Imọ-ẹrọ olutirasandi Hielscher

Iranlọwọ Felidically pẹlu Fikun-ilẹ fun Iṣẹjade Bioethanol

fermentation

Fertilizing can be aerobic (= fermentation oxidative) tabi ilana anaerobic, eyi ti a lo fun awọn ohun elo imọ-ẹrọ lati ṣe iyipada awọn ohun elo ti aisan nipasẹ kokoro aisan, olu-ilẹ tabi awọn ẹya ara miiran ti ibi-ara tabi nipasẹ awọn enzymu. Nipa fermentation, a mu agbara jade lati inu iṣelọpọ ti awọn orisirisi agbo ogun, fun apẹẹrẹ carbohydrates.

Suga jẹ awọn sobusitireti ti o wọpọ julọ ti bakteria, ti o mu lẹhin ti bakteria ni awọn ọja bii lactic acid, lactose, ethanol ati hydrogen. Fun fermentation ọti-lile, ethanol - paapa fun lilo bi idana, ṣugbọn fun awọn ohun mimu ọti-lile – ti jẹ nipasẹ bakteria. Nigbati awọn iyọlẹnu iwukara, bii Saccharomyces cerevisiae mu suga, awọn ẹyin iwukara ṣe iyipada awọn ohun elo ti o bẹrẹ sinu apani ati carbon dioxide.

Awọn idogba kemikali ni isalẹ ṣe akopọ iyipada:

Ninu iṣelọpọ ti bioethanol, a ṣe iyipada gaari nipasẹ fermentation sinu lactic acid, lactose, ethanol ati hydrogen.

Awọn idogba kemikali ṣe akopọ iyipada si bioethanol.

Ti awọn ohun elo ti nbẹrẹ jẹ sitashi, fun apẹẹrẹ lati oka, akọkọ ni sitashi gbọdọ wa ni iyipada sinu suga. Fun bioethanol ti a lo bi idana, hydrolysis fun iyipada sitashi ni a nilo. Ni apapọ, awọn hydrolysis ti wa ni iyara soke nipasẹ itọju acid tabi itọju tabi nipasẹ apapo ti awọn mejeeji. Ni deede, a ti ṣe bakedia ni ayika 35-40 ° C.
Akopọ lori awọn ilana ilana bakuta:

Ounje:

  • gbóògì & itoju
  • ibi ifunwara (lactic acid fermentation), fun apẹẹrẹ wara, buttermilk, kefir
  • awọn ẹfọ locteded, eg kimchi, miso, natto, tsukemono, sauerkraut
  • idagbasoke ti aromatics, fun apẹẹrẹ soyi obe
  • decomposition ti awọn aṣoju tanning, fun apẹẹrẹ tii, koko, kofi, taba
  • awọn ohun mimu ọti-lile, fun apẹẹrẹ ọti, waini, whiskey

Oògùn:

  • iṣelọpọ ti awọn agbo ogun egbogi, fun apẹẹrẹ insulin, hyaluronic acid

Isọpọ / Ethanol:

  • ilọsiwaju ti iṣawari biogas / gbingbin bioethanol

Awọn iwe iwadi ati awọn igbeyewo ti o wa ni ipele oke ati ti ọkọ oju-omi ti fihan pe olutirasita mu ilana ilana bakingia ṣe nipasẹ ṣiṣe diẹ omi-ara wa fun fermentation enzymatic. Ni apakan to wa, awọn ipa ti olutirasandi ni omi kan yoo ṣe alaye.

Ultrasonic reactors mu biodiesel ikore ati processing effiency!

Bioethanol le ṣee ṣe lati awọn sunflower stalks, oka, sugarcane ati bẹbẹ lọ.

Awọn ipa ti Ultrasonic Liquid Processing

Nipa agbara giga / kekere-igbasilẹ olutirasandi giga ti o ga julọ. Nitorina, agbara-giga / agbara-kekere igbohunsafẹfẹ le ṣee lo fun ṣiṣe awọn olomi bi igbẹpọ, imulsifying, dispersing ati deagglomeration, tabi milling.
Nigbati o ba n ṣabọ awọn olomi ni awọn kikankikan giga, awọn igbi ohun ti o fagilee sinu media ti omi jẹ ki o tun ni ipa-titẹ (titẹkura) ati awọn titẹ-kekere (rarefaction), pẹlu awọn oṣuwọn da lori irufẹ. Nigba titẹ kekere-titẹ, giga gigun ultrasonic igbi ṣẹda kekere igbale nyoju tabi voids ninu omi. Nigbati awọn eegun ba de iwọn didun kan ti wọn ko le tun fa agbara, wọn ṣubu ni agbara lakoko titẹ agbara giga. Iyatọ yii ni a npe ni cavitation. cavitation, ti o jẹ “Ibiyi, idagba, ati idapọ ti awọn nkan ti nwaye ninu omi. Idajọ ti cavitational fun wa ni alapapo agbegbe ti o lagbara (~ 5000 K), awọn igara giga (~ 1000 air), ati awọn alapapo nla ati awọn itọlẹ itura (>109 K / iṣẹju-aaya)” ati ṣiṣan omi oju omi omi (~ 400 km / h) ". (Suslick 1998)

Ilana ti kemikali ti ethanol

Atilẹjade ilana ti ethanol

Awọn ọna oriṣiriṣi wa lati ṣẹda cavitation, gẹgẹbi nipasẹ awọn fifọ giga-titẹ, awọn alagbẹpọ rotor-stator, tabi awọn eroja ultrasonic. Ni gbogbo awọn ọna ṣiṣe agbara agbara ti nwọle ni a yipada si iyatọ, igbi, igbi ati cavitation. Ida kan ti agbara titẹ sii ti a yipada sinu cavitation da lori ọpọlọpọ awọn okunfa ti o ṣapejuwe iṣeduro ti cavitation ti n pese awọn eroja ninu omi. Ikanra ti isare jẹ ọkan ninu awọn okunfa ti o ṣe pataki julọ ti o ni ipa ti iyipada didara ti agbara sinu cavitation. Iyara giga ti n ṣe awọn iyatọ ti o gaju. Eyi ni o mu ki iṣe iṣeeṣe ti ẹda ti awọn fifulu igbiro dipo ti ẹda ti awọn igbi ti ntan nipasẹ omi. Bayi, ti o ga julọ ilosoke ti o ga julọ ni ida ti agbara ti a yipada sinu cavitation.
Ni ọran ti transducer ultrasonic, titobi ti oscillation apejuwe awọn kikankikan ti isare. Awọn agbara iṣoro ti o ga julọ ni ilọsiwaju sii ni ẹda ti o munadoko ti cavitation. Ni afikun si ikunra, o yẹ ki a mu omi ṣiṣẹ ni ọna kan lati ṣẹda awọn iṣiro die diẹ ninu awọn ọrọ ti turbulences, ijafin ati awọn iran igbi. Fun eyi, ọna ti o dara julọ jẹ itọnisọna ẹsẹ kan. Yiyipada awọn kikankikan ati awọn ifilelẹ ti ilana ilana sonication, olutirasandi le jẹ gidigidi tabi pupọ asọ. Eyi mu ki olutirasandi jẹ ọpa ti o wa pupọ fun awọn ohun elo pupọ.
Compact and powerful ultrasonic lab devices allow for simple testings in small scale to evaluate process feasibility

Aworan 1 – ẹrọ ẹrọ ultrasonic UP100H (100 Wattis) fun awọn idanwo agbara

Awọn ohun elo fifọ, ti o nlo sonication pẹlẹbẹ labẹ awọn ipo ailera, pẹlu Degassing, Emulsifying, ati ifisilẹ imudaniloju. Awọn ohun elo lile pẹlu agbara to gaju / giga agbara olutirasandi (okeene labẹ titẹ titẹ) jẹ tutu-milling, deagglomeration & Idinku iwọn Iwọn, ati Pipasilẹ. Fun ọpọlọpọ awọn ohun elo bii Isediwon, disintegration tabi Sonochemistry, awọn ultrasonic kikankikan beere da lori awọn ohun elo kan pato lati wa ni sonicated. Nipa orisirisi awọn ipo aye, eyi ti a le ṣe deede si ilana ẹni kọọkan, olutirasandi jẹ ki wiwa ibi ti o dun fun ilana kọọkan.
Yato si iyipada agbara agbara to gaju, ultrasonication nfun anfani nla ti iṣakoso ni kikun lori awọn ipele pataki julọ: Iwọnju, Ipa, otutu, Idoba, ati ifojusi. Eyi nfunni ni anfani lati ṣatunṣe gbogbo awọn ipele wọnyi pẹlu ifojusi lati wa awọn išẹ ti o dara julọ fun awọn ohun elo kan pato. Eyi yoo mu abajade ti o ga julọ lọ bi daradara bi ni ṣiṣe iṣeduro.

