Ekstraksi Ultrasonik Gula dari Sugar Beet Cossettes
Ekstraksi ultrasonik meningkatkan hasil sukrosa yang diekstraksi dari cossette bit gula dan mengurangi durasi proses ekstraksi secara signifikan. Sonikasi adalah teknik yang sederhana dan aman, yang dapat dengan mudah dikombinasikan dengan teknologi ekstraksi aliran arus berlawanan saat ini untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi.
Ekstraksi Cossette Bit Gula Ultrasonik
Ekstraksi dengan bantuan ultrasound didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik atau ultrasonik. Efek mekanis, yang dihasilkan oleh kavitasi yang diinduksi secara ultrasonik, menyebabkan sono-porasi dan gangguan dinding sel, yang kemudian meningkatkan permeabilitas molekul yang terperangkap di interior sel. Aliran cairan dan turbulensi mikro yang disebabkan oleh kavitasi meningkatkan perpindahan massa dari proses ekstraksi, sehingga sukrosa dan molekul lain ditransfer ke pelarut, yaitu air.
Ultrasonicator UIP4000hdT untuk ekstraksi bit gula industri.
- Pra-perawatan ultrasonik (sebelum menara arus balik)
- Sonikasi selama ekstraksi arus balik
- Pasca-perawatan ultrasonik (setelah menara arus balik)
Tergantung pada fasilitas ekstraksi yang ada, target produksi dan ruang yang tersedia, sonikasi dapat dengan mudah dipasang kembali sebagai pra atau pasca-perawatan serta selama ekstraksi aliran arus balik.
Pra-Perawatan Ultrasonik Cossettes Bit Gula
Pra-perawatan ultrasonik cossettes bit gula adalah teknik intensif proses. Ekstraktor ultrasonik dapat dengan mudah dikombinasikan dengan menara ekstraksi aliran berlawanan, yang terutama digunakan untuk ekstraksi bit gula. Sonikasi pendek dari cossette bit gula sebelum memasuki sistem ekstraksi arus berlawanan membantu mengganggu dan membuka dinding sel. Ultrasonikasi mempromosikan perpindahan massa antara pelarut (yaitu, air) dan cosset bit, sehingga molekul intraseluler seperti sukrosa ditransfer dari bagian dalam sel ke pelarut. Pra-perawatan ultrasonik cossettes bit gula memfasilitasi dan mempercepat ekstraksi sukrosa di kolom aliran berlawanan arus.
SEM (200×) sampel cossette bit gula yang disonikasi pada 400 W pada 50 °C untuk waktu ekstraksi yang berbeda. A) aliran arus balik ekstraksi cossettes; B) setelah UEA selama 10 menit; C) setelah UEA selama 20 menit; D) setelah UEA selama 40 menit. Ekstraksi ultrasonik mengganggu dinding sel dan melepaskan bahan intraseluler.
(©Lu dkk., 2013)
Perbandingan Ekstraksi Ultrasonik vs Arus Berlawanan
Fu et al. (2013) membandingkan ekstraksi aliran berlawanan arus tradisional dengan ekstraksi ultrasonik sukrosa dari cossette bit gula. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sonikasi menghasilkan hasil yang lebih tinggi dari kemurnian superior, sedangkan waktu ekstraksi berkurang secara signifikan dari 70 menit (berlawanan arus) menjadi 40 menit (sonikasi). Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UEA) menghasilkan konsentrasi pengotor koloid yang lebih rendah (terutama pektin), dan memberikan hasil sukrosa yang lebih tinggi (94,0±0,15%). Jus yang diekstraksi dengan kemurnian tinggi (92,6±0,11%). (lih. Fu et al., 2013)
Karena fasilitas produksi gula sudah dilengkapi dengan menara ekstraksi arus berlawanan konvensional, kombinasi sonikasi sinergis dengan instalasi yang ada umumnya disukai. Untuk menerapkan ekstraksi sukrosa ultrasonik dengan cara yang paling hemat biaya dan waktu, ekstraksi ultrasonik dapat dipasang sebagai perlakuan sinergis sebelum, selama, atau setelah ekstraksi aliran arus berlawanan konvensional. Karena sonikasi mengganggu sel-sel bit gula dan melepaskan sukrosa dari sel, durasi perlakuan aliran arus balik dapat dikurangi, sementara hasil sukrosa ditingkatkan.
- Proses yang dipercepat
- hasil yang lebih tinggi
- proses intensifikasi
- Efek sinergis dengan sistem arus berlawanan
- Retrofit-fitting mudah
- Pengujian sederhana
- Skalabilitas linear
- biaya pemeliharaan yang rendah
- ROI Cepat
Ekstraktor Ultrasonik Kinerja Tinggi
Sistem ekstraksi Hielscher Ultrasonics digunakan di seluruh dunia dalam makanan dan farmasi untuk produksi komersial ekstrak berkualitas tinggi yang digunakan sebagai produk makanan, suplemen makanan atau obat-obatan. Apakah Anda ingin menguji dan mengoptimalkan parameter pemrosesan ultrasonik di tingkat bench-top atau memasang sistem ekstraksi ultrasonik industri penuh untuk produksi inline, Hielscher Ultrasonics memiliki pengaturan ekstraksi ultrasonik yang sesuai untuk Anda. Jejak kaki yang kecil dan opsi pemasangan yang fleksibel memungkinkan pemasangan kembali bahkan di fasilitas pemrosesan yang penuh sesak.
Standarisasi Proses dengan Ultrasonik Hielscher
Produk food grade harus diproduksi sesuai dengan Good Manufacturing Practices (GMP) dan di bawah spesifikasi pemrosesan standar. Sistem ekstraksi digital Hielscher Ultrasonic dilengkapi dengan perangkat lunak cerdas, yang memudahkan untuk mengatur dan mengontrol proses sonikasi dengan tepat. Perekaman data otomatis menulis semua parameter proses ultrasonik seperti energi ultrasonik (energi total dan bersih), amplitudo, suhu, tekanan (saat sensor suhu dan tekanan dipasang) dengan stempel tanggal dan waktu pada kartu SD bawaan. Ini memungkinkan Anda untuk merevisi setiap lot yang diproses secara ultrasonik. Pada saat yang sama, reproduktifitas dan kualitas produk yang terus tinggi dipastikan.
Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Homogenizer ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga pilot dan Industri .
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Produksi Gula
Sukrosa, juga dikenal sebagai gula meja, terutama diproduksi dari tebu dan bit gula (Beta vulgaris). Gula, yaitu sukrosa, diekstraksi dari bit menggunakan air panas dalam proses langkah multi-langkah, di mana jus gula mentah diekstraksi dalam difusi air panas dalam sistem aliran arus berlawanan. Setelah itu, jus gula dikonsentrasikan di bawah vakum, diikuti dengan pencucian siklik dan akhirnya pengeringan.
Setelah panen, akar bit diangkut ke pabrik pengolahan gula, di mana bit dicuci dan kemudian dipotong secara mekanis menjadi potongan-potongan tipis, yang disebut cossettes. Cosset dimasukkan ke sistem ekstraksi aliran berlawanan arus. Sistem arus berlawanan bekerja dengan difusi dan melarutkan kandungan gula dari cossette ke dalam air panas.
Sistem difusi arus berlawanan adalah reaktor panjang atau menara/kolom tinggi beberapa meter di mana cossettes mengalir dalam satu arah (ke atas) sedangkan air panas mengalir ke arah yang berlawanan (hilir). Pabrik ekstraksi menara modern memiliki kapasitas pemrosesan hingga 17.000 metrik ton per hari. Waktu retensi tipikal cossette di menara arus berlawanan adalah sekitar 90 menit, sedangkan air hanya tersisa 45 menit di kolom diffuser. Keuntungan utama dari sistem aliran arus berlawanan adalah berkurangnya penggunaan air jika dibandingkan dengan maserasi bit gula dalam reaktor air panas. Larutan jus gula yang dihasilkan dalam sistem difusi arus berlawanan disebut jus mentah. Warna jus mentah dapat bervariasi antara hitam hingga merah tua tergantung pada tingkat oksidasinya.
