Teknologjia e ultrazërit Hielscher

Fermentimi i Ndihmuar Ultrasonically për Prodhimin e Bioetanol

fermentim

Fermentimi mund të jetë një fermentim aerobik (= fermentimi oksidativ) ose anaerobik, i cili përdoret për aplikime bioteknologjike për të kthyer materialin organik nëpërmjet kulturave qelizore bakteriale, fungale ose të tjera qelizore biologjike ose nga enzimat. Nga fermentimi, energjia nxirret nga oksidimi i përbërjeve organike, p.sh. karbohidratet.

Sheqeri është substrati më i zakonshëm i fermentimit, që rezulton pas fermentimit në produkte të tilla si acidi laktik, laktoza, etanoli dhe hidrogjeni. Për fermentim alkoolik, etanol - veçanërisht për përdorim si karburant, por edhe për pije alkoolike – prodhohet nga fermentimi. Kur disa lloje të majave, si p.sh. Saccharomyces cerevisiae metabolizojnë sheqerin, qelizat e maja konvertojnë materialin fillestar në etanol dhe dioksid karboni.

Ekuacionet kimike më poshtë e përmbledhin konvertimin:

Në prodhimin e zakonshëm të bioetanolit, sheqeri konvertohet me fermentim në acid laktik, laktozë, etanol dhe hidrogjen.

Ekuacionet kimike përmbledhin konvertimin në bioetanol.

Nëse materiali fillestar është niseshte, p.sh. nga misri, së pari niseshti duhet të konvertohet në sheqer. Për bioetanol të përdorur si lëndë djegëse, nevojitet hidrolizë për konvertimin e niseshtesë. Në mënyrë tipike, hidroliza përshpejtohet nga trajtimi acid ose enzimatik ose nga kombinimi i të dyjave. Normalisht, fermentimi kryhet në rreth 35-40 ° C.
Përmbledhje mbi proceset e ndryshme të fermentimit:

Ushqimi:

  • prodhim & ruajtje
  • baxho (fermentimi i acidit laktik), p.sh. kos, dhallë, kefir
  • perimet e fermentuara laktike, p.sh. kimchi, miso, natto, tsukemono, lakër turshi
  • zhvillimi i aromatikës, p.sh. salcë soje
  • dekompozimi i agjentëve për rrezitje, p.sh. çaji, kakao, kafe, duhan
  • pije alkoolike, p.sh. birrë, verë, uiski

Droga:

  • prodhimi i përbërjeve mjekësore, p.sh. insulina, acidi hialuronik

Biogas / Etanol:

  • përmirësimin e prodhimit të biogazit / bioetanol

Dokumente të ndryshme hulumtuese dhe teste në madhësinë e tabelave dhe pilotëve kanë treguar se ultratingulli përmirëson procesin e fermentimit duke bërë më shumë biomasa në dispozicion për fermentimin enzimatik. Në pjesën e mëposhtme, efektet e ultrazërit në një lëng do të përpunohen.

Reaktorët tejzanorë rrisin prodhimin e bionaftë dhe efikasitetin e përpunimit!

Bioetanoli mund të prodhohet nga gjeth luledielli, misri, kallami i sheqerit etj.

