SonoStation — Configuración ár njäts'i ya bomba ultrasónica
Agitadores ar tamiz ultrasónicos pa laboratorios
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SonoStation — Configuración ár njäts'i ya bomba ultrasónica
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Agitadores ar tamiz ultrasónicos pa laboratorios
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Ultrasonidos asistida fermentación pa producción bioetanol
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Fermentación to da 'nar aeróbico (= fermentación oxidativa) wa proceso anaerobio, ne bí gi japu̲'be̲fi pa aplicaciones ar biotecnología pa convertir materia orgánica ya bacterias, hongos wa ma'ra culturas célula biológica wa ja ya enzimas. Ya fermentación, bí extrae ar energía ar oxidación compuestos orgánicos, ngu, hidratos ar carbono.
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Ar t'axu̲t'afi ge ar sustrato mäs hne ngatho ya fermentación, resultando 'mefa xta ar fermentación jar productos tales como ácido láctico, lactosa, etanol ne hidrógeno. Pa ar fermentación alcohólica, etanol — hontho da njapu'befi komongu ar combustible, ge 'nehe pa ya bebidas alcohólicas – ar producido ir nge ar fermentación. Nu'bu̲ cierta levadura cepas, tales komongu Saccharomyces cerevisiae metabolizar ar t'axu̲t'afi, ya células levadura convierten ar he̲'mi partida etanol ne dióxido carbono.
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Ya ecuaciones químicas da tso̲kwa continuación Resumen ar conversión:
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'Nar resumen ya ecuaciones ya químicas conversión jar bioetanol.
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Xähmö nu'bu̲ ar he̲'mi partida ar almidón, ngu ar da̲nde̲thä, jar ndu̲i lugar ar almidón ar da convertir jar t'axu̲t'afi. Pa ar bioetanol komongu ar combustible, ar requiere hidrólisis pa ar conversión almidón. Ir 'me̲t'o general, ar hidrólisis da acelera ár nt'ot'e ácido wa enzimático wa ja ya combinación ar ambos. Normalmente, ar fermentación ar lleva da t'ot'e xi hño ja ya mi 'be̲ni 35 — 40 ° c.ndunthe
Ungumfädi Nxoge dige yá procesos fermentación:
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productos lácteos (fermentación ácida láctica), ngu, yogur, suero ar 'ba, kefir
vegetales fermentados lácticos, ngu, kimchi, miso, natto, tsukemono, chucrut
nte compuestos aromáticos, ngu salsa ar soja
descomposición agentes curtido, ngu, té, cacao, kafe, tabaco
bebidas alcohólicas, ngu, whisky, Ba ehe, cerveza,
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producción compuestos médicos, ngu, insulina, ácido hialurónico
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mejora biogás yá producción ya bioetanol
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Varios 'be̲fi nthoni ne pruebas jar tamaño ar tablero ne ar piloto xi demostrado ne ar ultrasonido mejora fermentación o̲t'e mäs biomasa disponible pa ar fermentación enzimática. Ja ar Xtí sección, bí elaborarán ya efectos ar ultrasonido 'nar líquido.
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Bioetanol to da producido ar tallos ar girasol, thä, caña t'axu̲t'afi etcetera.
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Efectos ar procesamiento líquido ultrasónico
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Ya ultrasonido mextha nts'edi yá xí hñets'i'i frecuencia xi generar ar amplitudes altas. Nuna ar modo, ultrasonido mextha nts'edi yá xí hñets'i'i frecuencia to utilizar ar pa ar nt'ot'e ya líquidos tales como mezcla, emulsión, dispersión ne desaglomeración wa fresado.
Nu'bu̲ sonicando líquidos ma altas intensidades, ya ondas sonoras da propagan jar nt'ot'e líquidos resultado alternando ciclos xí hñets'i'i presión (rarefacción), ko tarifas dependiendo de ar frecuencia ne ar mextha presión (compresión). Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i ya presión, ya ondas ultrasónicas mextha intensidad crean t'olo burbujas vacío wa huecos ja ar líquido. Nu'bu̲ ya burbujas alcanzan 'nar volumen ke ya hingi tsa̲ da absorber ar energía, colapsan violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Nuna ar fenómeno bí denomina ar cavitación. cavitaciónAr gi mö “ar formación, ar crecimiento ne ar implosive colapsan ar burbujas ja 'nar líquido. Colapso cavitacional produce intenso calentamiento ja (~ 5000 ë), altas presiones (~ 1000 atm), ne tasas ar enorme calefacción ne refrigeración)>(109 ë yá seg)” ne corrientes jar chorro líquidos (~ 400 km yá h) "." (Suslick 1998)
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Tsita 1 – dispositivo ultrasonido laboratorio UP100H (100 vatios) pa pruebas viabilidad
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Ultrasonido da mejorar ya procesos fermentación, explicó exemplarily ko ar producción bioetanol
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Ar bioetanol ge 'nar producto ar descomposición ar materia biomasa wa biodegradable yá residuos ya bacterias anaerobias wa ya aerobias. Ar etanol ar producido ar gi japu̲'be̲fi principalmente komongu ar biocombustible. 'Me̲hna thogi ar bioetanol 'nar 'na ar mpa̲ti renovable ne ambientalmente amigable pa ya combustibles fósiles, komongu ar gas xi.
Pa producir etanol a partir de biomasa, xi utilizar ar t'axu̲t'afi, ar almidón ne ar materiales lignocelulósicos komongu materia prima. Pa ar tamaño ar producción industrial, t'axu̲t'afi ne ar almidón ge 'bu̲'bya predominantes económicamente favorables.
Komo ultrasonido mejora 'nar proceso cliente-persona ko materia prima específica hñets'i'i dadas ya nkohi to da juzgado 'bu̲ xi simple ir nge ya pruebas viabilidad. Ja ar ndu̲i bi thogi, sonicación 'nar t'olo yá 'bede ya mezcla nt'ot'e primas ko 'nar ultrasonido aparato laboratorio mostrará, nu'bu̲ ya ultrasonidos afectan ar materia prima.
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Ja ar ndui fase ar ntsa̲, ge mahyoni ga introducir 'nar relativamente mextha yá 'bede ya energía ultrasónica ja 'nar pequeño volumen líquido Komo ar nuna ar modo aumenta ar nt'o̲t'e pa ga nu'bu̲ ar tsa̲ da uni ningún nt'uni. 'Nar volumen ya muestra pequeño 'nehe acorta ar pa njapu'befi 'nar dispositivo laboratorio ne reduce yá costos ya primeras pruebas.
Ya ondas ultrasonido da transmiten ya superficie ar sonda ar líquido. Beneth ar superficie ar hñei, ar intensidad ultrasonido ge mäs intensa. Ir distancias cortas entre ár sonda ne hñei sonicado ar prefieren. Nu'bu̲ bí expone 'nar pequeño volumen líquido, mbi ar sonda to da zeti ar corto.
Xtí tabla gi 'ñudi ya niveles energía yá volumen típico pa procesos sonicación 'mefa xta optimización. Ndezu̲ ar primeros ya ensayos hingi ar ejecutarán ja 'nar configuración óptima, sonicación intensidad ne pa 10 da 50 ya 'nandi ár hmädi típico mostrará nu'bu̲ 'bu̲i 'nar ntsoni ar sonicación material wa hi'nä.
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100Ws yá mL ya 500Ws yá mL
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Entrada real ya funcionamientos ntsa̲ tsa̲ da grabar ar ir nge ya () registro ar datos mfaxteUP200Ht ne UP200St), interfaz ar PC wa ya powermeter. Ar combinación ko ya datos registrados ar za ar amplitud ne ar mpat'i, ya resultados ya ensayo to da evaluado ne to da t'ot'e ar 'nar 'ñu ts'o̲e pa ar energía yá volumen.
Nu'bu̲ Nxoge ya pruebas xi elegido 'nar configuración óptima, nuna ar rendimiento configuración himar tsa̲ da verificado Nxoge ne bi thogi optimización ne ndi ngäts'i ntu̲ngi bí ma za̲ ár nthe̲ yá 'ma. Pa ár hño ja ar optimización, ar altamente recomendable da examinar yá ngäts'i ar sonicación, ngu, ar mpat'i, ar amplitud wa energía yá volumen ya formulaciones específicas, xki. Komo ultrasonido ar ndi generar efectos negativos ma células, sustancias químicas wa ya partículas, ya niveles críticos pa kadu̲ 'nar parámetro tsa da examinados jar 'mui limitar optimización da ku̲hu̲ pa ar parámetro gama ho hingi da observan ya efectos negativos. Pa ar estudio factibilidad laboratorio pequeño wa unidades njwatubojä recomiendan da limitar ya mahyoni equipo ne muestras jar hmä ar ensayos. Nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra unidades 100 ma 1.000 vatios mahyoni xi hño ya nt'ot'e estudio factibilidad. (cf. Hielscher 2005)
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Ya resultados obtenidos Nxoge ya nsadi viabilidad ar xi mostrar 'nar mar na hñets'i consumo energía yá Ts'ut'ubi dige yá ar pequeño volumen tratado. Pe ar 'mu̲i ntsa̲ viabilidad ge principalmente mostrar ya efectos ar ultrasonido ar hñei. Nu'bu resultados positivos ar produjeron efectos viabilidad, tsa da mäs ts'edi pa optimizar ar nthe energía yá volumen. 'Me̲hna ir bo̲ni explorar configuración ideal ya parámetros ultrasonido pa da tsoni ya dätä ar rendimiento ko ar zu'we energía tsa̲ pa gi proceso económicamente mäs razonable ne ya nt'ot'e xi hño. Pa tingigi mbo jar configuración ya parámetros óptimos – uni ya njapu'befi previstos ko 'nar entrada energía mínima — correlación ja ya parámetros mäs mahyoni amplitud, presión, mpat'i ne líquido composición da da investigado. Jar nuna segundo bi thogi bí recomienda ar cambio sonicación ya lotes 'nar configuración sonicación continua ko reactor celda flujo Komo ar parámetro mahyoni ar presión hingi to da influenciado ya sonicación lote. Nxoge ár sonicación ja 'nar lote, ar presión bí limita bí presión ar ambiente. Nu'bu̲ proceso sonicación ja 'nar cámara celular ya PRESURIZABLE flujo, ar presión to da elevada (wa reducida) nä'ä da general ts'oni ar ultrasonido cavitación drásticamente. Utilizando 'nar celda flujo, correlación entre ar presión ne ar proceso to jäts'i ar ar dätä nt'ot'e. Procesador Ultrasonidos ja 500 vatios ne 2000 vatios ya ar energía ya mäs ya adecuados optimizar 'nar proceso.
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Figura 2 — diagrama flujo pa ar optimización 'nar proceso ultrasónico
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Nu'bu̲ ar xi encontrado ar configuración óptima, ar gi escala ar simple komongu procesos soldadura ultrasónica totalmente reproducibles ja 'nar escala lineal. 'Me̲hna ir bo̲ni, nu'bu̲ ar ultrasonido da t'uni jar 'nar idéntica formulación líquida debajo de configuración parámetros ár nt'ot'e idéntico, xkagentho ar energía ya volumen ar mahyoni da uni 'nar nt'uni idéntico independientemente ar escala procesamiento. (Hielscher 2005). Permite da t'uni ar configuración ya parámetros óptimos ultrasonido pa ar tamaño producción escala nxo̲ge. Prácticamente, volumen ar tsa̲ da procesar ir nge ya ultrasonidos ar ilimitado. Comerciales sistemas ultrasónicos ko asta 16.000 vatios ya ar xe̲ni gi 'bu̲hu̲ da 'mui ne xi da instalados ja ya racimos. Hmä clusters procesadores ultrasonidos ar xi instalar paralelo wa jar serie. Ya ar cluster — wise instalación procesadores ultrasonidos mextha nts'edi, ár nts'edi Nxoge ar kasu̲ ilimitada pa ndi flujos mar hñets'i volumen xi procesar ar 'ñotho ar hñäki. 'Nehe Xähmö nu'bu̲ 'nar adaptación ko ya ultrasónico mahyoni, ngu, da ajustar ya parámetros 'nar formulación líquida modificada, ga̲tho nä'ä di 'bui cambiando ar sonda, booster wa celda flujo. Ar escalabilidad ar lineal, ar reproducibilidad ne ar adaptabilidad ar ultrasonido o̲t'e xí innovadora tecnología nt'ot'e xi hño ne ya rentable.
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Cuadro 3 — procesador ultrasónico Industrial UIP16000 ko 16.000 vatios nts'edi
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Ár nt'ot'e líquido ultrasónico ar descrito ja 'nar 'bede ya parámetros. Mäs mahyoni ya ar amplitud, ar presión, ar mpat'i, ar viscosidad ne ar concentración. Ar nt'uni jar proceso, tales como tamaño partícula, pa ar configuración 'nar parámetro dado ge 'nar función ar energía ya volumen procesado. Ar tse̲ yá mpa̲ti función ko ya alteraciones ja ya parámetros Nthuts'i. 'Nehe, ar salida nts'edi ja ar superficie ar sonda ar 'nar xe̲ni ultrasonidos bi jagu̲ju̲ ya parámetros. Ár nts'edi ja ar superficie ar sonda ge ar intensidad superficial (I). Ar intensidad superficial bi jagu̲ju̲ ar amplitud (A), presión (hne), volumen reactor (VR), ar mpat'i (T), viscosidad (η) ne ma'ra.
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Impacto cavitacional procesamiento ultrasonidos bi jagu̲ju̲ ar intensidad superficial ne ar descrita ya amplitud (A), presión (hne), volumen reactor (VR), ar mpat'i (T), viscosidad (η) ne ma'ra. Nä'ä mäs ne menos signos da indican 'nar influencia positiva wa negativa ar parámetro específico ar intensidad sonicación.
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Ar impacto ar cavitación generada bi jagu̲ju̲ ar intensidad superficial. Ya ar xkagentho bí, bí relaciona ar nt'uni jar proceso. Ár nts'edi Nxoge salida 'nar ar xe̲ni ar ultrasonidos xí producto intensidad superficial (I) ne superficie (S):
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Amplitud oscilación pede Honja (hne. ej. 50 μm) jar superficie ar sonda recorre ja 'nar pa dado (e.g. 1 yá 20, 000s 20kHz). Cuanto mar dätä da amplitud, mar dätä ge ar tasa ya dá nä'ä ar presión disminuye ne aumenta ja ya trazo. 'Nehe eso desplazamiento volumen ya trazo aumenta resultando ja 'nar dätä volumen cavitación (burbujas tamaño y/o 'bede). Nu'bu̲ da t'uni jar dispersiones, ar amplitudes xí altas muestran 'nar dätä destrucción ma partículas sólidas. Ar tabla 1 gi 'ñudi valores Nxoge pa 'ra ya procesos soldadura ultrasónica.
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Punto ebullición 'nar líquido bi jagu̲ju̲ ar presión. Cuanto mar dätä da presión ar dätä ar punto ebullición ne marcha atrás. Ar presión elevada permite cavitación temperaturas getu'bu̲ wa por encima de punto ebullición. 'Nehe aumenta ar intensidad ar implosión, da relaciona ko ar diferencia entre ár presión ar estática ne ar presión vapor mbo jar burbuja (cf. Vercet et jar el. 1999). Ndezu̲ ar energía ultrasónica ne cambios intensidad rápidamente ko cambios ko ar presión, ar preferible 'nar bomba presión nzäm'bu̲. Suministro líquido 'nar celda flujo, ar bomba da da capaz ya 'ye̲ ar flujo líquido ma presiones adecuadas. Bombas diafragma wa membrana; Bombas tubo flexible, manguera wa squeeze; bombas peristálticas; wa bomba pistón wa émbolo creará ya fluctuaciones presión alterna. Bombas centrífugas, bombas engranajes, bombas ar tornillo ne ar bombas ar cavidad progresiva da suministran ar líquido da sonicada 'nar presión continua hingi mpa̲ti ar prefiere. (Hielscher 2005)
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Ya sonicando 'nar líquido, bí transmite ar energía ar nt'uni. Komo oscilación ultrasónico generado provoca turbulencias ne nts'edi, sonicación líquido — nä'ä mä ar ley ar termodinámica – ar calentará. Ya temperaturas elevadas ar nt'uni procesada xi da destructivo pa ar hñei ne disminuir ár hño Nxoge ar cavitación ultrasónica. Células flujo ultrasónico innovador gi equipadas ko 'nar xayu enfriamiento (ga tsita). Jange, xta control exacto dige ar mpat'i ar hñei Nxoge ar procesamiento ultrasonidos. Ar sonicación Baso volúmenes mäs t'olo bí recomienda ar tsi nsaha hielo pa disipación pa.
