Ултразвукова екстракция на захар от косети от захарно цвекло
Ултразвуковата екстракция подобрява добива на екстрахирана захароза от захарно цвекло cossettes и значително намалява продължителността на процеса на екстракция. Sonication е проста и безопасна техника, която може лесно да се комбинира с текущата контраток технология за извличане на потока, за да се подобри ефективността на екстракцията.
Ултразвукова екстракция на захарно цвекло
Ултразвукова подпомагана екстракция се основава на принципа на работа на акустична или ултразвукова кавитация. Механичните ефекти, които се генерират от ултразвуково индуцирана кавитация, причиняват соно-подряване и разрушаване на клетъчните стени, което впоследствие увеличава пропускливостта на молекулите, уловени в клетъчния интериор. Кавитацията причинява течно стрийминг и микротурбуленции подобряват масовия трансфер на процеса на екстракция, така че захарозата и други молекули се прехвърлят в разтворителя, т.е. вода.
Ултразвукова екстракция може да се инсталира на различни етапи по време на екстракция на захароза:
- Ултразвукова предварителна обработка (преди контратовната кула)
- Ултразвук по време на контокутолна екстракция
- Ултразвукова следобработка (след насрещно тока)
В зависимост от съществуващото съоръжение за екстракция, производствените цели и наличното пространство, sonication може лесно да бъде монтиран ретро-или пост-обработка, както и по време на контраток извличане поток.
Ултразвукова предварителна обработка на косети от захарно цвекло
Ултразвукова предварителна обработка на захарно цвекло cossettes е процес за засилване на техниката. Ултразвуковите екстрактори могат лесно да се комбинират с насрещни ток извличане на потока кули, които се използват главно за извличане на захарно цвекло. Кратката ултразвукова обработка на косетите от захарно цвекло, преди да влезе в контраточната система за извличане, помага да се наруши и отвори клетъчните стени. Ultrasonication насърчава масовия трансфер между разтворителя (т.е. вода) и цвеклото cossettes, така че вътреклетъчните молекули като захарозата се прехвърлят от вътрешността на клетката към разтворителя. Ултразвуковата предварителна обработка на захарно цвекло cossettes улеснява и ускорява екстракцията на захароза в колоната за потока на контратока.
SEM (200×) на козсет проби от захарно цвекло с ултразвук при 400 W при 50 °C за различно време на екстракция. А) конточен поток на екстракция на козсети; Б) след ОАЕ за 10 мин; В) след ОАЕ за 20 мин; Г) след ОАЕ за 40 мин.
източник на картината: Fu et al., 2013
Ултразвуков процесор UIP4000hdT (4kW)
Сравнение на ултразвуков срещу контратовка екстракция
Fu et al. (2013) сравнява традиционната контратоток в потока с ултразвукова екстракция на захароза от захарно цвекло cossette. Резултатите от проучването показват, че sonication води до по-висок добив на по-висока чистота, докато времето за екстракция е значително намалено от 70 мин. Ултразвуковата подпомагана екстракция (ОАЕ) води до по-ниска концентрация на колоиден примес (особено пектини), и дава по-висок добив на захароза (94.0± 0.15%). Екстрахираният сок с висока чистота (92.6±0.11%). (вж. Фу и ал., 2013 г.)
Тъй като съоръженията за производство на захар вече са оборудвани с конвенционални кули за извличане на контраток, комбинацията от синергична звукова обработка със съществуващата инсталация е предпочитана. За да се приложи ултразвукова екстракция на захароза по най-рентабилен и време-ефективен начин, ултразвуковата екстракция може да се инсталира като синергична обработка преди, по време или след конвенционалната контратовна извличане на потока. Тъй като ултразвукът нарушава клетките на захарното цвекло и освобождава захарозата от клетките, продължителността на лечението с контратовизен поток може да бъде намалена, докато се увеличава добивът на захароза.
- Ускорен процес
- по-високи добиви
- процес интензификация
- Синергични ефекти с / на сторниращи системи
- Лесно преоборудване
- Просто тестване
- линейна скалируемост
- лесна поддръжка
- бързо RoI
Висококачествени ултразвукови екстрактори
Hielscher Ultrasonics' екстракционни системи се използват в целия свят в храните и фарма за търговско тонализация на висококачествени екстракти, използвани като хранителни продукти, хранителни добавки или фармацевтични продукти. Wether искате да тествате и оптимизирате параметрите на ултразвукова обработка на нивото на пейка или да инсталирате напълно промишлена ултразвукова екстракция система за вградено производство, Hielscher Ultrasonics има подходящата настройка за ултразвукова екстракция за вас. Малък отпечатък и гъвкави възможности за монтаж позволяват да се пренасили дори в огнище за обработка.
Стандартизация на процесите с Hielscher Ultrasonics
Продуктите от хранителни продукти следва да се произвеждат в съответствие с добрите производствени практики (ДПП) и съгласно стандартизирани технологични спецификации. Hielscher Ултразвук' цифровисистеми за извличане идват с интелигентен софтуер, което го прави лесно да се настроите и контролира процеса на ултразвук точно. Автоматичното записване на данни записва всички ултразвукови параметри на процеса като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура, налягане (когато са монтирани сензори за температура и налягане) с дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да ревизирате всяка ултразвуково обработена партида . В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи усилди. Усилите на до 200 μm могат лесно да се движат непрекъснато в 24/7 операция. За дори по-високи усилки, персонализирани ултразвукови синсинсинди са на разположение. Здравината на ултразвуковата екипировка Hielscher позволява 24/7 операция при тежкотоварни и в взискателни среди.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:
| Партида том | Дебит | Препоръчителни Devices |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200 ml / мин | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400 ml / мин | Uf200 ः т, UP400St |
| 00,1 до 20L | 00,2 до 4 л / мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л / мин | UIP4000hdT |
| п.а. | 10 до 100 L / мин | UIP16000 |
| п.а. | по-голям | струпване на UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитай ни!
Висока мощност ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се пилот и индустриален мащаб.
Литература / Препратки
- Fu et al. (2013): The ultrasonic-assisted extraction of sugar from sugar beet cossettes. International Sugar Journal, Sept. 2013. 696-700.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Martín-García Beatriz; Pasini, Federica; Verardo, Vito; Díaz-de-Cerio, Elixabet; Tylewicz, Urszula; Gómez-Caravaca, Ana María; Caboni Maria Fiorenza (2019): Optimization of Sonotrode Ultrasonic-Assisted Extraction of Proanthocyanidins from Brewers’ Spent Grains. Antioxidants 2019, 8, 282.
Факти заслужава да се знае
Производство на захар
Захарозата, известна също като захар, се произвежда главно от захарна тръстика и от захарно цвекло (Beta vulgaris). Захар, т.е. захароза, се извлича от цвекло, като се използва гореща вода в многоетапен процес, където суровият сок от захар се извлича в дифузия на гореща вода в система за обратен поток. След това захарният сок се концентрира във вакуум, последван от циклично измиване и накрая сушене.
След прибиране на реколтата корените на цвеклото се транспортират до завода за преработка на захар, където цвеклото се измива и след това механично се нарязва на тънки нарязани ивици, така наречените cossettes. Коссетите се подават в противотоков поток система. Контраточната система действа чрез дифузия и се отмива съдържанието на захар от косетите в гореща вода.
Системите за контокусна дифузия са дълги реактори или високи кули /колони с няколко метра, в които косетите се движат в една посока (нагоре), докато горещата вода тече в обратна посока (надолу по течението). Модерните култови добивни растения имат капацитет за преработка до 17 000 метрични тона на ден. Обичайното време за задържане на cossettes в контотокова тауъре е около 90 мин., докато водата остава само 45 мин. Основното предимство на системите за насрещно течение е намалената употреба на вода в сравнение с мацерацията на захарното цвекло в реактор за гореща вода. Разтворът на захарния сок, който се произвежда в контра-текущата дифузионна система, се нарича суров сок. Суровият цвят на сока може да варира между черно и тъмно червено в зависимост от нивото на окисление.
Изразходените коссети излизат от дифузионната система като целулоза с около 95% влага, но ниско съдържание на захароза.
Влажната пулпа се притиска с винтова преса до около 75% влага, за да се възстанови оставащата захароза от пулпа.
Останалата целулоза се суши и се използва главно като храна за животни.
Карбонацията се прилага за отстраняване на примеси от суровия сок, преди да може да се утаи в захарни кристали. Следователно, суровият сок се смесва с горещо мляко от вар, т.е. суспензия от калциев хидроксид във вода. По време на карбонацията се утаяват примеси като сулфати, фосфати, цитрат и оксалати. Те утаяват под формата на калциеви соли и по-големи органични молекули , например протеини, пектини и сапонини. Освен това алкалната рН стойност преобразува простизахари глюкоза и фруктоза заедно с аминокиселината глутамин, в химически стабилни карбоксилни киселини, които могат да бъдат отстранени по-късно чрез филтриране, тъй като тези молекули биха попречили на кристализацията.
В следващия етап на процеса, въглеродният диоксид се мехури през алкалния разтвор на захар, като варът се утаява като калциев карбонат. Частиците на калциевкарбонат свързват някои примеси. Тежките частици се утаяват в резервоара и могат да бъдат отстранени чрез филтриране. След тези етапи на пречистване и почистване се получава така нареченият тънък сок. Тънкият сок може да се третира със сода, за да се регулира стойността на рН, както и със съединение на базата на сяра, за да се намали оцветяването, което може да възникне поради термично разпадане на монозахаридите.
Изпарението се използва за концентриране на тънкия сок с помощта на системи за изпаряване с множество ефекти, така че тънкият сок да се превърне в дебел сок. Дебелият сок е с теглооколо 60%.
В последната стъпка, гъстата сок се третира в кристализатори. Чрез добавяне и разтваряне на рециклирана захар се произвежда така наречената майчина течност. Майчиният алкохол се концентрира допълнително чрез кипене под вакуум в големи съдове, известни като вакуумни тигани, и като сеитба се добавят много фини захарни кристали. Тези кристали растат като захар от майката алкохол се образува около тях. Получената захар кристал /сироп се нарича масов, френски термин означава “сготвена маса”. Масата се подава в центрофуга, където "Високозеленият сироп" се отстранява от масата чрез центробежна сила. След центрофугиране, водата се напръсква в центрофугата, за да се измият захарните кристали, което произвежда така наречения "ниско зелен сироп". Центрофугата след това се върти с много високи скорости, за да изсъхне частично кристалите. Когато центрофугата се забави, захарта се остъргва от центрофужните стени върху конвейерна система за транспортиране на захарта в ротационен банулатор, където се изсушава с топъл въздух. Сухите кристали от чиста захар са готови за продажба на рафинерии или производители на храни за по-нататъшна обработка или употреба.