Efektet e përpunimit të lëngshme me ultratinguj

Me anë të ultrazërit të fuqisë së lartë / frekuencë të ulët mund të gjenerohen amplitudë të lartë. Në këtë mënyrë, ultratinguj me fuqi të lartë / frekuencë të ulët mund të përdoren për përpunimin e lëngjeve të tilla si përzierja, emulsifikimi, shpërndarja dhe deaglomerimi ose mulliri.
Kur sonicating lëngjet me intensitete të larta, valët e zërit që propagandojnë në media të lëngshme të rezultojë në alternimin e cikleve të presionit të lartë (compression) dhe presionit të ulët (rarefaction), me norma në varësi të frekuencës. Gjatë ciklit të presionit të ulët, valët me ultratinguj me intensitet të lartë krijojnë flluska të vogla vakumi ose zbrazëti në lëng. Kur flluska të arrijë një volum në të cilin ata nuk mund të absorbojnë më shumë energji, ato kolaptohen me dhunë gjatë një cikli të lartë presioni. Ky fenomen quhet cavitation. cavitation, kjo eshte “formimin, rritjen dhe kolapsin imploziv të flluskave në një lëng. Rënia cavitational prodhon ngrohje lokale intensive (~ 5000 K), presione të larta (~ 1000 atm), dhe nivele të larta të ngrohjes dhe ftohjes (>109 K / sek)” dhe rrjedhat e lëngëta të avionit (~ 400 km / h) ". (Suslick 1998)

Struktura kimike e etanolit

Formula strukturore e etanolit

Ka mjete të ndryshme për të krijuar cavitation, të tilla si nga hundëzat e presionit të lartë, miksera rotor-stator, ose procesorë tejzanor. Në të gjitha këto sisteme energjia e hyrjes shndërrohet në fërkime, turbulence, valë dhe cavitation. Pjesa e energjisë hyrëse që transformohet në cavitation varet nga disa faktorë që përshkruajnë lëvizjen e pajisjeve gjeneruese të kavitacionit në lëng. Intensiteti i përshpejtimit është një nga faktorët më të rëndësishëm që ndikojnë në transformimin efikas të energjisë në kavita. Përshpejtimi më i lartë krijon dallime më të larta presioni. Kjo nga ana tjetër rrit probabilitetin e krijimit të flluskave vakum në vend të krijimit të valëve që përhapen përmes lëngut. Kështu, sa më e lartë të jetë nxitja më e lartë është pjesa e energjisë që transformohet në kavitje.
Në rastin e një dhënës tejzanor, amplituda e lëkundjes përshkruan intensitetin e përshpejtimit. Amplitudat më të larta rezultojnë në krijimin më efektiv të kavitacionit. Përveç intensitetit, lëngu duhet të përshpejtohet në një mënyrë që të krijojë humbje minimale sa i përket turbulencave, fërkimit dhe gjenerimit të valëve. Për këtë, mënyra optimale është një drejtim i njëanshëm i lëvizjes. Ndryshimi i intensitetit dhe parametrat e procesit të sonifikimit, ultrazërit mund të jenë shumë të vështira ose shumë të buta. Kjo e bën ultratingull një mjet shumë të zhdërvjellët për aplikacione të ndryshme.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Figura 1 – pajisje laboratorike tejzanor UP100H (100 watts) për testet e fizibilitetit

Aplikimet e buta, duke aplikuar sonication të butë nën kushte të lehta, përfshijnë degassing, emulsifying, dhe aktivizimi enzimë. Aplikacionet e vështira me intensitet të lartë / ultratinguj me fuqi të lartë (kryesisht nën presion të lartë) janë lagësht-bluarje, Deagglomeration & reduktimin e madhësisë së grimcave, dhe shpërndarë. Për shumë aplikacione të tilla si ekstraktim, shpërbërjes ose sonochemistry, intensiteti tejzanor i kërkuar varet nga materiali specifik që do të kryhet me sonication. Nga shumëllojshmëria e parametrave, të cilat mund të përshtaten në procesin individual, ultratinguj mundëson gjetjen e vendës së ëmbël për çdo proces individual.
Përveç një konvertimi të jashtëzakonshëm të fuqisë, ultrasonication ofron përparësi të madhe të kontrollit të plotë mbi parametrat më të rëndësishëm: Amplituda, Presioni, Temperatura, Viskoziteti dhe Përqendrimi. Kjo ofron mundësinë për të rregulluar të gjitha këto parametra me objektivin për të gjetur parametrat ideal të përpunimit për çdo material specifik. Kjo rezulton në një efektivitet më të lartë, si dhe në efikasitet të optimizuar.

