Ultraljudsextraktion av socker ur sockerbetssnitsel

Ultraljudsextraktion ökar utbytet av extraherad sackaros ur sockerbetssnitsel och förkortar extraktionsprocessens varaktighet avsevärt. Ultraljudsbehandling är en enkel och säker teknik som lätt kan kombineras med den nuvarande tekniken för motströmsextraktion för att förbättra extraktionseffektiviteten.

Ultraljudsextraktion av sockerbetssnitsel

Ultraljudsassisterad extraktion bygger på verkningsprincipen för akustisk kavitation eller ultraljudskavitation. De mekaniska effekter som uppstår genom ultraljudsinducerad kavitation orsakar sonoporation och sönderdelning av cellväggar, vilket i sin tur ökar genomsläppligheten för molekyler som är inneslutna i cellernas inre. Vätskeströmning och mikroturbulens som orsakas av kavitation förbättrar massöverföringen i extraktionsprocessen, så att sackaros och andra molekyler överförs till lösningsmedlet, dvs. vatten.

• Förbehandling med ultraljud (före motströmstornet)
• Ultraljudsbehandling under motströmsextraktionen
• Efterbehandling med ultraljud (efter motströmstornet)

Beroende på den befintliga extraktionsanläggningen, produktionsmålen och det tillgängliga utrymmet kan ultraljudsbehandling enkelt efterinstalleras som för- eller efterbehandling samt under motströmsextraktionen.

Förbehandling av sockerbetssnitsel med ultraljud

Förbehandling av sockerbetssnitsel med ultraljud är en processintensifierande teknik. Ultraljudsextraktorer kan enkelt kombineras med motströmsextraktionstorn, som huvudsakligen används för extraktion av sockerbetor. En kort ultraljudsbehandling av sockerbetssnitseln innan den förs in i motströmsextraktionssystemet hjälper till att bryta sönder och öppna cellväggarna. Ultraljudsbehandling främjar massöverföringen mellan lösningsmedlet (dvs. vatten) och betsnitseln, så att intracellulära molekyler såsom sackaros överförs från cellernas inre till lösningsmedlet. Förbehandlingen av sockerbetssnitsel med ultraljud underlättar och påskyndar sackarosextraktionen i motströmskolonnen.

SEM (200×) av prover av sockerbetssnitsel som ultraljudsbehandlats vid 400 W och 50°C under olika extraktionstider. A) motströmsextraktion av snitsel; B) efter UAE i 10 min; C) efter UAE i 20 min; D) efter UAE i 40 min. Ultraljudsextraktion bryter sönder cellväggarna och frigör det intracellulära materialet.
(©Fu et al., 2013)

Jämförelse mellan ultraljudsextraktion och motströmsextraktion

Fu et al. (2013) jämförde traditionell motströmsextraktion med ultraljudsextraktion av sackaros ur sockerbetssnitsel. Studiens resultat visade att ultraljudsbehandling gav ett högre utbyte med högre renhet, samtidigt som extraktionstiden förkortades avsevärt från 70 min. (motström) till 40 min. (ultraljudsbehandling). Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) ger en lägre koncentration av kolloidala föroreningar (särskilt pektiner) och ett högre sackarosutbyte (94,0±0,15%). Den extraherade saften har hög renhet (92,6±0,11%). (jfr Fu et al., 2013)
Eftersom sockerproduktionsanläggningar redan är utrustade med konventionella motströmsextraktionstorn föredras i allmänhet en kombination av synergistisk ultraljudsbehandling och den befintliga installationen. För att tillämpa ultraljudsextraktion av sackaros på det mest kostnads- och tidseffektiva sättet kan ultraljudsextraktion installeras som en synergistisk behandling före, under eller efter konventionell motströmsextraktion. Eftersom ultraljudsbehandling bryter sönder sockerbetscellerna och frigör sackarosen ur cellerna kan motströmsbehandlingens varaktighet förkortas samtidigt som sackarosutbytet ökar.

Högpresterande ultraljudsextraktorer

Hielscher Ultrasonics extraktionssystem används över hela världen inom livsmedels- och läkemedelsindustrin för kommersiell produktion av högkvalitativa extrakt som används som livsmedel, kosttillskott eller läkemedel. Oavsett om du vill testa och optimera parametrar för ultraljudsbehandling i bänkskala eller installera ett helt industriellt ultraljudsextraktionssystem för inlineproduktion har Hielscher Ultrasonics en lämplig ultraljudsextraktionslösning för dig. Ett litet utrymmesbehov och flexibla installationsalternativ möjliggör eftermontering även i en trång processanläggning.

Processtandardisering med Hielscher Ultrasonics

Produkter av livsmedelskvalitet bör framställas i enlighet med god tillverkningssed (GMP) och enligt standardiserade processpecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitala extraktionssystem levereras med intelligent programvara som gör det enkelt att ställa in och styra ultraljudsbehandlingen exakt. Automatisk dataregistrering skriver alla ultraljudsprocessparametrar, såsom ultraljudsenergi (total energi och nettoenergi), amplitud, temperatur och tryck (när temperatur- och trycksensorer är monterade), med datum- och tidsstämpel på det inbyggda SD-kortet. Detta gör det möjligt att granska varje ultraljudsbehandlad sats. Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och genomgående hög produktkvalitet.
Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla dagar i veckan. För ännu högre amplituder finns specialanpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör drift dygnet runt, alla dagar i veckan, vid hög belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: