуугийн эрчимжилт нь далайц (A), даралт (p), реакторын эзэлхүүн (VR), температур (T), зуурамтгай чанар (η) болон бусад хэмжээнээс хамаарна.

Хэт авианы боловсруулалтын хамгийн чухал хэмжүүрүүд нь далайц (A), даралт (p), реакторын хэмжээ (VR), температур (T), ба зууралдамтгай (η) зэрэг орно.

Хэт авианы боловсруулалтын кафитацийн нөлөөлөл нь далайц (A), даралт (p), реакторын эзэлхүүн (VR), температур (T), зуурамтгай чанар (η) болон бусад зүйлсээр тайлбарладаг гадаргуугийн эрчимжилтаас хамаардаг. Дээр нэмэх ба хасах тэмдэг нь sonication intensity дээр тодорхой параметрийн эерэг эсвэл сөрөг нөлөө үзүүлдэг.

Үүссэн хөндийн нөлөөлөл нь гадаргуугийн эрчимжилтээс хамаарна. Үүнтэй адилаар, үйл явцын үр дүн нь хамааралтай. Хэт авианы нэгжийн нийт эрчим хүчний гарц нь гадаргуугийн эрчим (I) ба гадаргуугийн талбай (S) -ийн бүтээгдэхүүн юм:

P [В] Би [В / мм²] * s[мм²]

Далайц

Савлуурын далайц нь (жишээ нь 50 μм) замыг тайлбарласан бөгөөд sonotrode гадаргуу нь тодорхой хугацаанд (жишээ нь, 20kHz-д 1/20000-аар) явдаг. Илүү том далайцтай, өндөр нь даралтыг бууруулж, цус харвалт бүрт нэмэгддэг. Үүний зэрэгцээ цус харвалт тус бүрийн эзэлхүүнний хэмжээ ихсэх тусам том хагарлын хэмжээ (хөөс хэмжээ ба тоо) үүсдэг. Тархалтын үед хэрэглэж байгаа үед илүү өндөр далайц нь хатуу тоосонцрыг илүү ихээр эвдэх чадварыг харуулдаг. Хүснэгт 1-д зарим хэт авианы үйл явцын ерөнхий утгыг үзүүлэв.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Хүснэгт 2 – Баялгийн ерөнхий зөвлөмжүүд

Даралт

Шингэний буцалгах цэг нь даралтаас хамаарна. Илүү их даралт нь буцалгах цэгийг өндөр болгож, урвуу байна. Өндөр даралт нь буцалгах цэгийн ойролцоо буюу түүнээс дээш температурт х ндийг гаргах боломжтой. Энэ нь мөн дэлбэрэлтийн эрчимийг ихэсгэх бөгөөд энэ нь статик даралт ба бөмбөлөг дэхь уурын даралтын хоорондох зөрүүтэй хамааралтай (тухайлбал, Vercet нар, 1999). Хэт авианы хүч, эрч хүч нь даралтын өөрчлөлтийн улмаас хурдан өөрчлөгдөж байдаг учраас тогтмол даралтын насос нь илүү тохиромжтой байдаг. Шингэнийг шингэний урсгалаар нийлүүлэх үед шахуургыг тохирох даралттай үед тусгай шингэний урсгалтай харьцах чадвартай байх ёстой. Диафрагм буюу мембран насос; уян хатан хоолой, хоолой, шахуурга; Перисталтик шахуурга; эсвэл поршений буюу шахуургын насос нь даралтын хэлбэлзлийг бий болгоно. Сэнс шахуурга, арааны шахуурга, спираль шахуурга, шатахуун шахуурга зэргийг тасралтгүй тогтвортой даралттайгаар шингэнээр хангаж буй шингэнийг сонгох нь зүйтэй. (Hielscher 2005)

температур

Шингэнийг sonicating хийх замаар тэжээл нь дундуур дамждаг. Ultrasonically үүсгэсэн хэлбэлзэл нь хуйлралт ба үрэлтийн шалтгаан болж байдаг, sonicated шингэн - термодинамикийн хуулийн дагуу – халах болно. Боловсруулсан тэжээлийн дунд температур нэмэгдсэн нь материалыг эвдэж, хэт авианы х ндий үр нөлөөг бууруулж болно. Шинэлэг хэт авианы урсгал эсүүд нь хөргөх хүрэмтэй (зураг харна уу). Үүнээс болж хэт авианы боловсруулалтын үед материалын температурыг яг нарийн хянах боломжтой болсон. Бага хэмжээний эзэлхүүний наранцэцгийн хувьд халаахад зориулж мөстэй банн хийхийг зөвлөж байна.

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

Зураг 3 - Хэт авианы хувиргагч UIP1000hd (1000 ватт) хөргөлтийн хүрэмтэй тоноглогдсон урсгал эсийг оновчтой болгох алхмууд эсвэл жижиг хэмжээний үйлдвэрлэлийн зориулалттай ердийн тоног төхөөрөмж

Зуурамтгай чанар ба концентраци

Хэт авианы тээрэмдэх болон тархаах шингэн үйл явц юм. Бөөмсүүд нь ус, тос, уусгагч эсвэл давирхайнд түдгэлзүүлэх ёстой. Хэт авианы урсгал дамжих системийг ашиглан, маш их наалдамхай, пастерийн материалыг sonicate болно.
Өндөр хүчин чадалтай хэт авианы процессор нь өндөр нягттай концентрацид ажиллаж болно. Өндөр концентрац хэт авианы боловсруулалтын үр дүнг хангадаг, хэт авианы тээрэмдэх нөлөө хоорондын хэсгүүд мөргөлдөөн үүсдэг. Цахиурын эвдрэлийн хэмжээ нь 50% хүртэл хатуу концентрациас хамааралгүй болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Өндөр концентрацтай материалын харьцаатай мастер бетон боловсруулалт нь хэт авианы хэрэглээ ашиглан үйлдвэрлэлийн нийтлэг журам юм.

Эрчим хүч ба Эрчим хүч vs. Эрчим хүч

Гадаргуугийн эрч хүч, нийт эрчим хүч нь зөвхөн боловсруулалтын эрчмийг тодорхойлно. Тодорхой эрч хүчээр дээжийн хэмжээ болон тодорхой хугацааны туршид өртөх хугацааг хэмжих, дахин боловсруулж болохын тулд sonication үйл явцыг тайлбарлахын тулд авч үзэх хэрэгтэй. Өгөгдсөн параметрийн тохиргооны хувьд процессын үр дүн, жишээлбэл ширхэгийн хэмжээ эсвэл химийн хувиргалт нь нэг эзлэхүүн дэх энерги (E / V) хамаарна.

Үр дүн = f (Е /V )

Эрчим хүч (E) бол эрчим хүчний гаралт (P) ба өртөх хугацаа (t) -ийн бүтээгдэхүүн юм.

Е[Ws] = P[В] *t[s]

Параметр тохируулгын өөрчлөлт нь үр дүнгийн функцийг өөрчлөх болно. Үүний үр дүнд өгөгдсөн дээжийн утга (V) -д шаардагдах энергийн хэмжээ (E) нь тодорхой үр дүнгийн утгыг олох болно. Энэ шалтгааны улмаас хэт авианы тодорхой хүчийг үр дүнтэй болгох процесст хангалттай биш юм. Процессын материалд эрчим хүч өгөх шаардлагатай параметрийг тодорхойлоход шаардагдах хүчийг тодорхойлоход илүү нарийвчлалтай арга шаардлагатай. (Hielscher 2005)

