Ultraschallextraktioun vun Zocker aus Zockerréiwestreifen
D’Ultraschallextraktioun erhéicht de Rendement vun der Saccharos, déi aus Zockerréiwestreifen extrahéiert gëtt, a verkierzt d’Dauer vum Extraktiounsprozess däitlech. D’Ultraschallbehandlung ass eng einfach a sécher Technik, déi sech liicht mat der aktueller Géigestroumextraktiounstechnologie kombinéiere léisst, fir d’Extraktiounseffizienz ze verbesseren.
Ultraschallextraktioun vun Zockerréiwestreifen
D’ultraschallënnerstëtzt Extraktioun baséiert um Wierkprinzip vun der akustescher Kavitéit oder Ultraschallkavitéit. Déi mechanesch Effekter, déi duerch ultraschallinduzéiert Kavitéit entstinn, verursaache Sonoporatioun an d’Opbrieche vun den Zellwänn, wouduerch d’Duerchlässegkeet fir Moleküllen, déi am Zellbanne gefaange sinn, uschléissend erhéicht gëtt. Flëssegkeetsstréimungen a Mikroturbulenzen, déi duerch Kavitéit entstinn, verbesseren de Stofftransport am Extraktiounsprozess, sou datt Saccharos an aner Moleküllen an d’Léisungsmëttel, dat heescht Waasser, iwwerginn.
Ultraschallapparat UIP4000hdT fir d’industriell Zockerréiwenextraktioun.
- Ultraschallvirbehandlung (virum Géigestroumtuerm)
- Ultraschallbehandlung wärend der Géigestroumextraktioun
- Ultraschallnobehandlung (nom Géigestroumtuerm)
Ofhängeg vun der bestoender Extraktiounsanlag, de Produktiounsziler an der disponibeler Plaz kann d’Ultraschallbehandlung liicht als Vir- oder Nobehandlung souwéi wärend der Géigestroumextraktioun nogerëscht ginn.
Ultraschallvirbehandlung vun Zockerréiwestreifen
D’Ultraschallvirbehandlung vun Zockerréiwestreifen ass eng Technik fir d’Prozessintensivéierung. Ultraschallextraktere kënne liicht mat Géigestroumextraktiounstierm kombinéiert ginn, déi haaptsächlech fir d’Zockerréiwenextraktioun agesat ginn. Eng kuerz Ultraschallbehandlung vun den Zockerréiwestreifen, éier se an de Géigestroumextraktiounssystem kommen, hëlleft, d’Zellwänn opzebriechen an opzemaachen. D’Ultraschallbehandlung fërdert de Stofftransport tëscht dem Léisungsmëttel (dat heescht Waasser) an de Réiwestreifen, sou datt intrazellulär Moleküllen ewéi Saccharos aus dem Zellbanne an d’Léisungsmëttel iwwerginn. D’Ultraschallvirbehandlung vun den Zockerréiwestreifen erliichtert a beschleunegt d’Saccharosextraktioun an der Géigestroumkolonn.
SEM (200×) vu Prouwe vun Zockerréiwestreifen, déi bei 400 W a 50°C fir verschidden Extraktiounszäite mat Ultraschall behandelt goufen. A) Géigestroumextraktioun vu Réiwestreifen; B) no UAE fir 10 min; C) no UAE fir 20 min; D) no UAE fir 40 min. D’Ultraschallextraktioun brécht d’Zellwänn op a setzt dat intrazelluläert Material fräi.
(©Fu et al., 2013)
Verglach vun Ultraschallextraktioun a Géigestroumextraktioun
Fu et al. (2013) hunn déi traditionell Géigestroumextraktioun mat der Ultraschallextraktioun vu Saccharos aus Zockerréiwestreife verglach. D’Resultater vun der Etüd hu gewisen, datt d’Ultraschallbehandlung zu engem méi héije Rendement mat méi héijer Rengheet gefouert huet, wärend d’Extraktiounszäit däitlech vu 70 min. (Géigestroum) op 40 min. (Ultraschallbehandlung) reduzéiert gouf. D’ultraschallënnerstëtzt Extraktioun (UAE) féiert zu enger méi niddreger Konzentratioun vu kolloidale Veronrengegungen (besonnesch Pektinnen) a liwwert e méi héije Saccharosrendement (94,0±0,15%). Den extrahéierte Jus huet eng héich Rengheet (92,6±0,11%). (vgl. Fu et al., 2013)
Well Zockerproduktiounsanlage scho mat konventionelle Géigestroumextraktiounstierm ekipéiert sinn, gëtt d’Kombinatioun vun enger synergistescher Ultraschallbehandlung mat der bestoender Installatioun am Allgemenge favoriséiert. Fir d’Ultraschallextraktioun vu Saccharos op déi käschten- an zäiteffizientst Aart a Weis anzesetzen, kann d’Ultraschallextraktioun als synergistesch Behandlung virun, wärend oder no der konventioneller Géigestroumextraktioun installéiert ginn. Well d’Ultraschallbehandlung d’Zockerréiwezellen opbrécht an d’Saccharos aus den Zelle fräisetzt, kann d’Dauer vun der Géigestroumbehandlung reduzéiert ginn, wärend de Saccharosrendement erhéicht gëtt.