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Cuadro 3 — transductor ultrasónico UIP1000hd (1000 vatios) ko celda ar flujo equipada ko ár xayu enfriamiento — equipo típico pa producción t'olo escala wa pasos optimización
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Ultrasónico Ar fresado ne Ar dispersión ya procesos líquidos. Ya partículas pe̲ts'i nä'ä to ja 'nar suspensión, ngu, ja ya dehe, asete, solventes wa resinas. 'Bu̲ njapu'befi ya sistemas ultrasónicos ar flujo, ar tsa̲ da t'uni ultrasonidos materiales xi viscosos, pastosos.
Sonificador Ultrasonidos ar mextha nts'edi ar tsa̲ da ejecutar ja ya concentraciones sólidos bastante hñets'i. 'Nar mextha concentración proporciona ar eficacia procesamiento ultrasonidos, ultrasonidos fresado ntsoni ar causado ir nge ár colisión ja ya partícula. Ya investigaciones xi demostrado da tasa rotura sílice ar Ndäse̲ concentración sólidos asta 'nar 50% jar be̲xu. Procesamiento lotes Masters ko ar nthe hñei altamente concentrado ge 'nar nt'ot'e hne ngatho producción utilizando ultrasonidos.
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Intensidad vs energía ne nts'edi
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Intensidad superficial ne ar poder Nxoge ho̲ntho bädi ar intensidad ar proceso. Volumen sonicación ar muestra ne ar pa exposición jar cierta intensidad pe̲ts'i da da considerados da mä 'nar proceso sonicación pa gi 'yo̲t'e escalable ne reproducible. Pa 'nar configuración parámetro mä ya xki nt'uni jar proceso, ngu, tamaño partícula wa conversión química, bi jagu̲ju̲ ar energía ya volumen (E/V).
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Ho ar energía (E) ge ar producto ár nts'edi (hne) ne ar pa exposición (t).
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Cambios jar configuración ar parámetro cambiará función nt'uni. 'Me̲hna ma 'nagi ár varía yá 'bede ya energía (ne) mahyoni pa 'nar hmädi determinado ar muestra (V) da uni 'nar hmädi nt'uni específico. Ir nge nuna mä Hingar xingu desplegar 'nar makwäni poder ultrasonido 'nar proceso da uni 'nar nt'uni. 'Nar enfoque mäs sofisticado ar requiere jäts'i ár nts'edi requerida ne ar configuración ya parámetros jar ar poder da da puesto jar he̲'mi ar proceso. (Hielscher 2005)
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Asistida ya ultrasonidos producción bioetanol
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Ge ya pädi ke ar ultrasonido mejora ar producción bioetanol. Ar recomendable da espesar ar líquido ko ar biomasa 'nar mezcla xi viscosa ke ar Tobe bombeable. Reactores ultrasonidos xi 'ye̲ relativamente altas concentraciones sólidas pa da proceso ar sonicación ar tsa̲ da ejecutar mäs nt'ot'e xi hño. Mäs hñei da contiene ko ar mezcla, ar menu líquido ar portador, nä'ä hingi bí beneficiará ar proceso sonicación, da tratados. Ár ñut'i energía 'nar líquido provoca 'nar calentamiento ar líquido ar ley ar termodinámica, 'me̲hna ir bo̲ni ke ar energía ultrasónica da t'uni jar he̲'mi ar blanco, nä'ä mäs na ya'bu̲ tsa̲. 'Nar proceso ya nt'ot'e xi hño diseño ngut'ä, bí evita 'nar calentamiento desmedido ar líquido portador exceso.
Ar ultrasonido ayuda jar ar Extracción ar hñei intracelular ne nja'bu̲ disponible pa ar fermentación enzimática. Ár nt'ot'e ultrasonido za̲tho tsa̲ da mejorar ar nt'ot'e enzimática, pe pa ar extracción biomasa mäs intenso ar ultrasonido da mahyoni. Ir ya enzimas ar tsa agregar ma mezcla biomasa 'mefa xta ar sonicación nu'u̲ intenso ultrasonido inactiva ya enzimas, nä'ä ge 'nar ntsoni hingi deseado.
#000042
Actuales resultados obtenidos ir nge ár nthoni científica:
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Ya nsadi Yoswathana et ar (2010) respecto a ar producción bioetanol paja Arros xi demostrado da combinación ácido ya nt'ot'e previo ne ar ultrasonido 'bu̲ 'be̲tho nt'ot'e enzimático conducen ja 'nar rendimiento t'axu̲t'afi aumento asta 'nar 44% (dige ar base paja Arros). 'Me̲hna demuestra ar eficacia ar combinación ar nt'ot'e previo física ne química 'bu̲ 'be̲tho ar hidrólisis enzimática hñei lignocelulosas t'axu̲t'afi.
#000044
Cuadro 2 ilustra gráficamente ya efectos positivos irradiación ultrasónica Nxoge ar producción bioetanol paja Arros. (Ar xi utilizado thehñä da desintoxicar ya muestras pretratadas ar ácido yá enzima pretratamiento ne ultrasónica ya nt'ot'e previo.)
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Jar ma'na estudio reciente, influencia ya ultrasonidos jar dá xi xi examinados ar nt'uni extracelular ne ya niveles intracelulares ar enzima β — galactosidasa. Sulaiman et jar el., (2011) ndi mejorar ar productividad ar producción bioetanol, ir nge ya ecografía 'nar mpat'i controlada da estimule ar crecimiento ar levadura Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537). Ya 'yot'u̲he̲'mi 'mu̲i ar documento bí reanuda ya intermitente Nunu̲ sonicación ko ultrasonido nts'edi (20 kHz) jar ciclos ar 'be̲fi ≤20% estimula ar producción biomasa, metabolismo ya lactosa ne ya producción etanol jar ë. marxianus, ko 'nar intensidad relativamente mextha sonicación 11.8Wcm−2. Ja ya mpädi mäs xi nkohi, sonicación mi mejorado ar concentración etanol final ya kasu̲ 3.5 — fold yá Ts'ut'ubi dige yá ar control. 'Me̲hna correspondió 'nar mejora 3.5 — fold jar productividad etanol, pe requiere 952W entrada energía adicional ya 'ma̲i ár cúbico ar nhñuni ir nge ya sonicación. Nuna requisito adicional pa ar energía mar ciertamente mbo deni ya funcionamiento aceptables pa biorreactores ne, productos mar hñets'i hmädi, pa ndi hingi hembi da da compensada ya aumento ar productividad.
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Ár nt'ot'e ultrasónico ar xi mostrado komongu 'nar técnica nt'ot'e xi hño ne ya innovadora pa mejorar ar producción bioetanol. Principalmente, ar ultrasonido ar gi japu̲'be̲fi pa extraer ar he̲'mi intracelular biomasa, tales como thä, soja, hñei ligno — celulósico, paja wa residuos vegetales.
#000049
Disinteration yá distruction ne liberación he̲'mi intracelular ar célula
Activación enzimas ya za̲tho sonicación
Mejora ar dätä nt'ot'e proceso lodos mextha concentración
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Ya pruebas simples, escalado reproducible ne hei instalación ('nehe ja ya 'bui producción corrientes) xí ultrasonidos 'nar tecnología rentable ne ya nt'ot'e xi hño. Procesador ya Ultrasonidos industriales ar confiables pa ar proceso yá 'ma xi da 'mui ne xí dar tsa̲ da t'uni jar ultrasonidos volúmenes ar líquido prácticamente ilimitados.
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Picure 4 — configuración ko procesador ultrasónico 1000W UIP1000hd, flujo celular, tanque ne bomba
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Contacto yá da 'yadi mäs ungumfädi
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Ñö ko ngekagihe dige yá ndu procesamiento. Recomendamos ya parámetros configuración ne ar proceso xí adecuados pa ár 'be̲fi.
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Residuos ultrasónica ne ya nt'ot'e ya lodos
Ultrasonidos mejora partición hñu ya fases
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'yowa imprenta & 'Mui autor
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