Tecnología microquímica en el contexto de un gran modelo de producción química

Respuesta rápida: Las enzimas y los ingredientes de procesamiento de alimentos generalmente se seleccionan según el ajuste del sustrato, el intervalo de pH y temperatura, la dosis y si la especificación de uso final es aceptable para el proceso objetivo. La opción comercial más sólida es aquella que funciona consistentemente en condiciones de procesamiento reales.

En la actualidad, la producción química bajo el modelo de “gran producto químico” tiene muchos problemas, como equipos enormes, alto consumo de energía, gran contaminación, desperdicio de recursos, baja eficiencia, etc. Cómo resolver eficazmente estos problemas se ha convertido en un desafío que la industria química debe enfrentar. Como nuevo tipo de tecnología química, el sistema microquímico puede fortalecer el proceso de reacción, reducir el consumo de energía y de material del proceso y mejorar la eficiencia y seguridad de la producción, por lo que se utiliza ampliamente.

La modernización de la tecnología de la información representada por las computadoras y el desarrollo de los sistemas microelectromecánicos (MEMS) han hecho que el concepto de “miniaturización” penetre en todos los ámbitos de la vida y el trabajo humanos. La producción química ha pasado por dos etapas principales de desarrollo, la tradicional «operación unitaria» y «tres pasos y uno inverso», y el alcance de la investigación avanzada se está expandiendo gradualmente al campo de la microescala.

Experimentación – Ensayo pequeño – Tipo mediano – Producción química

 

La tecnología microquímica implica microrreactor, micromezclador, microseparador, microintercambiador de calor, etc., durante los cuales el fluido es microfluido.

 

Sistema microquímico: un proceso químico llevado a cabo en un espacio confinado micrométrico o submilimétrico con componentes microestructurados como núcleo, que mejora la mezcla y la transferencia al reducir la escala de dispersión del sistema, mejorando la controlabilidad y eficiencia del proceso. El aumento de escala de ingeniería de los microrreactores es básicamente un aumento en el número de unidades (numeración hacia arriba), es decir, múltiples conexiones en paralelo, en lugar de un aumento de escala a escala del reactor (escalado).

 

Los microrreactores no son pequeños por su tamaño, sino por sus estrechos canales de flujo, altas velocidades de flujo, alta intensidad de mezcla y mayor transferencia de masa y calor.

 

En comparación con los equipos químicos tradicionales, los equipos microquímicos tienen las siguientes ventajas: alta tasa de transferencia, fácil de amplificar directamente, alta seguridad, fácil de controlar, etc. Puede realizar la producción continua y altamente integrada, descentralizada y flexible de procesos químicos.Puede mejorar en gran medida la eficiencia de utilización de recursos y energía en el proceso de reacción y lograr la intensificación, miniaturización y ecologización del proceso químico.

 

Bajo riesgo

Muchas reacciones en la industria química son procesos exotérmicos fuertes, existe riesgo de explosión, el uso de tecnología de microrreacción puede mejorar la eficiencia del proceso y mejorar la seguridad del proceso. Por ejemplo, la seguridad de las reacciones de hidrogenación y oxidación en la producción de peróxido de hidrógeno es el aspecto más importante para determinar la seguridad del proceso.

 

 

Alta eficiencia y rapidez

El rendimiento de la reacción de amidación en el proceso del tolueno se incrementó del 82 % a más del 95 % y el consumo de ácido sulfúrico fumante para la reacción de transposición de Beckman en el proceso del benceno se redujo en un 30 %.

 

 

producción industrial

 

Unidad de producción de microrreactor de nanocarbonato de calcio de 50.000 toneladas/año

 

Características: baja inversión, bajo consumo de energía; tamaño de partícula pequeño, distribución estrecha y buena repetibilidad del producto; Fácil de controlar el proceso de producción.

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El sistema de microfuente de hidrógeno utilizado en la pila de combustible de membrana de intercambio de protones de clase kilovatio desarrollada por el Instituto Dalian de Tecnología Química tiene las ventajas de un arranque rápido, bajo contenido de monóxido de carbono, alta potencia específica, etc. El sistema de micromezcla de 10.000 toneladas utilizado para la mezcla líquido-líquido en el Instituto ha acortado significativamente el tiempo de síntesis de dinitroclorobenceno al utilizar la capacidad altamente eficiente de transferencia de calor y masa del microrreactor.

 

El Laboratorio Estatal Conjunto de Ingeniería Química de la Universidad de Tsinghua ha desarrollado con éxito un dispositivo industrial para la preparación de nanopartículas de carbonato de calcio monodispersas con un reactor de microestructura dispersa en membrana de 10.000 toneladas, basándose en la tecnología de emulsificación de membrana.

 

En los sistemas químicos a microescala, las fuerzas viscosas, las fuerzas elásticas, la tensión superficial, las fuerzas electrostáticas, etc. tienen un impacto significativo en el sistema en este momento, y es posible que muchas leyes macroscópicas ya no se apliquen. Por lo tanto, los efectos de superficie y de interfaz a microescala, la medición, el análisis y el control de microprocesos y otras investigaciones básicas son particularmente importantes. Es necesario revisar, complementar e innovar la teoría tradicional de “tres pasos y uno inverso”, ¡y el status quo de la producción química también cambiará!

A Lista de verificación práctica de abastecimiento para temas de enzimas, biotecnología e ingredientes alimentarios

En proyectos de procesamiento de alimentos y enzimas, el marco de decisión más útil suele ser el ajuste de la aplicación más la estabilidad del proceso: qué ingrediente funciona bajo las condiciones de pH, temperatura, tiempo y sustrato previstas sin crear un problema de cumplimiento o calidad posterior.

• Defina primero el objetivo de procesamiento: Las aplicaciones de sabor, hidrólisis, textura, fermentación, limpieza y bioprocesos a menudo necesitan perfiles de actividad muy diferentes.
• Compruebe la ventana operativa real: El pH, la temperatura, el tiempo de residencia y el tipo de sustrato a menudo importan más que la afirmación principal del producto.
• Revisar la consistencia y el impacto posterior:La dosificación de , la influencia sensorial, la filtración y el comportamiento de vida útil pueden afectar el valor comercial final.
• Use validación piloto:Las pruebas de producción pequeñas de generalmente revelan las diferencias más útiles en actividad, eficiencia y ajuste del proceso.

Referencias de productos recomendados

• Longzyme Lipasa: Una referencia directa del producto para debates sobre alimentos, limpieza o bioprocesos relacionados con la lipasa.
• Longzyme Beta-Amylase: Una referencia práctica de enzimas cuando se están revisando la conversión del almidón y la actividad de procesamiento de alimentos.
• Glucoamilasa compuesta de longzima: Una referencia enzimática útil cuando la sacarificación o el rendimiento del procesamiento relacionado son importantes.
• YExtracto de levadura: Una referencia práctica de ingredientes cuando se trata de aplicaciones de sabor, fermentación o soporte de nutrientes.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué una enzima de alta actividad no es automáticamente la mejor opción comercial?
Porque la mejor enzima es la que funciona de manera confiable en las condiciones reales del proceso y proporciona el resultado final deseado sin crear nuevos problemas.

¿Deben seleccionarse los ingredientes alimentarios y biotecnológicos únicamente a partir de hojas de datos?
Por lo general, es más seguro combinar la revisión de las especificaciones con una prueba piloto o de aplicación porque los sustratos reales y las ventanas de proceso pueden cambiar mucho el resultado.

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Glucoamilasa compuesta	9032-08-0
Pullulanasa	9075-68-7
Xilanasa	37278-89-0
Celulasa	9012-54-8
Naringinasa	9068-31-9
β-amilasa	9000-91-3
Glucosa oxidasa	9001-37-0
alfa-amilasa	9000-90-2
Pectinasa	9032-75-1
Peroxidasa	9003-99-0
Lipasa	9001-62-1
Catalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Láctica deshidrogenasa	9001-60-9
Malato de deshidrogenasa	9001-64-3
Colesterol oxidasa	9028-76-6