Bioethanol-ийн хэт авианы аппарат

Хэт авиа нь биохиланы үйлдвэрлэлийг сайжруулж байгааг мэдэж байгаа. Шингэнийг биомассыг өтгөрүүлэх боломжтой, маш их наалдамхай хольцыг шахах боломжтой. Хэт авианы реактор нь маш өндөр концентрацийг зохицуулж чадах бөгөөд ингэснээр sonication процесс хамгийн үр дүнтэй ажиллах боломжтой. Илүү их материалыг сларритэд агуулдаг бөгөөд sonication процессоос ашиг олохгүй тээвэрлэгч шингэнийг багасгана. Шингэний энергийн оролт нь термодинамикийн хуулиар шингэнийг халаахад хүргэдэг тул хэт авианы энергийг зорилтот материалд аль болох хамруулахыг хэлнэ. Ийм үр дүнтэй процессын дизайнаар илүүдэл зөөгч шингэнийг халахаас зайлсхийх хэрэгтэй.
Хэт авианы тусламжтайгаар Хандлах эсийн материалаас үүсэлтэй бөгөөд ферментийн ферментийн хувьд үүнийг боломжтой болгодог. Хөнгөн хэт авианы эмчилгээ нь ферментийн үйл ажиллагааг сайжруулж чадна, гэхдээ биомассын олборлолтыг илүү хүчтэй хэт авианы шаардлагатай болно. Тиймээс энзимийг хэт авианы аппаратаар sonication-ийн дараа биомассын задралд нэмж, ферментийг идэвхгүй болгодог бөгөөд энэ нь хүсээгүй үр нөлөө биш юм.

Шинжлэх ухааны судалгааны үр дүнд хүрсэн үр дүн:

Yoswathana et al. (2010) цагаан будааны сүргээс биотүлш үйлдвэрлэхтэй холбоотойгоор ферментийн эмчилгээнд өмнө хүчил урьдчилан эмчилгээ, хэт авианы хосолсон хослолыг 44 хүртэлх хувиар (будаа сүрэл дээр тулгуурласан) элсэн чихэр нэмэгдэхэд хүргэдэг болохыг харуулсан. Энэ нь физик болон химийн урьдчилсан боловсруулалтыг лигтоцелло элсэн чихэр ферментийн флюстик гидролизийн өмнө үр дүнтэй байгааг харуулж байна.

2-р зурагт цагаан будааны сүрэлээс биотетол үйлдвэрлэх явцад хэт авианы цацрагийн эерэг үр нөлөөг харуулсан. (Нүүрс нь урьдчилан бэлтгэсэн дээжийг хүчил / ферментийг урьдчилан боловсруулах болон хэт авианы боловсруулалтаас хордлогод хэрэглэдэг.)

Хэт авианы туслалцаатайгаар исгэх нь этилийн спирт их хэмжээгээр гардаг. Биохиланолыг будаагаар хийсэн.

График 2 – Ферментийн явцад этилийн спиртийн хэмжээ хэт авианы хэрэглээ (Yoswathana et al. 2010)

Саяхан хийгдсэн судалгаагаар эктакеллик болон β-galactosidase ферментийн эсийн доторх эсийн хэт авианы нөлөөллийг судалсан болно. Sulaiman et al. (2011) нь биосанполийн үйлдвэрлэлийн бүтээмжийг сайжруулж, хэт авиан ашиглан Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537) -ийн мөөгөнцрийн ургалтыг идэвхжүүлсэн температурт хэрэглэж болно. Цаасны зохиогчид 11.8Wсм-ийн харьцангуй өндөр sonication эрчимтэй, цахилгаан мөчлөгт хэт авиа (20 кГz) нь тасралтгүй sonication нь цахилгаан хэт авиа (20 кГz) нь 20% -тай тэнцүү мөчлөгтэй үед биомасс үйлдвэрлэл, лактозын метаболизм, этилийн спирт үйлдвэрлэл-2. Хамгийн сайн нөхцөлд, sonication нь этилийн спиртийн концентрацийг хяналттай харьцуулахад 3.5 дахин ихэсгэсэн. Энэ нь этилийн спиртийн бүтээмжид 3,5 дахин ихэссэнтэй тэнцүү боловч калибраар дамжуулан шоо метр тутамд нэмэх хүч чадлын 952W шаардлагатай. Эрчим хүчний энэ нэмэлт шаардлага нь биоракторуудын хувьд зөвшөөрөгдөх үйл ажиллагааны хэм хэмжээ бөгөөд өндөр үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүний хувьд бүтээмж нэмэгдсэнээр хялбархан нөхөгдөж болно.

Дүгнэлт: Ultrasonically-Assisted Fermentation-ийн ашиг тус

Хэт авианы эмчилгээ нь bioethanol ургацыг сайжруулахын тулд үр дүнтэй, шинэлэг технологи гэж үзсэн. Үндсэндээ, хэт авиан төхөөрөмж нь эрдэнэ шиш, шар буурцаг, сүрэл, лигно-эсийн материал, хүнсний ногооны хаягдал гэх мэт биомассаас материалыг гаргаж авахад ашигладаг.

  • Биотений ургац нэмэгдэнэ
  • Дискресс / эсийг саатуулах, доторх эсийн материалыг суллах
  • Агааргүй задралыг сайжруулна
  • Бага зэрэг sonication нь ферментийн идэвхжүүлэх
  • Өндөр концентрацитай хольцоор үйл явцын үр ашгийг дээшлүүлэх

Энгийн тест, дахин боловсруулсан масштабтай, хялбар суурилуулах (аль хэдийн үйлдвэрлэгдэж байгаа үйлдвэрлэлийн урсгалууд) нь ultrasonics нь ашигтай, үр ашигтай технологи юм. Арилжааны боловсруулалтанд найдвартай үйлдвэрлэлийн хэт авианы процессорууд боломжтой бөгөөд бараг хязгааргүй шингэн эзлэхүүнийг sonicate болгох боломжтой болгодог.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - 1000W хэт авианы процессортой тохируулах UIP1000hd, урсгалын эс, сав, шахуурга

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Холбоо барих / асуу

Таны боловсруулах шаардлагын талаар бидэнтэй ярилц. Бид таны төслийн хамгийн тохиромжтой тохиргоог, боловсруулах параметрүүдийг санал болгож болно.





Биднийг анхаарна уу Нууцлалын бодлого.


Уран зохиол / Ашигласан материал

  • Hielscher, T. (2005): Нано хэмжээт эмульс ба ялгадасын хэт авианы үйлдвэрлэл. in: Европын Наносистемийн Бага Хурлын процесс ENS’05.
  • Jomdecha, C .; Prateepasen, A. (2006): Хэт хэт авианы энергийн судалгаа нь исгэх процесс дахь мөөгөнцрийн өсөлтөд нөлөөлдөг. 12 цагтр 5-р сарын 10.11.2006, Auckland, Шинэ Зеланд.
  • Kuldiloke, J. (2002): Жимс, хүнсний ногооны шүүсүүдийн чанарын үзүүлэлтийг Ферментийн үйл ажиллагааны хэт авиан, температур, даралтын эмчилгээний үр нөлөө; Доктор Техникт Их Сургуулийн диплом. Берлин, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Жимсний шүүс боловсруулах ферментүүдтэй эрчим хүчний хэт авиан хослуулах. Дуу: 2-р Int. Conf. Хүнс, ундааны биохимийн шинжилгээ, 19.-22.9.2004, Германы Штутгарт.
  • Müller, MRA; Эстман, MA; Vogel, RF (2000): Lactobacillus pontis болон олон наст ургамлын фермент дэх хоёр холбоотой зүйлүүдийг илрүүлэх Multiplex PCR. Хэрэгжүүлсэн & Байгаль орчны микробиологи. 66/5 2000. хуудас 2113-2116.
  • Nikolic, S .; Mojovic, L .; Rakin, M .; Pejin, D .; Pejin, J. (2010): Хэт авиагаар баяжуулсан эрдэнэшишийн идэш тэжээлийг исэлдүүлэх замаар биоэтилан үйлдвэрлэх үйл ажиллагаа. : Хүнсний хими 122/2010. хуудас 216-222.
  • Sulaiman, AZ; Адит, А .; Yunus, RM; Cisti, Y. (2011): Хэт авиан туслалцаатайгаар исгэх нь биохиланы бүтээмжийг нэмэгдүүлдэг. Биохимийн инженерийн сэтгүүл 54/2011. х 141-150 хуудас.
  • Suslick, KS (1998): Химийн технологийн Kirk-Othmer Encyclopedia. 4р ed. Вилли & Хөвгүүд: Нью-Йорк, 1998. 517-541 хуудас.
  • Yoswathana, N .; Phuriphipat, P .; Требутуттиават, П. Eshtiaghi, MN (2010): Райс соусын биоаннол үйлдвэрлэл. Дугаар: Эрчим хүчний судалгааны сэтгүүл 1/1/2010. Хуудас 26-31.