Υπερήχων εκχύλιση ζάχαρης από cossettes ζαχαρότευτλων
Η εκχύλιση με υπερήχους ενισχύει την απόδοση της εξαγόμενης σακχαρόζης από cossettes ζαχαρότευτλων και μειώνει σημαντικά τη διάρκεια της διαδικασίας εκχύλισης. Υπερήχηση είναι μια απλή και ασφαλής τεχνική, η οποία μπορεί εύκολα να συνδυαστεί με την τρέχουσα τεχνολογία εξαγωγής ροής αντι-ρεύματος, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση εξόρυξης.
Υπερηχητική εξαγωγή cossette ζαχαρότευτλων
Η εκχύλιση με υπέρηχο βασίζεται στην αρχή της λειτουργίας της ακουστικής ή υπερηχητικής σπηλαίωσης. Οι μηχανικές επιδράσεις, οι οποίες παράγονται από υπερηχητικά προκληθείσα σπηλαίωση, προκαλούν sono-poration και διαταραχή των κυτταρικών τοιχωμάτων, η οποία στη συνέχεια αυξάνει τη διαπερατότητα των μορίων που παγιδεύονται στο εσωτερικό των κυττάρων. Οι σπηλαιογόμενες που προκαλούνται από την υγρή ροή και τις μικροαναταράξεις βελτιώνουν τη μαζική μεταφορά της διαδικασίας εκχύλισης, έτσι ώστε η σακχαρόζη και άλλα μόρια να μεταφέρονται στο διαλύτη, δηλαδή στο νερό.
Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εγκατασταθεί σε διάφορα βήματα κατά την εκχύλιση σακχαρόζης:
- Υπερήχων προεπεξεργασία (πριν από την καταπολέμηση του ρεύματος πύργο)
- Υπερήχηση κατά την εξαγωγή αντι-ρεύματος
- Υπερήχων μετά την επεξεργασία (μετά από αντι-ρεύμα πύργο)
Ανάλογα με την υπάρχουσα εγκατάσταση εξόρυξης, τους στόχους παραγωγής και το διαθέσιμο χώρο, υπερήχηση μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί εκ των υστέρων ως προ- ή μετά την επεξεργασία, καθώς και κατά τη διάρκεια της εξαγωγής ροής αντιρεύματος.
Υπερήχων προ-επεξεργασία των cossettes ζαχαρότευτλων
Υπερήχων προεπεξεργασία των cossettes ζαχαρότευτλων είναι μια τεχνική εντατικοποίησης της διαδικασίας. Οι υπερηχητικοί απορροφητές μπορούν εύκολα να συνδυαστούν με τους αντίθετος-τρέχοντες πύργους εξαγωγής ροής, οι οποίοι χρησιμοποιούνται κυρίως για την εξαγωγή ζαχαρότευτλων. Μια σύντομη υπερήχηση των cossettes ζαχαρότευτλων πριν εισέλθουν στο σύστημα εξαγωγής αντι-ρεύματος βοηθήσει να διαταράξει και να ανοίξει τα κυτταρικά τοιχώματα. Η υπερήχων προωθεί τη μεταφορά μάζας μεταξύ του διαλύτη (δηλαδή, του νερού) και των ζισέτων τεύτλων, έτσι ώστε τα ενδοκυτταρικά μόρια όπως η σακχαρόζη μεταφέρονται από το εσωτερικό των κυττάρων στο διαλύτη. Η υπερηχητική προεπεξεργασία των cossettes ζαχαρότευτλων διευκολύνει και επιταχύνει την εκχύλιση σακχαρόζης στη στήλη ροής αντι-ρεύματος.
SEM (200×) δειγμάτων cossette ζαχαρότευτλων που έχουν υπεροχετοποιημένα στους 400 W στους 50 °C για διαφορετικό χρόνο εκχύλισης. Α) αντίστροφη ροή ρεύματος εξαγωγής cossettes· Β) μετά τα ΗΑΕ για 10 λεπτά. Γ) μετά τα ΗΑΕ για 20 λεπτά. Δ) μετά τα ΗΑΕ για 40 λεπτά. Η εκχύλιση με υπερήχους διαταράσσει τα κυτταρικά τοιχώματα και απελευθερώνει το ενδοκυτταρικό υλικό.
