შაქრის ულტრაბგერითი მოპოვება შაქრის ჭარხლის კოსეტებიდან
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია აძლიერებს მოპოვებული საქაროზას მოსავლიანობას შაქრის ჭარხლის კოსეტებიდან და მნიშვნელოვნად ამცირებს მოპოვების პროცესის ხანგრძლივობას. Sonication არის მარტივი და უსაფრთხო ტექნიკა, რომელიც ადვილად შეიძლება გაერთიანდეს მიმდინარე კონტრასტული ნაკადის მოპოვების ტექნოლოგიასთან, მოპოვების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.
ულტრაბგერითი შაქრის ჭარხლის კოსეტის ექსტრაქცია
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკური ან ულტრაბგერითი კავიტაციის მუშაობის პრინციპს. მექანიკური ეფექტები, რომლებიც წარმოიქმნება ულტრაბგერითი ინდუცირებული კავიტაციის შედეგად, იწვევს სონოპორაციას და უჯრედის კედლების მოშლას, რაც შემდგომში ზრდის უჯრედის ინტერიერში მოლეკულების გამტარიანობას. კავიტაციის შედეგად გამოწვეული თხევადი ნაკადი და მიკროტურბულენცია აუმჯობესებს მოპოვების პროცესის მასის გადაცემას, ასე რომ საქაროზა და სხვა მოლეკულები გადადის გამხსნელში, ანუ წყალში.
ულტრაბგერითი UIP4000hdT სამრეწველო შაქრის ჭარხლის მოპოვებისთვის.
- ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავება (კოშკის საწინააღმდეგოდ)
- Sonication დროს countercurrent მოპოვების
- ულტრაბგერითი შემდგომი მკურნალობა (შესაწინააღმდეგო დენის კოშკის შემდეგ)
არსებული მოპოვების ობიექტიდან, წარმოების სამიზნეებიდან და ხელმისაწვდომი სივრციდან გამომდინარე, სონიკა შეიძლება ადვილად დამონტაჟდეს როგორც წინასწარი ან შემდგომი დამუშავების დროს, ასევე უკუდინების მოპოვების დროს.
შაქრის ჭარხლის კოსეტების ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავება
შაქრის ჭარხლის კოსეტის ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავება პროცესის გამაძლიერებელი ტექნიკაა. ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები ადვილად შეიძლება გაერთიანდეს საწინააღმდეგო დინების მოპოვების კოშკებთან, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება შაქრის ჭარხლის მოპოვებისთვის. შაქრის ჭარხლის კოსეტების ხანმოკლე ხმოვანი გამოსხივება, სანამ ისინი შევიდნენ კონტრასტული ექსტრაქციის სისტემაში, ხელს უწყობს უჯრედის კედლების მოშლას და გახსნას. ულტრაბგერითი ხელს უწყობს მასის გადატანას გამხსნელს (ანუ წყალს) და ჭარხლის კოსეტებს შორის, ისე, რომ უჯრედშიდა მოლეკულები, როგორიცაა საქაროზა, გადადის უჯრედის შიგნიდან გამხსნელში. შაქრის ჭარხლის კოსეტების ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავება ხელს უწყობს და აჩქარებს საქაროზის მოპოვებას საპირისპირო დინების სვეტში.
შაქრის ჭარხლის კოსეტის ნიმუშების SEM (200×) გაჟღენთილი 400 ვტ-ზე 50°C-ზე სხვადასხვა მოპოვების დროის განმავლობაში. ა) კოსეტების მოპოვების კონტრდენული ნაკადი; ბ) UAE-ის შემდეგ 10 წუთის განმავლობაში; გ) UAE-ის შემდეგ 20 წუთის განმავლობაში; დ) UAE-ის შემდეგ 40 წთ. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არღვევს უჯრედის კედლებს და ათავისუფლებს უჯრედშიდა მასალას.
(©Lu et al., 2013)
ულტრაბგერითი და კონტრ-დენის ექსტრაქციის შედარება
ფუ და სხვ. (2013) შეადარეს ტრადიციული საპირისპირო ნაკადის ექსტრაქცია შაქრის ჭარხლის კოსეტიდან საქაროზის ულტრაბგერითი მოპოვებით. კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ გაჟღენთვამ გამოიწვია უმაღლესი სისუფთავის უფრო მაღალი გამოსავალი, ხოლო ექსტრაქციის დრო მნიშვნელოვნად შემცირდა 70 წუთიდან. (საწინააღმდეგო) 40 წთ-მდე. (სონიკაცია). ულტრაბგერითი დახმარებით მოპოვება (UAE) იწვევს კოლოიდური მინარევების (განსაკუთრებით პექტინების) დაბალ კონცენტრაციას და იძლევა საქაროზის მაღალ მოსავალს (94,0±0,15%). მოპოვებული მაღალი სისუფთავის წვენი (92,6±0,11%). (შდრ. Fu et al., 2013)
იმის გამო, რომ შაქრის წარმოების ობიექტები უკვე აღჭურვილია ჩვეულებრივი კონტრადენციის მოპოვების კოშკებით, ზოგადად ხელსაყრელია სინერგიული ბგერითი მოქმედების კომბინაცია არსებულ ინსტალაციასთან. ულტრაბგერითი საქაროზას ექსტრაქციის ყველაზე ძვირად და დროში გამოსაყენებლად, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია შეიძლება დამონტაჟდეს, როგორც სინერგიული დამუშავება ჩვეულებრივი საპირისპირო ნაკადის ექსტრაქციის წინ, დროს ან მის შემდეგ. იმის გამო, რომ სონიკა არღვევს შაქრის ჭარხლის უჯრედებს და ათავისუფლებს საქაროზას უჯრედებიდან, კონტრასტული ნაკადის დამუშავების ხანგრძლივობა შეიძლება შემცირდეს, ხოლო საქაროზის მოსავლიანობა გაუმჯობესებულია.
- დაჩქარებული პროცესი
- უფრო მაღალი მოსავლიანობა
- პროცესის გაძლიერება
- სინერგიული ეფექტები კონტრასტული სისტემებით
- მარტივი რეტრო მორგება
- მარტივი ტესტირება
- ხაზოვანი მასშტაბირება
- დაბალი მოვლა
- სწრაფი ROI
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები
Hielscher Ultrasonics-ის ექსტრაქციის სისტემები გამოიყენება მთელ მსოფლიოში საკვებსა და ფარმაკოლოგიაში მაღალი ხარისხის ექსტრაქტების კომერციული წარმოებისთვის, რომლებიც გამოიყენება როგორც საკვები პროდუქტები, დიეტური დანამატები ან ფარმაცევტული საშუალებები. თუ გსურთ ულტრაბგერითი დამუშავების პარამეტრების ტესტირება და ოპტიმიზაცია სკამზე ზედა დონეზე ან დააინსტალიროთ სრულად ინდუსტრიული ულტრაბგერითი მოპოვების სისტემა შიდა წარმოებისთვის, Hielscher Ultrasonics-ს აქვს თქვენთვის შესაფერისი ულტრაბგერითი მოპოვების კონფიგურაცია. ფეხის პატარა ანაბეჭდი და მოქნილი ინსტალაციის ვარიანტები საშუალებას იძლევა რეტრო მორგება გადატვირთულ გადამამუშავებელ ობიექტშიც კი.
პროცესის სტანდარტიზაცია Hielscher Ultrasonics-ით
საკვები პროდუქტების წარმოება უნდა მოხდეს კარგი წარმოების პრაქტიკის (GMP) და სტანდარტიზებული გადამუშავების სპეციფიკაციების შესაბამისად. Hielscher Ultrasonics-ის ციფრული მოპოვების სისტემები მოყვება ინტელექტუალურ პროგრამულ უზრუნველყოფას, რაც აადვილებს ხმოვანი პროცესის ზუსტად დაყენებას და კონტროლს. მონაცემთა ავტომატური ჩაწერა იწერს ულტრაბგერითი პროცესის ყველა პარამეტრს, როგორიცაა ულტრაბგერითი ენერგია (მთლიანი და წმინდა ენერგია), ამპლიტუდა, ტემპერატურა, წნევა (ტემპერატურის და წნევის სენსორების დამონტაჟებისას) ჩაშენებულ SD ბარათზე თარიღისა და დროის ბეჭდით. ეს საშუალებას გაძლევთ გადახედოთ თითოეული ულტრაბგერითი დამუშავებული ლოტი. ამავდროულად, უზრუნველყოფილია განმეორებადობა და პროდუქტის მუდმივად მაღალი ხარისხი.
Hielscher Ultrasonics’ სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობასა და მომთხოვნ გარემოში.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ლაბორატორია რომ პილოტი და სამრეწველო მასშტაბი.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
შაქრის წარმოება
საქაროზა, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც სუფრის შაქარი, ძირითადად იწარმოება შაქრის ლერწმისგან და შაქრის ჭარხლისგან (Beta vulgaris). შაქარი, ე.ი. საქაროზა, მიიღება ჭარხლიდან ცხელი წყლის გამოყენებით, მრავალსაფეხურიანი პროცესით, სადაც ნედლი შაქრის წვენი ამოღებულია ცხელი წყლის დიფუზიით, კონტრასტული ნაკადის სისტემაში. ამის შემდეგ შაქრის წვენი კონცენტრირდება ვაკუუმში, რასაც მოჰყვება ციკლური რეცხვა და ბოლოს შრება.
მოსავლის აღების შემდეგ ჭარხლის ფესვები გადააქვთ შაქრის გადამამუშავებელ ქარხანაში, სადაც ჭარხალს რეცხავენ და შემდეგ მექანიკურად ჭრიან თხლად დაჭრილ ზოლებად, ე.წ. კოსეტები იკვებება კონტრასტული ნაკადის ამოღების სისტემაში. საპირისპირო სისტემა მუშაობს დიფუზიის გზით და შაქრის შემცველობას ასხამს ცხელ წყალში.
საპირისპირო დიფუზიური სისტემები არის გრძელი რეაქტორები ან რამდენიმე მეტრიანი მაღალი კოშკები / სვეტები, რომლებშიც კოსეტა მიედინება ერთი მიმართულებით (ზემოთ), ხოლო ცხელი წყალი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით (ქვემოთ). თანამედროვე კოშკების მოპოვების ქარხნებს აქვთ გადამამუშავებელი სიმძლავრე დღეში 17000 მეტრულ ტონამდე. საპირისპირო კოშკში კოსეტების შენახვის ტიპიური დრო არის დაახლ. 90 წთ., ხოლო წყალი რჩება მხოლოდ 45 წთ. დიფუზორის სვეტში. კონტრასტული ნაკადის სისტემების მთავარი უპირატესობა არის წყლის მოხმარების შემცირება ცხელი წყლის რეაქტორში შაქრის ჭარხლის მაცერაციასთან შედარებით. შაქრის წვენის ხსნარს, რომელიც წარმოიქმნება საპირისპირო დიფუზიის სისტემაში, ეწოდება ნედლი წვენს. ნედლი წვენის ფერი შეიძლება განსხვავდებოდეს შავიდან მუქ წითელამდე, მისი დაჟანგვის დონის მიხედვით.
დახარჯული კოსეტა გამოდის დიფუზიური სისტემიდან პულპის სახით დაახ. 95% ტენიანობა, მაგრამ დაბალი საქაროზის შემცველობა.
ტენიანი რბილობი დაჭერით ხრახნიანი პრესით დაახლ. 75% ტენიანობა რბილობიდან დარჩენილი საქაროზის აღსადგენად.
დარჩენილი რბილობი აშრობს და ძირითადად გამოიყენება ცხოველის საკვებად.
კარბონატაცია გამოიყენება ნედლი წვენიდან მინარევების მოსაშორებლად, სანამ იგი შაქრის კრისტალებში დალექდება. ამიტომ უმი წვენს ურევენ ლაიმის ცხელ რძეს, ანუ წყალში კალციუმის ჰიდროქსიდის სუსპენზიას. კარბონატაციის დროს, მინარევები, როგორიცაა სულფატები, ფოსფატები, ციტრატები და ოქსალატები გროვდება. ისინი ილექება კალციუმის მარილების და უფრო დიდი ორგანული მოლეკულების სახით, მაგ. ცილები, პექტინები და საპონინები. გარდა ამისა, ტუტე pH მნიშვნელობა გარდაქმნის მარტივ შაქარს გლუკოზასა და ფრუქტოზას ამინომჟავა გლუტამინთან ერთად ქიმიურად მდგრად კარბოქსილის მჟავებად, რომლებიც შეიძლება მოგვიანებით მოიხსნას ფილტრაციის გზით, რადგან ეს მოლეკულები ხელს უშლიან კრისტალიზაციას.
პროცესის შემდეგ ეტაპზე, ნახშირორჟანგი ბუშტუკდება ტუტე შაქრის ხსნარში, აგროვებს კირს კალციუმის კარბონატის სახით. კალციუმის კარბონატის ნაწილაკები აკავშირებს ზოგიერთ მინარევებს. მძიმე ნაწილაკები წყდება ავზში და მათი ამოღება შესაძლებელია ფილტრაციის გზით. ამ გაწმენდისა და გაწმენდის საფეხურების შემდეგ მიიღება ე.წ. წვრილი წვენი. თხელი წვენი შეიძლება დამუშავდეს სოდა ნაცრით, pH-ის მნიშვნელობის დასარეგულირებლად, ასევე გოგირდზე დაფუძნებული ნაერთით შეღებვის შესამცირებლად, რაც შეიძლება მოხდეს მონოსაქარიდების თერმული დაშლის გამო.
აორთქლება გამოიყენება თხელი წვენის კონცენტრირებისთვის მრავალჯერადი აორთქლების სისტემების გამოყენებით, ისე, რომ თხელი წვენი გადაიქცევა სქელ წვენში. სქელ წვენს აქვს დაახლ. 60% საქაროზა წონით.
ბოლო ეტაპზე სქელი წვენი მუშავდება კრისტალიზატორებში. რეციკლირებული შაქრის დამატებისა და გახსნის შედეგად წარმოიქმნება ე.წ. დედალი ლიქიორი შემდგომში კონცენტრირდება ვაკუუმის ქვეშ დუღილით დიდ ჭურჭელში, რომელიც ცნობილია როგორც ვაკუუმის ტაფები, და ამატებენ ძალიან წვრილ შაქრის კრისტალს, როგორც დათესვის წერტილებს. ეს კრისტალები იზრდება, როგორც შაქარი დედის ლიქიორიდან მათ გარშემო წარმოიქმნება. მიღებული შაქრის ბროლის/სიროფის ნარევს მასეკუიტი ეწოდება, ფრანგული ტერმინი რაც ნიშნავს “მოხარშული მასა”. მასეკუიტი იკვებება ცენტრიფუგაში, სადაც ცენტრიფუგა ძალით ამოღებულია მასეკუიტიდან "მაღალი მწვანე სიროფი". ცენტრიფუკაციის შემდეგ, წყალი შეისხურება ცენტრიფუგაში შაქრის კრისტალების გასარეცხად, რომელიც წარმოქმნის ეგრეთ წოდებულ "დაბალ მწვანე სიროფს". შემდეგ ცენტრიფუგა ძალიან მაღალი სიჩქარით ტრიალებს კრისტალების ნაწილობრივ გასაშრობად. როდესაც ცენტრიფუგა შენელდება, შაქარი იჭრება ცენტრიფუგის კედლებიდან კონვეიერის სისტემაზე, რათა შაქარი გადაიტანოს ბრუნვით გრანულატორში, სადაც ის შრება თბილი ჰაერით. მშრალი, სუფთა შაქრის კრისტალები მზად არის გასაყიდად ქარხნებში ან საკვების მწარმოებლებში შემდგომი დამუშავების ან გამოყენებისთვის.