Awọn olutirasandi lati mu awọn ilana ṣiṣe bakunra daradara, ṣafihan apẹẹrẹ pẹlu iṣẹjade bioethanol

Bioethanol jẹ ọja ti idibajẹ ti baomasi tabi ohun elo ti o ni idiwọn ti egbin nipasẹ awọn kokoro arun ti aarun tabi anarobic. Awọn ethanol ti a ṣe ni o kun julọ bii ohun elo. Eyi mu ki bioethanol jẹ ayipada ti o ṣe atunṣe ati atunṣe ayika fun awọn epo epo-fosẹli, gẹgẹbi awọn gaasi iseda.
Lati ṣe awọn ethanol lati inu baomasi, suga, sitashi, ati awọn ohun elo lignocellulosiki le ṣee lo bi ohun kikọ. Fun awọn iwọn iṣẹ ile-iṣẹ, suga ati sitashi ni o wa pupọ julọ nitori pe wọn jẹ ọran ti iṣuna.
Bi o ṣe le ṣe igbasilẹ olutọju alabara pẹlu ilana ọja-ara kan pato pẹlu awọn ipo ti a fun ni a le ṣe idanwo fun awọn idanwo idiṣe. Ni igbesẹ akọkọ, awọn sonication ti kekere iye ti awọn ohun elo elo agbele pẹlu ohun ultrasonic ẹrọ yàrá yàrá yoo fihan, ti olutirasandi ko ni ipa ni ohun kikọ.

Igbeyewo idibajẹ

Ni ipele akọkọ idanwo, o dara lati ṣafihan iwọn ti o pọju agbara ultrasonic sinu iwọn didun omi kekere bi o ṣe nitorina ni ilọsiwaju ayọkẹlẹ yoo mu ki o ri bi o ba le gba eyikeyi awọn esi. Bọtini iwọn didun kekere kan tun kuru akoko nipa lilo ẹrọ ero kan ati ki o ge isalẹ awọn idiyele fun awọn ayẹwo akọkọ.
Awọn igbi ti olutirasandi ti wa ni itupọ nipasẹ iwọn sonotrode sinu omi. Beneth awọn sonotrode dada, awọn olutirasandi buru kikan jẹ julọ intense. Nitorina, awọn ijinna to wa laarin sonotrode ati awọn ohun elo ti a fi sonicated ni o fẹ. Nigbati iwọn didun omi kekere ba farahan, ijinna lati sonotrode le wa ni kukuru.
Ipele ti o wa ni isalẹ fihan awọn agbara agbara / iwọn didun agbara fun awọn ilana ṣiṣe sonication lẹhin ti o dara ju. Niwon awọn idanwo akọkọ ko ni ṣiṣe ni iṣeto ni ireti, imunni sonication ati akoko nipasẹ 10 si 50 awọn igba ti iye aṣoju yoo han bi o ba ni ipa kankan si ohun elo ti a fi silẹ tabi kii ṣe.

ilana

Agbara /

iwọn didun

Iwọn didun iwọn

Agbara

aago

Simple

< 100Ws / mL

10mL

50W

< 20 iṣẹju-aaya

Alabọde

100Ws / mL si 500Ws / mL

10mL

50W

20 si 100 iṣẹju-aaya

Lile

> 500Ws / mL

10mL

50W

>100 iṣẹju-aaya

Tabili 1 – Awọn iwọn ipo sonication deede lẹhin ilana ti o dara julọ

Imudani agbara agbara ti idanwo naa le gba silẹ nipasẹ gbigbasilẹ gbigbasilẹ data (UP200Ht ati UP200St), Išakoso PC tabi nipasẹ powermeter. Ni apapo pẹlu data ti a gbasilẹ ti titobi titobi ati otutu, awọn esi ti idaduro kọọkan le ṣee ṣe ayẹwo ati ila ila fun agbara / iwọn didun le ti ṣeto.
Ti o ba jẹ pe a ti yan iṣeto ti o dara ju lakoko awọn idanwo, iṣẹ iṣeto yii le jẹ otitọ lakoko igbesẹ ti o dara julọ ati pe o le ni iwọnwọn si ipo ti iṣowo. Lati dẹrọ ti o dara julọ, o ni gíga niyanju lati ṣayẹwo awọn ifilelẹ ti sonication, fun apẹẹrẹ awọn iwọn otutu, titobi tabi agbara / iwọn didun fun awọn alaye pato, ju. Bi olutirasandi le ṣe iyipada si odi si awọn sẹẹli, awọn kemikali tabi awọn patikulu, awọn ipele to ṣe pataki fun olubasoro kọọkan nilo lati wa ni ayewo lati le ṣe idinwo awọn iṣawọn ti o nbọ julọ si ibiti o ti le jasi ibi ti a ko ṣe akiyesi awọn ipa odi. Fun aṣewe iwadi kekere tabi awọn igbẹ ori-oke ni a ṣe iṣeduro lati ṣe idinwo awọn inawo fun awọn eroja ati awọn ayẹwo ninu awọn idanwo bẹẹ. Gbogbo 100 si 1,000 Watts awọn iṣiro sin awọn idi ti iwadi iwadi daradara daradara. (wo 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.

Tabili 1 – Awọn iwọn ipo sonication deede lẹhin ilana ti o dara julọ

Ti o dara ju

Awọn esi ti o waye lakoko awọn ijinlẹ iṣe-ṣiṣe le fihan agbara agbara to ga julọ nipa iwọn kekere ti a mu. Ṣugbọn awọn idi ti idanwo idanwo ni pataki lati fi awọn ipa ti olutirasandi si awọn ohun elo. Ti o ba wa ni idiwo idanwo awọn ipa rere, o gbọdọ ṣe afikun awọn igbiyanju lati mu iwọn agbara / iwọn didun pọ. Eyi tumọ si lati ṣawari iṣagbeye ti o dara julọ fun awọn iṣiro olutirasandi lati se aṣeyọri ikore ti o ga julọ lilo lilo kere si agbara lati ṣe ilana ni iṣuna ọrọ-iṣowo daradara ati daradara. Lati wa iṣeto iṣaro ti o dara julọ – gbigba awọn anfani ti a pinnu pẹlu titẹ agbara agbara kekere - ibamu laarin awọn aye to ṣe pataki julọ titobi, titẹ, otutu ati omi tiwqn ni lati wa yẹwo. Ni igbesẹ keji yii iyipada lati sonication ipele si eto itọju sonication nigbagbogbo pẹlu alagbeka sẹẹli rirọpọ ni a ṣe iṣeduro bi ipilẹ pataki ti titẹ ko le ni ipa fun titẹ sonication. Nigba ti sonication ni ipele kan, titẹ naa ni opin si titẹ imuduro. Ti ilana ilana sonication ba kọja igbasilẹ cell sisanwọle, titẹ le gbe soke (tabi dinku) eyiti o ni ipa lori ultrasonic cavitation drastically. Nipasẹ lilo alagbeka sisan, iṣọpọ laarin titẹ ati ṣiṣe ṣiṣe-ṣiṣe ni a le pinnu. Awọn ero isise ultrasonic laarin 500 Wattis ati 2000 watt ti agbara ni o dara julọ lati ṣe igbasilẹ ilana.

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

Aworan 2 - Isanwo sisan fun didara julọ ti ilana Ultrasonic

Asekale-Ti o to Gbẹhin Ti Iṣẹ

Ti o ba ti ni iṣeto ti o dara ju, ilọsiwaju diẹ jẹ rọrun bi awọn ilana ultrasonic jẹ ni kikun reproducible lori iwọn ila opin. Eyi tumọ si, nigbati o ba nlo olutirasandi si aami-ara omi kan labẹ iṣeduro iṣeto paramita kanna, agbara kanna nipasẹ iwọn didun ni a nilo lati gba abajade idanimọ ti o niiṣe pẹlu iwọn iṣẹ. (Hielscher 2005). Eyi mu ki o ṣee ṣe lati ṣe iṣeduro titobi ti o dara ju ti olutirasandi si iwọn titobi iwọn kikun. Fere, iwọn didun ti o le ṣe itọnisọna ultrasonically jẹ Kolopin. Awọn ọna ẹrọ ti ultrasonic oniṣowo pẹlu soke si 16,000 Wattis fun ọkọọkan wa o si wa ni titẹ sinu awọn iṣupọ. Iru awọn iṣupọ ti onisẹ ultrasonic le ṣee fi sori ẹrọ ni afiwe tabi ni jara. Nipa fifi sori iṣupọ ti awọn oniṣẹ agbara agbara ultrasonic, agbara lapapọ jẹ fere Kolopin ki awọn ṣiṣan giga nla le wa ni ṣiṣiṣe laisi iṣoro. Bakannaa ti o ba beere fun imuduro ohun elo ultrasonic kan, fun apẹẹrẹ lati ṣatunṣe awọn iṣiro si omi-ara omi ti a ṣe atunṣe, eyi le ṣee ṣe nipasẹ iyipada sonotrode, afẹfẹ tabi sisan sẹẹli. Awọn scalability linear, awọn reproducibility ati awọn adaptability ti olutirasandi ṣe yi ọna ẹrọ aseyori daradara ati iye owo-doko.

