Производња биодизела из уља екстрахованог из истрошеног талога кафе
Како се интензивирају глобални напори да се пронађу одрживи и обновљиви извори енергије, производња биодизела из отпадних материјала добија значајну пажњу. Међу овим материјалима, истрошени талог кафе (СЦГ) представља обећавајућу прилику. Соникација интензивира и екстракцију уља из отпада кафе и трансестерификацију ових уља у биодизел.
Одржива конверзија биодизела из отпада коришћењем ултразвука
Одржива производња биодизела из отпадних уља, као што су истрошена уља млевене кафе, представља обећавајућу алтернативу конвенционалним фосилним горивима, решавајући и енергетске потребе и управљање отпадом. Соникација је добро успостављена, научно доказана метода за побољшање екстракције уља из биљака, као и процес конверзије биодизела. Соникација олакшава брже реакције трансестерификације стварањем локализованих високоенергетских зона кроз акустичну кавитацију, побољшавајући контакт између уља и алкохола и смањујући потребу за високим температурама и дугим временима реакције.

Ултразвучни реактор УИП16000хдТ производи прибл. 32ММГИ биодиесел.
Коришћење отпадних уља као што је истрошени талог кафе као сировине додатно доприноси одрживости преусмеравањем органског отпада са депонија и минимизирањем ослањања на девишка биљна уља. Овај приступ смањује утицаје на животну средину и повећава економску одрживост производње биодизела. Штавише, комбинација соникације и коришћења отпадног уља може довести до већих приноса и ефикасније производње биодизела, подржавајући глобалну транзицију ка обновљивим изворима енергије.
Ултразвучна екстракција уља из истрошеног талога кафе
Екстракција уља из истрошеног талога кафе је кључни корак у процесу производње биодизела. Талог кафе садржи приближно 10-20% уља по маси, у зависности од врсте зрна кафе и начина екстракције. Да би се ово уље ефикасно екстраховало, Н-хексан се обично користи као растварач, али се могу користити и петролеј етар, анхидровани етанол, етанол у води или метанол.
- Сушење истрошеног талога кафе: Пре екстракције уља, истрошени талог кафе мора се добро осушити да би се смањио садржај влаге, што може инхибирати ефикасност растварача.
- Ултразвучна екстракција растварачем: Осушени истрошени талог кафе се меша са Н-хексаном у реактору, где се уље раствара у растварачу. Соникација сондом значајно повећава принос екстрахованих уља. Прочитајте више о ултразвучној екстракцији уља.
- раздвајање: Смеша се затим филтрира да би се одвојио истрошен талог кафе од раствора Н-хексан-уља.
- Повраћај растварача: Коначно, растварач се испарава или дестилује, остављајући иза себе екстраховано уље кафе, које је спремно за конверзију биодизела.
Ултразвучно потпомогнута екстракција уља и трансестерификација биодизела
Талог од потрошене кафе (СЦГ) је богат вредним састојцима укључујући 15–20% уља, које има профил упоредив са биљним уљима. Уље екстраховано из СЦГ садржи различите масне киселине као што су линолна, олеинска, линоленска и засићене масне киселине. Отпадни биодизел кафе може да направи АСТМ стандардни биодизел. Петролетар, хексан, анхидровани етанол, етанол у води или метанол су погодни растварачи.
Док је традиционална екстракција растварачем ефикасна, екстракција потпомогнута ултразвуком увелико повећава ефикасност поврата уља из истрошеног талога кафе. Соникација користи ултразвучне таласе високог интензитета, ниске фреквенције за стварање кавитације — локализованих зона високог притиска и температуре — које побољшавају дифузију растварача у истрошени талог кафе, разбијајући ћелијске зидове и омогућавајући веће ослобађање уља.
Штавише, ултразвучно потпомогнута трансестерификација такође игра кључну улогу у претварању екстрахованог кафеног уља у биодизел. Конвенционални процес трансестерификације, који укључује реакцију уља или масти са алкохолом у присуству катализатора, може бити дуготрајан и мање ефикасан када је у питању масовна производња. Соникација убрзава овај процес побољшавањем интеракције између уља, алкохола и катализатора, што доводи до бржег времена реакције и већег приноса биодизела.

Ултразвучни реактор УИП1000хдТ за побољшану конверзију биодизела уља екстрахованих из истрошене млевене кафе. Соникација промовише екстракцију уља кафе и трансестерификацију ових уља у биодизел.

Компаративна студија Лифке и Ондрусцхке (2004) показује супериорну енергетску ефикасност ултразвучног мешања за разлику од механичког мешања. То чини соникаторе пожељним методом мешања за производњу биодизела.
Предности соникатора типа Хиелсцхер сонде за екстракцију уља и производњу биодизела
- Побољшана ефикасност екстракције уља: Хиелсцхер соникатори значајно побољшавају принос уља током процеса екстракције. Нарушавајући ћелијску структуру истрошеног талога кафе, ови ултразвучни уређаји омогућавају потпуније отпуштање уља у растварач, минимизирајући остатке уља у биомаси.
- Убрзана трансестерификација: Ултразвучна кавитација коју генерише Хиелсцхер соникатори убрзава реакцију трансестерификације интензивирајући мешање реактаната. Ово смањује време реакције и повећава приносе биодизела, чинећи процес временски ефикаснијим и исплативијим.
- Побољшан квалитет биодизела: Уједначена кавитација коју производе Хиелсцхер ултразвучне сонде обезбеђује доследну и потпуну конверзију триглицерида у биодизел. Ово доводи до биодизела вишег квалитета са мање нечистоћа и бољим својствима горива, укључујући нижу тачку замућења и већу оксидативну стабилност.
- Енергетска ефикасност: За разлику од традиционалних механичких метода које захтевају продужено време обраде и веће уносе енергије, Хиелсцхер-ова ултразвучна технологија ради на нижим нивоима енергије док даје врхунске резултате. Ово чини производњу биодизела уз помоћ ултразвука одрживијом и еколошки прихватљивијом.
- Прилагодљивост: Хиелсцхер обезбеђује ултразвучну опрему која је скалабилна за различите производне капацитете, од малих лабораторијских подешавања до индустријских постројења за производњу биодизела. Ова флексибилност омогућава произвођачима да оптимизују своје процесе и постигну максималну продуктивност.

Производња биодизела коришћењем различитих гванидина (3% мол) као катализатора. (А) Реактор са механичким мешањем: (метанол: уље каноле) 4:1, температура 65ºЦ; (Б) Ултразвучни шаржни реактор: УП200Ст, (метанол: уље каноле) 4:1, 60% УС амплитуда, температура 35ºЦ. Ултразвучно мешање далеко надмашује механичко мешање.
(Студија и графикони: Схинде и Калиагуине, 2019)
- висока ефикасност
- најсавременија технологија
- поузданост & робусност
- подесива, прецизна контрола процеса
- батцх & у реду
- за било коју запремину
- интелигентни софтвер
- паметне функције (нпр. програмирање, протоколирање података, даљинско управљање)
- једноставан и сигуран за рад
- минимално одржавање
- ЦИП (чишћење на месту)
Дизајн, производња и консалтинг – Квалитет Маде ин Германи
Хиелсцхер ултрасоникатори су познати по свом највишем квалитету и стандардима дизајна. Робусност и једноставан рад омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних апарата у индустријске објекте. Хиелсцхер ултрасоникатори се лако носе са тешким условима и захтевним окружењима.
Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.
Добијте техничке детаље и понуду за Хиелсцхер биодизел реактор!
Производња биодизела из уља екстрахованог из истрошеног талога кафе представља одрживо и иновативно решење како за управљање отпадом тако и за производњу обновљиве енергије. Комбинација екстракције уља Н-хексана, ултразвучно потпомогнуте обраде и процеса трансестерификације катализоване киселином у два корака максимизира опоравак нафте и повећава приносе биодизела.
Соникатори типа Хиелсцхер сонде играју кључну улогу у оптимизацији екстракције уља и трансестерификације биодизела. Њихова супериорна технологија обезбеђује већу ефикасност, бржу обраду и бољи квалитет, што их чини одличним избором за произвођаче биодизела који теже одрживости и исплативости у свом пословању.
У ери у којој потражња за обновљивом енергијом стално расте, коришћење отпадних материјала као што је истрошени талог кафе не само да доприноси очувању животне средине већ и подржава кружну економију претварањем отпада у вредне енергетске ресурсе.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
---|---|---|
0.5 до 1.5 мЛ | на | ВиалТвеетер |
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
15 до 150Л | 3 до 15 л/мин | УИП6000хдТ |
на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
на | већи | кластер оф УИП16000 |
Често постављана питања
Шта је уље за кафу?
Уље кафе је екстракт богат липидима добијен из зрна кафе или истрошеног талога кафе, који садржи мешавину триглицерида, слободних масних киселина и других биоактивних једињења. Састоји се првенствено од незасићених масних киселина попут линолне и олеинске киселине, заједно са мањим количинама засићених масних киселина као што је палмитинска киселина. Уље кафе је цењено због свог потенцијала у производњи биодизела, козметици и прехрамбеној индустрији због високог садржаја масних киселина и антиоксидативних својстава. Процес екстракције обично укључује механичко пресовање или екстракцију растварачем, при чему је истрошени талог кафе обилан и одржив извор. Ултразвучна екстракција даје одличне приносе уља кафе.
За шта се користи уље за кафу?
Уље за кафу се користи у различитим индустријама, укључујући козметику, фармацеутске производе и производњу биодизела. У козметици је цењена због својих хидратантних и антиоксидативних својстава, што га чини уобичајеним састојком у производима за негу коже и косе. У области фармације, уље кафе је проучавано због својих антиинфламаторних и антимикробних својстава. Поред тога, због високог садржаја липида, уље кафе је обећавајућа сировина за производњу биодизела, нудећи одрживу алтернативу конвенционалним горивима коришћењем отпадних материјала као што је истрошени талог кафе.
Да ли је кафено уље одрживо?
Да, уље за кафу се може сматрати одрживим, посебно када је добијено од истрошеног талога кафе, који је уобичајени отпадни производ индустрије кафе. Коришћење истрошеног талога од кафе за екстракцију уља промовише валоризацију отпада претварањем обилне, недовољно искоришћене нуспроизводе у вредан ресурс, смањујући утицај на животну средину и ослањање на девичанска биљна уља. Овај процес доприноси кружној економији минимизирањем отпада и обезбеђивањем алтернативне сировине за индустрије попут производње биодизела и козметике. Поред тога, коришћење отпадног талога од кафе помаже у смањењу угљичног отиска повезаног са традиционалним методама производње уља, додатно побољшавајући његов профил одрживости.
Да ли је ултразвучна екстракција кафеног уља скалабилна?
Ултразвучна екстракција уља кафе је скалабилна, посебно уз употребу напредних ултразвучних проточних реактора, попут оних које је дизајнирао Хиелсцхер Ултрасоницс. Ови реактори су пројектовани да руководе континуираном обрадом у индустријским размерама, превазилазећи многе изазове повезане са повећањем соникације. Омогућавајући непрекидан проток материјала кроз реактор, они обезбеђују равномерну кавитацију и ефикасан пренос енергије, што побољшава принос уља и ефикасност екстракције. Проточни дизајн омогућава бољу контролу параметара обраде као што су температура и унос енергије, чинећи га енергетски ефикаснијим и исплативијим од традиционалне серије ултразвука. Са овим технолошким иновацијама, ултразвучна екстракција кафеног уља може се повећати на индустријске нивое уз задржавање предности бржег времена обраде, већег приноса и смањене потрошње енергије, што га чини одрживом и одрживом опцијом за велике примене.
Како се производња биодизела побољшава ултразвуком?
Соникација побољшава производњу биодизела побољшавајући процес трансестерификације употребом високофреквентних ултразвучних таласа. Ови таласи стварају кавитацију, која ствара локализоване услове високе температуре и високог притиска, ефикасније разграђујући молекуле уља и побољшавајући мешање реактаната. Ово повећава површину контакта између уља и алкохола, што резултира бржим брзинама реакције, скраћеним временом реакције и већим приносом биодизела. Поред тога, соникација може смањити потребу за вишком катализатора и смањити потрошњу енергије омогућавајући да се реакције одвијају на нижим температурама. Све у свему, побољшава ефикасност, смањује трошкове и подржава одрживију производњу биодизела.
Да ли је производња ултразвучног биодизела скалабилна?
Да, соникација је скалабилна, али њена скалабилност захтева одређене предуслове. Док је соникација веома ефикасна у серијском режиму на лабораторијским и малим нивоима за производњу биодизела, за обим до индустријских нивоа препоручује се употреба ултразвучних инлине реактора. Хиелсцхер ултразвучни проточни реактори постижу уједначену кавитацију и мешање у великим реакторима може бити тешко, што доводи до доследних приноса биодизела, побољшане ефикасности реакције и смањеног времена обраде. Напредни дизајн ултразвучног реактора и енергетска ефикасност су критични да би соникација била изводљивија и исплативија у индустријским размерама.
Литература / Референце
- Caballero Galván, Ashley; Restrepo, Daissy;Ortiz-Sánchez, Mariana; Cardona, Carlos Ariel (2018): Analysis of Extraction Kinetics of Bioactive Compounds from Spent Coffee Grounds (Coffea arábica). Waste and Biomass Valorization 9, 2018.
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrasonics Sonochemistry 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.
Naeem, Marwa; Al-Sakkari, Eslam; Boffito, D; Rene, Eldon; Gadalla, Mamdouh; Ashour, Fatma (2023): Single-stage waste oil conversion into biodiesel via sonication over bio-based bifunctional catalyst: Optimization, preliminary techno-economic and environmental analysis. Fuel, 2023.

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.