Ultraljud utvinning av socker från sockerbets cossettes
Ultraljud utvinning ökar avkastningen av extraherade sackaros från sockerbetor cossettes och minskar extraktionsprocessen varaktighet avsevärt. Ultraljudsbehandling är en enkel och säker teknik, som lätt kan kombineras med den nuvarande motströmsflödesutvinning teknik för att förbättra extraktion effektivitet.
Ultraljud sockerbetor Cossette Utvinning
Ultraljud-assisted extraktion är baserad på arbetsprincipen för akustisk eller ultraljud kavitation. De mekaniska effekterna, som genereras av ultraljud inducerad kavitation, orsakar sono-poration och störningar av cellväggar, vilket därefter ökar permeabiliteten hos molekyler instängda i cellens inre. Kavitation orsakade vätskeströmning och mikroturbulenser förbättrar massöverföringen av extraktionsprocessen, så att sackaros och andra molekyler överförs till lösningsmedlet, dvs vatten.
Ultraljud extraktion kan installeras vid olika steg under sackaros utvinning:
- Ultraljud förbehandling (före motströmstorn)
- Ultraljudsbehandling under kontraströmsextraktion
- Ultraljud efter behandling (efter motströmstorn)
Beroende på den befintliga utvinningsanläggningen, produktionsmål och tillgängligt utrymme, kan ultraljudsbehandling enkelt eftermonteras som pre- eller efterbehandling samt under kontraström flöde utvinning.
Ultraljud förbehandling av sockerbets cossettes
Ultraljud förbehandling av sockerbets cossettes är en process intensifiera teknik. Ultraljud extractors kan enkelt kombineras med motströms flöde utvinning torn, som främst används för sockerbetsextraktion. En kort ultraljudsbehandling av sockerbeten cossettes innan de kommer in i motströms extraktionssystem bidra till att störa och öppna cellväggarna. Ultraljud främjar massöverföring mellan lösningsmedlet (dvs. vatten) och bet cossettes, så att de intracellulära molekylerna såsom sackaros överförs från cellinteriören till lösningsmedlet. Ultraljud förbehandling av sockerbetor cossettes underlättar och påskyndar sackaros utvinning i motströmsflöde kolumn.
SEM (200 ×) sockerbetskosettörprover som är sojade vid 400 W vid 50 °C under olika extraktionstid. A) motströms flöde av cossettes extraktion; B) efter Uae i 10 min; C) efter Uae i 20 min; D) efter UAE i 40 min. Ultraljud utvinning stör cellväggarna och släpper det intracellulära materialet.
bildkälla: Fu et al., 2013
Ultraljuds processor UIP4000hdT (4kW)
Jämförelse av ultraljud vs motströms utvinning
Fu et al. (2013) jämförde den traditionella motströmsflödesextraktionen med ultraljudsextraktion av sackaros från sockerbetscossett. Resultaten av studien visade att ultraljudsbehandling resulterade i högre utbyte av överlägsen renhet, medan extraktionstiden minskades avsevärt från 70 min. (motström) till 40 min. (ultraljudsbehandling). Ultraljud assisterad extraktion (UAE) resulterar i en lägre kolloidal förorening koncentration (särskilt pectins), och ger en högre sackaros avkastning (94,0 ± 0,15%). Den extraherade saften med hög renhet (92,6±0,11%). (jfr Fu et al., 2013)
Eftersom sockerproduktionsanläggningar redan är utrustade med konventionella motströmsutvinningstorn, gynnas kombinationen av synergistisk ultraljudsbehandling med den befintliga installationen i allmänhet. För att tillämpa ultraljud sackaros utvinning på det mest kostnads- och tidseffektiva sätt, ultraljud utvinning kan installeras som synergistisk behandling före, under eller efter konventionella motströmsflöde utvinning. Som ultraljudsbehandling stör sockerbetsceller och släpper sackaros från cellerna, varaktigheten av motströmsflöde behandling kan minskas, medan sackaros avkastningen förbättras.
- Accelererad process
- Högre avkastning
- processintensifiering
- Synergetiska effekter w/ motströmssystem
- Enkel eftermontering
- Enkel testning
- Linjär skalbarhet
- lågt underhåll
- Snabb ROI
Ultrasonic Extractors med hög prestanda
Hielscher Ultrasonics utvinningssystem används över hela världen i livsmedel och pharma för kommersiell produktion av högkvalitativa extrakt som används som livsmedelsprodukter, kosttillskott eller läkemedel. Oavsett om du vill testa och optimera ultraljudsbearbetningsparametrar på bänkhöjdsnivå eller installera ett helt industriellt ultraljudsextraktionssystem för inlineproduktion, har Hielscher Ultrasonics den lämpliga ultraljudsutvinningsinställningen för dig. Ett litet fottryck och flexibla installationsalternativ möjliggör eftermontering även i en fullproppad bearbetningsanläggning.
Processstandardisering med Hielscher Ultrasonics
Produkter av livsmedelskvalitet bör produceras i enlighet med god tillverkningssed och enligt standardiserade bearbetningsspecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitala extraktionssystem levereras med intelligent programvara, vilket gör det enkelt att ställa in och kontrollera ultraljudsbehandling processen exakt. Automatisk datainspelning skriver alla ultraljud processparametrar såsom ultraljud energi (total och nettoenergi), amplitud, temperatur, tryck (när temp och trycksensorer är monterade) med datum och tidsstämpel på den inbyggda SD-kortet. Detta gör att du kan revidera varje ultraljud bearbetas parti . Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och kontinuerligt hög produktkvalitet.
Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns. Robustheten av Hielschers ultraljud utrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och i krävande miljöer.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:
| batch Volym | Flödeshastighet | Rekommenderade Devices |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml / min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 till 100 liter | 2 till 10 1 / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 till 100 l / min | UIP16000 |
| n.a. | större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Hög effekt ultraljud Homogenisatorer från Labb till Pilot och Industriell Skala.
Litteratur / Referenser
- 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.
Fakta Värt att veta
Sockerproduktion
Sackaros, även känd som bordssocker, framställs huvudsakligen av sockerrör och sockerbetor (Beta vulgaris). Socker, dvs sackaros, utvinns ur rödbetor med varmt vatten i en stegvis process i flera steg, där råsockerjuice utvinns i en diffusion för varmt vatten i ett motströmsflödessystem. Därefter är sockersaften koncentrerad under vakuum, följt av cyklisk tvättning och slutligen torkning.
Efter skörden transporteras betrötterna till sockerbearbetningsanläggningen, där betor tvättas och sedan mekaniskt skärs i tunt skivade remsor, de så kallade cossettesna. Cossettes matas in i kontraströmflödesextraktionssystemet. Motströmssystemet fungerar genom diffusion och läcker sockerhalten från cossettes i varmt vatten.
Motströmsdiffusionssystemen är långa reaktorer eller höga torn/ kolonner på flera meter där cossettes flödar i en riktning (uppåt) medan varmt vatten strömmar i motsatt riktning (nedströms). Moderna tornutvinningsanläggningar har en bearbetningskapacitet på upp till 17 000 ton per dag. Den typiska retentionstiden för cossettes i motströmstornet är ca 90 min., medan vattnet förblir endast 45 min. i diffusorkolonnen. Den största fördelen med motströmsflödessystem är minskad vattenanvändning jämfört med sockerbetsmakening i en varmvattenreaktor. Sockerjuicelösningen som produceras i motströmsdiffusionssystemet kallas rå juice. Den råa juicefärgen kan variera mellan svart till mörkröd beroende på dess oxidationsnivå.
De förbrukade cossettesna lämnar diffusionsystemet som massa med ca. 95% fukt, men låg sackaroshalt.
Den fuktiga massan pressas med en skruvpress till ca 75% fukt för att återvinna resterande sackaros från massan.
Resterande massa torkas och används huvudsakligen som djurfoder.
Karbonateras appliceras för att avlägsna föroreningar från rå juice innan den kan fällas ut till sockerkristaller. Därför blandas den råa saften med varm mjölk av kalk, dvs en suspension av kalciumhydroxid i vatten. Under karbonateringen fälls föroreningar som sulfater, fosfater, citrat och oxalater ut. De fälls ut i form av kalciumsalter och större organiska molekyler , t ex proteiner, pectiner och saponiner. Dessutom omvandlar det alkaliska pH-värdet det enkla sockersockret glukos och fruktos tillsammans med aminosyran glutamin, till kemiskt stabila karboxylsyror, som kan tas bort senare via filtrering, eftersom dessa molekyler skulle störa kristalliseringen.
I följande process steg, koldioxid bubblas genom alkaliska socker lösning, fällning kalken som kalciumkarbonat. Kalciumkarbonatpartiklarna binder vissa föroreningar. De tunga partiklarna lägger sig i tanken och kan avlägsnas via filtrering. Efter dessa renings- och rengöringssteg erhålls den så kallade tunna saften. Den tunna saften kan behandlas med soda för att justera pH-värdet samt med en svavelbaserad förening för att minska färgningen, vilket kan uppstå på grund av termisk nedbrytning av monosackarider.
Avdunstning används för att koncentrera den tunna saften med hjälp av flera effekt avdunstningssystem, så att den tunna saften förvandlas till en tjock juice. Den tjocka saften har ca 60% sackaros i vikt.
I det sista steget behandlas den tjocka saften i kristalliserare. Genom att tillsätta och lösa upp återvunnet socker produceras en så kallad modersprit. Moderspriten koncentreras ytterligare genom att koka under ett vakuum i stora kärl, så kallade vakuumpannor, och mycket fin sockerkristall tillsätts som såddpunkter. Dessa kristaller växer som socker från modersprit former runt dem. Den resulterande sockerkristall / sirap blandningen kallas en massecuite, en fransk term som innebär “kokt massa”. Massecuiten matas in i en centrifug, där "High Green sirap" avlägsnas från massecuiten med centrifugalkraft. Efter en centrifucagtion sprutas vatten sedan in i centrifugen för att tvätta sockerkristaller, som producerar en så kallad "Low Green sirap". Centrifugen snurrar sedan i mycket höga hastigheter för att delvis torka kristallerna. När centrifugen saktar ner skrapas sockret från centrifugväggarna på ett transportörsystem för att transportera sockret till en rotationsgranulat där det torkas av varm luft. De torra, rena sockerkristallen är redo att säljas till raffinaderier eller livsmedelstillverkare för vidare behandling eller användning.