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

Aworan 3 - Nẹtiwọki isise ultrasonic UIP16000 pẹlu agbara 16,000 Watts

Awọn ipele ti ṣiṣe itọju Ultrasonic

Awọn iṣeduro omi ti a ti ṣafihan nipasẹ nọmba kan ti awọn iṣiro. Pataki julo ni titobi, titẹ, otutu, ikilo, ati ifojusi. Ipari ilana, gẹgẹbi iwọn-iwọn, fun iṣeto paramita ti a fun ni iṣẹ kan ti agbara fun iwọn didun ti a ṣe. Išẹ naa yipada pẹlu awọn iyipada ninu awọn ipinnu ẹni kọọkan. Pẹlupẹlu, agbara agbara gangan fun agbegbe agbegbe ti sonotrode ti ohun elo ultrasonic da lori awọn ipele. Išẹ agbara fun agbegbe agbegbe ti sonotrode jẹ oju-ikan naa (I). Ikanju oju iwọn da lori titobi (A), titẹ (p), iwọn didun riakito (VR), iwọn otutu (T), viscosity (η) ati awọn omiiran.

Awọn ipele pataki julọ ti iṣeduro ultrasonic pẹlu titobi (A), titẹ (p), iwọn didun riakito (VR), iwọn otutu (T), ati viscosity (η).

Imudara agbara ti ṣiṣe ti ultrasonic n da lori oju agbara ti o wa ni titẹ nipasẹ titobi (A), titẹ (p), iwọn didun riakito (VR), iwọn otutu (T), viscosity (η) ati awọn omiiran. Awọn ami ati awọn ami iyokuro fihan aami ti o dara tabi odi ti ipo pataki kan lori imunni sonication.

Ipa ti iṣeduro cavitation ti da lori idaamu naa ṣe pataki. Ni ọna kanna, ilana ilana jẹ atunṣe. Iwọn agbara agbara ti ipinnu ultrasonic jẹ ọja ti aikanju oju-ọrun (I) ati agbegbe agbegbe (S):

p [W] I [W / mm²] * S[mm²]

titobi

Iwọn titobi ti oscillation ṣe apejuwe ọna (fun apẹẹrẹ 50 μm) oju iwọn sonotrode rin ni akoko ti a fun (fun apẹẹrẹ 1 / 20,000 ni 20kHz). Ti o tobi titobi, ti o ga julọ ni oṣuwọn ti eyi ti titẹ titẹ ati fifun ni ilọ-ara kọọkan. Ni afikun si eyi, iyipada iwọn didun ti ọgbẹ kọọkan n mu ki o mu iwọn didun cavitation nla (iwọn otutu ati / tabi nọmba). Nigbati a ba lo si awọn pipinka, awọn amplitudes ti o ga julọ nfi iparun ti o ga julọ si awọn patikulu ti o lagbara. Ipele 1 fihan awọn igbẹhin gbogbogbo fun diẹ ninu awọn ilana ultrasonic.

The ultrasound amplitude is an important process parameter.

Tabili 2 – Gbogbogbo Awọn iṣeduro fun Amplitudes

titẹ

Aaye ipari ti omi kan da lori titẹ. Ti o ga ni titẹ ti o ga julọ ni ibiti o ti fẹrẹ, ati yiyipada. Agbara titẹ ti n gba cavitation ni awọn iwọn otutu ti o sunmo tabi loke aaye ipari. O tun mu ki imun naa ṣe pataki, eyi ti o ni ibatan si iyatọ laarin titẹ imuduro ati titẹ iṣan ni inu eegun (cf Vercet et al. 1999). Niwon agbara ultrasonic ati kikankikan yipada ni kiakia pẹlu awọn ayipada ninu titẹ, igbiyanju fifa-titẹ nigbagbogbo jẹ dara julọ. Nigbati o ba nfun omi si omi-sẹẹli ti fifa soke yẹ ki o lagbara lati mu idamu omi kan pato ni awọn ipalara ti o yẹ. Awọn ifuwe oniruuru diaphragm tabi membrane; rọ-tube, okun tabi fifọ pọ; pumps peristaltic; tabi piston tabi fifa fifa papọ yoo ṣẹda awọn iyipada titẹ si ọna miiran. Awọn ifasoke ti o pọju, awọn ifasoke pialori, awọn ifasoke ikore, ati awọn ifun bii ilọsiwaju ti o pese omi lati wa ni sonicated ni titẹ agbara ti o duro nigbagbogbo. (Hielscher 2005)

otutu

Nipa sisọ omi kan, a gbe agbara si sinu alabọde. Bi ilana oscillation ti ipilẹṣẹ ti okunfa ṣe okunfa idibajẹ ati idinkuro, omi ti a fi sakoso pẹlu - ni ibamu pẹlu ofin thermodynamics – yoo mu soke soke. Awọn iwọn otutu ti a fẹrẹfẹ ti alabọde ti a ti ni ilọsiwaju le jẹ iparun si awọn ohun elo naa ati dinku ndinadoko ultrasonic cavitation. Awọn iyẹfun ṣiṣan ti n ṣe awari ti ultrasonic ti wa ni ipese pẹlu jaketi itura kan (wo aworan). Nipa eyi, iṣakoso gangan lori iwọn otutu ohun elo nigba ṣiṣe ultrasonic ni a fun. Fun awọn sonication beaker ti awọn ipele kekere ti yinyin iwẹ fun dissipation ooru ti ni a ṣe iṣeduro.

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

Aworan 3 - Olubasoro Ultrasonic UIP1000hd (1000 Wattis) pẹlu alagbeka sẹẹli ti a ni ipese pẹlu jaketi itura - ohun elo itanna fun awọn igbesẹ ti o dara tabi fifẹ iwọn kekere

Kokoro ati ifarahan

Ultrasonic Mimu ati Pipasilẹ ni awọn ilana lakọkọ. Awọn awọn patikulu ni lati wa ni idaduro, fun apẹẹrẹ ni omi, epo, awọn nkan-diduro tabi awọn resini. Nipa lilo awọn ọna šiše ultrasonic-nipasẹ ọna kika, o di ṣee ṣe lati sonicate gidigidi viscous, ohun elo pasty.
Alagbara ultrasonic profaili le wa ni ṣiṣe ni awọn ipele ti o ga julọ pataki solids. Ayẹwo ti o ga julọ n pese itọju ultrasonic, bi idiwọn ultrasonic milling ti ṣẹlẹ nipasẹ ijamba-arin-ni-ami. Awọn iwadi ti fihan pe oṣuwọn ti o ti nfa ti siliki jẹ ominira lati iṣeduro to gaju to 50% nipa iwuwo. Awọn processing ti awọn batches batiri pẹlu gíga ohun elo ti ipin ni kan wọpọ gbóògì ilana nipa lilo ultrasonication.

Agbara ati Agbara vs. Lilo

Agbara dada ati agbara lapapọ ma ṣe apejuwe kikankikan processing. Iwọn ayẹwo ti sonicated ati akoko ifihan ni kikankikan ni o ni lati gbero lati ṣe apejuwe ilana sonication ni lati le jẹ ki o di iwọn ati ẹda. Fun atunto paramita ti a fun ni abajade ilana, fun apẹẹrẹ iwọn patiku tabi iyipada kemikali, yoo dale lori agbara fun iwọn kan (E / V).

Esi = F (É /V )

Nibiti agbara (E) jẹ ọja ti iṣelọpọ agbara (P) ati akoko ifihan (t).

É[W] = p[W] *t[S]

Awọn ayipada ninu iṣeto paramita yoo yi iṣẹ abajade pada. Eyi ni Tan yoo yatọ iye agbara (E) ti o nilo fun iye ayẹwo ti o fun (V) lati gba iye abajade kan pato. Fun idi eyi ko to lati ran agbara kan ti olutirasandi lọwọ si ilana lati gba abajade kan. A nilo ọna ti o logan diẹ sii lati ṣe idanimọ agbara ti o nilo ati iṣeto paramita ni eyiti o yẹ ki a fi agbara sinu ohun elo ilana. (Hielscher 2005)

Ultrasonically Iranlọwọ Production ti Bioethanol

O ti mọ tẹlẹ pe olutirasandi ṣe iṣelọpọ bioethanol. O ni ṣiṣe lati ṣe omi ni omi pẹlu biomass si slurry viscous ti o ga pupọ ti o tun jẹ fifa. Awọn olutọju Ultrasonic le mu awọn ifọkansi giga ti o lagbara gaju ki ilana sonication le ṣee ṣiṣẹ julọ. Awọn ohun elo diẹ sii wa ninu slurry, omi ti ngbe kere, eyiti kii yoo ni anfani lati ilana sonication, yoo ṣe itọju. Gẹgẹbi titẹ agbara sinu omi kan n fa alapapo ti omi nipa ofin ti thermodynamics, eyi tumọ si pe agbara ultrasonic lo si ohun elo ibi-afẹde, bi o ti ṣee ṣe. Nipasẹ iru ilana ilana ṣiṣe ti o munadoko, a yago fun alapapo pipadanu omi olomi pipadanu.
Olutirasandi ṣe iranlọwọ fun Isediwon ti ohun elo inu ati mu ki o wa nitorina fun bakteria enzymatic. Itọju olutirasandi kekere le mu iṣẹ ṣiṣe enzymatic ṣiṣẹ, ṣugbọn fun isediwon biomass diẹ sii olutirasandi ti o muna yoo nilo. Nitorinaa, awọn ensaemusi yẹ ki o wa ni afikun si slurry biomass lẹhin sonication bi olutirasandi inactivates inacymates, eyiti o jẹ ipa ti ko fẹ.

Awọn abajade lọwọlọwọ ti waye nipasẹ iwadii imọ-jinlẹ:

Awọn ijinlẹ ti Yoswathana et al. (2010) nipa pẹlu iṣelọpọ bioethanol lati koriko iresi ti fihan pe apapọ ti itọju acid ṣaaju ati ultrasonic ṣaaju itọju itọju enzymatic yori si ibisi suga ti o to to 44% (lori ipilẹ koriko iresi). Eyi fihan ipa ti apapọ ti iṣakojọpọ ti ara ati kemikali ṣaaju iṣuu ifun titobi enzymatic ti ohun elo lignocelluloses si gaari.

Chart 2 ṣapejuwe awọn ipa rere ti ifihan ifihan ti itanna lakoko iṣelọpọ bioethanol lati koriko iresi ni aworan. (A ti lo eedu nitori lati ṣe detoxify awọn ayẹwo ti ara ẹni lati acid / enzymu pretreatment ati ultrasonic pretreatment.)

Awọn esi ti iranlọwọ iranlọwọ ultrasonic ni iyọrisi ẹyọ eletanol ga julọ. A ti ṣe agbejade bioethanol lati inu koriko iresi.

Chart 2 – Imudara Ultrasonic ti eso ethanol lakoko bakteria (Yoswathana et al. 2010)

Ninu iwadi miiran laipẹ, ipa ti ultrasonication lori elepupọ ati awọn ipele iṣan ninu ẹya-ara ti a ti ṣe ayẹwo β-galactosidase. Sulaiman et al. (2011) le ṣe ilọsiwaju iṣelọpọ ti iṣelọpọ bioethanol ni idaniloju, lilo olutirasandi ni iwọn otutu ti a dari idari iwukara iwukara ti ala ala ti Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Awọn onkọwe ti iwe bẹrẹ pe sonmittent sonication pẹlu olutirasandi agbara (20 kHz) ni awọn iyipo iṣẹ-ṣiṣe ti ≤20% iwuri iṣelọpọ biomass, iṣelọpọ lactose ati iṣelọpọ ethanol ni K. marxianus ni iwuwo ga sonication ti 11.8Wcm-2. Labẹ awọn ipo ti o dara julọ, sonication ṣe afikun ifọkansi ethanol ikẹhin nipasẹ o fẹrẹ to ibatan 3.5-agbo ibatan si iṣakoso. Eyi ni ibamu pẹlu imudara 3.5-agbo ni iṣelọpọ ethanol, ṣugbọn o nilo 952W ti afikun agbara agbara fun mita onigun ti omitooro nipasẹ sonication. Afikun ohun ti a nilo fun agbara ni esan laarin awọn ilana iṣe itẹwọgba iṣe fun awọn oniṣẹ bioreactors ati, fun awọn ọja ti o ni idiyele giga, le ni irọrun sanwo nipasẹ iṣelọpọ ti o pọ si.

Ipari: Awọn anfani lati Ere idaraya Iranlọwọ-Ultrasonically

Itọju Ultrasonic ti han bi ilana ti o munadoko ati ti imotuntun lati jẹki eso bioethanol. Ni akọkọ, olutirasandi ni a lo lati yọ nkan elo inu inu kuro ninu biomass, gẹgẹbi oka, soybeans, koriko, ohun elo ligno-cellulosic tabi awọn ohun elo egbin Ewebe.

  • Alekun ninu eso bioethanol
  • Iṣalaye / pipẹ sẹẹli ati itusilẹ ohun elo inu-sẹẹli
  • Ṣe ilọsiwaju anaerobic si dara sii
  • Muu ṣiṣẹ awọn ensaemusi nipasẹ ifunni kekere
  • Imudara ilọsiwaju ṣiṣe nipasẹ awọn ifunmọ ifọkansi giga

Idanwo ti o rọrun, iwọn-ẹda ti o rọrun ati fifi sori ẹrọ irọrun (tun ni ṣiṣan iṣelọpọ ti wa tẹlẹ) jẹ ki awọn ultrasonics ni ere ati imọ-ẹrọ to munadoko. Awọn ilana ultrasonic ile-iṣẹ igbẹkẹle fun sisẹ iṣowo wa o si ṣe o ṣee ṣe lati sonicate awọn ipele omi bibajẹ Kolopin.

UIP1000hd Bench-Top Ultrasonic Homogenizer

Picure 4 - Ṣeto pẹlu ero-iṣẹ ultrasonic 1000W ultrasonic UIP1000hd, alagbeka sisan, ojò ati fifa soke

Kan si wa / Beere fun Alaye siwaju sii

Ọrọ lati wa nipa rẹ processing awọn ibeere. A yoo so ti o dara julọ oso ati processing sile fun ise agbese rẹ.





Jọwọ ṣe akiyesi wa Ìpamọ Afihan.


Iwe-iwe / Awọn itọkasi

  • Hielscher, T. (2005): Ultra Production ti Nano-Iwọn Emulsions ati awọn pipinka. ni: Awọn igbesẹ ti Apejọ Awọn ifilọlẹ European Nanosystems ENS’05.
  • Jomdecha, C .; Prateepasen, A. (2006): Iwadi ti Awọn ipa Agbara-kekere Ultrasonic si Idagbasoke Iwukara ni Ilana Akoko. Ni: 12th Apejọ Asia-Pacific lori NDT, 5.-10.11.2006, Auckland, Ilu Niu silandii.
  • Kuldiloke, J. (2002): Ipa ti olutirasandi, Iwọn otutu ati Awọn itọju Ipa lori Iṣẹ ṣiṣe Enzymu jẹ Awọn Atọka Didara ti Eso ati Oje Ẹfọ; Ph.D. Ẹkọ lori Technische Universität. Berlin, 2002.
  • Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K. (2004): Darapọ olutirasandi agbara pẹlu awọn ensaemusi ni sisẹ oje eso. Ni: 2nd Int. Igbekele Biocatalysis ti Ounjẹ ati Ohun mimu, 19.-22.9.2004, Stuttgart, Jẹmánì.
  • Müller, MRA; Ehrmann, MA; Vogel, RF (2000): PCR Multiplex fun Iwari ti Lactobacillus pontis ati Awọn Ero ti o ni ibatan Meji ni Igba Iṣeduro Sourdough kan. Loo & Maikilasiba ayika. 66/5 2000. p. 2113-2116.
  • Nikolic, S .; Mojovic, L.; Rakin, M .; Pejin, D.; Pejin, J. (2010): Iṣelọpọ olutọju olutirasandi ti bioethanol nipasẹ saccharification simoultaneous ati bakteria ti oka oka. Ninu: Kemistri Ounjẹ 122/2010. p. 216-222.
  • Sulaiman, AZ; Ajit, A .; Yunus, RM; Cisti, Y. (2011): bakteria ti a fi iranlọwọ ṣe iranlọwọ fun imudara bioethanol. Iwe akosile Imọ-ẹrọ Itanna biokemika 54/2011. p. 141-150.
  • Suslick, KS (1998): Imọ-ọrọ Kirk-Othmer ti Imọ-ẹrọ Kemikali. 4th ed. Wiley & Awọn ọmọ: New York, 1998. pp. 517-541.
  • Yoswathana, N .; Phuriphipat, P .; Treyawutthiawat, P .; Eshtiaghi, MN (2010): Iṣelọpọ Bioethanol lati Iresi Eeru. Ninu: Iwe iroyin Iwadi Agbara 1/1 2010. p. 26-31.