Ultratinguj për të përmirësuar proceset e fermentimit, shpjegoi shembullisht me prodhimin e bioetanolit

Bioetanoli është produkt i dekompozimit të biomasës ose i lëndëve të biodegradueshme të mbetjeve nga bakteret anaerobe ose aerobe. Etanoli i prodhuar kryesisht përdoret si biokarburant. Kjo e bën bioetanol një alternativë të ripërtëritshme dhe ekologjikisht miqësore për lëndët djegëse fosile, të tilla si gaz natyror.
Për prodhimin e etanolit nga biomasa, sheqeri, niseshteja dhe materiali lignocellulosik mund të përdoren si lëndë ushqyese. Për madhësinë e prodhimit industrial, sheqeri dhe niseshti aktualisht janë mbizotërues pasi ato janë ekonomikisht të favorshme.
Se si përmirëson një ultratingull, procesi individual i konsumatorit me lëndë ushqyese specifike në kushte të caktuara, mund të provohet shumë e thjeshtë nga testet e fizibilitetit. Në hapin e parë, sonication e një sasi të vogël të slurry materiale të papërpunuara me një tejzanor pajisje laboratorike do të tregojë, në qoftë se ultratingulli nuk ndikon në feedstock.

Testimi i fizibilitetit

Në fazën e parë të testimit, është e përshtatshme për të futur një sasi relativisht të lartë të energjisë ultratinguj në një vëllim të vogël të lëngshme, duke rritur kështu gjasat për të parë nëse mund të arrihen rezultate. Një vëllim i vogël i mostrës gjithashtu shkurton kohën duke përdorur një pajisje laboratorike dhe ul çmimet për testet e para.
Valët me ultratinguj transmetohet nga sipërfaqja e sonotrodit në lëng. Beneth sipërfaqja sonotrode, intensiteti i ultrazërit është më intensiv. Në këtë mënyrë, preferohen distanca të shkurtra midis sonotrode dhe materialit sonicated. Kur një vëllim i vogël i lëngjeve është i ekspozuar, distanca nga sonotrode mund të mbahet e shkurtër.
Tabela më poshtë tregon nivelet tipike të energjisë / vëllimit për proceset sonication pas optimizimit. Meqë testet e para nuk do të ekzekutohen në konfigurimin optimal, intensiteti i zërit dhe koha me 10 deri në 50 herë të vlerës tipike do të tregojë nëse ka ndonjë efekt në materialin e zërit ose jo.

proces

Energji /

vëllim

Vëllimi i mostrës

pushtet

kohë

i thjeshtë

< 100Ws / mL

10ml

50W

< 20 sek

medium

100Ws / mL deri 500Ws / mL

10ml

50W

20 deri në 100 sekonda

i vështirë

> 500Ws / mL

10ml

50W

>100 sek

Tabela 1 – Vlerat tipike të sonifikimit pas optimizimit të procesit

Hyrja aktuale e fuqisë së testeve mund të regjistrohet nëpërmjet regjistrimit të integruar të të dhënave (UP200Ht dhe UP200St), PC-interface ose nga powermeter. Në kombinim me të dhënat e regjistruara të vendosjes së amplitudës dhe temperaturës, mund të vlerësohen rezultatet e çdo prove dhe mund të përcaktohet një linjë fundore për energjinë / volumin.
Nëse gjatë testeve është zgjedhur një konfigurim optimal, kjo performancë konfigurimi mund të verifikohet gjatë një hapi optimizues dhe mund të zgjidhet më në fund deri në nivelin komercial. Për të lehtësuar optimizimin, rekomandohet shumë të shqyrtohen kufijtë e sonication, p.sh., temperatura, amplitudë ose energji / vëllim për formulime të veçanta. Pasi ultrazërit mund të gjenerojnë efekte negative për qelizat, kimikatet ose grimcat, nivelet kritike për secilin parametër duhet të ekzaminohen në mënyrë që të kufizojnë optimizimin vijues në intervalin e parametrave ku nuk respektohen efektet negative. Për studimin e fizibilitetit janë rekomanduar laboratorë të vegjël ose njësi të vogla për të kufizuar shpenzimet për pajisjet dhe mostrat në gjykime të tilla. Në përgjithësi njësitë 100-1000 vat i shërbejnë shumë mirë qëllimeve të studimit të fizibilitetit. (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.

Tabela 1 – Vlerat tipike të sonifikimit pas optimizimit të procesit

optimization

Rezultatet e arritura gjatë studimeve të fizibilitetit mund të tregojnë një konsum mjaft të lartë të energjisë sa i përket volumit të vogël të trajtuar. Por qëllimi i testit të fizibilitetit është kryesisht për të treguar efektet e ultrazërit tek materiali. Nëse në testin e fizibilitetit janë kryer efektet pozitive, duhet të bëhen përpjekje të mëtejshme për të optimizuar raportin e energjisë / vëllimit. Kjo do të thotë të eksplorosh konfigurimin ideal të parametrave të ultrazërit për të arritur prodhimin më të lartë duke përdorur më pak energji të mundshme për ta bërë procesin ekonomikisht më të arsyeshëm dhe efikas. Për të gjetur konfigurimin optimal të parametrave – marrja e përfitimeve të parashikuara me hyrje minimale të energjisë - lidhja midis parametrave më të rëndësishëm amplitudë, presion, temperaturë dhe likuid duhet të hetohen. Në këtë hap të dytë, rekomandohet ndryshimi nga zërit në batch në një konfigurim të vazhdueshëm të zërit me reaktorin e qelizës së rrjedhjes, pasi parametri i rëndësishëm i presionit nuk mund të ndikohet për sonikimin në seri. Gjatë sonication në një grumbull, presioni është i kufizuar në presionin e ambientit. Nëse procesi i zërit kalon një dhomë të qelizës rrjedhëse të shtypur, presioni mund të ngrihet (ose reduktohet), i cili në përgjithësi ndikon në ultratingullin cavitation në mënyrë drastike. Duke përdorur një qelizë rrjedhëse, korrelacioni midis presionit dhe efikasitetit të procesit mund të përcaktohet. Procesorë tejzanor në mes të 500 vat dhe 2000 vat e energjisë janë më të përshtatshme për të optimizuar një proces.

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

Figura 2 - Diagrami i rrjedhës për optimizimin e një procesi tejzanor

Shkallë deri në prodhimin komercial

Nëse konfiguracioni optimal është gjetur, shkalla e mëtejshme është e thjeshtë pasi proceset tejzanor janë plotësisht i riprodhueshëm në një shkallë lineare. Kjo do të thotë, kur ultratingulli zbatohet në një formulë të njëjtë të lëngshme nën konfigurimin e njëjtë të parametrave të përpunimit, kërkohet e njëjta energji për vëllim për të marrë një rezultat identik të pavarur nga shkalla e përpunimit. (Hielscher 2005). Kjo bën të mundur zbatimin e konfigurimit optimal të parametrave të ultrazërit në madhësinë e prodhimit në shkallë të plotë. Praktikisht, vëllimi i cili mund të përpunohet ultrasonically është i pakufizuar. Sisteme komerciale tejzanor me deri në 16,000 vat për njësi janë në dispozicion dhe mund të instalohen në grupe. Grumbuj të tillë të procesorëve tejzanor mund të instalohet paralelisht ose në seri. Nga instalimi i thjeshtë i procesorëve tejzanor me fuqi të lartë, fuqia totale është pothuajse e pakufizuar në mënyrë që vërshimet e volumit të lartë të mund të përpunohen pa probleme. Gjithashtu, nëse kërkohet një përshtatje e sistemit tejzanor, p.sh. për të rregulluar parametrat në një formulim të lëngët të modifikuar, kjo mund të bëhet kryesisht duke ndryshuar sonotrode, shtytës ose qelizë rrjedhëse. Skalabiliteti linear, riprodhueshmëria dhe përshtatshmëria e ultrazërit e bëjnë këtë teknologji inovative efikase dhe me kosto efektive.