πηγή εικόνας: Fu et al., 2013
Υπερήχων Επεξεργαστής UIP4000hdT (4kW)
Σύγκριση υπερήχων vs αντιτρέχουσας εξαγωγής
Fu et al. (2013) συνέκρινε την παραδοσιακή εκχύλιση ροής αντι-ρεύματος με εκχύλιση υπερήχων σακχαρόζης από cossette ζαχαρότευτλων. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η υπερήχηση είχε ως αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση ανώτερης καθαρότητας, ενώ ο χρόνος εκχύλισης μειώθηκε σημαντικά από 70 λεπτά (αντιρεύμα) σε 40 λεπτά (Υπερήχηση). Η εκχύλιση με υπερηχητικά υποβοηθούμενη εκχύλιση (ΗΑΕ) οδηγεί σε χαμηλότερη συγκέντρωση κολλοειδούς πρόσμειξης (ειδικά πηκτίνες) και δίνει υψηλότερη απόδοση σακχαρόζης (94,0±0,15%). Ο χυμός υψηλής καθαρότητας (92,6±0,11%). (πρβλ. Fu et al., 2013)
Δεδομένου ότι οι εγκαταστάσεις παραγωγής ζάχαρης είναι ήδη εξοπλισμένες με συμβατικούς πύργους εξαγωγής αντιρεύματος, ο συνδυασμός συνεργιστικής υπερήχησης με την υπάρχουσα εγκατάσταση ευνοείται γενικά. Προκειμένου να εφαρμοστεί η εκχύλιση με υπερηχητική σακχαρόζη με τον πιο αποδοτικό από το κόστος και το χρόνο τρόπο, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εγκατασταθεί ως συνεργιστική θεραπεία πριν, κατά τη διάρκεια ή μετά τη συμβατική εξαγωγή ροής αντι-ρεύματος. Καθώς η υπερήχηση διαταράσσει τα κύτταρα ζαχαρότευτλων και απελευθερώνει τη σακχαρόζη από τα κύτταρα, η διάρκεια της θεραπείας ροής αντι-ρεύματος μπορεί να μειωθεί, ενώ η απόδοση σακχαρόζης ενισχύεται.
- Επιταχυνόμενη διαδικασία
- Υψηλότερες αποδόσεις
- εντατικοποίηση της διαδικασίας
- Συνεργιτικά εφέ με αντιρεύματα συστήματα
- Εύκολη μετασκευή
- Απλή δοκιμή
- γραμμική επεκτασιμότητα
- χαμηλή Συντήρηση
- γρήγορο RoI
Υψηλής απόδοσης υπερήχων εκχυλιστές
Τα συστήματα εκχύλισης Hielscher Ultrasonics »χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο σε τρόφιμα και pharma για την εμπορική παραγωγή υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα που χρησιμοποιούνται ως προϊόντα διατροφής, συμπληρώματα διατροφής ή φαρμακευτικά προϊόντα. Wether θέλετε να δοκιμάσετε και να βελτιστοποιήσετε τις παραμέτρους επεξεργασίας υπερήχων σε επίπεδο πάγκο-top ή να εγκαταστήσετε ένα πλήρως βιομηχανικό σύστημα εκχύλισης υπερήχων για ενσωματωμένη παραγωγή, Hielscher Ultrasonics έχει την κατάλληλη εγκατάσταση εκχύλισης υπερήχων για εσάς. Μια μικρή τυπωμένη ύλη ποδιών και οι εύκαμπτες επιλογές εγκαταστάσεων επιτρέπουν την εκ των υστέρων τοποθέτηση ακόμη και σε μια στριμωγμένη δυνατότητα επεξεργασίας.
Τυποποίηση διαδικασίας με τους υπερήχους Hielscher
Τα προϊόντα της ποιότητας των τροφίμων θα πρέπει να παράγονται σύμφωνα με τις ορθές παρασκευαστικές πρακτικές (ΟΠΠ) και σύμφωνα με τυποποιημένες προδιαγραφές επεξεργασίας. Τα ψηφιακά συστήματα εξαγωγής hielscher Ultrasonics έρχονται με το ευφυές λογισμικό, το οποίο το καθιστά εύκολο να θέσει και να ελέγξει τη διαδικασία υπερήχησης ακριβώς. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων γράφει όλες τις παραμέτρους της διαδικασίας υπερήχων, όπως η ενέργεια υπερήχων (συνολική και καθαρή ενέργεια), το πλάτος, η θερμοκρασία, η πίεση (όταν τοποθετούνται αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης) με σήμανση ημερομηνίας και ώρας στην ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να αναθεωρήσετε κάθε υπερηχητικά επεξεργασμένη παρτίδα. Ταυτόχρονα, εξασφαλίζεται αναπαραγωγιμότητα και συνεχώς υψηλή ποιότητα προϊόντων.
