Ultrasone extractie verbetert de opbrengst van geëxtraheerde sacharose uit suikerbietencossettes en verkort de duur van het extractieproces aanzienlijk. Sonicatie is een eenvoudige en veilige techniek, die gemakkelijk kan worden gecombineerd met de huidige tegenstroom-extractietechnologie om de efficiëntie van de extractie te verbeteren.

Ultrasone Suikerbiet-Kozetextractie

Ultrasone extractie is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische of ultrasone cavitatie. De mechanische effecten, die worden gegenereerd door ultrasoon geïnduceerde cavitatie, veroorzaken sono-poratie en verstoring van de celwanden, die vervolgens de doorlaatbaarheid van de moleculen die in het celbinnenland verstrikt raken, verhoogt. Door cavitatie veroorzaakte vloeistofstromingen en micro-turbulenties verbeteren de massatransfer van het extractieproces, zodat sucrose en andere moleculen in het oplosmiddel, d.w.z. water, worden overgebracht.

• Ultrasone voorbehandeling (vóór de tegenstroomtoren)
• Sonicatie tijdens tegenstroom extractie
• Ultrasone nabehandeling (na tegenstroomtoren)

Afhankelijk van de bestaande afzuiginstallatie, de productiedoelen en de beschikbare ruimte kan de sonicatie eenvoudig achteraf worden aangebracht als voor- of nabehandeling en tijdens de tegenstroomafzuiging.

Ultrasone voorbehandeling van suikerbietenkoekjes

Ultrasone voorbehandeling van suikerbietencossettes is een procesintensieve techniek. Ultrasone extractoren kunnen eenvoudig worden gecombineerd met tegenstroom-extractietorens, die voornamelijk worden gebruikt voor de extractie van suikerbieten. Een korte geluidsbehandeling van de suikerbietencossettes voordat ze het tegenstroomsysteem in gaan, helpt de celwanden te ontregelen en te openen. Ultrasonicatie bevordert de massatransfer tussen het oplosmiddel (d.w.z. water) en de bietencossettes, zodat de intracellulaire moleculen zoals sucrose van het celinterieur naar het oplosmiddel worden getransporteerd. De ultrasone voorbehandeling van suikerbietencossettes vergemakkelijkt en versnelt de sacharose-extractie in de tegenstroomkolom.

SEM (200×) van monsters van suikerbietcossettes die bij 400 W bij 50°C met ultrasone trillingen zijn behandeld gedurende verschillende extractietijden. A) tegenstroom van de cossettenextractie; B) na UAE gedurende 10 min; C) na UAE gedurende 20 min; D) na UAE gedurende 40 min. Ultrasone extractie verstoort de celwanden en maakt het intracellulaire materiaal vrij.
(©Lu et al., 2013)

Vergelijking van ultrasoon versus tegenstroom extractie

Fu et al. (2013) vergeleken de traditionele tegenstroomextractie met ultrasone extractie van sacharose uit suikerbietencossette. De resultaten van de studie toonden aan dat sonicatie resulteerde in een hogere opbrengst van superieure zuiverheid, terwijl de extractietijd aanzienlijk werd gereduceerd van 70 min. (tegenstroom) tot 40 min. (sonicatie). Ultrasoon geassisteerde extractie (UAE) resulteert in een lagere colloïdale onzuiverheidsconcentratie (vooral pectines), en geeft een hogere sacharose opbrengst (94,0±0,15%). Het geëxtraheerde sap is zeer zuiver (92,6±0,11%). (cf. Fu et al., 2013)
Aangezien de installaties voor de productie van suiker al zijn uitgerust met conventionele tegenstroomextractietorens, wordt over het algemeen de voorkeur gegeven aan de combinatie van synergetische sonicatie met de bestaande installatie. Om ultrasone sacharose-extractie op de meest kosten- en tijdsefficiënte manier toe te passen, kan ultrasone extractie worden geïnstalleerd als synergetische behandeling voor, tijdens of na conventionele tegenstroomextractie. Aangezien sonicatie de suikerbietcellen verstoort en de sacharose uit de cellen vrijmaakt, kan de duur van de tegenstroombehandeling worden verkort, terwijl de sacharoseopbrengst wordt verhoogd.

Ultrasone extractors met hoge prestaties

De extractiesystemen van Hielscher Ultrasonics worden wereldwijd gebruikt in voeding en farma voor de commerciële productie van hoogwaardige extracten die worden gebruikt als voedselproducten, voedingssupplementen of farmaceutische producten. Of het nu gaat om het testen en optimaliseren van ultrasone bewerkingsparameters op tafelniveau of om het installeren van een volledig industrieel ultrasoon afzuigsysteem voor inline-productie, Hielscher Ultrasonics heeft de geschikte ultrasone afzuiginstallatie voor u. Een kleine voetafdruk en flexibele installatiemogelijkheden maken het mogelijk om ook in een volgepropte verwerkingsinstallatie achteraf te monteren.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Producten van levensmiddelenkwaliteit moeten worden geproduceerd in overeenstemming met Good Manufacturing Practices (GMP) en onder gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties. De digitale extractiesystemen van Hielscher Ultrasonics worden geleverd met intelligente software, waarmee het geluidsproces eenvoudig en nauwkeurig kan worden ingesteld en aangestuurd. De automatische gegevensregistratie schrijft alle ultrasone procesparameters zoals ultrasone energie (totale en netto energie), amplitude, temperatuur, druk (bij montage van temperatuur- en druksensoren) met datum- en tijdstempel op de ingebouwde SD-kaart. Hierdoor kunt u elk ultrasoon verwerkt lot herzien. Tegelijkertijd is de reproduceerbaarheid en de continue hoge productkwaliteit gewaarborgd.
Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden gebruikt in 24/7 werking. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: