Hielscher Echografietechniek

Ultrasone extractie van suiker uit suikerbietenkoekjes

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

De productie van sacharose, ook wel tafelsuiker genoemd, kan worden geïntensiveerd door middel van ultrasone extractie.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 extractie kan worden geïnstalleerd in verschillende stappen tijdens de sacharose-extractie:

  • 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.

Ultrasone extractie-effecten op suikerbietencossettes.

SEM (200×) van suikerbietencossetmonsters die bij 400 W bij 50 °C worden gesoniseerd voor een andere extractietijd. A) tegenstroom van cossette-extractie; B) na UAE gedurende 10 min; C) na UAE gedurende 20 min; D) na UAE gedurende 40 min. Ultrasone extractie verstoort de celwanden en geeft het intracellulaire materiaal vrij.
beeldbron: Fu et al., 2013

Ultrasone Bewerker UIP4000hdT

ultrasone Processor UIP4000hdT (4kW)

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


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.

Voordelen van Ultrasone Sucrose-extractie

  • Versneld proces
  • hogere opbrengsten
  • procesintensificatie
  • Synergetische effecten met tegenstroomsystemen
  • Gemakkelijke retro-fitting
  • Eenvoudig testen
  • lineaire schaalbaarheid
  • Laag onderhoud
  • snelle RoI

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:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor dispersie, emulgatie en celextractie.

Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar piloot en industrieel schaal.

Literatuur / Referenties



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Suikerproductie

Suikerbieten zijn de grondstof voor de productie van sacharose. Ultrasone extractie verhoogt de suikeropbrengst en versnelt de extractietijd aanzienlijk. Over het geheel genomen resulteert ultrasone suikerbiet-cossette-extractie in een hogere extractie-efficiëntie. Sucrose, ook wel tafelsuiker genoemd, wordt voornamelijk geproduceerd uit suikerriet en uit suikerbieten (Beta vulgaris). Suiker, d.w.z. sacharose, wordt uit bieten geëxtraheerd met behulp van heet water in een meerstappenproces, waarbij ruw suikersap wordt geëxtraheerd in een warmwaterdiffusie in een tegenstroomsysteem. Daarna wordt het suikersap onder vacuüm geconcentreerd, vervolgens wordt het cyclisch gewassen en ten slotte gedroogd.

Na de oogst worden de bietenwortels naar de suikerverwerkingsfabriek getransporteerd, waar de bieten worden gewassen en vervolgens machinaal in dunne plakjes gesneden, de zogenaamde cossettes. De cossettes worden ingevoerd in een tegenstroomsysteem. Het tegenstroomsysteem werkt door diffusie en lekt het suikergehalte uit de cossettes in warm water.
De tegenstroomverspreidingssystemen zijn lange reactoren of hoge torens / kolommen van enkele meters waarin de cossettes in één richting stromen (naar boven) terwijl het warme water in de tegenovergestelde richting stroomt (naar beneden). Moderne torenwinningsinstallaties hebben een verwerkingscapaciteit tot 17.000 ton per dag. De typische verblijftijd van cossettes in de tegenstroomtoren bedraagt ca. 90 min., terwijl het water slechts 45 min. in de diffusorkolom blijft. Het belangrijkste voordeel van tegenstroomsystemen is het verminderde waterverbruik in vergelijking met de maceratie van suikerbieten in een warmwaterreactor. De suikersapoplossing die in het tegenstroomverspreidingssysteem wordt geproduceerd, wordt ruwsap genoemd. De kleur van het ruwe sap kan variëren van zwart tot donkerrood, afhankelijk van het oxidatieniveau.
De gebruikte cossettes verlaten het diffusiesysteem als pulp met ca. 95% vocht, maar een laag sacharosegehalte.
De vochtige pulp wordt met een schroefpers geperst tot ca. 75% vocht om de resterende sacharose uit de pulp te recupereren.
De resterende pulp wordt gedroogd en voornamelijk als diervoeder gebruikt.
Carbonatatie wordt toegepast om onzuiverheden uit het ruwe sap te verwijderen voordat het kan worden neergeslagen in suikerkristallen. Daarom wordt het ruwe sap gemengd met warme kalkmelk, d.w.z. een suspensie van calciumhydroxide in water. Tijdens de carbonatatie slaan onzuiverheden zoals sulfaten, fosfaten, citraat en oxalaten neer. Ze neerslaan in de vorm van calciumzouten en grotere organische moleculen, zoals eiwitten, pectines en saponinen. Bovendien zet de alkalische pH-waarde de eenvoudige suikers glucose en fructose samen met het aminozuur glutamine om in chemisch stabiele carboxylzuren, die later via filtratie kunnen worden verwijderd, aangezien deze moleculen de kristallisatie zouden verstoren.
In de volgende processtap wordt kooldioxide door de alkalische suikeroplossing geborreld, waardoor de kalk als calciumcarbonaat neerslaat. De calciumcarbonaatdeeltjes binden enkele onzuiverheden. De zware deeltjes bezinken in de tank en kunnen via filtratie worden verwijderd. Na deze zuiverings- en reinigingsstappen wordt het zogenaamde dunne sap verkregen. Het dunne sap kan worden behandeld met natriumcarbonaat om de pH-waarde aan te passen en met een zwavelverbinding om verkleuring, die kan ontstaan door thermische afbraak van monosacchariden, te verminderen.
De verdamping wordt gebruikt om het dunne sap te concentreren met behulp van meervoudige verdampingssystemen, zodat het dunne sap verandert in een dik sap. Het diksap heeft ca. 60% sacharose in gewicht.
In de laatste stap wordt het diksap behandeld in kristallizers. Door het toevoegen en oplossen van gerecyclede suiker wordt een zogenaamde moederlikeur geproduceerd. De moederlikeur wordt verder geconcentreerd door het koken onder vacuüm in grote vaten, de zogenaamde vacuümpannen, en er wordt zeer fijn suikerkristal als zaaipunt toegevoegd. Deze kristallen groeien als suiker uit de moederlikeur die zich er omheen vormt. Het resulterende suikerkristal/stroop mengsel wordt een massecuite genoemd, een Franse term die betekent “gekookte massa”. De massecuite wordt in een centrifuge gevoerd, waar de "High Green siroop" door middel van centrifugale kracht uit de massecuite wordt verwijderd. Na het centrifugeren wordt water in de centrifuge gespoten om de suikerkristallen te wassen, waardoor een zogenaamde "Low Green syrup" ontstaat. De centrifuge draait vervolgens op zeer hoge snelheid om de kristallen gedeeltelijk te drogen. Wanneer de centrifuge vertraagt, wordt de suiker van de centrifugewanden geschraapt op een transportsysteem om de suiker naar een rotatiegranulaat te transporteren waar het gedroogd wordt met warme lucht. De droge, schone suikerkristallen zijn klaar om te worden verkocht aan raffinaderijen of voedselproducenten voor verdere behandeling of gebruik.