Biorafinării eficiente prin intensificarea procesului cu ultrasunete

Ultrasonication este o tehnică de intensificare a procesului, care este implementată în diferite procese din biorafinării. Procesele tipice care beneficiază în mod semnificativ de tratamentul cu ultrasunete sunt extracția, reacții eterogene lente, precum și alte aplicații care implică amestecare intensă, omogenizare și dispersare. Ultrasonication accelerează procesele și reacțiile și le face mai eficiente. Rezultatele proceselor promovate ultrasonically sunt randamente / ieșiri mai mari și rate de conversie mai mari.

Ce sunt Bio-Rafinăriile?

O biorafinărie este o instalație de producție care integrează procesele de conversie a biomasei și echipamentele de prelucrare pentru a produce combustibili, energie și alte produse benefice, cum ar fi substanțele chimice din materia primă din biomasă. Biomasa tipică prelucrată în biorafinării include materii prime, cum ar fi deșeurile agricole și subprodusele, care sunt reciclate în diverse bioproduse cu valoare adăugată, de exemplu, alimente, hrană pentru animale, substanțe chimice, bioenergie (biocombustibili, energie electrică și/sau termică). Procesele de producție ale unei biorafinării sunt menite să fie durabile și ecologice. Similar rafinăriilor convenționale, biorafinăriile pot furniza mai multe substanțe chimice prin fracționarea unei materii prime inițiale (biomasă) în mai mulți intermediari (carbohidrați, proteine, trigliceride) care pot fi transformați ulterior în produse cu valoare adăugată. O caracteristică cheie a biorafinăriilor este valorificarea și reciclarea / reciclarea deșeurilor, cum ar fi deșeurile agricole, urbane și industriale, prin transformarea biomasei inutile în materiale valoroase.

Biorafinării intensificate ultrasonically

Prin integrarea ultrasonication, multe procese, ar fi extracția, digestia, dezintegrarea, transesterificarea, printre multe altele, pot fi rulate semnificativ mai eficiente. Intensificarea procesului cu ultrasunete într-o biorafinărie are ca scop principal îmbunătățirea randamentelor, pentru a face procesele mai eficiente din punct de vedere al timpului și energiei și pentru a spori puritatea și calitatea produsului final. Ultrasonication poate contribui la diferite procese de biorafinărie.

Cum funcționează sonicare? – Principiul de lucru al ultrasunetelor

Pentru prelucrarea cu ultrasunete de înaltă performanță, ultrasunetele de înaltă intensitate, de joasă frecvență sunt generate de un generator de ultrasunete și transmise printr-o sondă cu ultrasunete (sonotrode într-un lichid. Ultrasunetele de mare putere sunt considerate ultrasunete în intervalul 16-30kHz. Sonda cu ultrasunete se extinde și se contractă, de exemplu, la 20kHz, transmițând astfel 20.000 de vibrații pe secundă în mediu. Când undele ultrasonice călătoresc prin lichid, alternând cicluri de înaltă presiune (compresie) / joasă presiune (rarefiere sau expansiune) creează bule de vid minute sau cavități, care cresc pe parcursul mai multor cicluri de presiune. În timpul fazei de compresie a lichidului și a bulelor, presiunea este pozitivă, în timp ce faza de rarefiere produce un vid (presiune negativă). În timpul ciclurilor de compresie-expansiune, cavitățile din lichid cresc până când ajung la o dimensiune la care nu pot absorbi mai multă energie. În acest moment, fac implozie violentă. Implozia acestor cavități are ca rezultat diferite efecte extrem de energetice, care sunt cunoscute sub numele de fenomen de cavitație acustică / ultrasonică. Cavitația acustică se caracterizează prin efecte multiple de înaltă energie, care afectează lichidele, sistemele solide / lichide, precum și sistemele de gaz / lichid. Zona densă energetic sau zona cavitațională este cunoscută sub numele de așa-numita zonă fierbinte, care este cea mai densă din punct de vedere energetic în imediata vecinătate a sondei cu ultrasunete și scade odată cu creșterea distanței de sonotrode. Imaginea din stânga arată cavitație intensă la o sondă cu ultrasunete de 1kW în apă. Principalele caracteristici ale cavitației cu ultrasunete includ temperaturile și presiunile foarte ridicate care apar local și diferențialele respective, turbulențe și streaming lichid. În timpul imploziei cavităților cu ultrasunete în punctele fierbinți cu ultrasunete, pot fi măsurate temperaturi de până la 5000 Kelvin, presiuni de până la 200 atmosfere și jeturi lichide cu până la 1000 km / h. Aceste condiții remarcabile de intensitate energetică contribuie la efecte sonomecanice și sonochimice care intensifică biomasa și sistemele chimice în diferite moduri.
Principalul impact al ultarsonicării asupra biomasei rezultă din următoarele efecte:

• Forfecare înaltă: Forțele de forfecare cu ultrasunete de mare forfecare perturba lichide și sisteme lichid-solide, provocând agitație intensă, omogenizare și transfer de masă.
• Impact: Jeturile lichide și streamingul generat de cavitația cu ultrasunete accelerează solidele în lichide, ceea ce duce ulterior la coliziune interparticluară. Când particulele se ciocnesc la viteze foarte mari, ele se erodează, se sparg și se frezează și se dispersează fin, adesea până la dimensiuni nanometrice. Pentru materia biologică, cum ar fi țesutul vegetal și deșeurile biologice, jeturile lichide de mare viteză și ciclurile de presiune alternativă perturbă pereții celulari și eliberează materialul intracelular. Acest lucru are ca rezultat extracția extrem de eficientă a compușilor bioactivi și amestecarea omogenă a biomasei.
• Agitație: Ultrasonication provoacă turbulențe intense, forțe de forfecare și micro-mișcare în lichid sau suspensie. Astfel, sonicare intensifică întotdeauna transferul de masă și accelerează astfel reacțiile și procesele.

Procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru biorafinării

Hielscher Ultrasonic produce și distribuie mixere cu ultrasunete de înaltă forfecare pentru aplicații de înaltă performanță, ar fi omogenizarea, amestecarea, întreruperea celulelor, dezintegrarea, extracție, dispersie, degazificare și inițierea reacțiilor chimice. Reactoare cu ultrasunete sunt implementate în biorafinării din întreaga lume, în scopul de a crește eficiența, randamentele și rata de conversie a diferitelor procese.
Echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță pentru procesele de biorafinărie este ușor disponibil pentru banc-top, pilot și instalație industrială. Deoarece aplicațiile cu ultrasunete, ar fi extracția, dezintegrarea, dizolvarea, îmbunătățirea transferului de masă, omogenizarea și dezaerarea sunt procese deja stabilite, trecerea de la primele încercări, optimizarea la cerințele specifice ale procesului și instalarea unui sistem complet industrial de separare cu ultrasunete și / sau leșiere este rapidă și simplă.
Hielscher Ultrasonics furnizează ultrasonicators de înaltă performanță la orice dimensiune și capacitate. Cu UIP16000 (16kW), Hielscher produce cel mai puternic procesor cu ultrasunete la nivel mondial. Cele UIP16000, precum și toate celelalte sisteme industriale cu ultrasunete pot fi cu ușurință clustere la capacitatea de procesare necesară. Toate ultrasonicators Hielscher sunt construite pentru funcționare 24/7 sub sarcină maximă și în medii solicitante.

Sonde ultrasonice și sono-reactoare pentru orice volum

Hielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste banc-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cele mai potrivite echipamente cu ultrasunete pentru aplicația dumneavoastră, capacitatea de proces și obiectivele de producție.

Amplitudini controlabile cu precizie pentru rezultate optime

Toate procesoarele cu ultrasunete Hielscher sunt controlabile cu precizie și, prin urmare, cai de lucru fiabile în R&D și producția. Amplitudinea este unul dintre parametrii cruciali ai procesului care influențează eficiența și eficacitatea reacțiilor induse sonochimic și sonomecanic. Toate Hielscher Ultrasonics’ Procesoarele permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodes și coarnele de rapel sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-o gamă și mai largă. Hielscher procesoare industriale cu ultrasunete pot livra amplitudini foarte mari și să furnizeze intensitatea ultrasonică necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7.
Setările precise de amplitudine și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul software-ului inteligent vă oferă posibilitatea de a procesa biomasa în cele mai eficiente condiții cu ultrasunete. Sonicare optimă pentru cea mai eficientă reciclare a biomasei!
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante. Acest lucru face echipamentul cu ultrasunete Hielscher un instrument de lucru fiabil care îndeplinește cerințele procesului de biorafinare.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și de familie, Hielscher acordă prioritate celor mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentului cu ultrasunete Hielscher face un cal de lucru în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 sub sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a sondelor cu ultrasunete de înaltă performanță Hielscher și reactoare. Echipa noastră calificată este gata să vă ajute cu cunoștințe, instruire și asistență în proces.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: