Ekstraktimi me ultratinguj i sheqerit nga rripat e panxharit të sheqerit
Ekstraktimi me ultratinguj rrit rendimentin e saharozës së ekstraktuar nga rripat e panxharit të sheqerit dhe shkurton ndjeshëm kohëzgjatjen e procesit të ekstraktimit. Trajtimi me ultratinguj është një teknikë e thjeshtë dhe e sigurt, e cila mund të kombinohet lehtësisht me teknologjinë aktuale të ekstraktimit me rrjedhje kundërrymë për të përmirësuar efikasitetin e ekstraktimit.
Ekstraktimi me ultratinguj i rripave të panxharit të sheqerit
Ekstraktimi i asistuar nga ultratingujt bazohet në parimin e funksionimit të kavitacionit akustik ose ultrasonik. Efektet mekanike, të cilat krijohen nga kavitacioni i induktuar me ultratinguj, shkaktojnë formimin e poreve nga ultratingujt dhe çarjen e mureve qelizore, gjë që më pas rrit përshkueshmërinë për molekulat e bllokuara brenda qelizës. Rrjedhja e lëngut dhe mikroturbulencat e shkaktuara nga kavitacioni përmirësojnë transferimin e masës gjatë procesit të ekstraktimit, në mënyrë që saharoza dhe molekulat e tjera të kalojnë në tretës, pra në ujë.
Ultrasonikatori UIP4000hdT për ekstraktimin industrial të panxharit të sheqerit.
- Paratrajtimi me ultratinguj (përpara kullës me kundërrymë)
- Trajtimi me ultratinguj gjatë ekstraktimit me kundërrymë
- Pastrajtimi me ultratinguj (pas kullës me kundërrymë)
Në varësi të impiantit ekzistues të ekstraktimit, objektivave të prodhimit dhe hapësirës së disponueshme, trajtimi me ultratinguj mund të integrohet lehtësisht në pajisjet ekzistuese si paratrajtim ose pastrajtim, si edhe gjatë ekstraktimit me rrjedhje kundërrymë.
Paratrajtimi me ultratinguj i rripave të panxharit të sheqerit
Paratrajtimi me ultratinguj i rripave të panxharit të sheqerit është një teknikë për intensifikimin e procesit. Ekstraktorët me ultratinguj mund të kombinohen lehtësisht me kullat e ekstraktimit me rrjedhje kundërrymë, të cilat përdoren kryesisht për ekstraktimin e panxharit të sheqerit. Një trajtim i shkurtër me ultratinguj i rripave të panxharit të sheqerit, përpara se ata të hyjnë në sistemin e ekstraktimit me kundërrymë, ndihmon në çarjen dhe hapjen e mureve qelizore. Trajtimi me ultratinguj nxit transferimin e masës ndërmjet tretësit (pra, ujit) dhe rripave të panxharit, në mënyrë që molekulat brendaqelizore, si saharoza, të kalojnë nga brendësia e qelizës në tretës. Paratrajtimi me ultratinguj i rripave të panxharit të sheqerit lehtëson dhe përshpejton ekstraktimin e saharozës në kolonën me rrjedhje kundërrymë.
Pamje SEM (200×) të mostrave të rripave të panxharit të sheqerit të trajtuara me ultratinguj në 400 W dhe 50°C për kohë të ndryshme ekstraktimi. A) ekstraktimi i rripave me rrjedhje kundërrymë; B) pas UAE për 10 min; C) pas UAE për 20 min; D) pas UAE për 40 min. Ekstraktimi me ultratinguj çan muret qelizore dhe çliron materialin brendaqelizor.
(©Fu et al., 2013)
Krahasimi i ekstraktimit me ultratinguj me ekstraktimin me kundërrymë
Fu et al. (2013) krahasuan ekstraktimin tradicional me rrjedhje kundërrymë me ekstraktimin me ultratinguj të saharozës nga rripat e panxharit të sheqerit. Rezultatet e studimit treguan se trajtimi me ultratinguj dha një rendiment më të lartë me pastërti më të madhe, ndërsa koha e ekstraktimit u shkurtua ndjeshëm nga 70 min. (me kundërrymë) në 40 min. (me ultratinguj). Ekstraktimi i asistuar nga ultratingujt (UAE) sjell një përqendrim më të ulët të papastërtive koloidale (veçanërisht të pektinave) dhe jep një rendiment më të lartë të saharozës (94,0±0,15%). Lëngu i ekstraktuar ka pastërti të lartë (92,6±0,11%). (shih Fu et al., 2013)
Meqenëse impiantet e prodhimit të sheqerit janë tashmë të pajisura me kulla konvencionale ekstraktimi me kundërrymë, përgjithësisht parapëlqehet kombinimi i trajtimit sinergjik me ultratinguj me instalimin ekzistues. Për ta zbatuar ekstraktimin e saharozës me ultratinguj në mënyrën më efikase për sa i përket kostos dhe kohës, ekstraktimi me ultratinguj mund të integrohet si trajtim sinergjik përpara, gjatë ose pas ekstraktimit konvencional me rrjedhje kundërrymë. Meqenëse trajtimi me ultratinguj çan qelizat e panxharit të sheqerit dhe çliron saharozën nga qelizat, kohëzgjatja e trajtimit me rrjedhje kundërrymë mund të shkurtohet, ndërsa rendimenti i saharozës rritet.
- Proces i përshpejtuar
- Rendimente më të larta
- Intensifikim i procesit
- Efekte sinergjike me sistemet me kundërrymë
- Integrim i lehtë në pajisjet ekzistuese
- Testim i thjeshtë
- Zgjerim linear i shkallës së përpunimit
- Pak mirëmbajtje
- Kthim i shpejtë i investimit
Ekstraktorë tejzanorë me performancë të lartë
Sistemet e ekstraktimit të Hielscher Ultrasonics përdoren në mbarë botën në industrinë ushqimore dhe farmaceutike për prodhimin tregtar të ekstrakteve me cilësi të lartë që përdoren si produkte ushqimore, suplemente ushqimore ose produkte farmaceutike. Pavarësisht nëse dëshironi të testoni dhe të optimizoni parametrat e përpunimit tejzanor në shkallë laboratorike mbi banak apo të instaloni një sistem ekstraktimi tejzanor plotësisht industrial për prodhim në linjë, Hielscher Ultrasonics ka konfigurimin e përshtatshëm të ekstraktimit tejzanor për ju. Hapësira e vogël që zënë pajisjet dhe mundësitë fleksibël të instalimit lejojnë integrimin në impiantet ekzistuese edhe kur hapësira e përpunimit është e ngjeshur.
Standardizimi i procesit me Hielscher Ultrasonics
Produktet e cilësisë ushqimore duhet të prodhohen në përputhje me Praktikat e Mira të Prodhimit (GMP) dhe sipas specifikimeve të standardizuara të përpunimit. Sistemet digjitale të ekstraktimit të Hielscher Ultrasonics janë të pajisura me softuer inteligjent, i cili e bën të lehtë përcaktimin dhe kontrollin e saktë të procesit të sonikimit. Regjistrimi automatik i të dhënave ruan në kartën SD të integruar të gjithë parametrat e procesit tejzanor, si energjinë tejzanore (energjinë totale dhe neto), amplitudën, temperaturën, presionin (kur janë montuar sensorët e temperaturës dhe presionit), së bashku me datën dhe orën. Kjo ju lejon të rishikoni çdo lot të përpunuar me ultratinguj. Në të njëjtën kohë, sigurohen riprodhueshmëria dhe cilësia vazhdimisht e lartë e produktit.
Procesorët tejzanorë industrialë të Hielscher Ultrasonics mund të ofrojnë amplituda shumë të larta. Amplitudat deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme gjatë funksionimit 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotroda tejzanore të personalizuara. Qëndrueshmëria e pajisjeve tejzanore të Hielscher mundëson funksionimin 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në mjedise me kërkesa të larta.
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të sonikatorëve tanë:
| Vëllimi i lotit | Prurja | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500mL | 10 deri në 200mL/min | UP100H |
| 10 deri në 2000mL | 20 deri në 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 deri në 20L | 0,2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 deri në 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | më e lartë | grup pajisjesh UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Homogjenizues tejzanorë me fuqi të lartë nga shkalla laboratorike deri te shkalla pilot dhe shkalla industriale.
Literatura / Referencat
- 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.
Fakte që ia vlen të dini
Prodhimi i sheqerit
Saharoza, e njohur edhe si sheqeri i tryezës, prodhohet kryesisht nga kallami i sheqerit dhe nga panxhari i sheqerit (Beta vulgaris). Sheqeri, pra saharoza, nxirret nga panxhari duke përdorur ujë të nxehtë në një proces me disa etapa, ku lëngu bruto i sheqerit nxirret me anë të difuzionit në ujë të nxehtë në një sistem me rrjedhje në kundërrrymë. Më pas, lëngu i sheqerit përqendrohet nën vakum, pasohet nga larja ciklike dhe, në fund, nga tharja.
Pas korrjes, rrënjët e panxharit transportohen në fabrikën e përpunimit të sheqerit, ku panxhari lahet dhe më pas pritet mekanikisht në rripa të hollë, të ashtuquajturat feta të panxharit. Fetat futen në sistemin e ekstraktimit me rrjedhje në kundërrrymë. Sistemi me kundërrrymë funksionon nëpërmjet difuzionit dhe nxjerr sheqerin nga fetat në ujin e nxehtë.
Sistemet e difuzionit me kundërrrymë janë reaktorë të gjatë ose kulla / kolona të larta prej disa metrash, në të cilat fetat lëvizin në një drejtim (lart), ndërsa uji i nxehtë rrjedh në drejtimin e kundërt (poshtë). Impiantet moderne të ekstraktimit me kulla kanë një kapacitet përpunimi deri në 17 000 tonë metrikë në ditë. Koha tipike e qëndrimit të fetave në kullën me kundërrrymë është afërsisht 90 min., ndërsa uji qëndron vetëm 45 min. në kolonën e difuzionit. Përparësia kryesore e sistemeve me rrjedhje në kundërrrymë është përdorimi më i pakët i ujit krahasuar me macerimin e panxharit të sheqerit në një reaktor me ujë të nxehtë. Tretësira e lëngut të sheqerit që prodhohet në sistemin e difuzionit me kundërrrymë quhet lëng bruto. Ngjyra e lëngut bruto mund të variojë nga e zeza në të kuqe të errët, në varësi të nivelit të oksidimit të tij.
Fetat e shteruara dalin nga sistemi i difuzionit si pulpë me afërsisht 95% lagështi, por me përmbajtje të ulët saharoze.
Pulpa e lagësht presohet me një presë me vidë deri në afërsisht 75% lagështi për të rikuperuar saharozën e mbetur në pulpë.
Pulpa e mbetur thahet dhe përdoret kryesisht si ushqim për kafshët.
Karbonatimi zbatohet për të larguar papastërtitë nga lëngu bruto përpara se ai të mund të precipitohet në kristale sheqeri. Për këtë qëllim, lëngu bruto përzihet me qumësht gëlqereje të nxehtë, pra një suspension të hidroksidit të kalciumit në ujë. Gjatë karbonatimit, papastërti si sulfatet, fosfatet, citrati dhe oksalatet precipitojnë. Ato precipitojnë në formën e kripërave të kalciumit dhe molekulave organike më të mëdha, p.sh. proteinave, pektinave dhe saponinave. Përveç kësaj, vlera alkaline e pH-së i shndërron sheqernat e thjeshta glukozë dhe fruktozë, së bashku me aminoacidin glutaminë, në acide karboksilike kimikisht të qëndrueshme, të cilat mund të largohen më vonë nëpërmjet filtrimit, pasi këto molekula do të pengonin kristalizimin.
Në etapën pasuese të procesit, dioksidi i karbonit kalohet në formë flluskash përmes tretësirës alkaline të sheqerit, duke precipituar gëlqeren si karbonat kalciumi. Grimcat e karbonatit të kalciumit lidhin disa papastërti. Grimcat e rënda fundërrojnë në rezervuar dhe mund të largohen nëpërmjet filtrimit. Pas këtyre etapave të purifikimit dhe pastrimit, përftohet i ashtuquajturi lëng i hollë. Lëngu i hollë mund të trajtohet me sodë të kalcinuar për të rregulluar vlerën e pH-së, si edhe me një përbërje me bazë squfuri për të pakësuar ngjyrosjen, e cila mund të shfaqet për shkak të zbërthimit termik të monosakarideve.
Avullimi përdoret për të përqendruar lëngun e hollë duke përdorur sisteme avullimi me efekte të shumëfishta, në mënyrë që lëngu i hollë të shndërrohet në lëng të trashë. Lëngu i trashë përmban afërsisht 60% saharozë sipas masës.
Në etapën përfundimtare, lëngu i trashë trajtohet në kristalizatorë. Duke shtuar dhe tretur sheqer të ricikluar, prodhohet i ashtuquajturi lëng amë. Lëngu amë përqendrohet më tej duke u zier nën vakum në enë të mëdha, të njohura si enë avullimi me vakum, dhe shtohen kristale shumë të imëta sheqeri si pika mbjelljeje për kristalizimin. Këto kristale rriten ndërsa sheqeri nga lëngu amë formohet rreth tyre. Përzierja e përftuar e kristaleve të sheqerit / shurupit quhet masekuit, një term francez që do të thotë “masë e gatuar”. Masekuiti futet në një centrifugë, ku “shurupi i gjelbër i lartë” largohet nga masekuiti me anë të forcës centrifugale. Pas centrifugimit, në centrifugë spërkatet ujë për të larë kristalet e sheqerit, gjë që prodhon të ashtuquajturin “shurup i gjelbër i ulët”. Më pas, centrifuga rrotullohet me shpejtësi shumë të larta për t’i tharë pjesërisht kristalet. Kur centrifuga ngadalësohet, sheqeri kruhet nga muret e saj dhe kalon në një sistem transportues për t’u dërguar në një granulator rrotullues, ku thahet me ajër të ngrohtë. Kristalet e thata dhe të pastra të sheqerit janë gati për t’iu shitur rafinerive ose prodhuesve ushqimorë për trajtim ose përdorim të mëtejshëm.