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

Figura 3 - Procesor industrial tejzanor UIP16000 me fuqi 16,000 vat

Parametrat e përpunimit tejzanor

Përpunimi tejzanor i lëngjeve përshkruhet nga një numër parametrash. Më e rëndësishme janë amplituda, presioni, temperatura, viskoziteti dhe koncentrimi. Rezultati i procesit, siç është madhësia e grimcave, për një konfigurim të caktuar të parametrave është një funksion i energjisë për volumin e përpunuar. Funksioni ndryshon me ndryshimet në parametrat individualë. Për më tepër, prodhimi aktual i energjisë për sipërfaqen e sonotrode të një njësie tejzanor varet nga parametrat. Prodhimi i fuqisë për sipërfaqe të sonotrodit është intensiteti i sipërfaqes (I). Intensiteti i sipërfaqes varet nga amplituda (A), presioni (p), volumi i reaktorit (VR), temperatura (T), viskoziteti (η) dhe të tjera.

Parametrat më të rëndësishëm të përpunimit tejzanor përfshijnë amplitudën (A), presionin (p), volumin e reaktorit (VR), temperaturën (T) dhe viskozitetin (η).

Ndikimi cavitational i përpunimit tejzanor varet nga intensiteti i sipërfaqes që përshkruhet nga amplituda (A), presioni (p), vëllimi i reaktorit (VR), temperatura (T), viskoziteti (η) dhe të tjera. Shenjat plus dhe minus tregojnë një ndikim pozitiv ose negativ të parametrit specifik në intensitetin e sonication.

Ndikimi i kavitacionit të krijuar varet nga intensiteti i sipërfaqes. Në të njëjtën mënyrë, rezultati i procesit korrespondon. Prodhimi i përgjithshëm i energjisë i një njësie tejzanor është produkt i intensitetit të sipërfaqes (I) dhe sipërfaqes (S):

p [W] unë [W / mm²] * S[mm²]

amplitudë

Amplituda e lëkundjes përshkruan mënyrën (p.sh. 50 μm) sipërfaqja e sonotrodit udhëton në një kohë të caktuar (p.sh. 1 / 20,000 në 20 kHz). Sa më i madh amplitudë, aq më e lartë është shkalla në të cilën presioni ulet dhe rritet në çdo goditje. Përveç kësaj, zhvendosja e volumit të secilës goditje rritet duke rezultuar në një vëllim më të madh cavitation (madhësia dhe / ose numri i flluskës). Kur zbatohet për dispersione, amplitudat më të larta tregojnë një destruktivitet më të lartë ndaj grimcave të ngurta. Tabela 1 tregon vlerat e përgjithshme për disa procese tejzanor.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Tabela 2 – Rekomandime të përgjithshme për amplitudë

presion

Pika e vlimit të një lëngu varet nga presioni. Sa më i lartë të jetë presioni aq më i lartë është pika e vlimit dhe e kundërta. Presioni i lartë lejon kavitacionin në temperatura afër ose mbi pikën e vlimit. Gjithashtu rrit intensitetin e implosionit, që lidhet me ndryshimin midis presionit statik dhe presionit të avullit brenda flluskës (cf. Vercet et al., 1999). Meqenëse fuqia dhe intensiteti tejzanor ndryshojnë shpejt me ndryshimet në presion, një pompë me presion të vazhdueshëm është e preferueshme. Kur furnizimi i lëngut në një qelizë rrjedhëse, pompë duhet të jetë në gjendje të trajtojë rrjedhën specifike të lëngut në presione të përshtatshme. Pompat e diafragmës ose membranave; tuba fleksibël, çorape ose pompa shtrydhëse; pompat peristaltike; ose pistoni ose pompë kumarxhije do të krijojë luhatje alternative të presionit. Preferohen pompat centrifugale, pompat e ingranazhit, pompat spirale dhe pompat progresive të zgavrës që furnizojnë lëngun që do të sonicohen në një presion të vazhdueshëm të qëndrueshëm. (Hielscher 2005)

