Sokerin ultraääniuutto sokerijuurikascossettesista
Ultraääniuutto parantaa uutetun sakkaroosin tuottoa sokerijuurikkaan kossettesista ja vähentää uuttoprosessin kestoa merkittävästi. Sonikaatio on yksinkertainen ja turvallinen tekniikka, joka voidaan helposti yhdistää nykyiseen vastavirtavirtauksen poistotekniikkaan uuttotehokkuuden parantamiseksi.
Ultraääni sokerijuurikas Cossette louhinta
Ultraääni-avusteinen uutto perustuu akustisen tai ultraäänikavitaation toimintaperiaatteeseen. Mekaaniset vaikutukset, jotka syntyvät ultraäänellä aiheuttama kavitaatio, aiheuttaa sono-poration ja häiriöitä solujen seinät, mikä lisää myöhemmin läpäisevyyttä molekyylien loukkuun solun sisätilojen. Kavitaatioaiheutti nesteen virtauksen ja mikro-turbulenssit parantavat uuttoprosessin massasiirtoa siten, että sakkaroosi ja muut molekyylit siirtyvät liuottimeen eli veteen.
Ultraäänilaite UIP4000hdT sokerijuurikkaan teolliseen uuttamiseen.
- Ultraääni esikäsittely (ennen vastavirtatornia)
- Sonikointi vastavirtapoiston aikana
- Ultraääni jälkikäsittely (vastavirtatornin jälkeen)
Olemassa olevasta uuttolaitoksesta, tuotantotavoitteista ja käytettävissä olevasta tilasta riippuen sonikointi voidaan helposti jälkiasentaa esi- tai jälkikäsittelyksi sekä vastavirtauksen poiston aikana.
Ultraääni esikäsittely sokerijuurikkaan cossettes
Sokerijuurikkaiden cossettesin ultraääniesikäsittely on prosessi, joka tehostaa tekniikkaa. Ultraääniuuttolaitteet voidaan helposti yhdistää vastavirtavirtauksen uuttotorneihin, joita käytetään pääasiassa sokerijuurikkaan uuttamiseen. Lyhyt sonikointi sokerijuurikkaan cossettes ennen kuin ne tulevat vastavirta uuttojärjestelmä auttaa häiritsemään ja avaamaan solun seinät. Ultrasonication edistää massan siirtoa liuottimen (eli veden) ja juurikaskossettien välillä siten, että solunsisäiset molekyylit, kuten sakkaroosi, siirretään solun sisäpuolelta liuottimeen. Sokerijuurikkaan cossettesin ultraääniesikäsittely helpottaa ja nopeuttaa sakkaroosin uuttamista vastavirtavirtauskolonnissa.
SEM (200×) sokerijuurikkaan kossettinäytteistä, jotka on sonikoitu 400 W:ssa 50 °C:ssa eri uuttoaikaa varten. A) kossettien uuttamisen vastavirta; B) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 10 minuutin ajan; C) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 20 minuutin ajan; D) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien jälkeen 40 minuutin ajan. Ultraääniuutto häiritsee soluseiniä ja vapauttaa solunsisäisen materiaalin.
(©Lu ym., 2013)
Vertailu Ultraääni vs Vastavirta Extraction
Fu et al. (2013) vertasi perinteistä vastavirtavirtauuttoa sokerijuurikkaan kostosta peräisin olevan sakkaroosin ultraääniuuttoon. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että sonikaatio johti korkeamman saannon superior puhtaus, kun taas uuttoaika oli merkittävästi vähennetty 70 min. (vastavirta) 40 min. (sonikaatio). Ultraäänellä avustettu uutto (UAE) johtaa alhaisempaan kolloidinen epäpuhtauspitoisuus (erityisesti pektiinit), ja antaa suurempi sakkaroosi tuotto (94.0±0.15%). Erittäin puhdas uutettu mehu (92,6 ±0,11 %). (ks. Fu et al., 2013)
Koska sokerin tuotantolaitoksissa on jo perinteiset vastavirtauuttotornit, synergistisen sonikoinnin ja olemassa olevan laitoksen yhdistelmä suositaan yleisesti. Ultraäänisakkaroosin uuttamisen soveltamiseksi kustannustehokkaimmalla ja aikatehokkaalla tavalla ultraääniuutto voidaan asentaa synergistisenä hoitona ennen tavanomaista vastavirtavirtauuttoa, sen aikana tai sen jälkeen. Koska sonikaatio häiritsee sokerijuurikassoluja ja vapauttaa sakkaroosia soluista, vastavirtavirtauksen käsittelyn kestoa voidaan lyhentää, kun taas sakkaroosin tuotto paranee.
- Nopeutettu prosessi
- Korkeammat tuotokset
- tehostamiseen
- Synergetiset vaikutukset ja vastavirtajärjestelmät
- Helppo jälkiasennus
- Yksinkertainen testaus
- lineaarinen skaalautuvuus
- Huono kunnossapito
- nopea RoI
Suorituskykyiset ultraäänilaitteet
Hielscher Ultrasonicsin uuttojärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti elintarvikkeissa ja lääketeollisuudessa elintarvikkeiden, ravintolisien tai lääkkeiden kaupalliseen tuotantoon. Wether haluat testata ja optimoida ultraäänikäsittelyparametrit penkki-top tasolla tai asentaa täysin teollisen ultraääni uuttojärjestelmän inline tuotantoa, Hielscher Ultrasonics on sopiva ultraääni uutto asetukset sinulle. Pieni jalkapainatus ja joustavat asennusvaihtoehdot mahdollistavat jälkiasennuksen myös ahtaissa käsittelytiloissa.
Prosessin standardointi Hielscher Ultrasonicsin avulla
Elintarvikelaatuiset tuotteet olisi tuotettava hyvien tuotantotapojen mukaisesti ja standardoitujen jalostuseritelmien mukaisesti. Hielscher Ultrasonicsin digitaaliset uuttojärjestelmät tulevat älykkäillä ohjelmistoilla, joiden avulla sonikointiprosessi on helppo asettaa ja hallita tarkasti. Automaattinen tietojen tallennus kirjoittaa kaikki ultraääniprosessin parametrit, kuten ultraäänienergian (kokonais- ja nettoenergia), amplitudi, lämpötila, paine (kun lämpötila- ja paineanturit on asennettu) päivämäärä- ja aikaleimalla sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa jokaisen ultraäänellä käsitelty erä . Samalla varmistetaan toistettavuus ja jatkuvasti korkea tuotteiden laatu.
Hielscher Ultrasonics’ teollisuuden Ultra ääni prosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Amplitudit jopa 200 μm voidaan helposti jatkuvasti ajaa 24/7 toimintaa. Jopa korkeampi amplitudit, räätälöityjä Ultra ääni sonotrodes ovat saatavilla. Hielscherin Ultra ääni laitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 käytön raskaissa ja vaativissa ympäristöissä.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Korkean tehon ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio että lentäjä ja teollinen mittakaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Sokerin tuotanto
Sakkaroosia, joka tunnetaan myös pöytäsokerina, tuotetaan pääasiassa sokeriruo'on ja sokerijuurikkaiden (Beta vulgaris) kanssa. Sokeri eli sakkaroosi uutetaan juurikkaista kuumalla vedellä monivaiheisessa prosessissa, jossa raakasokerimehu uutetaan kuuman veden diffuusioon vastavirtavirtausjärjestelmässä. Tämän jälkeen sokerimehu tiivistetään tyhjiössä, minkä jälkeen pestään syklinen ja lopulta kuivataan.
Sadonkorjuun jälkeen juurikkaiden juuret kuljetetaan sokerinkäsittelylaitokseen, jossa punajuuret pestään ja sitten mekaanisesti leikataan ohuiksi viipaleiksi, ns. Kosmetotit syötetään vastavirtavirtauksen poistojärjestelmään. Vastavirtajärjestelmä toimii diffuusiolla ja liittelee kossettien sokeripitoisuutta kuumaksi vedeksi.
Vastavirtadififfuusiojärjestelmät ovat pitkiä reaktoreita tai useita metrejä korkeita torneja/ pylväitä, joissa kossetit virtaavat yhteen suuntaan (ylöspäin) ja kuuma vesi virtaa vastakkaiseen suuntaan (alavirtaan). Nykyaikaisten tornien uuttolaitosten käsittelykapasiteetti on jopa 17 000 tonnia päivässä. Vastavirtatornin kossettien tyypillinen retentioaika on n. 90 min, kun taas vesi jää vain 45 min. hajotinkolonnissa. Vastavirtavirtausjärjestelmien tärkein etu on vedenkäytön väheneminen verrattuna kuuman veden reaktorin sokerijuurikkaan maseraatioon. Vastavirtadififfuusiojärjestelmässä tuotettua sokerimehuliuosta kutsutaan raakamehuksi. Raakamehun väri voi vaihdella mustasta tummanpunaiseen sen hapettumistasosta riippuen.
Käytetyt cossettes poistuu diffuusiojärjestelmästä massana, jonka kosteus on noin 95 %, mutta sakkaroosipitoisuus on alhainen.
Kosteamassa puristetaan ruuvipuristimella n. 75% kosteuteen, jotta jäljellä oleva sakkaroosi voidaan palauttaa massasta.
Jäljelle jäävä massa kuivataan ja sitä käytetään pääasiassa eläinten rehuna.
Karbonaatiota käytetään epäpuhtauksien poistamiseen raakamehusta, ennen kuin se voidaan saostua sokerikiteitä. Siksi raakamehu sekoitetaan kuumaan kalkkimaitoon eli kalsiumhydroksidin suspensioon vedessä. Karbonaation aikana epäpuhtaudet, kuten sulfaatit, fosfaatit, sitraatti ja oksasalaatit saostuvat. Ne saostavat kalsiumsuolojen ja suurempien orgaanisten molekyylien, kuten proteiinien, pektiinien ja saponiinien, muodossa. Lisäksi emäksinen pH-arvo muuntaa yksinkertaiset sokerit glukoosin ja fruktoosin yhdessä aminohappoglutamiinin kanssa kemiallisesti tibiileihin karboksyylihapoihin, jotka voidaan poistaa myöhemmin suodattamalla, koska nämä molekyylit häiritsevät kiteytymistä.
Seuraavassa prosessivaiheessa hiilidioksidi kuplitetaan emäksisen sokeriliuoksen läpi, mikä saostelee kalkkia kalsiumkarbonaattina. Kalsiumkarbonaattihiukkaset sitovat epäpuhtauksia. Raskaat hiukkaset asettuvat säiliöön ja voidaan poistaa suodattamalla. Näiden puhdistus- ja puhdistusvaiheiden jälkeen saadaan niin sanottu ohut mehu. Ohut mehu voidaan käsitellä soodalla pH-arvon säätämiseksi sekä rikkipohjaisella yhdisteellä värien vähentämiseksi, mikä voi johtua monosakkadien lämpöhajoamisesta.
Haihtumista käytetään ohuen mehun keskittämiseen monivaikutushaihdutusjärjestelmillä, jotta ohut mehu muuttuu paksuksi mehuksi. Paksun mehun painosta on noin 60 painoprosenttia.
Viimeisessä vaiheessa paksua mehua käsitellään kiteyttimillä. Lisäämällä ja liuottamalla kierrätettyä sokeria tuotetaan niin sanottu avanviina. Äidinlipettä tiivistetään edelleen kiehumalla tyhjiössä suurissa astioissa, joita kutsutaan tyhjiöpannuiksi, ja erittäin hieno sokerikristalli lisätään kylvöpisteinä. Nämä kiteet kasvavat kuin sokeri äidinviina muodostaa niiden ympärille. Tuloksena sokerikristalli / siirappi seos kutsutaan massecuite, ranskalainen termi wich tarkoittaa “keitetty massa”. Massaecuiitti syötetään sentrifugiin, jossa "Korkea vihreä siirappi" poistetaan massaecuitista keskipakovoimalla. Sentrifuagtionin jälkeen vesi suihkutetaan sentrifugiin pesemään sokerikiteet, joka tuottaa niin kutsutun "Low Green -siirapin". Sentrifugi pyörii sitten erittäin suurilla nopeuksilla kuivatakseen kiteet osittain. Kun sentrifugi hidastuu, sokeri kaadetaan sentrifugiseinistä kuljetinjärjestelmään sokerin kuljettamiseksi kiertorakeista, jossa se kuivataan lämpimällä ilmalla. Kuivat, puhtaat sokerikiteet ovat valmiita myytäväksi jalostamoihin tai elintarvikevalmistajiin jatkokäsittelyä tai käyttöä varten.