Hielscher faka'ata tekinolosia

Pahu tokoni ultrasonically ki hono ngaohi 'o e Bioethanol

Pahu

'E lava ke ha fakatonu (= pahu oxidative) 'a e pahu pe founga anaerobic, 'a ia 'oku faka'aonga'i ki he ngaahi polokalama biotechnological ki he papi ului ha naunau koa fufulu 'aki e hangatamaki, fungal pe ngaahi anga fakafonua kehe to'oto'o ongomatu'a totonu pe 'enisaimi (enzyme). 'Oku ma'u 'a e ivi 'e pahu, mei he rays 'o e kalasiume koa fufulu, kelolii e.g..

Ko e substrate angamaheni taha 'o fakamohe, tupu hili pahu 'i ha koloa hange ko e lactic acid, lactose, ethanol mo peroxide 'a e suka. Ki he kava fakamohe, ethanol – tautautefito ke faka'aonga'i ko ha fefie, kae pehe foki ki he kava malohi – 'Oku fa'u 'e he pahu. 'I he taimi pau 'isite fakataha, hange ko e Cerevisiae 'o e saccharomyces metabolize e suka, papi ului e fanga ki'i selo 'o e 'isite 'a e kamata 'o e naunau ki he ethanol mo e kaponi tai'okisaiti.

'Oku fakamatala'i fakanounou e ngaahi founga kemikale 'oku 'i lalo 'a e ului:

Ko e ului 'a e suka 'i he bioethanol angamaheni hono ngaohi, 'e pahu ki lactic acid, lactose, ethanol mo e peroxide.

'Oku fakamatala'i fakanounou e ngaahi founga kemikale 'a e ului ki he bioethanol.

Kapau ko e kamata 'o e naunau ko e mahoa'a, e.g. mei he koane, firstly e mahoa'a kuo pau ke liliu ki he suka. 'Oku fie ma'u 'a e hydrolysis 'a e mahoa'a ko e ului ki he bioethanol faka'aonga'i ko ha fefie. 'I he angamaheni, he hydrolysis 'oku ou 'aki ai 'a e 'esiti pe enzymatic 'o e faito'o pe fakataha'i fakatou'osi. Ko e angamaheni, pahu ko na'e fakahoko 'i he holo 35 – 40 ° C.
Vakai fakalukufua ki he ngaahi founga kehekehe 'o e pahu:

Me'akai:

  • hono ngaohi & malu'i
  • faama hu'akau (lactic 'esiti pahu), e.g. iokati, buttermilk, kefir
  • lactic liliu vesitapolo, e.g. kimisii, miso, natto, tsukemono, fakapala'anga
  • fakatupulaki 'o e aromatics, ko e hono kelevi soy e.g.
  • 'osi kamata ke 'aunga 'a e kau fakafofonga 'o e tanning, hange ko e tii, Koko, kofi, tapaka
  • kava malohi, hange ko e pia, uaine, uasikee

Faito'o kona tapu:

  • hono ngaohi 'o e kalasiume fakafaito'o, hange ko e 'inisulini, e hyaluronic acid

Biogas / Ethanol:

  • Fakalakalaka 'o e biogas / hono ngaohi 'o e bioethanol

Fekumi 'i he ngaahi la'i pepa kehekehe mo e ngaahi sivi 'i he lahi 'o e tafa'aki ki 'olunga 'a e sea mo e pailate kuo fakaha ko ha fakalakalaka 'a e founga pahu 'aki hono 'ai ke ma'u 'a e biomass lahi ange ki he pahu enzymatic. 'I he konga ko 'eni, e ngaahi nunu'a 'o ha 'i ha me'a huhu'a te ke fakama'ala'ala 'e.

'Oku fakatupulaki 'e he ultrasonic reactors 'a e biodiesel 'oku 'omi mo e ngaue ki he effiency!

'E lava ke fa'u 'a e Bioethanol mei he ngaahi va'a 'o e kei fatakau, koane, sugarcane mo e ha fua.

Ngaahi ola 'o e ngaue'anga huhu'a Ultrasonic

Fai 'e high-power / ma'ulalo-tu'o lahi ha amplitudes ma'olunga 'e lava ke fakatupu ai. Ai, 'e lava ke faka'aonga'i ha high-power / ma'ulalo-tu'o lahi ki hono fakahokohoko 'o e me'a huhu'a hange ko hono tuifio, emulsifying, dispersing mo e deagglomeration pe milling.
'I he taimi sonicating 'a e huhu'a 'i he malohi lahi, e ngaahi peau ongo fanafanau 'a ki he mitia huhu'a iku kakau high-pressure (lahi) mo e siakale 'o e low-pressure (rarefaction), mo e totongi 'o fakatatau mo e tu'o lahi. Lolotonga 'a e siakale 'o e low-pressure, ngaahi peau ultrasonic ma'olunga-malohi fa'u bubbles vekiume si'isi'i pe e masiva 'i he vai. 'I he taimi 'oku ma'u ha tohi 'i he 'a ia 'oku nau lava 'o 'ikai ke toe mahino kiate kitautolu 'etau ivi 'a e leta kakau, nau movete fita'a lolotonga ha siakale teke malohi ma'olunga. 'Oku ui 'a e ngaahi fotunga ko 'eni ko cavitation. cavitation, 'a ia ko e “Na'e movete 'a e fokotu'u, tupulaki, mo e implosive 'a e leta kakau 'i ha vai. Cavitational holofa kalepi lahi fakalotofonua 'ea fakamafana (~ 5000 K), ngaahi ha'aha'a ma'olunga (atm ~ 1000), pea mo e mafana lahi fau mo e fakamokomoko'i sivi'i (>109 K/sec)” mo e huhu'a vakapuna streams (kilomita 'e ~ 400/h) ". (Suslick 1998)

Kemikale 'o e fa'unga 'o e ethanol

Founga 'o e structural 'o e ethanol

'Oku 'i ai ha ngaahi founga kehekehe ke fa'u 'a e cavitation, hange ko e fai 'e high-pressure nozzles, rotor-stator mixers pe ultrasonic processors. 'I he kotoa 'o e ngaahi founga ko ia 'oku liliu ai 'a e ivi 'oku fakahu ki he fekainaki, turbulences, ngaahi peau mo e cavitation. 'Oku makatu'unga 'a e konga si'i pe 'o e ivi fakahu ia ko e liliu ki he cavitation 'i he ha 'a e ngaahi me'a 'oku ne fakamatala'i 'a e nga'unu 'a e cavitation 'oku tanaki 'a e ngaahi me'angaue 'i he vai. 'A e lahi 'o e fakalakalaka vave ko e taha 'o e ngaahi mo'oni'i me'a mahu'inga taha 'oku takiekina ki he lelei 'o e liliu 'o e ivi ki he cavitation. 'Oku fakatupu 'e he fakavave'i ma'olunga ange 'a e ngaahi faikehekehe ma'olunga ange 'o e teke. Ko 'eni leva 'o fakatupulaki e malava ko ia 'o e fakatupu 'a e leta kakau vekiume kae 'ikai ko hono fakatupu 'o e propagating 'o fakafou 'i he vai 'a e ngaahi peau. Ko ia ai, e ma'olunga ange he vave ange e ma'olunga ange 'a e konga si'i pe 'o e ivi ko ia ko e liliu ki he cavitation.
Telia na'a ha transducer ultrasonic, na'e fakamatala'i ai 'e he amplitude 'o e oscillation 'a e malohi 'o e fakalakalaka vave. 'Oku iku 'a e amplitudes ma'olunga ange 'i ha fakatupu lelei ange 'o e cavitation. Tanaki atu ki he malohi ko ia, 'oku totonu ke ke fakavave'i 'a e e me'a huhu'a 'i ha founga ke fokotu'u 'a e ngaahi mole si'isi'i pe fakatatau ki he turbulences, to'u tangata fekainaki mo e peau. He, ko e tokolahi lelei 'o e founga ko 'eni ha fakahinohino unilateral 'o e fe'ave'aki koloa. Liliu 'a e malohi mo e ngaahi fakangatangata 'o e founga ngaue 'o e sonication, 'e lava ke ha matu'aki fefeka pe molu 'aupito. 'Oku ha ha me'angaue fulufulu'isipi 'aupito ki he ngaahi polokalama kehekehe.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Fakatata 1 – loki fakasaienisi ultrasonic me'angaue UP100H (100 watts) ki he ngaahi sivi 'o e feasibility

Kau 'i he ngaahi polokalama molu, ko hono faka'aonga'i 'o e sonication vaivai 'i he tu'unga vaivai, Degassing, Emulsifying, mo e fakamalohia enzyme. Faingata'a 'o e ngaahi polokalama mo malohi ma'olunga / 'oku 'e he malohi ma'olunga ha (lahi taha pe 'i he malumalu 'o teke malohi ma'olunga) Viviku-Milling, Deagglomeration & lahi 'o e ko hono fakasi'isi'i 'i momo'i me'a, mo e Dispersing. Ki he tokolahi 'o e ngaahi polokalama hange ko e To'o e 'uli, movetevete pe Sonochemistry, 'a hono malohi ultrasonic kole 'oku makatu'unga e naunau tukupau ke ke sonicated. Na'e faka'ata 'e ha 'e he kehekehe 'o e ngaahi fakangatangata, 'a ia 'e lava ke fakatatau ia ki he founga 'o e fakafo'ituitui, ko hono ma'u e toi'i me'a melie ki he ngaahi founga fakafo'ituitui takitaha.
Makehe mei ha ului malohi tu'ukimu'a, ne foaki ai 'e he ultrasonication 'a e lelei lahi 'o ha mapule'i kakato 'a e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha: Amplitude, teke, mafana 'o e 'ea, Viscosity, pea mo e tokanga. 'Oku 'omi 'e he malava ko ia ke liliu 'a e ngaahi fakangatangata kotoa pe mo e taumu'a ke ma'u 'a e ngaahi fakangatangata 'o e ngaue ki he lelei ki he takitaha fakamatala pau. 'Eni 'a e ngaahi ola ma'olunga ange foki hange ko ia 'i hotau taimi.