temperaturë

Duke sonicating një lëng, fuqia është transmetuar në mesme. Si lëkundje e gjeneruar ultrasonically shkakton turbulence dhe fërkime, lëngu i zërit - në përputhje me ligjin e termodinamikës – do të ngroheshin. Temperaturat e ngritura të mesme të përpunuara mund të jenë shkatërruese ndaj materialit dhe të ulin efektivitetin e cavitation tejzanor. Qelizat inovative të rrjedhës tejzanor janë të pajisura me një xhaketë ftohëse (shih figurën). Me këtë, është dhënë kontrolli i saktë mbi temperaturën e materialit gjatë përpunimit tejzanor. Për sonication beaker të volumeve më të vogla rekomandohet një banjë akulli për shpërndarjen e nxehtësisë.

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

Figura 3 - Transducer tejzanor UIP1000hd (1000 watts) me qelizë rrjedhëse të pajisur me xhaketë ftohëse - pajisje tipike për hapa optimizimi ose prodhim në shkallë të vogël

Viskoziteti dhe Përqendrimi

tejzanor bluarje dhe shpërndarë janë procese të lëngëta. Grimcat duhet të jenë në një pezullim, p.sh. në ujë, vaj, tretës ose rrëshirë. Me përdorimin e sistemeve tejzanor të rrjedhjes, bëhet e mundur që të sonicate material shumë i trashë, i trashë.
Procesor tejzanor me fuqi të lartë mund të drejtohet në përqëndrime mjaft të larta të ngurta. Një përqendrim i lartë siguron efektivitetin e përpunimit tejzanor, pasi efekt tejzanor i mulliri është shkaktuar nga përplasja ndër-grimcë. Hetimet kanë treguar se shkalla e thyerjes së silicit është e pavarur nga përqendrimi i ngurtë deri në 50% ndaj peshës. Përpunimi i grupeve master me raport të materialit të përqendruar është një procedurë e zakonshme e prodhimit duke përdorur ultrasonication.

Fuqia dhe intensiteti kundrejt energjisë

Intensiteti i sipërfaqes dhe fuqia totale e përshkruajnë vetëm intensitetin e përpunimit. Vëllimi i mostrës së zërit dhe koha e ekspozimit me intensitet të caktuar duhet të konsiderohen për të përshkruar një proces sonifikimi në mënyrë që të bëhet i shkallëzueshëm dhe i riprodhueshëm. Për një konfigurim të caktuar parametri rezultati i procesit, p.sh. madhësia e grimcave ose konvertimi kimik, do të varet nga energjia për vëllim (E / V).

Rezultati = F (E /V )

Ku energjia (E) është produkt i prodhimit të energjisë (P) dhe koha e ekspozimit (t).

E[ws] = p[W] *t[S]

Ndryshimet në konfigurimin e parametrave do të ndryshojnë funksionin e rezultatit. Kjo nga ana tjetër do të ndryshojë sasinë e energjisë (E) të kërkuar për një vlerë të caktuar të mostrës (V) për të marrë një vlerë të rezultatit specifik. Për këtë arsye nuk është e mjaftueshme për të vendosur një fuqi të caktuar të ultrazërit në një proces për të marrë një rezultat. Nevojitet një qasje më e sofistikuar për të identifikuar fuqinë e kërkuar dhe konfigurimin e parametrave në të cilin fuqia duhet të vihet në materialin e procesit. (Hielscher 2005)

