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Fermentación asistida ya ultrasonidos pa ar producción bioetanol

Fermentación asistida ya ultrasonidos to mejorar ar producción bioetanol da ar ntungi ar descomposición ya carbohidratos complejos jar azúcares mäs simples, o̲t'e ya hingi hembi mäs da da 'mui pa da ar levadura ya convierta jar etanol. Ya ar xkagentho pa, ar sonicación 'nehe mejora ar eficacia ar permeabilidad jar Jot'i celular ar levadura nä'ä mi permite 'nar liberación mäs ngut'a etanol ne 'nar aumento ar producción Nxoge. Ar nuna modo, fermentación asistida ya ultrasonidos ar bioetanol xta komongu ar nt'uni pe̲ts'i tasas conversión ne pe̲ts'i ar rendimientos.

fermentación

Ar fermentación to ne proceso aeróbico (= fermentación oxidativa) wa anaeróbico, ne bí gi japu̲'be̲fi pa aplicaciones biotecnológicas pa convertir hñei orgánico bacterias, hongos wa ma'ra cultivos celulares biológicos wa ja ya enzimas. Ir nge ar fermentación, ar energía bí extrae ar oxidación compuestos orgánicos, ngu, carbohidratos.
Ar t'axu̲t'afi ge ar sustrato mäs hne ngatho ya ar fermentación, resultante 'mefa xta fermentación jar productos komongu ar ácido láctico, ar lactosa, ar etanol ne ar hidrógeno. Pa ar fermentación alcohólica, etanol, hontho pa ár njapu'befi komongu ar combustible, pe 'nehe pa bebidas alcohólicas – ar produce ya fermentación. Nu'bu̲ ciertas cepas levadura, ngu Saccharomyces cerevisiae metabolizan ar t'axu̲t'afi, ya células levadura convierten ar he̲'mi partida etanol ne dióxido carbono.

Ya ecuaciones químicas tso̲kwa continuación resumen ar conversión:

Ja ar producción hne ngatho bioetanol, ar t'axu̲t'afi ar bi pa̲ti ya fermentación jar ácido láctico, lactosa, etanol ne hidrógeno.

Ya ecuaciones químicas resumen ar conversión da bioetanol.

Nu'bu̲ ar he̲'mi partida ar almidón, ngu, ya thä, jar ndu̲i lugar ar almidón da convertir ar jar t'axu̲t'afi. Pa ar bioetanol utilizado komongu ar combustible, ar requiere hidrólisis pa ar conversión ar almidón. Normalmente, ar hidrólisis bí acelera ir nge 'nar nt'ot'e ácido wa enzimático wa ir nge 'nar combinación ar ambos. Normalmente, ar fermentación ar lleva da t'ot'e xi hño ma 'ra 35 — 40 °c.ndunthe
Visión Nxoge ja ya 'na'ño procesos fermentación:

Víveres:

  • producción & preservación
  • lactar os (fermentación ar ácido ar láctico), ngu, yogur, suero ar 'ba, kéfir
  • k'ani lácticas fermentadas, ngu, kimchi, miso, natto, tsukemono, chucrut
  • Nte aromáticos, ngu, salsa ar soja
  • Descomposición agentes curtientes, ngu, té, cacao, kafe, tabaco
  • bebidas alcohólicas, ngu, cerveza, bino, whisky

Drogas:

  • producción compuestos médicos, ngu, insulina, ácido hialurónico

Biogás yá Etanol:

  • Mejora ar producción biogás yá bioetanol

Varios 'be̲fi nthoni ne pruebas jar tamaño ya laboratorio ne ya piloto xi demostrado ke ya ultrasonidos mejoran proceso fermentación ar gi ne xi mäs biomasa disponible pa ar fermentación enzimática. Ja ar Xtí apartado, bí desarrollarán yá efectos ya ultrasonidos ja 'nar líquido.

Ya reactores ultrasónicos aumentan ar rendimiento ar biodiésel ne ar dätä nt'ot'e ar procesamiento.

Ar bioetanol ar tsa̲ da producir a partir de tallos ya girasol, ya thä, caña ar t'axu̲t'afi, etcétera.

Efectos ar procesamiento ultrasónico líquidos

Ir nge ya ultrasonidos mextha nts'edi yá baja frecuencia ar xi generar altas ar amplitudes. Ar nuna modo ya ultrasonidos mextha nts'edi yá baja frecuencia xi utilizar ar pa ar procesamiento líquidos komongu ar mezcla, ar emulsión, ar dispersión ne ar desaglomeración, wa ar molienda.
Nu'bu̲ ar sonican líquidos da altas ya intensidades, ya ondas sonoras da propagan jar made líquido gi lugar da ciclos alternos mextha presión (compresión) ne xí hñets'i'i presión (rarefacción), ko tasas da dependen ar frecuencia. Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i ya presión, ya ondas ultrasónicas mextha intensidad crean t'olo burbujas vacío wa vacíos ja ar líquido. Nu'bu̲ ya burbujas alcanzan volumen ja ya hingi xi absorber energía, colapsan violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Nuna ar fenómeno bí denomina ar cavitación. cavitaciónAr mä “Ar formación, ar crecimiento ne ar colapso implosivo ya burbujas 'nar líquido. Ar colapso cavitacional produce un intenso calentamiento local (~5000 K), altas presiones (~1000 atm) ne enormes velocidades de calentamiento y enfriamiento ()>109 ë yá seg)” y corrientes en chorro de líquido (~400 km/h) "." (Suslick 1998)

Estructura química ar etanol

Fórmula estructural ar etanol

'Bu̲i 'na'ño ya nt'ot'e pa da t'ot'e ya cavitación, komongu boquillas mextha presión, mezcladores rotor-estator wa procesadores ultrasónicos. Jar esos sistemas ar energía entrada ar transforma jar nts'edi, turbulencias, ondas ne ar cavitación. Ar fracción ar energía entrada da transforma jar cavitación bi jagu̲ju̲ varios factores da describen yá 'ñäni ya equipo generador cavitación ja ar líquido. Ar intensidad ar aceleración ge 'na ya factores mäs mahyoni da influyen ar transformación nt'ot'e xi hño energía jar cavitación. 'Nar dätä aceleración crea pe̲ts'i ya presión. 'Me̲hna, ár 'nagi, da aumenta ar probabilidad nä'ä mi creen burbujas ar vacío en lugar de da t'ot'e ondas da propaguen a través de ar líquido. Bí nja'bu̲ bí cuanto mar dätä ge ar aceleración, dätä ge ar fracción energía transforma jar cavitación.
Ts'ut'ubi nu'bu 'nar transductor ultrasónico, ar amplitud ar oscilación pede ar intensidad ar aceleración. Ya amplitudes mäs altas gi komongu ar nt'uni 'nar creación mäs efectiva cavitación. 'Nehe ar intensidad, ar líquido da acelerar ar ja manera da ar generen pérdidas mínimas jar ngäts'i turbulencias, nts'edi ne generación ondas. Pa nä'ä di 'bui, ar nt'ot'e óptima ge 'nar 'mui unilateral yá 'ñäni. Cambiando ar intensidad ne ya parámetros proceso sonicación, ya ultrasonidos xi to na duros wa xi blandos. 'Me̲hna thogi ne ar ultrasonido da 'nar herramienta xi versátil pa ya 'na'ño aplicaciones.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Tsita 1 – dispositivo laboratorio ultrasónico UP100H (100 vatios) pa pruebas factibilidad

Ya aplicaciones suaves, da aplican 'nar sonicación leve jar nkohi suaves, incluyen desgasificación, Emulsionandone ar activación enzimática. Ya aplicaciones difíciles ko ultrasonidos mextha intensidad yá alta nts'edi (principalmente jár presión elevada) ya molienda húmeda, desaglomeración & reducción tamaño partícula, ne Dispersión. Pa xingu ya aplicaciones, ngu Extracción, desintegración wa Sonoquímica, ar intensidad ultrasónica solicitada bi jagu̲ju̲ ar hñei específico da vaya da sonicar. Jamädi ar variedad parámetros, ne bí xi adaptar ja ya proceso 'natho, ya ultrasonidos permiten tingigi mbo punto óptimo pa kadu̲ 'nar proceso 'natho.
'Nar excelente conversión ar nts'edi, 'nehe ár ultrasonicación ofrece ar Nar dätä hño ventaja 'nar control Nxoge dige ya parámetros mäs mahyoni: amplitud, presión, mpat'i, viscosidad ne ar concentración. 'Me̲hna ofrece ar posibilidad ar ajustar ga̲tho nuya parámetros ko ar objetivo ar tingigi mbo ya parámetros ar procesamiento ideales pa kadu̲ hñei específico. 'Me̲hna bí traduce ja 'nar dätä eficacia, nja'bu komongu jar dätä nt'ot'e 'nar optimizada.

Ultrasonidos da mejorar ya procesos ar fermentación, explicados ya nt'ot'e ejemplar ko ar producción bioetanol

Ar bioetanol ge 'nar producto ar descomposición ar biomasa wa materia biodegradable yá residuos ya bacterias anaeróbicas wa ya aeróbicas. Ar etanol ar producido ar gi japu̲'be̲fi principalmente komongu ar biocombustible. 'Me̲hna thogi ne ar bioetanol da 'nar 'na ar mpa̲ti renovable ne respetuosa ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i ja ya combustibles fósiles, komongu ar gas xi.
Pa producir etanol a partir de biomasa, ar tsa̲ da utilizar t'axu̲t'afi, almidón ne hñei lignocelulósico komongu materia prima. Pa ar tamaño ar producción industrial, 'bu̲'bya predominan ar t'axu̲t'afi ne ya almidón, ya ne ya económicamente favorables.
Honja da ya ultrasonidos mejoran 'nar proceso 'natho ar cliente ko ya materia prima ar específica jar nkohi determinadas ar tsa̲ da probar ya nt'ot'e xi sencilla ir nge ya pruebas viabilidad. Ja ar ndu̲i bi thogi, sonicación 'nar t'olo yá 'bede ya lechada materia prima ko 'nar ultrasonido dispositivo laboratorio Nu'bu̲ ar ultrasonido ts'oni 'na jar materia prima.

Pruebas viabilidad

Ja ar ndui fase ar ntsa̲, ar mfädi introducir yá 'bede 'nar relativamente mextha ya energía ultrasónica ja 'nar pequeño volumen líquido, ya da nja'bu̲ bí aumenta ar posibilidad ga nu'bu̲ ar xi da resultados. 'Nar pequeño volumen muestra 'nehe acorta ar pa njapu'befi 'nar dispositivo laboratorio ne reduce yá costos ya primeras pruebas.
Ya ondas ultrasónicas ya transmitidas ya superficie ar sonotrodo ja ar líquido. Ja ar superficie ar sonotrodo, ar intensidad ar ultrasonido ar mäs intensa. Ar nuna modo, ar prefieren distancias cortas entre ar sonotrodo ne ar hñei sonicado. Nu'bu̲ bí expone 'nar pequeño volumen líquido, mbi ndezu̲ ar sonotrodo to da zeti ar corta.
Xtí tabla gi 'ñudi ya niveles wa ya nza̲those̲ energía yá volumen ya procesos sonicación pa 'mefa xta ar optimización. Dado da primeros ya ensayos hingi ar realizarán ko 'nar configuración óptima, ar intensidad ne ar pa sonicación 10 da 50 ya 'nandi ár hmädi típico mostrarán nu'bu̲ 'bu̲i 'nar ntsoni dige hñei sonicado wa hi'nä.

Proceso

Energía yá

volumen

Volumen ar muestra

Nda pwede nda

Ora

sencillo

< 100 Ws/mL

10 ml

50W

< 20 ya 'na̲te ya segundo

Nt'uni

Ar 100 W yá mL ya 500 W yá mL

10 ml

50W

Ar 20 da 100 ya 'na̲te ya segundo

Duro

> 500 Ws/mL

10 ml

50W

>100 ya 'na̲te ya segundo

Tabla 1 – Valores wa ya nza̲those̲ sonicación 'mefa xta optimización ar proceso

Ár nts'edi real entrada ya series ntsa̲ ar tsa̲ da registrar ir nge ar registro datos mfaxte ()UP200Ht ne UP200St), interfaz PC wa ja ya medidor nts'edi. Ar combinación ko ya datos registrados ar za amplitud ne mpat'i, bí xi evaluar yá resultados ya ensayo ne bí to da t'ot'e 'nar nt'uni final pa ar energía yá volumen.
Nu'bu̲ Nxoge ya pruebas ar xi elegido 'nar configuración óptima, nuna ar rendimiento ar configuración tsa̲ gí hñeti ha ar Nxoge 'nar etapa optimización ne ngäts'i ndi escalar bí ma za̲ ár nthe̲ yá 'ma. Pa ár hño ja ar optimización, ar recomienda encarecidamente examinar 'nehe ya ntsoni jar sonicación, ngu, ar mpat'i, ar amplitud wa ar energía yá volumen pa formulaciones específicas. Dado ke ya ultrasonidos xi generar efectos negativos ja ya células, ya productos químicos wa ya partículas, ar mahyoni examinar ya niveles críticos ya parámetro pa limitar da ku̲hu̲ optimización ma rango parámetros ja hingi da observan ya efectos negativos. Pa ar estudio factibilidad, bí recomiendan t'olo unidades laboratorio wa sobremesa da limitar ya mahyoni equipo ne muestras jar hmä ar ensayos. Ir 'me̲t'o general, ya unidades 100 ma 1.000 vatios cumplen xi hño ya nt'ot'e estudio viabilidad. (cf. 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.

Tabla 1 – Valores wa ya nza̲those̲ sonicación 'mefa xta optimización ar proceso

optimización

Ya resultados obtenidos Nxoge ya nsadi factibilidad ar xi mostrar 'nar consumo ar energía bastante mar hñets'i jar comparación ko ar pequeño volumen tratado. Pe ar 'mu̲i ntsa̲ viabilidad ge principalmente mostrar ya efectos ar ultrasonido ar hñei. Nu'bu̲ ja ya pruebas viabilidad ar xi producido efectos positivos, ar tsa ga OT'UJE mäs ts'edi pa optimizar ar nthe energía yá volumen. 'Me̲hna ir bo̲ni explorar configuración ideal ya parámetros ultrasonido pa da tsoni ya dätä rendimiento utilizando ar zu'we energía tsa̲ pa da ar proceso da económicamente mäs razonable ne ya nt'ot'e xi hño. Pa tingigi mbo jar configuración óptima ya parámetros – Uni ya njapu'befi esperados ko 'nar aporte mínimo energía: ar correlación ja ya parámetros mäs mahyoni ar amplitud, ar presión, ar mpat'i y líquido Ar composición pe̲ts'i da da investigada. Jar nuna segundo bi thogi, bí recomienda ar cambio ar sonicación ya lotes 'nar configuración sonicación continua ko 'nar reactor celda flujo, ya da hingi ar to da ñut'i nu'u ja ar mahyoni parámetro presión pa ar sonicación ya lotes. Nxoge ár sonicación ja 'nar lote, ar presión bí limita bí presión ar ambiente. Nu'bu̲ proceso sonicación ja ir nge 'nar cámara celda flujo presurizable, ar presión to te ar (wa da reducir), nä'ä da general ts'oni 'na jar ultrasonido cavitación drásticamente. Ir nge ar njapu'befi 'nar celda flujo, ar tsa̲ da jäts'i correlación entre ár presión ne ya dätä nt'ot'e ar proceso. Procesadores ultrasónicos ja 500 vatios y 2000 vatios ar nts'edi ya mäs ya adecuados pa optimizar 'nar proceso.

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

Tsita 2 — Diagrama flujo pa ar optimización 'nar proceso ultrasónico

Ampliación ar producción yá 'ma

Nu'bu̲ ar xi encontrado ar configuración óptima, ar escalado adicional ar sencillo, ya da procesos yá ultrasónicos ya Totalmente reproducible ma escala lineal. 'Me̲hna ir bo̲ni, nu'bu̲ ar aplican ultrasonidos ja 'nar formulación líquida idéntica jár 'nar configuración ar parámetros procesamiento idéntica, bí requiere xkagentho ar energía ya volumen da uni 'nar nt'uni idéntico independientemente ar ar escala ar procesamiento. (Hielscher 2005). 'Me̲hna permite implementar configuración óptima yá parámetros ya ultrasonidos pa ar tamaño producción tso̲kwa gran escala. Prácticamente, volumen ar tsa̲ da procesar ya ultrasonidos ar ilimitado. Ya sistemas ultrasónicos comerciales ko asta 16.000 vatios Ar xe̲ni gi 'bu̲hu̲ da 'mui ne ar xi instalar jar clústeres. Nuya Hmunts'i procesadores ultrasónicos xi instalar ar paralelo wa jar serie. Ir nge ar instalación jar clúster procesadores ultrasónicos mextha nts'edi, ár nts'edi Nxoge ar kasu̲ ilimitada, nä'ä ya flujos mar hñets'i volumen xi procesar ar 'ñotho ar hñäki. 'Nehe, nu'bu da requiere 'nar adaptación ko ya ultrasónico, ngu, da ajustar ya parámetros ja 'nar formulación líquida modificada, 'me̲hna ar to da principalmente cambiando ar sonotrodo, ar booster wa ar celda flujo. Ar escalabilidad ar lineal, ar reproducibilidad ne ar adaptabilidad ya ultrasonidos o̲t'e ne innovadora xí tecnología da nt'ot'e xi hño ne ya rentable.

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

Tsita 3 — Procesador ultrasónico industrial UIP16000 ko 16.000 vatios nts'edi

Parámetros ar procesamiento ultrasónico

Procesamiento ultrasónico líquidos ar pede ir nge 'nar serie parámetros. Ya mäs mahyoni ya ar amplitud, ar presión, ar mpat'i, ar viscosidad ne ar concentración. Ar nt'uni jar proceso, komongu ar tamaño partícula, pa 'nar configuración ar parámetro dada ge 'nar función ar energía ya volumen procesado. Ar función cambia ko ya alteraciones ja ya parámetros Nthuts'i. 'Nehe, ár nts'edi real salida ya superficie ar sonotrodo ar 'nar xe̲ni ar ultrasónica bi jagu̲ju̲ ya parámetros. Ár nts'edi salida ya superficie ar sonotrodo ge ar intensidad superficial (I). Ar intensidad superficial bi jagu̲ju̲ ar amplitud (A), ar presión (hne), volumen reactor (VR), ar mpat'i (T), viscosidad (η) ne ma'ra.

Ya parámetros mäs mahyoni ar procesamiento ultrasónico ya amplitud (A), ar presión (hne), volumen reactor (VR), ar mpat'i (T) ne ar viscosidad (η).

Impacto cavitacional ar procesamiento ultrasónico bi jagu̲ju̲ intensidad ar superficie, da pede ir nge ar amplitud (A), ar presión (hne), volumen reactor (VR), ar mpat'i (T), ar viscosidad (η) ne ma'ra. Ya signos mäs ne menu indican 'nar influencia positiva wa negativa ar parámetro específico jar intensidad ar sonicación.