Hielscher Υπέρηχοι’ Βιομηχανικοί υπερήχων επεξεργαστές μπορεί να παραδώσει πολύ υψηλή πλάτη. Πλάτη έως και 200 μm μπορούν εύκολα να εκτελεστούν συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, προσαρμοσμένα υπερήχων sonοτροδών είναι διαθέσιμα. Η ευρωστία του εξοπλισμού Υπερήχων Hielscher επιτρέπει για 24/7 λειτουργία σε βαρύ καθήκον και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Μαζική Όγκος | Ρυθμός ροής | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200 ml / λεπτό | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 έως 20 λίτρα | 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10 λίτρα / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100 λίτρα / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερος | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Υψηλής ισχύος υπερήχων Ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την πιλότος και Βιομηχανικός κλίμακα.
Λογοτεχνία / Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε
Παραγωγή Ζάχαρης
Η σακχαρόζη, γνωστή και ως επιτραπέζια ζάχαρη, παράγεται κυρίως από ζαχαροκάλαμο και από ζαχαρότευτλα (Beta vulgaris). Η ζάχαρη, δηλαδή η σακχαρόζη, εξάγεται από τεύτλα με ζεστό νερό σε μια διαδικασία βήμα το πολύ-βήμα, όπου ο χυμός ακατέργαστης ζάχαρης εξάγεται σε ένα ζεστό νερό διάχυση σε ένα σύστημα ροής αντιρεύματος. Στη συνέχεια, ο χυμός ζάχαρης συγκεντρώνεται κάτω από το κενό, ακολουθούμενος από το κυκλικό πλύσιμο και τελικά την ξήρανση.
Μετά τη συγκομιδή, οι ρίζες των τεύτλων μεταφέρονται στο εργοστάσιο επεξεργασίας ζάχαρης, όπου τα τεύτλα πλένονται και στη συνέχεια κόβονται μηχανικά σε λεπτές λωρίδες σε φέτες, τις λεγόμενες cossettes. Οι cossettes τροφοδοτούνται στο σύστημα εξαγωγής ροής αντι-ρεύματος. Το σύστημα αντιρεύματος λειτουργεί διάχυση και διαλύει την περιεκτικότητα σε ζάχαρη από τις cossettes σε ζεστό νερό.
Τα αντιπηκτικά συστήματα διάχυσης είναι μακροί αντιδραστήρες ή ψηλοί πύργοι / στήλες αρκετών μέτρων στους οποίους οι cossettes ρέουν προς μία κατεύθυνση (προς τα πάνω), ενώ το ζεστό νερό ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση (κατάντη). Οι σύγχρονες εγκαταστάσεις εξαγωγής πύργων έχουν μια ικανότητα επεξεργασίας μέχρι 17.000 μετρικών τόνων ανά ημέρα. Ο τυπικός χρόνος διατήρησης των cossettes στον αντιρρεύματα πύργο είναι περίπου 90 λεπτά, ενώ το νερό παραμένει μόνο 45 λεπτά στη στήλη διαχύτη. Το κύριο πλεονέκτημα των συστημάτων ροής αντι-ρεύματος είναι η μειωμένη χρήση νερού σε σύγκριση με τη διαβροχή ζαχαρότευτλων σε έναν αντιδραστήρα ζεστού νερού. Το διάλυμα χυμού ζάχαρης που παράγεται στο σύστημα διάχυσης αντι-ρεύματος ονομάζεται ωμός χυμός. Το ακατέργαστο χρώμα χυμού μπορεί να ποικίλει μεταξύ του μαύρου έως του μαύρου κόκκινου ανάλογα με το επίπεδο οξείδωσης του.
Οι ξοδευστικές cossettes εξέρχονται από το σύστημα διάχυσης ως πολτό με περίπου 95% υγρασία, αλλά χαμηλή περιεκτικότητα σε σακχαρόζη.
Ο υγρός πολτός πιέζεται με μια πρέσα βιδών σε περίπου 75% υγρασία για να ανακτήσει την υπόλοιπη σακχαρόζη από τον πολτό.
Ο υπόλοιπος πολτός ξηραίνεται και χρησιμοποιείται κυρίως ως ζωοτροφή.
Η ανθρακοποίηση εφαρμόζεται για να αφαιρέσει τις ακαθαρσίες από το ακατέργαστο χυμό προτού να μπορέσει να κατακρημνιστεί στους κρυστάλλους ζάχαρης. Ως εκ τούτου, ο ακατέργαστος χυμός αναμιγνύεται με ζεστό γάλα ασβέστη, δηλαδή ένα εναιώρημα υδροξειδίου του ασβεστίου στο νερό. Κατά τη διάρκεια της απανθράκωσης, προσμείξεις όπως θειικά άλατα, φωσφορικά άλατα, κιτρικά και οξαλικά κατακρημνίζεται. Κατακρημνίζουν με τη μορφή αλάτων ασβεστίου και μεγαλύτερων οργανικών μορίων, π.χ. πρωτεΐνες, πηκτίνες και σαπωνίνες. Επιπλέον, η αλκαλική τιμή του pH μετατρέπει τα απλά σάκχαρα γλυκόζης και φρουκτόζης μαζί με το αμινοξύ γλουταμίνη, σε χημικά σταθερά καρβοξυλικά οξέα, τα οποία μπορούν να αφαιρεθούν αργότερα μέσω διήθησης, δεδομένου ότι τα μόρια αυτά θα παρεμπόδιζαν την κρυστάλλωση.
Στο επόμενο στάδιο της διαδικασίας, το διοξείδιο του άνθρακα φυσαλίδων μέσω του αλκαλικού διαλύματος ζάχαρης, κατακρημνίζοντας τον ασβέστη ως ανθρακικό ασβέστιο. Τα σωματίδια ανθρακικού ασβεστίου δεσμεύουν κάποιες ακαθαρσίες. Τα βαριά σωματίδια εγκαθίστανται στη δεξαμενή και μπορούν να αφαιρεθούν μέσω διήθησης. Μετά από αυτά τα βήματα καθαρισμού και καθαρισμού λαμβάνεται ο αποκαλούμενος λεπτός χυμός. Ο λεπτός χυμός μπορεί να αντιμετωπιστεί με ανθρακικό νάτριο για να ρυθμίσει την τιμή του pH καθώς και με μια ένωση με βάση το θείο για τη μείωση του χρωματισμού, η οποία μπορεί να προκύψει λόγω της θερμικής αποσύνθεσης των μονοσακχαριτών.
Η εξάτμιση χρησιμοποιείται για να συγκεντρώσει το λεπτό χυμό χρησιμοποιώντας συστήματα εξάτμισης πολλαπλών εφέ, έτσι ώστε ο λεπτός χυμός μετατρέπεται σε παχύ χυμό. Ο παχύς χυμός έχει περίπου 60% σακχαρόζη κατά βάρος.
Στο τελικό βήμα, ο παχύς χυμός αντιμετωπίζεται σε κρυσταλλολισθήρες. Με την προσθήκη και τη διάλυση της ανακυκλωμένης ζάχαρης, παράγεται ένα αποκαλούμενο ποτό μητέρων. Το μητρικό ποτό συγκεντρώνεται περαιτέρω με το βράσιμο κάτω από ένα κενό στα μεγάλα σκάφη, γνωστά ως κενά τηγάνια, και το πολύ λεπτό κρύσταλλο ζάχαρης προστίθεται ως σημεία σποράς. Αυτοί οι κρύσταλλοι μεγαλώνουν καθώς η ζάχαρη από το μητρικό ποτό σχηματίζεται γύρω τους. Το προκύπτον μίγμα κρυστάλλου ζάχαρης/σιροπιού καλείται massecuite, ένας γαλλικός όρος σημαίνει “μαγειρεμένη μάζα”. Ο massecuite τροφοδοτείται σε μια φυγοκέντρηση, όπου το «υψηλό πράσινο σιρόπι» αφαιρείται από το massecuite από τη φυγοκεντρική δύναμη. Μετά από μια φυγοανθροφοποιησία, το νερό ψεκάζεται έπειτα στη φυγοκέντρηση για να πλύνει τους κρυστάλλους ζάχαρης, ο οποίος παράγει ένα αποκαλούμενο «χαμηλό πράσινο σιρόπι». Η φυγοκέντρηση περιστρέφεται έπειτα στις πολύ υψηλές ταχύτητες για να ξεράνει μερικώς τα κρύσταλλα. Όταν η φυγοκέντρηση επιβραδύνει, η ζάχαρη ξύνεται από τους τοίχους φυγοκέντρησης επάνω σε ένα σύστημα μεταφορέων για να μεταφέρει τη ζάχαρη σε έναν κόκκο περιστροφής όπου ξηραίνεται από το θερμό αέρα. Οι ξηροί, καθαροί κρύσταλλοι ζάχαρης είναι έτοιμοι να πωληθούν σε διυλιστήρια ή κατασκευαστές τροφίμων για περαιτέρω επεξεργασία ή χρήση.