Fakamatala'i 'e exemplarily ha ke fakalelei'i pahu founga ngaue, mo hono ngaohi 'o e bioethanol

Bioethanol ko ha ola ia 'o e 'osi kamata ke 'aunga 'o e biomass pe teungak o e mahu'inga 'o e fakamole 'e he pekitilia anaerobic pe fakatonu. 'Oku lahi pe hono faka'aonga'i 'a e ethanol Imojev ko e biofuel. Ko 'eni 'oku ne 'ai ke bioethanol ha ngaahi toe founga fakafo'ou mo to anga fakakaume'a ki he fossil fuels, hange ko e kasa fakanatula.
Ke ma'u ha ethanol mei biomass, suka, mahoa'a, mo e naunau lignocellulosic lava ke faka'aonga'i ko e feedstock. Ki he lahi 'o e fa'u 'o e faiva, suka mo e mahoa'a 'oku lolotonga fakaleveleva hange ko ia 'oku nau lelei faka'ekonomika.
Founga 'oku fakatupulaki ai 'e he ha ha founga 'o e kasitoma-fakafo'ituitui mo feedstock pau 'i he malumalu 'o kuo foaki 'e he ngaahi tukunga 'e lava ke 'ahi'ahi'i ai 'aupito faingofua 'a e ngaahi sivi 'o e feasibility. 'I he 'uluaki sitepu, 'a ia ko e sonication 'o ha ki'i pa'anga si'isi'i 'o e slurry 'o e naunau totonu mo ha ultrasonic me'angaue ki he fale fakatotolo fakakemi 'e hulu'i, kapau ko e ha 'oku uesia fefe 'e he feedstock.

Sivi'i 'o e feasibility

'I he konga 'uluaki hono sivi'i, 'oku fe'unga ke fakafe'iloaki ai ha fu'u ma'olunga 'a e lahi 'o e ivi ultrasonic ki ha ki'i tohi 'o e me'a huhu'a 'i ai 'o e tupulaki 'a e faingamalie ke vakai, kapau te ke lava 'o ma'u 'a e ngaahi ola 'o ha fa'ahinga. Ha sipinga 'o ha fanga ki'i tohi foki nounou ange 'a e taimi 'o ngaue 'aki ha me'angaue loki fakasaienisi mo e lavea hifo 'a e ngaahi fakamole ki he ngaahi sivi 'uluaki.
'Oku fakahu 'a e ngaahi peau ki he ha 'e a'u hake ki 'olunga 'a e sonotrode ki he vai. Beneth he fukahi sonotrode, ko e lahi 'o e ha ko e lahi taha. Ai, ko e mama'o 'i he vaha'a 'o e sonotrode mo e sonicated 'o e ngaahi naunau 'oku fiema'u. 'I he taimi 'oku fehangahangai mo ha ki'i tohi na'e huhu'a, e mama'o 'o e sonotrode 'e lava ke tauhi ke nounou.
'Oku fakahaa'i 'e he e tepile 'i lalo 'a e ngaahi tu'unga angamaheni ivi/Voliume ki he founga ngaue 'a e sonication hili e optimization. Koe'uhi 'e 'ikai lele leva 'a e ngaahi 'ahi'ahi 'oku 'uluaki 'i he tokolahi lelei e kau fokotu'utu'u, hono malohi 'o e sonication mo e taimi 'e 10 ki he 50 'o e ngaahi taimi 'o e tu'unga 'ulungaanga mahu'inga angamaheni te fakaha kapau 'oku 'i ai ha fa'ahinga ola ki he naunau 'a e sonicated pe 'ikai.

Founga 'o e

Ivi /

Voliume

Sipinga 'o ha voliume

Malohi

taimi

Faingofua

< 100Ws/mL

10mL

50W

< 20 sec

Fetu'utaki'anga

100Ws/mL ke 500Ws/mL

10mL

50W

Sekelitali ki he 20 ki he 100.

Faingata'a

> 500Ws/mL

10mL

50W

>100 sec

Tepile 1 – Ngaahi tu'unga 'ulungaanga mahu'inga 'o e sonication angamaheni hili 'a e founga 'o e optimization

'E lava ke ke lekooti 'a e e input 'o e malohi totonu 'o e sivi lele 'o fakafou 'i hono lekooti 'o e fakamatala fakafekau'aki (UP200Ht mo e UP200St), fengaue'aki 'a e PC pe 'e powermeter. 'I hono fakataha'i mo e fakamatala 'i he lekooti ko ia 'o hono fokotu'u 'o e amplitude mo e mafana 'o e 'ea, e ngaahi ola 'o e faingata'a kotoa pe 'e lava ke ke vakai'i mo ha laine 'o e konga ki lalo ma'a e ivi/voliume 'e lava ke ke fokotu'u.
Kapau 'e lolotonga e ngaahi sivi ko ia kuo fili ha fokotu'utu'u tokolahi lelei, ni fokotu'utu'u ngaue 'e lava ke ke fakapapau'i lolotonga ha sitepu optimization pea mo e lava ke faifai pea na'e holofa ki ha tu'unga fakakomesiale. Ke fakafaingofua'i e optimization, 'oku lahi fokotu'u atu ke vakavakai'i 'a e ngaahi fakangatangata 'o e sonication, hange ko e mafana 'o e 'ea, amplitude pe ivi/Voliume ki formulations pau, foki. Hange ko ia ne lava ke fakatupu 'e he ha 'a e ngaahi nunu'a kovi ki he ngaahi selo, 'u kemikale pe ngaahi momo'i me'a, na'e fie ma'u 'a e ngaahi tu'unga mahu'inga 'i he fakangatangata ke ke vakavakai'i kae lava ke fakangatangata 'a e optimization ko 'eni ki he kehekehe 'o e fakangatangata ai 'oku 'ikai ke tauhi 'a e ngaahi nunu'a kovi. Ki he ako feasibility loki fakasaienisi iiki pe ngaahi 'iuniti 'o e tafa'aki ki 'olunga 'a e sea 'oku fokotu'u atu ke fakangatangata 'a e ngaahi fakamole ki he ngaahi me'angaue mo ha ngaahi sipinga 'i he ngaahi faingata'a pehee. Ko e angamaheni ngaahi 'iuniti 'a e 100 ki he 1,000 Watts tokoni'i e ngaahi taumu'a 'o e ako feasibility lelei 'aupito. (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.

Tepile 1 – Ngaahi tu'unga 'ulungaanga mahu'inga 'o e sonication angamaheni hili 'a e founga 'o e optimization

Optimization

'E lava ke fakahaa'i 'e he ngaahi ola 'o e a'usia lolotonga e ako feasibility ha ma'u ivi ma'olunga 'aupito fekau'aki mo e ki'i tohi na'e fai. Ka ko e taumu'a 'o e sivi'i 'o e feasibility 'oku meimei fakatautautefito pe ia ke fakahaa'i 'a e ngaahi nunu'a 'o ha ki he naunau. Kapau ko e fai ia 'i he feasibility 'a e sivi lelei na'e hoko 'a e ngaahi nunu'a, toe kuo pau ke ke fai ha feinga ke fakahoko lelei ange 'a e fika 'o e ivi e tohi. 'Oku 'uhinga 'eni ke vakai'i 'a e fokotu'utu'u lelei 'o e ha 'a e ngaahi fakangatangata ke a'usia 'a e ma'olunga taha 'oku 'omi 'o ngaue 'aki 'a e malava ke fai 'a e founga ngaue faka'ekonomika taha 'uhinga lelei pea mo lelei 'a e ivi ko si'isi'i ange. Ke ma'u 'a e fokotu'utu'u 'o e tokolahi lelei 'o e fakangatangata – hono ma'u 'o e ngaahi lelei fekau'aki mo e ngaahi 'aonga si'isi'i 'o e ivi – ki hono fakafekau'aki 'o e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha amplitude, teke, mafana 'o e 'ea mo e vai 'Oku ma'u 'a e ta'anga ke ke fakatotolo'i. Ko e sitepu hono ua ko 'eni ko e liliu mei he sonication 'o e kulupu (batch) ki ha fokotu'utu'u 'o e hokohoko 'o e ma'u 'a e sonication mo e pa 'a e to'oto'o 'atomi e tafe mai 'oku fokotu'u atu 'i he 'ikai lava ke takiekina 'a e mahu'inga 'o e fakangatangata 'o e teke ki he kulupu (batch) sonication. Lolotonga e sonication 'i ha kulupu (batch), 'oku 'i ai e teke malohi 'oku fakangatangata pe ki he fakamalohi takai 'a. Kapau 'oku mahulu hake 'i ha loki mohe e to'oto'o 'oku tafe mai ha pressurizable 'i he e founga sonication, e teke lava ke langolango (pe fakasi'isi'i) 'a ia ko hono fakalukufua 'oku ne uesia e ultrasonic cavitation Ko e lahi. 'Aki hono faka'aonga'i ha to'oto'o tafe mai, e fakafekau'aki 'i he vaha'a 'o e teke mo e founga lelei 'e lava ke ke fakapapau'i. Processors ultrasonic 'i he vaha'a 'o 500 watts mo e 2000 watts 'Oku fe'unga taha ke nau fakahoko lelei ange 'a e founga 'o e malohi.

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

Fakatata 2 – 'oku tafe mai ha saati ki he optimization 'o ha founga Ultrasonic

Me'afua-hake hono ngaohi

Kapau kuo 'osi ma'u e fokotu'utu'u tokolahi lelei, e toe me'afua-hake 'oku faingofua hange ko ia 'oku 'a e ngaahi founga ultrasonic ngaahi kakato 'i he ngaahi me'afua. 'Oku 'uhinga 'eni, ko e taimi 'oku faka'aonga'i ai ha ki ha faitatau pe fakaanga'i huhu'a 'i lalo 'i he ngaue ki he faitatau fakangatangata fokotu'utu'u, e ivi tatau ki he tohi 'oku fie ma'u ke ma'u ai ha ola tatau pe mo e ki tau'ataina 'o e me'afua 'o e ngaue'anga. (Hielscher 2005). Ko e me'a ia 'e lava ke fakahoko 'a e fokotu'utu'u 'o e fakangatangata 'o e tokolahi lelei 'o e ha ki he lahi hono ngaohi 'o e me'afua kakato. Meimei, ko e Tohi 'a ia 'e lava ke ke fai ha ngaue ki ultrasonically 'oku ta'e-fakangatangata. Fakakomesiale ultrasonic polokalama mo hake ke watts toko 16,000. he 'iuniti takitaha 'oku lava ke ma'u pea 'e lava ke fola 'i fuhinga. 'E lava ke fola 'a e ngaahi fuhinga 'o ultrasonic processors tatau pe 'i he ngaahi. 'Aki e fola cluster-wise 'o e processors ultrasonic malohi ma'olunga, e malohi fakakatoa 'oku meimei ta'e-fakangatangata koe'uhi ke lava 'o fakahoko 'a e ngaahi vaitafe iiki e voliume ma'olunga ta'e 'i ai ha palopalema. Foki kapau 'oku 'i ai ha adaption 'o e polokalama ultrasonic 'oku fie ma'u, hange ko e ke liliu 'a e ngaahi fakangatangata ki ha fakaanga'i huhu'a fakalelei'i, 'e lava ke ke meimei fai 'eni 'aki hono liliu 'o e sonotrode, talifaki pe fehufaki to'oto'o. 'Oku fai 'e he he ngaahi scalability, e reproducibility mo e adaptability 'o ha tekinolosia mohu founga ko 'eni lelei mo cost-effective.

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

Fakatata 3 – processor ultrasonic lalahi UIP16000 'aki 'a e malohi 'o e watts toko 16,000.

Ko e ngaahi fakangatangata 'o e ngaue ki he Ultrasonic

'Oku fakamatala'i 'a e ngaue'anga huhu'a ultrasonic 'e ha tokolahi 'o e ngaahi fakangatangata. Mahu'inga taha ko e amplitude, teke, mafana 'o e 'ea, viscosity, mo e tokanga. Ko e ola 'o e founga ngaue, hange ko e kihi'i konga si'i 'o e size, ki ha-configuration fakangatangata foaki ko e ngaue ia 'a e ivi ki he tohi ngaue 'oku fai ki. E ngaahi liliu 'o e ngaue mo e ngaahi liliu si'i 'i he ngaahi fakangatangata fakafo'ituitui. 'Ikai ngata ai, na'e makatu'unga 'a e output malohi totonu he fukahi Faka'elia 'o e sonotrode 'o ha 'iuniti ultrasonic 'i e ngaahi fakangatangata. E output malohi ki he fukahi Faka'elia 'o e sonotrode 'oku 'a hono malohi 'olunga (I). 'Oku makatu'unga 'a e 'a hono malohi 'olunga 'i he amplitude (A), teke malohi (p), e voliume pA 'atomi (VR), e mafana 'o e 'ea (T), viscosity (η) pea mo ha ni'ihi kehe.

'Oku kau 'i he e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha 'o e ngaue ki he ultrasonic amplitude (A), teke malohi (p), e voliume pA 'atomi (VR), e mafana 'o e 'ea (T), mo e viscosity (η).

'Oku makatu'unga 'a e ola cavitational 'o e ngaue'anga ultrasonic 'i 'a hono malohi 'olunga 'a ia ko e decribed 'e amplitude (A), teke malohi (p), e voliume pA 'atomi (VR), e mafana 'o e 'ea (T), viscosity (η) mo e ni'ihi kehe. E tanaki mo e fakahaa'i 'e he ngaahi faka'ilonga 'o e minus ha takiekina lelei pe kovi 'a e ngaahi fakangatangata pau 'i he malohi 'o e sonication.

'Oku makatu'unga 'a e ola 'o e cavitation 'asti 'i 'a hono malohi 'olunga. 'I he founga tatau pe, ko e ola 'o e founga 'o e correlates. E output malohi fakakatoa 'o ha 'iuniti ultrasonic ko e ola ia 'o hono malohi 'olunga (I) mo e fukahi faka'elia (S):

P [W] 'Oku [W / MM²]* S[MM²]

amplitude

'Oku fakamatala'i 'e he amplitude 'o e oscillation 'a e founga (e.g. nai µm 50) he fukahi sonotrode 'oku fononga 'i ha taimi pe ha (e.g. 1/20,000s 'i he kHz 'o e 20). Ko e lahi ange 'o e amplitude, ko e ma'olunga ange 'a e vave 'a e teke malohi ka 'oku ne tukutukuhifo mo e tupulaki 'i he takitaha pa-kalava. 'I he tanaki atu ki he ai, 'oku tupulaki 'a e displacement 'a e Voliume 'o takitaha pa-kalava tupu 'i ha tokolahi ange cavitation he tohi (loto siakale lahi mo e/pe fika). 'I he taimi 'oku faka'aonga'i ai ki he dispersions, na'e fakahaa'i 'e he amplitudes ma'olunga ange ha fakatupu 'auha ma'olunga ange ki he ngaahi momo'i me'a fefeka. 'Oku fakahaa'i 'e he tepile 1 'a e lahi 'o e ngaahi tu'unga 'ulungaanga mahu'inga ki he ngaahi founga ultrasonic 'e ni'ihi.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Tepile 2 – Lahi 'o e ngaahi fakaongoongolelei ki he Amplitudes

teke malohi

'Oku fakafalala 'a e tu'unga boiling 'o ha me'a huhu'a 'i e teke. Ko e ma'olunga ange e ma'olunga ange 'a e teke ko e tu'unga 'o e boiling, pea ko e tafa'aki 'e taha. 'Oku faka'ata 'e he malohi ma'olunga 'a e cavitation 'i he mafana 'o e 'ea close ke pe 'i 'olunga 'i he tu'unga 'o e boiling. 'Oku ne toe fakalahi foki 'a e malohi 'o e implosion, 'a ia 'oku fekau'aki ia mo e faikehekehe 'i he vaha'a 'o e patapataka teke mo e teke malohi 'a e mao 'i loto 'i he loto siakale (cf. Vercet et 'Alama 1999). Talu mei he malohi ultrasonic mo malohi 'a e ngaahi liliu vave mo e ngaahi liliu 'i he malohi, 'oku 'i ai ha pamu teke malohi 'o e ngaahi me'a pau 'oku sai ange. 'I he taimi 'oku ma'u 'a e vai ki ha tafe-to'oto'o 'oku totonu ke malava 'o hono tokanga'i 'o e tafe huhu'a pau 'i he ngaahi ha'aha'a fe'unga e pamu. Diaphragm pe manifi pamu; 'Oku ala feliliuaki-fo'i leta, sitokeni pe ko kuku'i 'a pamu; pamu peristaltic; pe 'e fa'u 'e he ha pamu piston pe plunger 'a e kakau 'a e fakatupu 'o e teke. 'Oku fiema'u 'a e pamu centrifugal, naunau pamu, pamu 'a e 'ita, pea mo e 'Ana 'o e fakalakalaka pamu 'a e vai ke ke sonicated 'i ha teke hokohoko fale tauhi'anga 'o e ma'u'anga. (Hielscher 2005)

Mafana 'o e 'ea

'Oku fakamafola 'a e malohi 'e he sonicating ha me'a huhu'a, ki he founga. Hange ko ia 'oku fakatupu 'e he 'asti ultrasonically oscillation 'a turbulences mo e feke'ike'i, 'a ia ko e me'a huhu'a sonicated – 'o fakatatau mo e fono 'o fekau'aki – 'e fakamafana'i. 'E lava ke fakatupu 'auha ki he naunau 'a e ma'olunga 'o e mafana 'o e ngaue 'oku fai ki hono pea holoki 'a e ola lelei 'o e ultrasonic cavitation. 'Oku fakanaunau'i 'a e fanga ki'i selo 'o e tafe ultrasonic mohu founga mo ha saketi cooling (vakai, fakatata). 'Oku foaki 'aki ia, 'a e totonu pe pule'i 'a e mafana 'a e ngaahi naunau lolotonga e ngaue ki he ultrasonic. 'Oku fokotu'u atu ha 'aisi kaukau ki he 'ea vela 'o e dissipation ki he sonication 'o e beaker 'o e ngaahi tohi iiki ange.

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

Fakatata 3 – Ultrasonic transducer UIP1000hd (1000 watts) mo tafe to'oto'o fakanaunau 'aki fakamokomoko'i saketi – me'angaue angamaheni ki he ngaahi sitepu 'o e optimization pe hono ngaohi e fanga ki'i me'afua

Viscosity mo e 'enau tokanga

Ultrasonic Milling mo e Dispersing 'Oku 'a e huhu'a 'o e founga ngaue. 'Oku ma'u 'a e ngaahi momo'i me'a ke hoko 'i ha fakamavahe'i e 'uli, e.g. 'i he vai, lolo, ngaahi pe resins. 'I hono ngaue 'aki 'o e ultrasonic fehufaki-'o fakafou 'i he polokalama, 'oku faingofua leva ke sonicate 'a e naunau viscous lahi, pasty.
'E lava ke ke fakalele 'a e High-Power ultrasonic processor 'i he solids ma'olunga potupotutatau pe 'uhinga. 'Oku 'omi 'e ha tokanga ma'olunga e ola lelei 'o e ngaue ki he ultrasonic, hange ko ia 'oku ne fakatupu 'a e ultrasonic milling ola 'e fakatu'utamaki ha kihi'i konga inter-si'i. Kuo fakahaa'i 'e he fakatotolo 'oku tau'ataina e tokanga fefeka e motumotuhi 'a e 'ea 'o e silica hake ke 50% 'e mamafa. Ko ha founga hono ngaohi angamaheni 'aki hono faka'aonga'i 'o e ultrasonication 'a e ngaue ki he 'o e ngaahi lipooti tu'ukimu'a 'o fakatefito lahi 'a e ngaahi naunau fika.

Malohi mo e ivi malohi v. he lahi

Fukahi malohi pea mo e malohi fakakatoa 'o pe fakamatala'i 'a e malohi 'o e ngaue ki he. E sonicated 'o e sipinga 'o e tohi pea ko e taimi 'o e momoko 'i ha pau hono malohi 'oku totonu ke ke fakakaukau'i ke fakamatala'i ha founga 'oku sonication ke lava 'o 'ai ke scalable mo e ngaahi. Koe'uhi ko ha fakangatangata foaki-configuration ko e ola 'o e founga, e.g. 'i he kihi'i konga si'i 'o e size pe e kemikale ului, 'e makatu'unga e ivi ki he tohi (E/V).

Ko hono ola = k (I /V )

Ko e fe e ivi (I) 'a e ola ia 'o e malohi output (P) mo e taimi 'o e momoko (t).

I[Pe] = P[W]*m[S]

'E liliu 'e he ngaahi liliu 'i he anga 'o e fakangatangata e ngaue 'a e ola. Ko 'eni leva 'e kehekehe pe 'a e lahi 'o e ivi (I) ko e fie ma'u ki he tu'unga 'ulungaanga mahu'inga ha sipinga 'o e foaki (V) ke ma'u ha tu'unga 'ulungaanga mahu'inga 'o e ngaahi ola pau. Ko e 'uhinga ia 'oku 'ikai fe'unga ke deploy ha ngaahi malohi pau 'o e ha ki ha founga ke ma'u ai ha ola. 'Oku fie ma'u ke ke 'ilo'i 'a e fie ma'u ko e malohi pea mo e fokotu'utu'u 'o e fakangatangata 'a ia 'oku totonu ke ke tuku ia e malohi ki he e fakamatala 'o e founga 'a e ha founga 'oku toe faingata'a ange. (Hielscher 2005)

Production tokoni ultrasonically 'o e Bioethanol

'Oku 'osi 'ilo'i 'e ha fakalakalaka hono ngaohi 'o e bioethanol. 'Oku recommendable ke thicken 'a e vai mo e biomass ki ha slurry lahi viscous 'oku kei pumpable. 'E lava ke tokanga'i 'e he ultrasonic reactors ma'olunga potupotutatau pe 'uhinga fefeka koe'uhi ke lava ke lele lelei taha 'a e he founga 'o e sonication. 'Oku ma'u 'a e naunau 'oku lahi ange 'i he slurry, 'a ia ko e si'isi'i ange makehe vai, 'a ia 'e 'ikai ke ma'u ha tupu mei he founga 'o e sonication, te ke fai. Hange ko ia 'oku ne fakatupu hono fakahu 'o e ivi ki ha me'a huhu'a ha 'ea fakamafana 'a e vai 'aki e fono 'o fekau'aki, 'oku 'uhinga 'eni 'oku faka'aonga'i 'a e ivi ultrasonic ki he naunau 'a e fakataumu'a, taha 'e ala lava. 'I he pehee ha lelei 'o e founga palani ha 'ea fakamafana fakapotopoto'aki 'a e vai 'o e fu'u hulu makehe ko e faka'ehi'ehi mei ai.
Ha tokoni he To'o e 'uli 'o e naunau intracellular pea 'oku lava ke ma'u atu ai ki he pahu enzymatic. 'E lava ke fakalahi 'e he faito'o ha vaivai 'a e enzymatic 'o e 'ekitivitii, ka ki he to'o hingoa 'o e biomass ha lahi ange 'e fie ma'u. Mei heni, he 'enisaimi (enzyme) 'oku totonu ke ke tanaki atu ki he slurry 'o e biomass hili e sonication ko ha lahi inactivates 'enisaimi (enzyme), 'a ia ko ha ola 'o e 'ikai ke fie ma'u.

Ngaahi ola lolotonga 'oku a'usia pe ia 'i he fakatotolo fakasaienisi:

E ako 'o e Yoswathana et 'Alama (2010) 'o kau ki he mo e bioethanol ngaohi mei he mohuku laise kuo fakahaa'i 'e hono fakataha'i 'o e 'esiti faito'o kimu'a mo ultrasonic kimu'a pea na'e tataki 'a e faito'o enzymatic ki ha suka lahi ange 'oku 'omi 'o hake ki 44% (makatu'unga laise mohuku). 'Oku fakahaa'i heni 'a e ola lelei 'o hono fakataha'i 'o ha pretreatment fakaesino mo e kemikale 'i he 'ao 'o e hydrolysis enzymatic 'o e lignocelluloses 'a e ngaahi naunau ki he suka.

Fakaikiiki hono fakatataa'i 'e sati 2 'a e ngaahi ola lelei 'o e irradiation ultrasonic lolotonga e bioethanol ngaohi mei he mohuku momoa 'o e laise. (Kuo 'osi ngaue 'aki 'a e malala ke detoxify e sipinga faito'o mei he 'esiti / enzyme pretreatment mo ultrasonic pretreatment.)

E tokoni'i pahu ultrasonic e ola 'i ha mahu'inga ma'olunga ange ethanol 'omi. Kuo fa'u e bioethanol mei he laise mohuku.

Saati 2 – Fakalahi ultrasonic 'o 'omi 'a e ethanol lolotonga pahu (Yoswathana et e 'Alama 2010)

'I he taha ako kimui ni mai, 'a ia ko e ivi takiekina 'o e ultrasonication 'i he e extracellular mo e ngaahi tu'unga intracellular 'o e β-galactosidase enzyme kuo 'osi fai hono vakai'i. Sulaiman et 'Alama (2011) 'e lava ke fakalelei'i 'a e ola 'o hono ngaohi 'o e bioethanol 'aupito, 'o faka'aonga'i 'a e ha 'i he ha 'ea mapule'i hono faka'ai'ai 'a e tupulaki 'o e 'isite 'a Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Toe hoko atu 'a e kau fa'u tohi 'o e la'i pepa-he sonication fakafe'atungia'i mo ha malohi (20 kHz) 'i he siakale 'o e fatongia 'o e ≤20% 'o ue'i hake hono ngaohi 'o e biomass, lactose metabolism mo ethanol faiva 'i K. marxianus 'i he ha malohi ma'olunga 'aupito 'a e sonication 'o e 11.8Wcm2. 'I he ngaahi tukunga lelei taha, sonication toe fakalahi atu e tokanga 'a e ethanol faka'osi 'e meimei 3.5-fold fekau'aki mo hono pule'i. 'Eni pea fetu'utaki mo ia ki ha fakalahi 'o e 3.5-fold 'i he ethanol 'a e ola, ka ko ha 952W fie ma'u ha toe malohi input ki he faka'angataha 'a e broth 'i he sonication. Ngaahi fie ma'u makehe ko 'eni ki he ivi na'e 'i loto 'i ha norms ngaue lelei ki he bioreactors mo e, ki he tu'unga 'ulungaanga mahu'inga ma'olunga ha ngaahi koloa, 'e lava ke faingofua pe 'aki ha e ola lahi ange.

Aofangatuku: 'a e ngaahi lelei mei he tokoni Ultrasonically pahu

Faito'o ultrasonic kuo fakaha mai ko ha founga lelei mo mohu founga ke ne fakalelei'i 'a e bioethanol 'oku 'omi. Meimei fakatautautefito pe ia, 'oku faka'aonga'i 'a e ha ke to'o 'a e naunau 'o e intracellular mei he biomass, hange ko e koane, soybeans, naunau mohuku, ligno-cellulosic pe vesitapolo lala 'a e ngaahi naunau.

  • Tupulaki 'i he 'omi 'o e bioethanol
  • Disinteration / to'oto'o 'a e distruction mo hono tuku atu 'o e naunau 'oku intra-to'oto'o
  • Fakalelei'i 'e 'osi kamata ke 'aunga anaerobic
  • Fakamalohia 'o e mamalohi 'o 'enisaimi (enzyme) 'a e vaivai 'o e sonication
  • Fakalakalaka 'a e founga 'o e lavame'a fai 'e slurries 'a e ma'olunga 'o e tokanga

E faingofua hono sivi'i, ngaahi me'afua hake mo faingofua hono fola (foki 'i 'osi lolotonga hono ngaohi ngaahi vaitafe iiki) 'oku ne 'ai 'a e ultrasonics ha tekinolosia 'aonga mo lelei. 'Oku ma'u 'a e falala'anga processors fa'u ultrasonic ke fakahokohoko fakakomesiale pea 'ai ke malava ke sonicate 'a e voliume huhu'a meimei ta'e fakangatangata.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 – Setup mo 1000W ultrasonic processor UIP1000hd, tafe to'oto'o, tangike mo pamu

Fetu'utaki mai / kole ke ma'u ha fakamatala lahi ange

Talanoa mai kiate kimautolu fekau'aki mo ho'o ngaahi fie ma'u 'o e ngaue'anga. Te mau fokotu'u 'a e ngaahi fakangatangata fe'unga taha hono fokotu'u mo e ngaue ki ho'o ngaue.





Kataki 'o fakatokanga'i ange 'etau Tu'utu'uni totonu fakatautaha.


Ngaahi fakamo'oni fakafolofola/ngaahi tohi

  • Hielscher, T. (2005): Production Ultrasonic 'o tutu'u 'o e Size Emulsions mo e Dispersions. 'i he: fakataha 'o e konifelenisi Nanosystems 'i 'Iulope ENS’05.
  • Jomdecha, C.; Prateepasen, A. (2006): na'e uesia 'a e fakatotolo 'a e ivi ma'ulalo Ultrasonic ki he tupulaki 'a e 'isite 'i he founga 'o e pahu. 'I he: 12fakamanatua Konifelenisi 'o e 'Esia-Pasifiki 'i he NDT, 5.-10.11.2006, 'Okalani, Nu'u Sila.
  • Kuldiloke, J. (2002): Ola 'o ha, mafana 'o e 'ea mo e ngaahi faito'o teke ki he 'ekitiviti Enzyme ha ngaahi faka'ilonga 'o e tu'unga lelei 'o e fua'i'akau mo e vesitapolo Juices; Ph.d. 'Esei 'i he Technische Universität. Pealini, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): hono fakataha'i 'a e ha 'a e malohi mo e 'enisaimi (enzyme) 'i hono fakahokohoko 'o e huhu'a Peuli. 'I he: 2nd Int. Conf. Biocatalysis 'o e me'akai mo e inu, 19.-22.9.2004, Situtikaati 'i Siamane.
  • Müller, A. R. M.; Ehrmann, M. A.; Vogel, F. R. (2000): PCR Multiplex ki he fakatokanga vela 'o e Lactobacillus pontis mo ha fa'ahinga fekau'aki 'e ua 'i ha pahu Sourdough. Faka'aonga'i & Microbiology 'atakai. 66/5 2000. p. 2113-2116.
  • Nikolic, S.; Mojovic, L.; Rakin, M.; Pejin, D.; Pejin, J. (2010): Tokoni ki he ha hono ngaohi 'o e bioethanol 'e saccharification 'o e simoultaneous mo e pahu 'a e ma'u me'atokoni 'a e koane. 'I: Me'akai kemikale 'o 122/2010. p. 216-222.
  • Sulaiman, A. Z.; Ajit, A.; Yunus, R. M.; Cisti, Y. (2011): 'Oku hanga 'e he pahu tokoni'i e ha fakalahi e ola 'o e bioethanol. Tohinoa 'o e biochemical 'a e 'enisinia 54/2011. p. 141 – 150.
  • Suslick, S. K. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia 'o e tekinolosia kemikale. 4fakamanatua ed. Wiley & Foha: 'i Niu 'Ioke, 1998. p. 517-541.
  • Yoswathana, N.; Phuriphipat, P.; Treyawutthiawat, P.; Eshtiaghi, M. N. (2010): Bioethanol ngaohi mei he mohuku momoa 'o e laise. 'I: Ivi fakatotolo tohinoa 1/1 2010. p. 26-31.