Sokerin ultraääniuutto sokerijuurikkaan kosseteista
Ultraääniuutto parantaa uutetun sakkaroosin saantoa sokerijuurikkaan kosseteista ja vähentää uuttoprosessin kestoa merkittävästi. Sonikaatio on yksinkertainen ja turvallinen tekniikka, joka voidaan helposti yhdistää nykyiseen vastavirtavirtauksen uuttotekniikkaan uuttotehokkuuden parantamiseksi.
Ultraääni sokerijuurikkaan cossette uuttaminen
Ultraääniavusteinen uuttaminen perustuu akustisen tai ultraäänikavitaation toimintaperiaatteeseen. Ultraäänellä indusoidun kavitaation synnyttämät mekaaniset vaikutukset aiheuttavat soluseinien sono-poraatiota ja häiriöitä, mikä lisää myöhemmin solun sisätilaan jääneiden molekyylien läpäisevyyttä. Kavitaatiolla aiheutetut nestevirtaukset ja mikroturbulenssit parantavat uuttoprosessin massansiirtoa siten, että sakkaroosi ja muut molekyylit siirtyvät liuottimeen eli veteen.
Ultraäänilaite UIP4000hdT teolliseen sokerijuurikkaan uuttamiseen.
- Ultraääni esikäsittely (ennen vastavirtatornia)
- Sonikaatio vastavirran uuttamisen aikana
- Ultraääni jälkikäsittely (vastavirtatornin jälkeen)
Olemassa olevasta uuttolaitoksesta, tuotantotavoitteista ja käytettävissä olevasta tilasta riippuen sonikaatio voidaan helposti jälkiasentaa esi- tai jälkikäsittelynä sekä vastavirran virtauksen poiston aikana.
Sokerijuurikkaan kossettien ultraäänikäsittely
Sokerijuurikkaan kossettien ultraäänikäsittely on prosessia tehostava tekniikka. Ultraääniuuttimet voidaan helposti yhdistää vastavirtavirran uuttotorneihin, joita käytetään pääasiassa sokerijuurikkaan uuttamiseen. Sokerijuurikkaan cossettien lyhyt sonikaatio ennen kuin ne tulevat vastavirtauuttojärjestelmään, auttavat häiritsemään ja avaamaan soluseinät. Ultrasonication edistää massansiirtoa liuottimen (eli veden) ja juurikkaan kossettien välillä siten, että solunsisäiset molekyylit, kuten sakkaroosi, siirretään solun sisäpuolelta liuottimeen. Sokerijuurikkaan kossettien ultraäänikäsittely helpottaa ja nopeuttaa sakkaroosin uuttamista vastavirtavirtauspylväässä.
SEM (200×) sokerijuurikkaan cossette-näytteistä, jotka on sonikoitu 400 W: lla 50 ° C: ssa eri uuttoaikaa varten. A) cossettes-uuton vastavirtavirta; B) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 10 minuutin ajan; C) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 20 minuuttia; D) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 40 minuuttia. Ultraääniuutto häiritsee soluseinämiä ja vapauttaa solunsisäisen materiaalin.
(©Lu et ai., 2013)
Ultraääni- ja vastavirtauuton vertailu
(2013) vertasi perinteistä vastavirtavirtauksen uuttamista sakkaroosin ultraääniuuttoon sokerijuurikkaan cossetista. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että sonikaatio johti suurempaan erinomaisen puhtauden saantoon, kun taas uuttoaika lyheni merkittävästi 70 minuutista (vastavirta) 40 minuuttiin (sonikaatio). Ultraäänellä avustettu uutto (UAE) johtaa pienempään kolloidiseen epäpuhtauspitoisuuteen (erityisesti pektiinit) ja antaa suuremman sakkaroosin saannon (94,0±0,15%). Erittäin puhdas uutettu mehu (92,6±0,11%). (vrt. Fu et al., 2013)
Koska sokerintuotantolaitokset on jo varustettu tavanomaisilla vastavirran uuttotorneilla, synergistisen sonikoinnin yhdistelmää olemassa olevan asennuksen kanssa suositaan yleensä. Ultraäänisakkaroosiuuton soveltamiseksi kustannustehokkaimmalla ja aikatehokkaimmalla tavalla ultraääniuutto voidaan asentaa synergistiseksi käsittelyksi ennen tavanomaista vastavirran virtausta, sen aikana tai sen jälkeen. Koska sonikaatio häiritsee sokerijuurikkaan soluja ja vapauttaa sakkaroosin soluista, vastavirtavirtauskäsittelyn kestoa voidaan lyhentää, kun taas sakkaroosin saanto paranee.
- Nopeutettu prosessi
- Korkeammat saannot
- prosessien tehostaminen
- Synergiavaikutukset vastavirtajärjestelmissä
- helppo jälkiasennus
- Yksinkertainen testaus
- lineaarinen skaalautuvuus
- vähän huoltoa vaativa
- Nopea sijoitetun pääoman tuotto
Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet
Hielscher Ultrasonics' uuttojärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti elintarvikkeissa ja lääkkeissä korkealaatuisten uutteiden kaupalliseen tuotantoon, joita käytetään elintarvikkeina, ravintolisinä tai lääkkeinä. Jos haluat testata ja optimoida ultraäänikäsittelyparametreja penkkitasolla tai asentaa täysin teollisen ultraääniuuttojärjestelmän inline-tuotantoon, Hielscher Ultrasonicsilla on sinulle sopiva ultraääniuuttoasetus. Pieni jalanjälki ja joustavat asennusvaihtoehdot mahdollistavat jälkiasennuksen jopa ahtaassa käsittelylaitoksessa.
Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsilla
Elintarvikelaatuiset tuotteet olisi tuotettava hyvien tuotantotapojen ja standardoitujen valmistuseritelmien mukaisesti. Hielscher Ultrasonics' digitaalisissa uuttojärjestelmissä on älykäs ohjelmisto, jonka avulla sonikaatioprosessi on helppo asettaa ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa kaikki ultraääniprosessiparametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergia), amplitudin, lämpötilan, paineen (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu) päivämäärällä ja aikaleimalla sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa jokaisen ultraäänellä käsitellyn erän . Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotteiden laatu.
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset ultraäänihomogenisaattorit alkaen laboratorio jotta lentäjä ja teollinen mittakaava.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
sokerin tuotanto
Sakkaroosia, joka tunnetaan myös pöytäsokerina, tuotetaan pääasiassa sokeriruo'osta ja sokerijuurikkaasta (Beta vulgaris). Sokeri eli sakkaroosi uutetaan juurikkaista kuumalla vedellä monivaiheisessa prosessissa, jossa raakasokerimehu uutetaan kuuman veden diffuusiossa vastavirtavirtausjärjestelmässä. Sen jälkeen sokerimehu väkevöidään tyhjiössä, jota seuraa syklinen pesu ja lopuksi kuivaus.
Sadonkorjuun jälkeen juurikkaan juuret kuljetetaan sokerinjalostuslaitokseen, jossa juurikkaat pestään ja leikataan sitten mekaanisesti ohuiksi viipaloiduiksi nauhoiksi, ns. Cossetit syötetään vastavirtavirtauksen poistojärjestelmään. Vastavirtajärjestelmä toimii diffuusiolla ja liuottaa sokeripitoisuuden cossettesista kuumaan veteen.
Vastavirtadiffuusiojärjestelmät ovat pitkiä reaktoreita tai useiden metrien korkeita torneja/pylväitä, joissa cossettes virtaa yhteen suuntaan (ylöspäin) ja kuuma vesi vastakkaiseen suuntaan (alavirtaan). Nykyaikaisten tornien poistolaitosten käsittelykapasiteetti on jopa 17 000 tonnia päivässä. Cossettien tyypillinen retentioaika vastavirtatornissa on noin 90 min., kun taas diffuusorikolonnissa vesi pysyy vain 45 min. Vastavirtavirtausjärjestelmien tärkein etu on pienempi vedenkulutus verrattuna sokerijuurikkaan maserointiin kuumavesireaktorissa. Vastavirran diffuusiojärjestelmässä valmistettua sokerimehuliuosta kutsutaan raakamehuksi. Raakamehun väri voi vaihdella mustasta tummanpunaiseen riippuen sen hapettumisasteesta.