Ar impacto ar cavitación generada bi jagu̲ju̲ intensidad ar superficie. Ya ar xkagentho bí, ar nt'uni ar proceso ar correlaciona. Ár nts'edi Nxoge salida ar 'nar xe̲ni ar ultrasónica xí producto ar intensidad superficial (I) ne ar área superficial (S):

p [w] Nuga̲ [w / milímetro²]* s[milímetro²]

amplitud

La amplitud de oscilación describe la forma (por ejemplo, 50 μm) en que viaja la superficie del sonotrodo en un tiempo determinado (por ejemplo, 1/20.000 s a 20 kHz). Cuanto mar dätä da amplitud, dätä da velocidad dá nä'ä ar presión disminuye ne aumenta ja ya golpe. 'Nehe eso desplazamiento volumen ya carrera aumenta, nä'ä resulta ja 'nar dätä volumen cavitación (tamaño y/o 'bede ya burbujas). Ya amplitudes mäs altas nu'bu̲ da aplican ya dispersiones, muestran 'nar dätä destructividad ja ya partículas sólidas Ar Tabla 1 gi 'ñudi ya valores Nxoge 'ra ya procesos ultrasónicos.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Cuadro 2 – Uni mfädi Nxoge pa ya amplitudes

presión

Punto ebullición 'nar líquido bi jagu̲ju̲ ar presión. Cuanto mar dätä da presión, dätä da punto ebullición, ne ñhöñhö. Ar presión elevada permite ar cavitación temperaturas cercanas wa t'uti hñe̲he̲ jar punto ebullición. 'Nehe aumenta ar intensidad ar implosión, nu'u̲ xí relacionada ko ar diferencia entre ár presión ar estática ne ar presión vapor mbo jar burbuja (cf. Vercet et jar el. 1999). Dado ke ár nts'edi ne ar intensidad ya ultrasonidos cambian rápidamente ko ar tse̲ yá mpa̲ti presión, ar preferible 'nar bomba presión nzäm'bu̲. Nu'bu̲ ar suministra líquido 'nar celda flujo, ar bomba da da capaz ya 'ye̲ ar flujo líquido específico ma presiones adecuadas. Bombas diafragma wa membrana; bombas ar tubo flexible, manguera wa compresión; bombas peristálticas; wa ar bomba pistón wa émbolo crearán fluctuaciones ar presión alternas. Ar prefieren ya bombas centrífugas, ya bombas engranajes, ya bombas jar espiral ne ya bombas ar cavidad progresiva da suministran ar líquido ar da sonicar 'nar presión ya ñäñho hingi mpa̲ti. (Hielscher 2005)

Tsoxpa

Ya ar sonicar 'nar líquido, ar energía ar transmite da ar nt'uni. Dado da oscilación generada ya ultrasonidos provoca turbulencias ne nts'edi, ar líquido sonicado — ir nge ar ley termodinámica — – ar calentará. Ya temperaturas elevadas ar nt'uni procesado xi da destructivas pa ar hñei ne disminuir ar eficacia ar cavitación ultrasónica. Ya innovadoras celdas ar flujo ultrasónicas gi 'bu̲hu̲ equipadas ko 'nar xayu enfriamiento (ga tsita). Ar nuna modo, bí proporciona ar control exacto ar mpat'i ar hñei Nxoge ar procesamiento ultrasónico. Pa ar sonicación ar Baso ar precipitados volúmenes mäs t'olo, bí recomienda 'nar nsaha hielo pa disipar ar pa.

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

Tsita 3 — Transductor ultrasónico UIP1000hd (1000 vatios) ko celda ar flujo equipada ko ár xayu enfriamiento: equipo típico pa etapas optimización wa producción t'olo escala

Viscosidad ne concentración

ultrasónico molienda y Dispersión ya procesos líquidos. Ya partículas tsa 'bu̲i jar 'nar suspensión, ngu, jar dehe, asete, disolventes wa resinas. Ir nge njapu'befi ya sistemas flujo ultrasónico, ar tsa̲ ar sonicar materiales xi viscosos ne pastosos.
Procesador ultrasónico mextha nts'edi tsa̲ da funcionar bí concentraciones ar sólidos bastante altas. 'Nar mextha concentración proporciona ar eficacia ar procesamiento ultrasónico, ya da ntsoni molienda ultrasónica ar causado ya colisión ja ya partículas. Ya investigaciones xi demostrado da tasa rotura ar sílice ar Ndäse̲ ar concentración sólidos asta 'nar 50% jar be̲xu. Procesamiento lotes maestros ko 'nar nä'ä da 'yadi wa hñei altamente concentrado ge 'nar nt'ot'e producción habitual nä'ä gi japu̲'be̲fi ar ultrasonicación.

Nts'edi ne intensidad vs. energía

Ar intensidad ar superficie ne ár nts'edi Nxoge ho̲ntho describen ar intensidad ar procesamiento. Ar volumen ar muestra sonicada ne ar pa exposición 'nar determinada intensidad tsa ga pe̲ts'i da ja da mä 'nar proceso sonicación jar 'mui hoki escalable ne reproducible. Pa 'nar configuración ar parámetros dada, ar nt'uni jar proceso, ngu, tamaño partícula wa ar conversión química, dependerá ar ar energía ya volumen (E/V).

Resultado = F (E /V )

Ho ar energía (E) ge ar producto ár nts'edi salida (hne) ne ar pa exposición (t).

E[Ws] = p[w]*t[s]

Ar tse̲ yá mpa̲ti jar configuración ya parámetros cambiarán función nt'uni. 'Me̲hna, ár 'nagi, da variará yá 'bede ya energía (ne) mahyoni pa 'nar hmädi muestra dado (V) obtenga 'nar hmädi nt'uni específico. Nu'bu̲ xí hño, hingi basta ko desplegar 'nar determinada nts'edi ultrasonido ja 'nar proceso da uni 'nar nt'uni. Bí requiere 'nar enfoque mäs sofisticado da identificar ár nts'edi requerida ne ar configuración parámetros jar zot'i ar da ga japi ár nts'edi ja ar he̲'mi ar proceso. (Hielscher 2005)

Producción asistida ya ultrasonidos bioetanol

Ya ar mfädi ne ya ultrasonidos mejoran ar producción bioetanol. Ar recomendable ga espesar ar líquido biomasa asta da 'nar lechada altamente viscosa nä'ä aún mi bombeable. Ya reactores ultrasónicos xi 'ye̲ concentraciones ar sólidos bastante altas, ja modo da proceso sonicación to ejecutar ar ar ar bí mäs nt'ot'e xi hño. Cuanto mäs hñei xi jar suspensión, menos líquido portador, nä'ä hingi bí beneficiará ar proceso sonicación, bí tratará. Dado ne ar entrada energía ja 'nar líquido provoca 'nar calentamiento ar líquido ir nge ar ley ar termodinámica, 'me̲hna ir bo̲ni ke ar energía ultrasónica da t'uni jar hñei objetivo, jar medida ya nä'ä dar tsa̲. Ir nge 'nar diseño proceso ngut'ä nt'ot'e xi hño, bí evita 'nar calentamiento innecesario exceso líquido ar portador.
Ar ecografía ayuda jar ar Extracción ar hñei intracelular ne, ir nä'ä pone da mats'i pa ar fermentación enzimática. Ar nt'ot'e ultrasonido za̲tho tsa̲ da mejorar ar nt'ot'e enzimática, pe pa ar extracción biomasa bí requerirá 'nar ultrasonido mäs intenso. Ir ya enzimas tsa añadir bí ma suspensión biomasa 'mefa xta sonicación, ya da ultrasonidos ya intensos inactivan ya enzimas, nä'ä hingi ge 'nar ntsoni deseado.

Resultados actuales alcanzados ir nge ár nthoni científica:

Ya nsadi Yoswathana et jar ar. (2010) dige ar producción bioetanol a partir de paja Arros xi demostrado da combinación ya pretratamiento ácido ne ultrasonidos 'bu̲ 'be̲tho ar nt'ot'e enzimático conduce 'nar aumento rendimiento t'axu̲t'afi asta 'nar 44% (dige ár base ar paja Arros). 'Me̲hna demuestra ar eficacia ar combinación pretratamiento físico ne químico 'bu̲ 'be̲tho ar hidrólisis enzimática hñei lignocelulósico t'axu̲t'afi.

Gráfico 2 ilustra gráficamente ya ya efectos positivos irradiación ultrasónica Nxoge ar producción bioetanol a partir de paja Arros. (Ar xi utilizado thehñä vegetal da desintoxicar ya muestras pretratadas a partir de pretratamiento ácido yá enzimático ne ar pretratamiento ultrasónico).

Fermentación asistida ya ultrasonidos xta komongu ar nt'uni 'nar rendimiento etanol significativamente dätä. Ar bioetanol ar xi producido a partir de paja Arros.

'Ra ya 2 – Mejora ultrasónica rendimiento etanol Nxoge ar fermentación (Yoswathana et jar el. 2010)

Jar ma'na estudio reciente, ar xi examinado ar influencia ar ultrasonicación ya niveles extracelular ne intracelular ar enzima β — galactosidasa. Sulaiman et jar ar. (2011) podrían mejorar sustancialmente ar productividad ar producción bioetanol, utilizando ultrasonidos mpat'i controlada estimulando crecimiento levaduras Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Ya 'yot'u̲he̲'mi 'mu̲i jar xeni Nthuts'i resumen ne sonicación intermitente ko ultrasonidos nts'edi (20 kHz) bí ciclos ar 'be̲fi ≤ 20% estimuló ar producción biomasa, metabolismo ar lactosa ne ar producción etanol jar ë. marxianus 'nar intensidad ar sonicación relativamente mextha 11,8 Wcm2. Ja ya mpädi mäs xi, ar sonicación mejoró concentración final etanol kasu̲ 3,5 bes yá Ts'ut'ubi dige yá ar control. 'Me̲hna correspondió 'nar mejora 3,5 ya 'nandi ja ar productividad ar etanol, pe requirió 952 W entrada energía adicional ya 'ma̲i ár cúbico ar nhñuni a través de ar sonicación. Nuna ar requerimiento ar adicional energía mi ciertamente mbo deni operativas aceptables pa ya biorreactores ne, Ts'ut'ubi nu'bu productos mar hñets'i hmädi, ndi compensar ar hingi hembi da ko ar aumento ar productividad.

Njäts'i nu'bu: Njapu'befi fermentación asistida ya ultrasonidos

Ar nt'ot'e ultrasónico xi demostrado to 'nar técnica xi hño ne ya innovadora pa mejorar ar rendimiento ar bioetanol. Principalmente, ya ultrasonidos ar utilizan pa extraer he̲'mi intracelular ar biomasa, komongu ya thä, soja, paja, hñei lignocelulósico wa materiales desecho vegetal.

  • Aumento ar rendimiento ar bioetanol
  • Desinteración yá Destrucción ya celular ne liberación hñei intracelular
  • Descomposición anaeróbica mejorada
  • Activación enzimas ya sonicación leve
  • Mejora ar dätä nt'ot'e proceso ir nge ya lodos mextha concentración

Sencillez ya pruebas, ar escalado reproducible ne ar hei instalación ('nehe nu flujos ar producción ya 'bui) o̲t'e ja ya ultrasonidos 'nar tecnología rentable ne ya nt'ot'e xi hño. 'Bu̲i procesadores ultrasónicos industriales fiables pa ar procesamiento yá 'ma da permiten sonicar volúmenes ar líquido prácticamente ilimitados.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 — Configuración ko procesador ultrasónico 1000W UIP1000hd, celda flujo, tanque ne bomba

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Bibliografía yá Referencias


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