Hielscher tecnologia de ultra-som

Biorefinações eficientes via intensificação de processos ultrassônicos


A ultrassônica é uma técnica de intensificação de processos, que é implementada em diversos processos em biorefinaries. Processos típicos que se beneficiam significativamente do tratamento ultrassônico são extração, reações heterogêneas lentas, bem como outras aplicações que envolvem mistura intensa, homogeneização e dispersão. A ultrassônica acelera processos e reações e as torna mais eficientes. Os resultados de processos ultrasonicamente promovidos são maiores rendimentos/saídas e taxas de conversão mais altas.

O que são Bio-Refinarias?

Uma biorefinaria é uma instalação de produção que integra processos de conversão de biomassa e equipamentos de processamento para produzir combustíveis, energia e outros produtos benéficos, como produtos químicos da matéria-prima de biomassa. A biomassa típica processada em biorefinaries inclui matérias-primas como resíduos agrícolas e subprodutos, que são em ciclos em vários produtos de valor agregado, bio-baseados, por exemplo, alimentos, ração, produtos químicos, bioenergia (biocombustíveis, energia e/ou calor). Os processos produtivos de uma biorefinaria destinam-se a ser sustentáveis e ecológicos. Semelhante às refinarias convencionais, os biorefinares podem fornecer múltiplos produtos químicos fracionando uma matéria-prima inicial (biomassa) em múltiplos intermediários (carboidratos, proteínas, triglicérides) que podem ser ainda mais convertidos em produtos de valor agregado. Uma característica fundamental das bioreineries é a valorização e reciclagem/upcycling de resíduos como resíduos agrícolas, urbanos e industriais por meio da conversão de biomassa inútil em materiais valiosos.

Biorefinações ultrasonicamente intensificadas

Pela integração da ultrassônica, muitos processos como extração, digestão, desintegração, transesterificação entre muitos outros podem ser executados significativamente mais eficientes. A intensificação do processo ultrassônico em uma biorrefinaria visa principalmente melhorar os rendimentos, tornar os processos mais eficientes em termos de tempo e energia e melhorar a pureza e a qualidade do produto final. A ultrassonização pode contribuir para vários processos biorrefinais.

Ultrasonic extraction of green biomass

Extração ultrassônica e homogeneização da biomassa verde para liberar e isolar compostos valiosos

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Como funciona a sonicação? – O Princípio de Trabalho do Ultrassom

cavitação ultra-sônica poderosaPara processamento ultrassônico de alto desempenho, o ultrassom de alta intensidade e baixa frequência é gerado por um gerador de ultrassom e transmitido através de uma sonda ultrassônica (sonotrode em um líquido. O ultrassom de alta potência é considerado ultrassom na faixa de 16-30kHz. A sonda de ultrassom expande e contrai, por exemplo, a 20kHz, transmitindo respectivamente 20.000 vibrações por segundo para o meio. Quando as ondas ultrassônicas viajam através do líquido, alternando ciclos de alta pressão (compressão) / baixa pressão (rarefação ou expansão) criam bolhas de vácuo minúsculas ou cavidades, que crescem ao longo de vários ciclos de pressão. Durante a fase de compressão do líquido e das bolhas, a pressão é positiva, enquanto a fase de rarefação produz um vácuo (pressão negativa.) Durante os ciclos de expansão da compressão, as cavidades no líquido crescem até atingirem um tamanho, no qual não conseguem absorver mais energia. Neste ponto, eles implodem violentamente. A implosão dessas cavidades resulta em vários efeitos altamente energéticos, que são conhecidos como o fenômeno da cavitação acústica/ultrassônica. A cavitação acústica é caracterizada por múltiplos efeitos altamente energéticos, que impactam líquidos, sistemas sólidos/líquidos, bem como sistemas gás/líquido. A zona densa de energia ou zona cavitacional é conhecida como a chamada zona de ponto quente, que é mais densa em energia nas proximidades da sonda ultrassônica e diminui com a distância crescente do sonotrodo. A imagem deixada mostra cavitação intensa em uma sonda ultrassônica de 1kW na água. As principais características da cavitação ultrassônica incluem temperaturas e pressões muito altas e respectivos diferenciais, turbulências e fluxo líquido. Durante a implosão de cavidades ultrassônicas em pontos quentes ultrassônicos, temperaturas de até 5000 Kelvin, pressões de até 200 atmosferas e jatos líquidos com até 1000km/h podem ser medidas. Essas excelentes condições de intensidade energética contribuem para efeitos sonoecânicos e sonológicos que intensificam a biomassa e os sistemas químicos de várias maneiras.
O principal impacto da ultarsonicação na biomassa resulta dos seguintes efeitos:

  • Alta tesoura: Forças ultrassônicas de alta cisalhamento interrompem líquidos e sistemas líquidos sólidos causando intensa agitação, homogeneização e transferência de massa.
  • Impacto: Jatos líquidos e streaming gerados pela cavitação ultrassônica aceleram sólidos em líquidos, o que leva posteriormente à colisão interparticluar. Quando as partículas colidem em velocidades muito altas, elas corroem, quebram e se dispersam finamente, muitas vezes até o tamanho de nano. Para matérias biológicas, como tecido vegetal e biodestruos, os jatos líquidos de alta velocidade e ciclos de pressão alternados rompem as paredes celulares e liberam o material intracelular. Isso resulta na extração altamente eficiente de compostos bioativos e na mistura homogênea da biomassa.
  • Agitação: A ultrassonização causa turbulências intensas, forças de cisalhamento e micro-movimento no líquido ou chorume. Assim, a sônica sempre intensifica a transferência de massa e acelera assim reações e processos.

processador ultra UIP4000hdT para a extração e processamento de grandes fluxos de volume

Ultrassônicos de alto desempenho é uma técnica de intensificação de processos aplicada a várias indústrias. A ultrassônica é usada para processar líquidos e pastas a fim de misturar e homogeneizar, promover a transferência de massa, extrair compostos e/ou iniciar reações químicas.

Aplicações comuns de ultrassônicas em biorefinaries são:

  • Produção de bioetanol
  • extração de compostos valiosos a partir de biomassa (por exemplo, proteínas, pectinas, amidos etc.)
  • Síntese de biodiesel de óleos vegetais gastos e gorduras animais
  • Biodiesel a partir de algas Oil
  • tratamento de lignocelulose
  • modificação do amido
Ultrasonicator de alta performace UIP4000hdT para aplicações industriais

UIP4000hdT – Sistema ultrassônico de energia 4kW para a sônica contínua inline de pastas

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Processadores ultrassônicos de alto desempenho para biorrefinas

UIP4000hdT célula de fluxo para sonication inline em escala industrialHielscher Ultrasonic fabrica e distribui misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento para aplicação de alto desempenho, como homogeneização, mistura, ruptura celular, desintegração, extração, dispersão, desgasificação e iniciação de reações químicas. Reatores ultrassônicos são implementados em biorefinaries em todo o mundo, a fim de aumentar a eficiência, rendimentos e taxa de conversão de vários processos.
Equipamentos ultrassônicos de alto desempenho para processos biorrefinais estão prontamente disponíveis para instalação de bancada, piloto e industrial. Como aplicações ultrassônicas como extração, desintegração, dissolução, melhoria da transferência de massa, homogeneização e deaeração já são processos estabelecidos, a transição dos primeiros ensaios, a otimização para os requisitos específicos do processo e a instalação de um sistema de separação ultrassônica totalmente industrial e/ou lixiviação é rápida e simples.
Hielscher Ultrasonics fornece ultrassons de alto desempenho em qualquer tamanho e capacidade. Com o UIP16000 (16kW), a Hielscher fabrica o processador ultrassônico mais poderoso do mundo. O UIP16000, bem como todos os outros sistemas ultrassônicos industriais podem ser facilmente agrupamentos para a capacidade de processamento necessária. Todos os ultrassonicadores Hielscher são construídos para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em plena carga e em ambientes exigentes.

Sondas ultrassônicas e sono-reatores para qualquer volume

A linha de produtos Hielscher Ultrasonics cobre todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassonicadores compactos de laboratório sobre sistemas de bancada e piloto até processadores ultrassônicos totalmente industriais com a capacidade de processar cargas de caminhões por hora. Toda a gama de produtos nos permite oferecer os equipamentos ultrassônicos mais adequados para sua aplicação, capacidade de processo e metas de produção.

Amplitudes controláveis precisas para resultados ótimos

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos os processadores ultrassônicos Hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis em R&D e produção. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e eficácia das reações sonoraquimicamente e sonomecanicamente induzidas. Todos os Ultrassônicos Hielscher’ os processadores permitem a configuração precisa da amplitude. Sonotrodes e chifres de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude em uma gama ainda maior. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Configurações de amplitude precisas e o monitoramento permanente dos parâmetros do processo ultrassônico via software inteligente dão-lhe a possibilidade de processar a biomassa sob as condições ultrassônicas mais eficazes. Sonicação ideal para o upcycling de biomassa mais eficiente!
A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes. Isso faz do equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que preenche seus requisitos de processo de biorefinação.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes exigentes, é uma característica natural das sondas e reatores ultrassônicos de alto desempenho da Hielscher. Nossa equipe especializada está pronta para ajudá-lo com conhecimento, treinamento e suporte de processos.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.

Literatura / Referências