Extracția cu ultrasunete de zahăr din cossettes sfeclă de zahăr
Extracția cu ultrasunete îmbunătățește randamentul zaharozei extrase din cossettes sfeclă de zahăr și reduce semnificativ durata procesului de extracție. Sonicare este o tehnică simplă și sigură, care poate fi ușor combinată cu tehnologia actuală de extracție a fluxului contra-curent, în scopul de a îmbunătăți eficiența extracției.
Ultrasonic sfeclă de zahăr Cossette Extracție
Extracția asistată cu ultrasunete se bazează pe principiul de lucru al cavitației acustice sau cu ultrasunete. Efectele mecanice, care sunt generate de cavitație indusă ultrasonically, provoacă sono-porație și perturbarea pereților celulari, care crește ulterior permeabilitatea moleculelor prinse în interiorul celulei. Cavitațiecauzate de streaming lichid și micro-turbulențe îmbunătăți transferul de masă a procesului de extracție, astfel încât zaharoză și alte molecule sunt transferate în solvent, adică apă.
Extracția cu ultrasunete poate fi instalat în diferite etape în timpul extracției zaharozei:
- Pre-tratament cu ultrasunete (înainte de turnul contra-curent)
- Sonicare în timpul extracției contracurentului
- Post-tratament cu ultrasunete (după turnul contra-curent)
În funcție de instalația de extracție existentă, obiectivele de producție și spațiul disponibil, sonicare poate fi ușor retro-montate ca pre- sau post-tratament, precum și în timpul extracției fluxului contracurent.
Cu ultrasunete pre-tratamentul de cossettes sfeclă de zahăr
Cu ultrasunete pre-tratament de cossettes sfeclă de zahăr este un proces de intensificare a tehnicii. Extractoare cu ultrasunete pot fi ușor combinate cu turnuri de extracție a fluxului de contra-curent, care sunt utilizate în principal pentru extracția sfeclei de zahăr. O sonicare scurt de cossettes sfeclă de zahăr înainte de a intra în sistemul de extracție contra-curent ajuta la perturbarea și deschide pereții celulelor. Ultrasonication promovează transferul de masă între solvent (de exemplu, apă) și cossettes sfeclă, astfel încât moleculele intracelulare, ar fi zaharoza sunt transferate din interiorul celulei la solvent. Pre-tratamentul cu ultrasunete de cossettes sfeclă de zahăr facilitează și accelerează extracția zaharoză în coloana de flux contra-curent.
SEM (200×) de probe de cosste din sfeclă de zahăr sonicated la 400 W la 50 °C pentru timp de extracție diferite. a) fluxul contracurent de extracție cossettes; B) după EAU timp de 10 min; C) după EAU timp de 20 min; D) după Emiratele Arabe Unite pentru 40 min. Extracția cu ultrasunete perturbă pereții celulelor și eliberează materialul intracelular.
sursa imaginii: Fu et al., 2013
Procesor cu ultrasunete UIP4000hdT (4kW) (4kW) (4kW)
Compararea ultrasonic vs contra-curent de extracție
Fu et al. (2013) a comparat extracția tradițională a fluxului contra-curent cu extracția cu ultrasunete a zaharoză din cossette sfeclă de zahăr. Rezultatele studiului au arătat că sonicare a dus la un randament mai mare de puritate superioară, în timp ce timpul de extracție a fost redus semnificativ de la 70 min. (contracurent) la 40 min. (sonicare). Extracția asistată ultrasonically (EAU) duce la o concentrație mai mică de impuritate coloidală (în special pectine), și dă un randament mai mare de zaharoză (94.0±0.15%). Sucul extras de înaltă puritate (92,6±0,11%). (vezi Fu et al., 2013)
Deoarece instalațiile de producție a zahărului sunt deja echipate cu turnuri convenționale de extracție contracurentă, combinația de sonicare sinergică cu instalația existentă este, în general, favorizată. În scopul de a aplica extracția zaharozei cu ultrasunete în modul cel mai rentabil și timp eficient, extracția cu ultrasunete poate fi instalat ca tratament sinergic înainte, în timpul, sau după extracția convențională a fluxului contra-curent. Pe măsură ce sonicareperonizează celulele sfeclei de zahăr și eliberează zaharoza din celule, durata tratamentului fluxului contra-curent poate fi redusă, în timp ce randamentul zaharozei este îmbunătățit.
- Proces accelerat
- randamente mai mari
- proces de intensificare
- Efecte sinergice cu sisteme de contracurent
- Retehnologizare ușoară
- Testare simplă
- scalabilitate liniară
- întreținere redusă
- rapid RoI
Extractori de înaltă performanță cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics "sisteme de extracție sunt utilizate în întreaga lume în produsele alimentare și pharma pentru producția comercială de extracte de înaltă calitate utilizate ca produse alimentare, suplimente alimentare sau farmaceutice. Wether pe care doriți să testați și să optimizați parametrii de procesare cu ultrasunete pe banca-nivel de top sau de a instala un sistem de extracție cu ultrasunete complet industriale pentru producția inline, Hielscher Ultrasonics are instalarea corespunzătoare de extracție cu ultrasunete pentru tine. O imprimare mică a piciorului și opțiuni flexibile de instalare permit montarea retroactivă chiar și într-o instalație de procesare înghesuită.
Procesul de standardizare cu Hielscher Ultrasonics
Produsele de calitate alimentară ar trebui să fie produse în conformitate cu bunele practici de fabricație (BPF) și în conformitate cu specificațiile standardizate de prelucrare. Sistemele digitale de extracție Hielscher Ultrasonics vin cu software inteligent, ceea ce îl face ușor de setat și de controlat cu precizie procesul de sonicare. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii de proces cu ultrasunete, ar fi energia ultrasunetelor (energie totală și netă), amplitudine, temperatură, presiune (atunci când senzorii temp și presiune sunt montate) cu data și ora ștampila pe built-in SD-card. Acest lucru vă permite să revizuiască fiecare lot ultrasonically prelucrate . În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și calitatea continuă ridicată a produsului.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi ușor de rulat în mod continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 funcționarea la grele și în medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:
| volum lot | Debit | Aparate recomandate |
|---|---|---|
| 1 la 500mL | 10 până la 200 ml / min | UP100H |
| 10 la 2000ml | 20 până la 400ml / min | Uf200 ः t. UP400St |
| 0.1 la 20L | 0.2 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| N / A. | 10 la 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Omogenizatoare cu ultrasunete de mare putere de la laborator la Pilot și Industrial scară.
Literatură / Referințe
- 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.
Ce trebuie să știți
Producția de zahăr
Zaharoza, cunoscută și sub numele de zahăr de masă, este produsă în principal din trestie de zahăr și din sfeclă de zahăr (Beta vulgaris). Zahărul, adică zaharoza, este extras din sfeclă cu apă caldă într-un proces în etape multiple, în care sucul de zahăr brut este extras într-o difuzie de apă caldă într-un sistem de curgere contracurentă. După aceea, sucul de zahăr este concentrat sub vid, urmat de spălare ciclică și în cele din urmă de uscare.
După recoltare, rădăcinile sfeclei sunt transportate la instalația de prelucrare a zahărului, unde sfecla este spălată și apoi tăiată mecanic în fâșii feliate, așa-numitele cossettes. Cossettes sunt alimentate în a contra-curent flux de sistem de extracție. Sistemul contracurent funcționează prin difuzie și sapă conținutul de zahăr din cossettes în apă fierbinte.
Sistemele de difuzie contracurentsunt reactoare lungi sau turnuri înalte / coloane de câțiva metri în care cossettes debit într-o singură direcție (în sus), în timp ce apa caldă curge în direcția opusă (în aval). Instalațiile moderne de extracție a turnului au o capacitate de procesare de până la 17.000 de tone metrice pe zi. Timpul tipic de retenție al cossettes în turnul contracurent este de aproximativ 90 min., în timp ce apa rămâne doar 45 min. în coloana difuzorului. Principalul avantaj al sistemelor de flux contra-curent este utilizarea redusă a apei în comparație cu macerarea sfeclei de zahăr într-un reactor cu apă caldă. Soluția de suc de zahăr care este produsă în sistemul de difuzie contra-curent se numește suc crud. Culoarea sucului brut poate varia de la negru la roșu închis, în funcție de nivelul său de oxidare.
Cossettes petrecut iese din sistemul de difuzie ca pastă cu aproximativ 95% umiditate, dar conținut scăzut de zaharoză.
Pulpa umedă este presată cu o apăsare cu șurub pentru a aprox. 75% umiditate pentru a recupera zaharoza rămasă din pulpă.
Pulpa rămasă este uscată și utilizată în principal ca hrană pentru animale.
Carbonatarea se aplică pentru a elimina impuritățile din sucul crud înainte de a putea fi precipitată la cristale de zahăr. Prin urmare, sucul crud se amestecă cu lapte cald de var, adică o suspensie de hidroxid de calciu în apă. În timpul carbonatării, impuritățile, ar fi sulfații, fosfații, citratul și oxalații precipită. Acestea precipită sub formă de săruri de calciu și molecule organice mai mari , de exemplu proteine, pectine și saponine. În plus, valoarea pH-ului alcalin convertește glucoza și fructoza zaharurilor simple împreună cu aminoacidul glutamină, în acizi carboxilici stabili chimic, care pot fi eliminați mai târziu prin filtrare, deoarece aceste molecule ar interfera cu cristalizarea.
În etapa următoare a procesului, dioxidul de carbon este bulat prin soluția de zahăr alcalin, precipitând varul ca carbonat de calciu. Particulele de carbonat de calciu leagă unele impurități. Particulele grele se stabilesc în rezervor și pot fi îndepărtate prin filtrare. După aceste trepte de purificare și curățare se obține așa-numitul suc subțire. Sucul subțire ar putea fi tratat cu sodă pentru a ajusta valoarea pH-ului, precum și cu un compus pe bază de sulf pentru a reduce colorarea, care ar putea apărea din cauza descompunerii termice a monozaharidelor.
Evaporarea este utilizată pentru a concentra sucul subțire folosind sisteme de evaporare cu efect multiplu, astfel încât sucul subțire se transformă într-un suc gros. Sucul gros are aproximativ 60% zaharoză în greutate.
În pasul final, sucul gros este tratat în cristalizatoare. Prin adăugarea și dizolvarea zahărului reciclat, se produce așa-numitul lichior mama. Lichiorul mama este concentrat în continuare prin fierbere sub un vid în vase mari, cunoscut sub numele de vid tigăi, și cristal de zahăr foarte fin se adaugă ca puncte de însămânțare. Aceste cristale cresc pe măsură ce zahărul din băutura mamă se formează în jurul lor. Amestecul de cristal de zahăr rezultat / sirop se numește un masecuite, un termen francez care înseamnă “masă gătită”. Massecuite este alimentat într-o centrifugă, în cazul în care "High Green sirop" este eliminat din massecuite prin forță centrifugă. După un centrifucagtion, apa este apoi pulverizat în centrifugă pentru a spăla cristalele de zahăr, care produce un așa-numit "sirop scăzut verde". Centrifuga se rotește apoi la viteze foarte mari pentru a usca parțial cristalele. Când centrifuga încetinește, zahărul este răzuit din pereții centrifugi pe un sistem transportoare pentru a transporta zahărul într-un granulator de rotație unde este uscat de aer cald. Cristalele de zahăr uscate și curate sunt gata să fie vândute rafinăriilor sau producătorilor de alimente pentru tratament sau utilizare ulterioară.