Käytetyt cossetit poistuvat diffuusiojärjestelmästä massana, jonka kosteuspitoisuus on noin 95%, mutta sakkaroosipitoisuus alhainen.
Kostea massa puristetaan ruuvipuristimella noin 75 %:n kosteuteen jäljellä olevan sakkaroosin talteenottamiseksi massasta.
Jäljelle jäänyt massa kuivataan ja käytetään pääasiassa eläinten rehuna.
Karbonaatiota käytetään epäpuhtauksien poistamiseksi raakamehusta ennen kuin se voidaan saostaa sokerikiteiksi. Siksi raakamehu sekoitetaan kuumaan kalkkimaitoon, toisin sanoen kalsiumhydroksidisuspensioon vedessä. Karbonaation aikana epäpuhtaudet, kuten sulfaatit, fosfaatit, sitraatti ja oksalaatit, saostuvat. Ne saostuvat kalsiumsuolojen ja suurempien orgaanisten molekyylien, kuten proteiinien, pektiinien ja saponiinien, muodossa. Lisäksi emäksinen pH-arvo muuntaa yksinkertaiset sokerit glukoosin ja fruktoosin yhdessä aminohapon glutamiinin kanssa kemiallisesti stabiileiksi karboksyylihapoiksi, jotka voidaan poistaa myöhemmin suodattamalla, koska nämä molekyylit häiritsisivät kiteytymistä.
Seuraavassa prosessivaiheessa hiilidioksidi kuplitetaan emäksisen sokeriliuoksen läpi, jolloin kalkki saostetaan kalsiumkarbonaatiksi. Kalsiumkarbonaattihiukkaset sitovat joitakin epäpuhtauksia. Raskaat hiukkaset laskeutuvat säiliöön ja ne voidaan poistaa suodattamalla. Näiden puhdistus- ja puhdistusvaiheiden jälkeen saadaan ns. Ohut mehu voidaan käsitellä soodalla pH-arvon säätämiseksi sekä rikkipohjaisella yhdisteellä värin vähentämiseksi, mikä voi tapahtua monosakkaridien lämpöhajoamisen vuoksi.
Haihdutusta käytetään ohuen mehun väkevöimiseen monivaikutteisilla haihdutusjärjestelmillä siten, että ohut mehu muuttuu paksuksi mehuksi. Paksussa mehussa on noin 60 painoprosenttia sakkaroosia.
Viimeisessä vaiheessa paksu mehu käsitellään kiteytysaineissa. Kierrätyssokeria lisäämällä ja liuottamalla syntyy niin sanottua emäliuosta. Emäliuos väkevöidään edelleen keittämällä tyhjiössä suurissa astioissa, joita kutsutaan tyhjiöpannuiksi, ja kylvöpisteiksi lisätään erittäin hienoa sokerikiteitä. Nämä kiteet kasvavat, kun niiden ympärille muodostuu sokeria emäliuoksesta. Tuloksena olevaa sokerikide / siirappiseosta kutsutaan hierojaksi, ranskalainen termi, joka tarkoittaa “keitetty massa”. Massiivi syötetään sentrifugiin, jossa "High Green siirappi" poistetaan massasta keskipakovoimalla. Sentrifukagoinnin jälkeen sentrifugiin ruiskutetaan vettä sokerikiteiden pesemiseksi, mikä tuottaa niin sanotun "Low Green -siirapin". Sentrifugi pyörii sitten erittäin suurilla nopeuksilla kiteiden osittaiseksi kuivaamiseksi. Kun sentrifugi hidastuu, sokeri kaavitaan sentrifugiseinistä kuljetinjärjestelmään sokerin kuljettamiseksi rotaatiogranulaattoriin, jossa se kuivataan lämpimällä ilmalla. Kuivat, puhtaat sokerikiteet ovat valmiita myytäviksi jalostamoille tai elintarvikevalmistajille jatkokäsittelyä tai käyttöä varten.