Cosset bekas keluar dari sistem difusi sebagai bubur kertas dengan kelembaban sekitar 95%, tetapi kandungan sukrosa rendah.
Bubur yang lembab ditekan dengan pengepres sekrup hingga sekitar 75% kelembaban untuk memulihkan sisa sukrosa dari pulp.
Sisa bubur dikeringkan dan digunakan terutama sebagai pakan ternak.
Karbonatasi diterapkan untuk menghilangkan kotoran dari jus mentah sebelum dapat diendapkan menjadi kristal gula. Oleh karena itu, jus mentah dicampur dengan susu jeruk nipis panas, yaitu suspensi kalsium hidroksida dalam air. Selama karbonatasi, kotoran seperti sulfat, fosfat, sitrat dan oksalat mengendap. Mereka mengendap dalam bentuk garam kalsium dan molekul organik yang lebih besar, misalnya protein, pektin, dan saponin. Selain itu, nilai pH basa mengubah gula sederhana glukosa dan fruktosa bersama dengan asam amino glutamin, menjadi asam karboksilat yang stabil secara kimiawi, yang dapat dihilangkan nanti melalui filtrasi, karena molekul-molekul tersebut akan mengganggu kristalisasi.
Pada langkah proses berikut, karbon dioksida menggelembung melalui larutan gula alkali, mengendapkan kapur sebagai kalsium karbonat. Partikel kalsium karbonat mengikat beberapa kotoran. Partikel berat mengendap di dalam tangki dan dapat dihilangkan melalui filtrasi. Setelah langkah-langkah pemurnian dan pembersihan ini, apa yang disebut jus tipis diperoleh. Jus tipis dapat diolah dengan soda ash untuk menyesuaikan nilai pH serta dengan senyawa berbasis belerang untuk mengurangi pewarnaan, yang mungkin terjadi karena dekomposisi termal monosakarida.
Penguapan digunakan untuk memusatkan jus tipis menggunakan sistem penguapan multi-efek, sehingga jus tipis berubah menjadi jus kental. Jus kental memiliki sekitar 60% sukrosa beratnya.
Pada langkah terakhir, jus kental diolah dalam kristalizer. Dengan menambahkan dan melarutkan gula daur ulang, apa yang disebut minuman keras induk diproduksi. Cairan induk dikonsentrasikan lebih lanjut dengan merebus di bawah ruang hampa dalam wadah besar, yang dikenal sebagai panci vakum, dan kristal gula yang sangat halus ditambahkan sebagai titik penyemaian. Kristal ini tumbuh saat gula dari cairan induk terbentuk di sekitar mereka. Campuran kristal gula / sirup yang dihasilkan disebut massecuite, istilah Prancis yang berarti “massa yang dimasak”. Massecuite dimasukkan ke dalam centrifuge, di mana "sirup Hijau Tinggi" dikeluarkan dari massecuite dengan gaya sentrifugal. Setelah sentrifukagtion, air kemudian disemprotkan ke dalam centrifuge untuk mencuci kristal gula, yang menghasilkan apa yang disebut "sirup Hijau Rendah". Centrifuge kemudian berputar dengan kecepatan sangat tinggi untuk mengeringkan sebagian kristal. Ketika centrifuge melambat, gula dikikis dari dinding centrifuge ke sistem konveyor untuk mengangkut gula ke granulator rotasi di mana gula dikeringkan dengan udara hangat. Kristal gula kering dan bersih siap dijual ke kilang atau produsen makanan untuk perawatan atau penggunaan lebih lanjut.