- Beschleunegte Prozess
- Méi héich Rendementer
- Prozessintensivéierung
- Synergistesch Effekter mat Géigestroumsystemer
- Einfach Norëschtung
- Einfach Tester
- Linear Skaléierbarkeet
- Wéineg Ënnerhalt
- Séiere Rendement op d’Investitioun
Ultraschallextraktore mat héijer Leeschtung
D’Extraktiounssystemer vun Hielscher Ultrasonics gi weltwäit an der Liewensmëttel- a Pharmaindustrie fir d’kommerziell Produktioun vun héichwäertegen Extrakter agesat, déi als Liewensmëttel, Nahrungsergänzungsmëttel oder Medikamenter benotzt ginn. Egal ob Dir Ultraschallveraarbechtungsparameter am Labormoossstaf teste wëllt an optiméiere wëllt oder e vollindustriellen Ultraschallextraktiounssystem fir d’Inline-Produktioun installéiere wëllt, Hielscher Ultrasonics huet déi passend Ultraschallextraktiounsanlag fir Iech. E klenge Stellflächebedarf a flexibel Installatiounsméiglechkeeten erlaben eng Norüstung och an enger dicht belegter Veraarbechtungsanlag.
Prozessstandardiséierung mat Hielscher Ultrasonics
Produkter a Liewensmëttelqualitéit sollten am Aklang mat der gudder Fabrikatiounspraxis (GMP) an ënner standardiséierte Veraarbechtungsvirgabe produzéiert ginn. Déi digital Extraktiounssystemer vun Hielscher Ultrasonics si mat intelligenter Software ausgestatt, déi et einfach mécht, den Ultraschallbehandlungsprozess genee anzestellen an ze kontrolléieren. Déi automatesch Datenopzeechnung späichert all Ultraschallprozessparameter wéi Ultraschallenergie (Gesamt- an Nettoenergie), Amplitud, Temperatur an Drock (wann Temperatur- an Drocksensore montéiert sinn) mat Datum an Zäitstempel op der agebauter SD-Kaart. Dëst erlaabt Iech, all mat Ultraschall veraarbecht Charge ze iwwerpréiwen. Gläichzäiteg gi Reproduzéierbarkeet an eng dauerhaft héich Produktqualitéit garantéiert.
Déi industriell Ultraschallprozessoren vun Hielscher Ultrasonics kënne ganz héich Amplitudë liwweren. Amplitudë vu bis zu 200µm kënnen ouni Weideres kontinuéierlech am 24/7-Betrib agesat ginn. Fir nach méi héich Amplitudë si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. D’Robustheet vun den Ultraschallapparater vun Hielscher erlaabt en 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.
Déi folgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Volume vun der Charge | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | méi héich | Grupp vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Ultraschallhomogenisateure mat héijer Leeschtung vum Labormoossstaf bis zum Pilotmoossstaf an zum industrielle Moossstaf.
Literatur / Referenzen
- Fu et al. (2013): The ultrasonic-assisted extraction of sugar from sugar beet cossettes. International Sugar Journal, Sept. 2013. 696-700.
- Hedayati K., Emadi B., Khojastehpour M., Beyraghi Toosi Sh. (2014): The Effect Of Ultrasonic Waves On Sugar Extraction And Mechanical Properties Of Sugar Beet. Journal of Agricultural Machinery Volume 3, Issue 2, 2014. 144-153.
- 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.
Wëssenswäertes
Zockerproduktioun
Saccharos, och als Haushaltszocker bekannt, gëtt haaptsächlech aus Zockerréier an aus Zockerribben (Beta vulgaris) hiergestallt. Zocker, dat heescht Saccharos, gëtt mat waarmem Waasser an engem méistufege Prozess aus de Rिबben extrahéiert, bei deem réien Zockerjus duerch Diffusioun mat waarmem Waasser an engem Géigestroumsystem gewonne gëtt. Duerno gëtt den Zockerjus ënner Vakuum konzentréiert, a weidere Schrëtt zyklesch gewäsch a schliisslech gedréchent.
No der Recolte ginn d’Ribbewuerzelen an d’Zockerfabréck transportéiert, wou d’Ribbe gewäsch an duerno mechanesch an dënn Sträife geschnidde ginn, déi sougenannt Ribbenschnëtzel. D’Schnëtzel ginn an den Extraktiounssystem mat Géigestroum geféiert. De Géigestroumsystem schafft duerch Diffusioun a léist den Zocker aus de Schnëtzelen an dat waarmt Waasser eraus.
D’Diffusiounssystemer mat Géigestroum si laang Reakteren oder héich Tierm / Kolonne vun e puer Meter, an deenen d’Schnëtzel an eng Richtung (no uewen) fléissen, wärend waarmt Waasser an déi entgéintgesate Richtung (no ënnen) fléisst. Modern Tuermextraktiounsanlagen hunn eng Veraarbechtungskapazitéit vu bis zu 17.000 metreschen Tonnen pro Dag. Déi typesch Verweilzäit vun de Schnëtzelen am Géigestroumtuerm ass ongeféier 90 min., wärend d’Waasser nëmme 45 min. an der Diffusiounskolonn bleift. Den Haaptvirdeel vu Géigestroumsystemer ass de reduzéierte Waasserverbrauch am Verglach mat der Mazeratioun vun Zockerribben an engem Reakter mat waarmem Waasser. D’Zockerjusléisung, déi am Diffusiounssystem mat Géigestroum produzéiert gëtt, gëtt Réijus genannt. D’Faarf vum Réijus ka jee no sengem Oxidatiounsgrad tëscht schwaarz an donkelrout variéieren.
Déi ausgelaugte Schnëtzel verloossen den Diffusiounssystem als Pulp mat ongeféier 95% Fiichtegkeet, awer mat engem niddrege Saccharosgehalt.
De fiichte Pulp gëtt mat enger Schrauwepress op ongeféier 75% Fiichtegkeet gepresst, fir déi verbleiwend Saccharos aus dem Pulp zeréckzegewannen.
De verbleiwende Pulp gëtt gedréchent an haaptsächlech als Déierefudder benotzt.
D’Karbonatatioun gëtt agesat, fir Onrengheeten aus dem Réijus ze entfernen, éier en zu Zockerkristaller ausgefällt ka ginn. Dofir gëtt de Réijus mat waarmer Kallechmëllech gemëscht, dat heescht enger Suspensioun vu Kalziumhydroxid am Waasser. Wärend der Karbonatatioun falen Onrengheete wéi Sulfater, Phosphater, Citrat an Oxalater aus. Si falen a Form vu Kalziumsalzer a gréisseren organesche Moleküllen aus, zum Beispill Proteinnen, Pektinnen a Saponinnen. Zousätzlech wandelt den alkalesche pH-Wäert d’Einfachzockere Glukos a Fruktos zesumme mat der Aminosaier Glutamin a cheemesch stabil Karboxylsaieren ëm, déi spéider duerch Filtratioun ewechgeholl kënne ginn, well dës Moleküllen d’Kristalliséierung stéiere géifen.
Am nächste Prozessschrëtt gëtt Kuelendioxid a Form vu Blosen duerch déi alkalesch Zockerléisung geleet, wouduerch de Kallech als Kalziumkarbonat ausfält. D’Kalziumkarbonatpartikele bannen en Deel vun den Onrengheeten. Déi schwéier Partikele setze sech am Tank of a kënnen duerch Filtratioun ewechgeholl ginn. No dëse Schrëtt fir d’Rengegung gëtt de sougenannten Dënnjus gewonn. Den Dënnjus kéint mat Soda behandelt ginn, fir de pH-Wäert unzepassen, an och mat enger schwiefelbaséierter Verbindung, fir Verfierwungen ze reduzéieren, déi duerch den thermeschen Ofbau vu Monosacchariden entstoe kéinten.
Den Dënnjus gëtt duerch Verdampfung a Méieffektverdampfungsanlage konzentréiert, soudatt en zu Déckjus gëtt. Den Déckjus huet e Saccharosgehalt vun ongeféier 60% vum Gewiicht.
Am leschte Schrëtt gëtt den Déckjus a Kristallisateure behandelt. Duerch d’Bäiginn an d’Opléise vu recycléiertem Zocker entsteet eng sougenannt Mammeléisung. D’Mammeléisung gëtt duerch Kachen ënner Vakuum a grousse Behälter, déi als Vakuumkachapparater bekannt sinn, weider konzentréiert, a ganz fein Zockerkristaller ginn als Kristallkeimer bäigefüügt. Dës Kristaller wuessen, well sech Zocker aus der Mammeléisung ronderëm si oflagert. Déi entstane Mëschung aus Zockerkristaller / Sirop gëtt Massecuite genannt, e franséische Begrëff, deen „gekachte Mass“ bedeit. D’Massecuite gëtt an eng Zentrifug geféiert, wou de „staarke Gréngsirop“ duerch d’Zentrifugalkraaft aus der Massecuite ewechgeholl gëtt. No engem Zentrifugatiounsschrëtt gëtt Waasser an d’Zentrifug gesprëtzt, fir d’Zockerkristaller ze wäschen, wouduerch e sougenannte „schwaache Gréngsirop“ entsteet. Duerno dréit d’Zentrifug mat ganz héijer Vitess, fir d’Kristaller deelweis ze dréchnen. Wann d’Zentrifug méi lues gëtt, gëtt den Zocker vun de Wänn vun der Zentrifug op e Fërdersystem ofgeschraapt, deen en an e Rotatiounsgranulator transportéiert, wou e mat waarmer Loft gedréchent gëtt. Déi dréchen, reng Zockerkristaller si prett, fir u Raffinerien oder Liewensmëttelproduzente fir eng weider Behandlung oder Benotzung verkaaft ze ginn.