Новый метод ультразвуковой сушки повышает эффективность и устойчивость производства нанокристаллов целлюлозы (CNC). Кредит: Департамент пищевых наук и питания человека, Иллинойсский университет в Урбане-Шампейне
Глобальный переход к устойчивости вызвал значительный интерес к биоматериалам и энергоэффективным технологиям. Среди них нанокристаллы целлюлозы (CNC), полученные из возобновляемых ресурсов, показали большой потенциал для использования в композитах, биомедицинских материалах и упаковке. Однако серьезной проблемой в производстве CNC является энергоемкий процесс сушки, который часто требует удаления большого количества воды из суспензий с низкой концентрацией.
Для решения этой проблемы группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Университета Пердью представила новую технологию многочастотной ультразвуковой сушки. Этот метод не только ускоряет процесс сушки, но и снижает потребление энергии по сравнению с традиционными методами сушки, такими как сушка горячим воздухом, распылением и сублимационной сушкой.
Исследование опубликовано в Журнале биоресурсов и биопродуктов.
Исследование сравнивало кинетику сушки, качество продукта и энергоэффективность различных методов сушки. Процесс ультразвуковой сушки привел к значительному сокращению времени сушки на 50% по сравнению с сушкой горячим воздухом с минимальным изменением размера частиц, что указывает на отличную редиспергируемость.
Более того, метод ультразвуковой сушки продемонстрировал превосходную стабильность в водных растворах с дзета-потенциалами в диапазоне от -35 до -65 мВ, что является критическим фактором для коллоидной стабильности ЦНК.
С точки зрения энергопотребления и выбросов CO2 технология ультразвуковой сушки превзошла другие методы. Удельное энергопотребление было значительно ниже, а потенциальные выбросы CO2 могли бы достичь чистого нуля, если бы использовалась возобновляемая электроэнергия. Это нововведение согласуется с глобальными усилиями по сокращению выбросов парниковых газов и достижению целей чистого нуля.
Исследователи пришли к выводу, что ультразвуковая сушка является перспективным, устойчивым методом сушки CNC, предлагая масштабируемое решение для индустрии биоматериалов. Этот метод не только повышает эффективность производства CNC, но и поддерживает экологическую устойчивость за счет минимизации энергопотребления и выбросов углерода.
Дополнительная информация: Цзюньли Лю и др., Комплексное сравнение сушки нанокристаллов целлюлозы (CNC) с использованием многочастотной ультразвуковой технологии с выбранными традиционными технологиями сушки, Журнал биоресурсов и биопродуктов (2024). DOI: 10.1016/j.jobab.2024.07.003
Предоставлено журналом «Биоресурсы и биопродукты»