Prodhimi me ultratinguj i prodhimit bioetanol

Dihet tashmë se ultratingulli përmirëson prodhimin e bioetanolit. Rekomandohet të trashni lëngun me biomasa në një slurri shumë të trashë që është ende e pompuar. Reaktorët tejzanor mund të merren me përqëndrime mjaft të larta të ngurta në mënyrë që procesi i zërit të jetë më efikas. Sa më shumë materiale të përmbajtura në slurry, lëngu më pak i bartësit, i cili nuk do të përfitojë nga procesi i zërit, do të trajtohet. Meqë futja e energjisë në një lëng shkakton ngrohjen e lëngut sipas ligjit të termodinamikës, kjo do të thotë që energjia tejzanore aplikohet në materialin e synuar, sa më shumë që të jetë e mundur. Me një dizajn të tillë efikas të procesit, shmanget një ngrohje e pakalueshme e lëngjeve të bartësit të tepërt.
Ultratinguj ndihmon ekstraktim e materialit intracelular dhe e bën atë në dispozicion për fermentimin enzimatik. Trajtimi i butë me ultratinguj mund të rrisë aktivitetin enzimatik, por për nxjerrjen e biomasës do të kërkohet ultratinguj më intensiv. Prandaj, enzimat duhet të shtohen në slurry biomasa pas sonication si intensive ultratinguj inaktivon enzimat, e cila është një efekt i dëshiruar.

Rezultatet aktuale të arritura nga kërkimet shkencore:

Studimet e Yoswathana et al. (2010) në lidhje me prodhimin e bioetanol nga kashtë oriz kanë treguar se kombinimi i para-trajtimit acid dhe tejzanor para trajtimit enzimatik të çojë në një rritje të sheqerit japin deri në 44% (në bazë kashtë oriz). Kjo tregon efektivitetin e kombinimit të para-trajtimit fizik dhe kimik para hidrolizës enzimatike të materialit të lignocellulozës në sheqer.

Grafiku 2 ilustron efektet pozitive të rrezatimit tejzanor gjatë prodhimit bioetanol nga kashtë oriz grafikisht. (Qymyr druri është përdorur për të detoksifikuar mostrat e parapërcaktuara nga acid / enzimë pretreatment dhe pretreatment tejzanor.)

Fermentimi i asistuar tejzanor rezulton me një rendiment të lartë të etanolit. Bioethanol është prodhuar nga kashtë oriz.

Grafiku 2 – Rritja tejzanor e prodhimit të etanolit gjatë fermentimit (Yoswathana et al. 2010)

Në një studim tjetër të kohëve të fundit, është ekzaminuar ndikimi i ultrasonication në nivelet joqelizore dhe ndërqelizore të enzimës β-galaktozidazë. Sulaiman et al. (2011) mund të përmirësojë produktivitetin e prodhimit të bioethanol në thelb, duke përdorur ultratinguj në një temperaturë të kontrolluar duke stimuluar rritjen e majave të Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Autorët e punimit rifillojnë atë zërit të përhershëm me ultratinguj të energjisë (20 kHz) në ciklet e detyrës prej% 20% të stimuluar prodhimin e biomasës, metabolizmin e laktozës dhe prodhimin e etanolit në K. marxianus me një intensitet relativisht të lartë të sonication prej 11.8Wcm-2. Në kushtet më të mira, sonication rriti përqendrimin përfundimtar të etanolit me gati 3.5-fish në krahasim me kontrollin. Kjo korrespondonte me një ngritje 3.5-fish në produktivitetin e etanolit, por kërkonte 952W të dhëna shtesë energjie për metër kub të supës përmes sinjalizimit. Kjo kërkesë shtesë për energji ishte pa dyshim brenda normave operative të pranueshme për bioreaktorët dhe, për produktet me vlerë të lartë, mund të kompensohet lehtësisht nga rritja e produktivitetit.

