Ultrahangos rostálógép a hatékonyabb rostáláshoz – Esettanulmány

A finom porok hagyományos mechanikus szitálását gyakran akadályozza az agglomerátumok gyors kialakulása – amelyet gyakran a keményítő ragadóssága okoz – amelyek gyorsan eltömítik a szita hálóját, és drasztikusan csökkentik az elválasztási hatékonyságot. Az ultrahangos szitarázó nagyfrekvenciás mechanikus rezgések alkalmazásával oldja meg ezt a kritikus problémát, és folyamatosan megtisztítja a szita felületét.
Az itt bemutatott tanulmány eredményei drámai javulást mutatnak az elválasztási hatékonyság terén a hagyományos módszerekhez képest; míg a hagyományos rostálás során az anyag kevesebb mint 55%-a került az optimális 200–450 μm-es tartományba, az ultrahangos eljárás jelentősen javította a kívánt frakció kinyerését. Különösen figyelemre méltó, hogy egy 10 perces szitálási ciklus 75%-os ultrahangos amplitúdónál sikeresen elkülönítette a kukoricaliszt 83,79%-át a célmérettartományon belül, bizonyítva, hogy az ultrahangos szitálás rendkívül hatékony és indokolt feldolgozási módszer a pontos részecskeméret-eloszlás biztosításához.

Kinek előnyös az ultrahangos rostálógép használata?

• minőségellenőrzés & Laboratóriumi kutatás: A részecskeméret-elemzést végző tudósok és technikusok pontos, reprodukálható eredményeket kapnak anélkül, hogy a szita eltömődése zavarná a mérést.
• élelmiszeripar & Feldolgozók: A kukorica-, búza- és rozs-liszthez hasonló keményítőalapú anyagokkal foglalkozó iparágak számára előnyös az egyenletes szemcseméret, amely elengedhetetlen olyan termékek optimalizálásához, mint például a közvetlenül expandált extrudált termékek.
• Gyártási tevékenységek: Az extrudálást vagy hasonló eljárásokat alkalmazó üzemek javítják végtermékeik minőségét, mivel az egyenletes szemcseméret jobb hőátadást és a feldolgozás során a kívánt textúra-tulajdonságokat biztosít.

Esettanulmány: Ultrahangos szitarázó a kukoricaliszt szitálása során a sziták eltömődésének megszüntetésére

Brnčić és munkatársai (2009) esettanulmánya a Hielscher ultrahangos szitálógép alkalmazását értékeli a kukoricaliszt szitálásának javítása érdekében, közvetlenül expandált extrudált élelmiszerek – többek között tejsavó- vagy szójaproteinokkal dúsított snackek – gyártása céljából. A részecskeméret kritikus fontosságú az extrudálás során, mivel befolyásolja az összetevők keveredését, a hőátadást, a tágulást és a végtermék textúráját. A kutatók ezért azt tűzték ki célul, hogy elkülönítsék a 200 és 450 μm közötti méretű kukoricaliszt-részecskéket. – az adott alkalmazáshoz ajánlott tartomány.

A hagyományos szitálást 5, 10 és 15 percig tesztelték. Mivel a kukoricaliszt ragadós keményítőt tartalmaz, a részecskék összeütköztek és agglomerátumokat képeztek, amelyek eltömítették a szitát, különösen a 450 μm-es szembőségűt. Az eltömődés már az első vagy a második percben megkezdődött, és a feldolgozás időtartamának növekedésével egyre súlyosabbá vált. Ennek következtében a kívánt mérettartományba eső liszt aránya az 5 perc után mért 55,58%-ról 10 perc után 54,11%-ra, 15 perc után pedig mindössze 49,37%-ra csökkent.

A kísérleteket egy legfeljebb 250 W névleges teljesítményű, 24 kHz-en működő ultrahangos rendszerrel megismételték. Három ultrahangos amplitúdó – 25%, 50% és 75% – minden egyes szitálási időtartam alatt értékelték őket. A szitán áthaladó nagyfrekvenciás mechanikai rezgések felbontották az agglomerátumokat, és biztosították a szita nyílásainak szabad átjárhatóságát.

Az ultrahanggal rezegtetett sziták jelentős javulást eredményeztek:

• 5 perc elteltével a hasznosítható rész aránya az amplitúdó növekedésével emelkedett, és 75%-os amplitúdónál elérte a 79,57%-ot.
• 10 perc 75%-os amplitúdóval történő szitálás után a liszt 83,79%-a esett a cél tartományba, szemben a hagyományos szitálásnál mért 54,11%-kal – csaknem 30 százalékpontos növekedés.
• 15 perc 75%-os amplitúdójú kezelés után a célérték aránya 83,4%-on maradt, ami hasonlóan magas érték, szemben az ultrahang nélküli kezelés esetén mért mindössze 49,37%-kal.

A két legjobb eredmény meghaladta a tanulmányban a gazdaságilag életképes feldolgozásra vonatkozóan meghatározott 75%-os referenciaértéket.

A kukoricaliszt ultrahangos rostálógéppel történő rostálásának eredményei 10 perc elteltével
Tanulmány és ábra: ©Brnčić et al., 2009.

Az ultrahangos szitálás legfőbb előnye tehát az, hogy megakadályozza a szita eltömődését, miközben nagyobb és egyenletesebb hozamot biztosít a megfelelő méretű anyagból. Ezenkívül fenntartja a szitálási teljesítményt, csökkenti a kézi vagy mechanikus tisztítási módszerekre való támaszkodást, valamint korlátozza a szitaszemek károsodásával és a termék szennyeződésével járó kockázatokat.

Összességében a tanulmány a 75%-os ultrahangos amplitúdón végzett 10 perces szitálást azonosította a leghatékonyabb vizsgált feltételként. Az így kapott lisztfrakció elősegíti a fehérjekoncentrátumokkal való egyenletesebb keverést, és várhatóan hozzájárul az extrudálás, a tágulás és a termék textúrájának egyenletesebb kialakulásához. A módszer más por alakú anyagok szemcseméret szerinti elválasztására is alkalmas lehet.

Miért érdemes ultrahangos szitarázó gépet használni?

• A szitán történő eltömődés kiküszöbölése: A finom, ragadós porok (például a kukoricaliszt) hagyományos szitálása gyakran a szitanyílások gyors eltömődéséhez vezet, mivel a keményítő ragadóssága miatt a részecskék összetapadnak. Az ultrahangos rezgések folyamatosan felbontják ezeket az agglomerátumokat, így a folyamat során végig szabadon tartják a szitanyílásokat.
• A hozam és a pontosság jelentős növekedése: Az eltömődés megelőzésével az ultrahangos rostálás jelentősen javíthatja a kívánt részecskefrakció kinyerési arányát. Például az esettanulmányban a célfrakció (200–450 μm) aránya a hagyományos rostálásnál mért 55% alatti értékről ultrahangos rostálás alkalmazásával 83% fölé emelkedett.
• A feldolgozás utáni szakasz optimalizálása: A részecskeméret-eloszlás pontos meghatározása elengedhetetlen az elemzés, a minőség-ellenőrzés és az ipari alkalmazások szempontjából.
• Kiváló teljesítmény finom részecskék esetén: A hagyományos módszerek a finom szembőségű sziták (pl. 450 μm vagy annál kisebb) esetében gyakran kudarcot vallanak a gyors eltömődés miatt. Az ultrahangos szita-tisztítás biztosítja, hogy még a legfinomabb sziták is hatékonyak maradjanak, lehetővé téve a finom porok és szuszpenziók nagy pontosságú elválasztását.
• Jobb háló tartósság, kevesebb tisztítás: A mechanikus szitatisztító tárcsák vagy a kézi beavatkozás hatástalan lehet, és károsíthatja a finom szitaszövetet. Az ultrahangos szitarázó csökkenti a szitaszövet kopását.
• Idő- és költséghatékonyság: Az ultrahangos szitálás rövidebb idő alatt nagyobb hozamot biztosít, szemben a hagyományos szitálási eljárásokkal, amelyek hosszabb időt vesznek igénybe és alacsonyabb kinyerési arányt eredményeznek. Ez a hatékonyság csökkenti a munkaerőköltségeket és növeli a laboratórium teljesítményét.
• Sokoldalúság az iparágakban: Bár a technológiát olyan élelmiszer-alapanyagokkal mutatták be, mint a kukorica-, búza- és rozs-liszt, a technológia számos finom porra és folyadékban szuszpendált részecskére is alkalmazható, ami értékessé teszi a gyógyszeripari, vegyipari és anyagtudományi kutatások számára.
• Jobb reprodukálhatóság: Az ultrahangos szitálás – az egységes és szabályozott „deblinding” mechanizmus biztosításával – csökkenti a kézi szitálással vagy a mechanikus rázással járó eltéréseket, ami megbízhatóbb és jobban megismételhető analitikai eredményeket eredményez.

Irodalom / Hivatkozások