Біодизель з водоростей за допомогою ультразвукової обробки
Олія з водоростей є цікавою стійкою сировиною для виробництва біодизеля. Це альтернатива популярній сировині, такій як соя, ріпак і пальма. Ультразвукова обробка покращує екстракцію олії з клітин водоростей та її перетворення на біодизель.
У порівнянні з традиційними олійними культурами, водорості дають значно більше олії з акра. Хоча соя зазвичай виробляє менше 50 галонів олії з акра, а ріпак генерує менше 130 галонів з акра, водорості можуть давати до 10 000 галонів з акра. Особливо діатомові та зелені водорості є хорошими джерелами для виробництва біодизеля.
Як і інші рослини, водорості зберігають енергію у формі ліпідів. Існує різні методи екстракції олій, такі як пресування, промивка розчинником гексану та ультразвукова екстракція.
Ультразвукова екстракція олії з водоростей
Інтенсивна ультразвукова обробка рідин генерує звукові хвилі, які поширюються в рідкому середовищі, створюючи чергування циклів високого та низького тиску. Під час циклу низького тиску в рідині утворюються дрібні вакуумні бульбашки високої інтенсивності. Коли бульбашки досягають певного розміру, вони різко колапсують під час циклу високого тиску. Це називається кавітацією. Під час імплозії локально виникають дуже високі тиски та високосхидні рідинні струмені. Отримані зсувні сили механічно руйнують структуру клітин та покращують перенесення речовин. Цей ефект сприяє екстракції ліпідів з водоростей.
Ультразвукове змішування покращує швидкість конверсії біодизеля, збільшує вихід та економить надлишок метанолу та каталізатора. На зображенні показано встановлення 3x UIP1000hdT (кожен 1kW) на заводі з виробництва біодизеля.
Нижче наведена таблиця показує типові вимоги до потужності для різних об’ємних витрат. Ультразвукова система зазвичай інтегрується в лінію. Ультразвуковий реактор можна легко дооснастити в існуючих потужностях, покращуючи екстракцію водоростей.
|
Об’ємна витрата
|
Потужність
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0,3 – 1,5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
Ультразвукова підготовка для холодного пресування олії з водоростей
Особливо для цілей пресування необхідний хороший контроль руйнування клітин, щоб уникнути безперешкодного вивільнення всіх внутрішньоклітинних продуктів, включаючи клітинні залишки, або денатурації продукту. Руйнуючи структуру клітин, можна вивільнити більше ліпідів, що зберігаються всередині клітин, застосовуючи зовнішній тиск.
Ультразвукова екстракція олії з водоростей розчинником
Цикли високого тиску ультразвукових хвиль сприяють дифузії розчинників, таких як гексан, у структуру клітин. Оскільки ультразвук механічно руйнує клітинну стінку за допомогою зсувних сил кавітації, він полегшує перенесення ліпідів з клітини в розчинник. Після того, як олія розчинилася в гексані, м’якуш/тканину фільтрують. Розчин дистилують, щоб відокремити олію від гексану. Для ультразвукової обробки горючих рідин або розчинників у небезпечних середовищах Hielscher пропонує системи ультразвукової обробки з сертифікатами FM та ATEX, такі як UIP1000-Exd.
Ультразвукова обробка полегшує збір водоростей. Дізнайтеся більше про ультразвуковий збір водоростей!
Ультразвукова ферментативна екстракція олії з водоростей
Сильні синергетичні ефекти спостерігаються при поєднанні ферментативної обробки з ультразвуковою обробкою. Кавітація допомагає ферментам проникати в тканину, що призводить до швидшої екстракції та вищих виходів. У цьому випадку вода діє як розчинник, а ферменти руйнують клітинні стінки.
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію олії з водоростей!
Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову обробку у виробництві біодизеля!
Ультразвукова переробка олії з водоростей від пілотного масштабу до виробництва
Ми рекомендуємо пілотні випробування, наприклад, з використанням систем 1kW. Це покаже загальні ефекти та покращення для вашого конкретного процесного потоку. Всі результати можна лінійно масштабувати до великих процесних потоків. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами та порекомендувати подальші кроки.
Великою перевагою ультразвукового змішування біодизеля є енергоефективність цього процесу. Дізнайтеся більше про економію енергії, досягнуту за допомогою ультразвукових біодизельних реакторів!
Ультразвукове естерифікація та переетерифікація можуть проводитися як періодичний або безперервний поточний процес. На графіку показано ультразвуковий поточний процес для переетерифікації біодизелю (FAME).
Промислова ультразвукова система з проточною коміркою для поточної естерифікації та переетерифікації біодизелю.
Ультразвукові системи середнього та великого розміру для промислового виробництва біодизелю
Hielscher Ultrasonics постачає промислові ультразвукові процесори середнього та великого розміру для ефективного виробництва біодизелю в будь-якому обсязі. Усі системи можна використовувати для покращення переетерифікації будь-яких видів сировини, включаючи олію з водоростей, рослинні олії, тваринні жири, відпрацьовані олії тощо.
Оскільки портфель Hielscher охоплює ультразвукові системи для будь-якої виробничої потужності, ми можемо запропонувати ідеальне рішення як для малих виробників, так і для великих компаній. Перетворення біодизелю за допомогою ультразвуку можна здійснювати як періодичний або як безперервний поточний процес. Монтаж та експлуатація прості, безпечні та забезпечують надійно високі виходи біодизелю вищої якості.
Нижче ви знайдете рекомендовані конфігурації реакторів для діапазону швидкостей виробництва.
|
тон/год
|
гал/год
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0,25 to 0,5
|
80 to 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0,5 to 1,0
|
160 to 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0,75 to 1,5
|
240 to 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1,0 to 2,0
|
320 to 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5 to 3,0
|
480 to 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0 to 6,0
|
960 to 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4,5 to 9,0
|
1440 to 2880
|
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгації та екстракції в лабораторному, пілотному та промисловому масштабах.
Література / Посилання
- 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.
- 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. Ultrason Sonochem. 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.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до промислового розміру.