Ефикасне биорафинерије путем интензивирања ултразвучног процеса
Ултразвук је техника интензивирања процеса, која се имплементира у различите процесе у биорафинеријама. Типични процеси који имају значајну корист од ултразвучног третмана су екстракција, споре хетерогене реакције као и друге примене које укључују интензивно мешање, хомогенизацију и дисперговање. Ултразвук убрзава процесе и реакције и чини их ефикаснијим. Резултати ултразвучно промовисаних процеса су већи приноси/излази и веће стопе конверзије.
Шта су био-рафинерије?
Биорафинерија је производни објекат који интегрише процесе конверзије биомасе и опрему за прераду за производњу горива, енергије и других корисних производа као што су хемикалије из сировине биомасе. Типична биомаса која се прерађује у биорафинеријама укључује сировине као што су пољопривредни отпад и нуспроизводи, који се пребацују у различите производе на биолошкој бази са додатом вредношћу, нпр. храну, храну за животиње, хемикалије, биоенергију (биогорива, електрична енергија и/или топлота ). Производни процеси биорафинерије имају за циљ да буду одрживи и еколошки прихватљиви. Слично конвенционалним рафинеријама, биорафинерије могу да обезбеде више хемикалија фракционисањем почетне сировине (биомасе) у више међупроизвода (угљени хидрати, протеини, триглицериди) који се даље могу претворити у производе са додатом вредношћу. Кључна карактеристика биорафинерија је валоризација и рециклажа/прерада отпада као што су пољопривредни, урбани и индустријски отпад путем претварања бескорисне биомасе у вредне материјале.
Ултразвучно појачане биорафинерије
Интеграцијом ултразвучне обраде, многи процеси као што су екстракција, варење, дезинтеграција, трансестерификација између многих других могу бити знатно ефикаснији. Ултразвучно интензивирање процеса у биорафинерији има за циљ углавном да побољша приносе, да процесе учини временски и енергетски ефикаснијим и да побољша чистоћу и квалитет финалног производа. Ултрасоницатион може допринети различитим процесима биорафинерије.

Ултразвучна екстракција и хомогенизација зелене биомасе у циљу ослобађања и изоловања вредних једињења
Како ради соникација? – Принцип рада ултразвука
За ултразвучну обраду високих перформанси, ултразвук високог интензитета, ниске фреквенције генерише ултразвучни генератор и преноси преко ултразвучне сонде (сонотроде у течност. Ултразвук велике снаге се сматра ултразвуком у опсегу од 16-30 кХз. Ултразвук сонда се шири и скупља, на пример, на 20 кХз, преносећи на тај начин 20.000 вибрација у секунди у медијум. Када ултразвучни таласи путују кроз течност, наизменични циклуси високог притиска (компресија) / ниског притиска (разређивања или експанзије) стварају мале вакуумске мехуриће. или шупљине, које расту током неколико циклуса притиска Током фазе компресије течности и мехурића, притисак је позитиван, док фаза разређивања ствара вакуум (негативан притисак). Током циклуса компресије-експанзије, шупљине у течности расту. све док не достигну величину, при којој не могу да апсорбују више енергије. Акустичну кавитацију карактеришу вишеструки високоенергетски ефекти, који утичу на течности, чврсте/течне системе као и на системе гас/течност. Зона са густом енергијом или кавитациона зона позната је као такозвана зона врућих тачака, која је енергетски најгушћа у непосредној близини ултразвучне сонде и опада са повећањем удаљености од сонотроде. Слика лево приказује интензивну кавитацију на ултразвучној сонди од 1кВ у води. Главне карактеристике ултразвучне кавитације укључују локалне врло високе температуре и притиске и одговарајуће диференцијале, турбуленције и струјање течности. Током имплозије ултразвучних шупљина у ултразвучним жариштима, могу се мерити температуре до 5000 Келвина, притисци до 200 атмосфера и млазнице течности до 1000 км/х. Ови изванредни енергетски интензивни услови доприносе сономеханичким и сонохемијским ефектима који интензивирају биомасу и хемијске системе на различите начине.
Главни утицај ултрасонизације на биомасу резултат је следећих ефеката:
- Високо смицање: Ултразвучне силе високог смицања ометају течности и течно-чврсте системе изазивајући интензивно мешање, хомогенизацију и пренос масе.
- Утицај: Млазеви течности и струјање генерисани ултразвучном кавитацијом убрзавају чврсте материје у течностима, што последично доводи до интерпартикуларног судара. Када се честице сударе при веома великим брзинама, оне еродирају, разбијају се и фино се мељу и распршују, често до нано-величине. За биолошке материје као што су биљно ткиво и биоотпад, млазови течности велике брзине и наизменични циклуси притиска ометају ћелијске зидове и ослобађају интрацелуларни материјал. Ово резултира високо ефикасном екстракцијом биоактивних једињења и хомогеним мешањем биомасе.
- узнемиреност: Ултрасоницатион изазива интензивне турбуленције, силе смицања и микро-померања у течности или каши. На тај начин, соникација увек интензивира пренос масе и тиме убрзава реакције и процесе.
Ултразвук високих перформанси је техника за интензивирање процеса која се примењује у више индустрија. Ултразвучна обрада се користи за обраду течности и суспензије у циљу мешања и хомогенизације, промовисања преноса масе, екстракције једињења и/или за покретање хемијских реакција.
Уобичајене примене ултразвука у биорафинеријама су:
- производња биоетанола
- екстракција вредних једињења из биомасе (нпр. протеини, пектини, скробови итд.)
- синтеза биодизела из истрошених биљних уља и животињских масти
- Биодизел из уља алги
- третман лигноцелулозом
- модификација скроба

УИП4000хдТ – Ултразвучни систем снаге 4кВ за континуирану инлине ултразвучну обраду муља
Ултразвучни процесори високих перформанси за биорафинерије
Хиелсцхер Ултрасониц производи и дистрибуира ултразвучне миксере са високим смицањем за примену високих перформанси као што су хомогенизација, мешање, разбијање ћелија, дезинтеграција, екстракција, дисперзија, дегасификација и иницирање хемијских реакција. Ултразвучни реактори се примењују у биорафинеријама широм света у циљу повећања ефикасности, приноса и степена конверзије различитих процеса.
Ултразвучна опрема високих перформанси за процесе биорафинерије је лако доступна за столну, пилотску и индустријску инсталацију. Пошто су ултразвучне примене као што су екстракција, дезинтеграција, растварање, побољшање преноса масе, хомогенизација и одзрачивање већ успостављени процеси, прелазак са првих испитивања, оптимизација на ваше специфичне захтеве процеса и инсталација потпуно индустријског ултразвучног система за одвајање и/или лужење је брз и једноставан.
Хиелсцхер Ултрасоницс снабдева ултрасоникаторе високих перформанси било које величине и капацитета. Са УИП16000 (16кВ), Хиелсцхер производи најмоћнији ултразвучни процесор на свету. УИП16000 као и сви други индустријски ултразвучни системи могу се лако групирати до потребног капацитета обраде. Сви Хиелсцхер ултрасоникатори су направљени за 24/7 рад под пуним оптерећењем иу захтевним окружењима.
Ултразвучне сонде и сонореактори за било коју запремину
Асортиман производа Хиелсцхер Ултрасоницс покрива читав спектар ултразвучних процесора од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја преко столних и пилот система до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом за обраду камиона на сат. Комплетан асортиман производа нам омогућава да вам понудимо најприкладнију ултразвучну опрему за вашу примену, капацитет процеса и производне циљеве.
Прецизно контролисане амплитуде за оптималне резултате
Сви Хиелсцхер ултразвучни процесори су прецизно контролисани и тиме поуздани радни коњи у Р&Д и производња. Амплитуда је један од кључних параметара процеса који утичу на ефикасност и ефективност сонохемијски и сономеханички изазваних реакција. Алл Хиелсцхер Ултрасоницс’ процесори омогућавају прецизно подешавање амплитуде. Сонотроде и бустер рогови су додаци који омогућавају модификацију амплитуде у још ширем опсегу. Хиелсцхер-ови индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома високе амплитуде и испоруче потребан ултразвучни интензитет за захтевне примене. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7.
Прецизна подешавања амплитуде и трајно праћење параметара ултразвучног процеса путем паметног софтвера дају вам могућност да обрађујете биомасу под најефикаснијим ултразвучним условима. Оптимална соникација за најефикасније обнављање биомасе!
Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима. Ово чини Хиелсцхерову ултразвучну опрему поузданим радним алатом који испуњава ваше захтеве процеса биорафинације.
Највиши квалитет – Дизајниран и произведен у Немачкој
Као породично предузеће које је у породичном власништву, Хиелсцхер даје приоритет највишим стандардима квалитета за своје ултразвучне процесоре. Сви ултрасоникатори су дизајнирани, произведени и темељно тестирани у нашем седишту у Телтову близу Берлина, Немачка. Робусност и поузданост Хиелсцхерове ултразвучне опреме чине је радним коњем у вашој производњи. Рад 24/7 под пуним оптерећењем иу захтевним окружењима је природна карактеристика Хиелсцхерових ултразвучних сонди и реактора високих перформанси. Наш стручни тим је спреман да вам помогне са знањем о процесу, обуком и подршком.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
---|---|---|
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 |
на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- García, A., González Alriols, M., Wukovits, W. et al. (2014): Assessment of biorefinery process intensification by ultrasound technology. Clean Techn Environ Policy 16, 1403–1410 (2014).
- Velmuruga, Rajendran; Muthukumar, Karuppan (2011): Utilization of sugarcane bagasse for bioethanol production: Sono-assisted acid hydrolysis approach. Bioresource Technology Vol. 102, Issue 14; 2011. 7119-7123.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.