Përfundim: Përfitimet nga fermentimi i ndihmuar-ultrasonikisht

Trajtimi tejzanor është treguar si një teknikë efikase dhe inovative për të përmirësuar rendimentin e bioethanolit. Kryesisht, ultratingulli përdoret për të nxjerrë materialin ndërqelizor nga biomasa, të tilla si misri, soja, kashta, materiali ligno-celulozik ose mbetjet bimore.

  • Rritja e rendimentit të bioethanolit
  • Disinterimi / Shpërndarja e qelizave dhe lëshimi i materialit brenda qelizës
  • Dekompozimi i përmirësuar anaerobik
  • Aktivizimi i enzimave me anë të zërit të butë
  • Përmirësimi i efikasitetit të procesit nga skorjet e përqendrimit të lartë

Testimi i thjeshtë, instalimi i shkallës së riprodhueshme dhe instalimi i lehtë (gjithashtu në rrjedhat ekzistuese të prodhimit) e bën ultrasonikën një teknologji fitimprurëse dhe efikase. Procesorë të besueshëm tejzanor industrial për përpunimin tregtar janë të disponueshëm dhe bëjnë të mundur që të bëj zërit vëllime praktikisht të pakufizuara të lëngshme.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Piktura 4 - Konfigurimi me procesor tejzanor 1000W UIP1000hd, qeliza rrjedhëse, rezervuari dhe pompë

Na kontaktoni / kërkoni më shumë informacion

Bisedoni me ne në lidhje me kërkesat tuaja të përpunimit. Ne do të rekomandojë më të përshtatshme instalimit dhe përpunimit parametrat për projektin tuaj.





Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Letërsi / Referencat

  • Hielscher, T. (2005): Prodhimi tejzanor i emulsioneve dhe shpërndarjeve me madhësi nano. në: Procedurat e Konferencës Evropiane të Nanosistemeve ENS’05.
  • Jomdecha, C.; Prateepasen, A. (2006): Studimi i energjisë me ultratinguj të ulët ndikon në rritjen e majave në procesin e fermentimit. Në: 12th Konferencë Azi-Paqësori në NDT, 5. 10.11.2006, Auckland, Zelanda e Re.
  • Kuldiloke, J. (2002): Efektet e trajtimeve me ultratinguj, temperaturë dhe presion mbi aktivitetin e enzimës një tregues të cilësisë së lëngjeve të frutave dhe perimeve; Ph.D. Teza në Technische Universität. Berlin, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Kombinimi i ultrazërit të energjisë me enzimat në përpunimin e lëngut të arrave. Në: Int Int. Conf. Biokataliza e Ushqimit dhe Pijeve, 19.-22.9.2004, Stuttgart, Gjermani.
  • Müller, MRA; Ehrmann, MA; Vogel, RF (2000): Multiplex PCR për Zbulimin e Lactobacillus pontis dhe Dy Specieve të Lidhura në një Fermentim të Ujit. i aplikuar & Mikrobiologjia e mjedisit. 66/5 2000. fq 2113-2116.
  • Nikoliç, S .; Mojoviç, L .; Rakin, M.; Pejin, D.; Pejin, J. (2010): Prodhimi i bioethanolit me ndihmën ultratinguj nga sakarifikimi simulantik dhe fermentimi i vaktit të misrit. Në: Kimi ushqimore 122/2010. fq 216-222.
  • Sulaiman, AZ; Ajit, A .; Yunus, RM; Cisti, Y. (2011): Fermentimi i ndihmuar nga ultratinguj rrit produktivitetin e bioethanolit. Revista e Inxhinierisë Biokimike 54/2011. fq 141–150.
  • Suslick, KS (1998): Enciklopedia e Teknologjisë Kimike nga Kirk-Othmer. 4th ed. Wiley & Sons: New York, 1998. f. 517-541.
  • Yoswathana, N.; Phuriphipat, f .; Treyawutthiawat, f .; Eshtiaghi, MN (2010): Prodhimi Bioethanol nga Rice Straw. Në: Gazeta e Kërkimit të Energjisë 1/1 2010. fq 26-31.