사탕무 코세트에서 당을 추출하는 초음파 추출법

초음파 추출은 사탕무 코세트에서 추출되는 자당의 수율을 높이고 추출 공정 시간을 크게 단축합니다. 초음파 처리는 간단하고 안전한 기술로, 추출 효율을 개선하기 위해 현재의 향류 추출 기술과 쉽게 결합할 수 있습니다.

사탕무 코세트의 초음파 추출

초음파 보조 추출은 음향 또는 초음파 캐비테이션의 작동 원리를 기반으로 합니다. 초음파로 유도된 캐비테이션이 발생시키는 기계적 효과는 초음파 천공과 세포벽 파쇄를 일으켜, 세포 내부에 갇혀 있던 분자의 투과성을 높입니다. 캐비테이션으로 발생하는 액체 흐름과 미세 난류는 추출 공정의 물질 전달을 개선하여 자당과 기타 분자가 용매, 즉 물로 이동하도록 합니다.

• 초음파 전처리(향류 추출탑 전단)
• 향류 추출 중 초음파 처리
• 초음파 후처리(향류 추출탑 후단)

기존 추출 설비, 생산 목표 및 가용 공간에 따라, 전처리나 후처리뿐 아니라 향류 추출 중에도 초음파 처리를 쉽게 추가 적용할 수 있습니다.

사탕무 코세트의 초음파 전처리

사탕무 코세트의 초음파 전처리는 공정을 강화하는 기술입니다. 초음파 추출기는 사탕무 추출에 주로 사용되는 향류 추출탑과 쉽게 결합할 수 있습니다. 사탕무 코세트가 향류 추출 시스템에 들어가기 전에 짧게 초음파 처리하면 세포벽을 파쇄하고 개방하는 데 도움이 됩니다. 초음파 처리는 용매(즉, 물)와 사탕무 코세트 사이의 물질 전달을 촉진하여 자당과 같은 세포 내 분자가 세포 내부에서 용매로 이동하도록 합니다. 사탕무 코세트의 초음파 전처리는 향류 추출 컬럼에서 자당 추출을 용이하게 하고 가속합니다.

50°C에서 400 W로 추출 시간을 달리하여 초음파 처리한 사탕무 코세트 시료의 SEM(200×) 이미지. A) 코세트의 향류 추출; B) UAE 10 min 후; C) UAE 20 min 후; D) UAE 40 min 후. 초음파 추출은 세포벽을 파쇄하고 세포 내 물질을 방출합니다.
(©Fu et al., 2013)

초음파 추출과 향류 추출의 비교

Fu et al. (2013)은 사탕무 코세트에서 자당을 추출하는 기존 향류 추출법과 초음파 추출법을 비교했습니다. 연구 결과, 초음파 처리로 더 높은 순도의 추출물을 더 높은 수율로 얻었으며, 추출 시간은 70 min.(향류 추출)에서 40 min.(초음파 처리)으로 크게 단축되었습니다. 초음파 보조 추출(UAE)은 콜로이드성 불순물(특히 펙틴)의 농도를 낮추고 더 높은 자당 수율(94.0±0.15%)을 제공합니다. 추출된 당즙의 순도는 높습니다(92.6±0.11%). (참조: Fu et al., 2013)
설탕 생산 시설에는 이미 기존의 향류 추출탑이 설치되어 있으므로, 일반적으로 기존 설비에 시너지 효과를 내는 초음파 처리를 결합하는 방식이 선호됩니다. 비용과 시간 측면에서 가장 효율적인 방식으로 초음파 자당 추출을 적용하기 위해, 기존 향류 추출의 전단, 도중 또는 후단에 시너지 효과를 내는 처리 공정으로 초음파 추출 장치를 설치할 수 있습니다. 초음파 처리는 사탕무 세포를 파쇄하고 세포에서 자당을 방출하므로, 자당 수율을 높이면서 향류 처리 시간을 단축할 수 있습니다.

고성능 초음파 추출기

Hielscher Ultrasonics의 추출 시스템은 식품, 건강 보조 식품 또는 의약품에 사용되는 고품질 추출물의 상업적 생산을 위해 전 세계 식품 및 제약 산업에서 사용되고 있습니다. 벤치톱 규모에서 초음파 공정 매개변수를 시험하고 최적화하거나 인라인 생산을 위한 완전한 산업용 초음파 추출 시스템을 설치하려는 경우, Hielscher Ultrasonics는 적합한 초음파 추출 구성을 제공합니다. 작은 설치 면적과 유연한 설치 옵션 덕분에 공간이 비좁은 공정 시설에도 추가로 설치할 수 있습니다.

Hielscher Ultrasonics를 통한 공정 표준화

식품 등급 제품은 우수 제조 관리 기준(GMP)을 준수하고 표준화된 공정 규격에 따라 생산해야 합니다. Hielscher Ultrasonics의 디지털 추출 시스템에는 지능형 소프트웨어가 탑재되어 있어 초음파 처리 공정을 손쉽고 정밀하게 설정하고 제어할 수 있습니다. 자동 데이터 기록 기능은 초음파 에너지(총에너지 및 순에너지), 진폭, 온도, 압력(온도 및 압력 센서가 장착된 경우) 등 모든 초음파 공정 매개변수를 날짜 및 시간 정보와 함께 내장 SD 카드에 기록합니다. 이를 통해 초음파 처리된 각 로트를 검토할 수 있습니다. 동시에 재현성과 지속적으로 높은 제품 품질이 보장됩니다.
Hielscher Ultrasonics의 산업용 초음파 처리기는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 이보다 더 높은 진폭을 위해서는 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비는 견고하여 고부하 조건과 까다로운 환경에서도 24/7 운전이 가능합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: