การสกัดน้ําตาลด้วยอัลตราโซนิกจากหัวบีทน้ําตาล Cossettes
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มผลผลิตของซูโครสที่สกัดจากหัวบีทน้ําตาล cossettes และลดระยะเวลาของกระบวนการสกัดได้อย่างมาก Sonication เป็นเทคนิคที่ง่ายและปลอดภัยซึ่งสามารถใช้ร่วมกับเทคโนโลยีการสกัดการไหลทวนกระแสในปัจจุบันได้อย่างง่ายดายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัด
การสกัด Sugar Beet Cossette อัลตราโซนิก
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยขึ้นอยู่กับหลักการทํางานของโพรงอากาศแบบอะคูสติกหรืออัลตราโซนิก ผลกระทบทางกลซึ่งเกิดจากโพรงอากาศที่เกิดจากอัลตราโซนิกทําให้เกิดการเกิดคลื่นเสียงและการหยุดชะงักของผนังเซลล์ซึ่งจะเพิ่มการซึมผ่านของโมเลกุลที่ติดอยู่ในภายในเซลล์ในภายหลัง การไหลของของเหลวและความปั่นป่วนขนาดเล็กทําให้เกิดโพรงอากาศช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลของกระบวนการสกัดเพื่อให้ซูโครสและโมเลกุลอื่น ๆ ถูกถ่ายโอนไปยังตัวทําละลายเช่นน้ํา
เครื่องอัลตราโซนิก UIP4000hdT สําหรับการสกัดหัวบีทน้ําตาลอุตสาหกรรม
- การปรับสภาพอัลตราโซนิก (ก่อนหอคอยทวนกระแส)
- Sonication ระหว่างการสกัดกระแสย้อนกลับ
- หลังการรักษาอัลตราโซนิก (หลังจากหอคอยกระแสย้อนกลับ)
ขึ้นอยู่กับโรงงานสกัดที่มีอยู่เป้าหมายการผลิตและพื้นที่ที่มีอยู่ sonication สามารถติดตั้งเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดายเป็นก่อนหรือหลังการบําบัดตลอดจนในระหว่างการสกัดการไหลย้อนกลับ
การปรับสภาพอัลตราโซนิกก่อนการรักษาของหัวบีทน้ําตาล Cossettes
การปรับสภาพอัลตราโซนิกก่อนของหัวบีทน้ําตาลเป็นเทคนิคการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ เครื่องสกัดอัลตราโซนิกสามารถใช้ร่วมกับหอสกัดการไหลทวนกระแสได้อย่างง่ายดายซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สําหรับการสกัดหัวบีทน้ําตาล การ sonication สั้น ๆ ของ cossettes หัวบีทน้ําตาลก่อนที่พวกเขาจะเข้าสู่ระบบการสกัดทวนกระแสช่วยในการขัดขวางและเปิดผนังเซลล์ อัลตราโซนิกส่งเสริมการถ่ายโอนมวลระหว่างตัวทําละลาย (เช่นน้ํา) และบีทรูทคอสเซ็ตต์เพื่อให้โมเลกุลภายในเซลล์เช่นซูโครสถูกถ่ายโอนจากภายในเซลล์ไปยังตัวทําละลาย การปรับสภาพอัลตราโซนิกของหัวบีทน้ําตาล cossettes ช่วยอํานวยความสะดวกและเร่งการสกัดซูโครสในคอลัมน์การไหลทวนกระแส
SEM (200×) ของตัวอย่างคอสเซ็ตต์หัวบีทน้ําตาลที่โซนิกที่ 400 W ที่ 50 °C สําหรับเวลาสกัดที่แตกต่างกัน A) การไหลย้อนกลับของการสกัด cossettes B) หลังจากสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์เป็นเวลา 10 นาที C) หลังจากสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์เป็นเวลา 20 นาที D) หลังจากสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์เป็นเวลา 40 นาที การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจะทําลายผนังเซลล์และปล่อยวัสดุภายในเซลล์
(©Lu et al., 2013)
การเปรียบเทียบการสกัดอัลตราโซนิกกับกระแสย้อนกลับ
Fu et al. (2013) เปรียบเทียบการสกัดการไหลทวนกระแสแบบดั้งเดิมกับการสกัดซูโครสอัลตราโซนิกจากคอสเซ็ตต์หัวบีทน้ําตาล ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการ sonication ส่งผลให้ผลผลิตที่สูงขึ้นของความบริสุทธิ์ที่เหนือกว่าในขณะที่เวลาในการสกัดลดลงอย่างมีนัยสําคัญจาก 70 นาที (ทวนกระแส) เป็น 40 นาที (sonication) การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วย (UAE) ส่งผลให้ความเข้มข้นของสิ่งเจือปนคอลลอยด์ลดลง (โดยเฉพาะเพคติน) และให้ผลผลิตซูโครสที่สูงขึ้น (94.0±0.15%) น้ําผลไม้ที่สกัดมีความบริสุทธิ์สูง (92.6±0.11%) (อ้างอิง Fu et al., 2013)
เนื่องจากโรงงานผลิตน้ําตาลมีการติดตั้งหอสกัดทวนกระแสธรรมดาอยู่แล้วการรวมกันของ sonication synergistic กับการติดตั้งที่มีอยู่จึงเป็นที่นิยมโดยทั่วไป เพื่อใช้การสกัดซูโครสอัลตราโซนิกในลักษณะที่คุ้มค่าและประหยัดเวลาที่สุดการสกัดอัลตราโซนิกสามารถติดตั้งเป็นการรักษาเสริมฤทธิ์กันก่อนระหว่างหรือหลังการสกัดการไหลทวนกระแสธรรมดา เนื่องจาก sonication ขัดขวางเซลล์หัวบีทน้ําตาลและปล่อยซูโครสออกจากเซลล์ระยะเวลาของการบําบัดการไหลย้อนกลับสามารถลดลงได้ในขณะที่ผลผลิตซูโครสจะเพิ่มขึ้น
- กระบวนการเร่งความเร็ว
- ผลตอบแทนที่สูงขึ้น
- การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ
- เอฟเฟกต์เสริมฤทธิ์กับระบบทวนกระแส
- ติดตั้งย้อนยุคได้ง่าย
- การทดสอบอย่างง่าย
- ความสามารถในการปรับขนาดเชิงเส้น
- การบํารุงรักษาต่ํา
- ROI ที่รวดเร็ว
เครื่องสกัดอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง
ระบบการสกัดของ Hielscher Ultrasonics ถูกนํามาใช้ทั่วโลกในอาหารและยาสําหรับการผลิตสารสกัดคุณภาพสูงในเชิงพาณิชย์ที่ใช้เป็นผลิตภัณฑ์อาหารผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหรือยา ไม่ว่าคุณจะต้องการทดสอบและเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การประมวลผลอัลตราโซนิกในระดับโต๊ะหรือติดตั้งระบบสกัดอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสําหรับการผลิตแบบอินไลน์ Hielscher Ultrasonics มีการตั้งค่าการสกัดอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสําหรับคุณ รอยเท้าขนาดเล็กและตัวเลือกการติดตั้งที่ยืดหยุ่นช่วยให้สามารถติดตั้งเพิ่มเติมได้แม้ในโรงงานแปรรูปที่อัดแน่น
การกําหนดมาตรฐานกระบวนการด้วย Hielscher Ultrasonics
ผลิตภัณฑ์เกรดอาหารควรผลิตตามแนวทางปฏิบัติที่ดีในการผลิต (GMP) และภายใต้ข้อกําหนดการแปรรูปที่ได้มาตรฐาน ระบบสกัดแบบดิจิตอลของ Hielscher Ultrasonic มาพร้อมกับซอฟต์แวร์อัจฉริยะซึ่งทําให้ง่ายต่อการตั้งค่าและควบคุมกระบวนการ sonication อย่างแม่นยํา การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติจะเขียนพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกทั้งหมดเช่นพลังงานอัลตราซาวนด์ (พลังงานทั้งหมดและพลังงานสุทธิ) แอมพลิจูดอุณหภูมิความดัน (เมื่อติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความดัน) พร้อมวันที่และเวลาประทับบนการ์ด SD ในตัว สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ไขล็อตที่ประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกแต่ละล็อต ในขณะเดียวกันก็มั่นใจได้ถึงความสามารถในการทําซ้ําและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง
Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
การผลิตน้ําตาล
ซูโครสหรือที่เรียกว่าน้ําตาลทรายส่วนใหญ่ผลิตจากอ้อยและหัวบีท (Beta vulgaris) น้ําตาล เช่น ซูโครส สกัดจากหัวบีทโดยใช้น้ําร้อนในกระบวนการหลายขั้นตอน โดยที่น้ําน้ําตาลดิบจะถูกสกัดในการแพร่กระจายของน้ําร้อนในระบบการไหลย้อนกลับ หลังจากนั้นน้ําน้ําตาลจะเข้มข้นภายใต้สุญญากาศตามด้วยการซักแบบวนรอบและทําให้แห้งในที่สุด
หลังการเก็บเกี่ยวรากหัวบีทจะถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูปน้ําตาลซึ่งหัวบีทจะถูกล้างแล้วหั่นเป็นเส้นบาง ๆ ที่เรียกว่าคอสเซ็ตต์ คอสเซ็ตต์ถูกป้อนเข้าสู่ระบบสกัดการไหลทวนกระแส ระบบกระแสทวนทํางานโดยการแพร่กระจายและชะล้างปริมาณน้ําตาลจากคอสเซ็ตต์ลงในน้ําร้อน
ระบบการแพร่กระจายกระแสทวนเป็นเครื่องปฏิกรณ์ยาวหรือหอคอย / เสาสูงหลายเมตรซึ่งคอสเซ็ตต์ไหลไปในทิศทางเดียว (ขึ้น) ในขณะที่น้ําร้อนไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม (ปลายน้ํา) โรงงานสกัดหอคอยสมัยใหม่มีกําลังการผลิตสูงถึง 17,000 เมตริกตันต่อวัน เวลากักเก็บโดยทั่วไปของ cossettes ในหอคอยทวนกระแสคือประมาณ 90 นาที ในขณะที่น้ําเหลือเพียง 45 นาที ในคอลัมน์ดิฟฟิวเซอร์ ข้อได้เปรียบหลักของระบบการไหลแบบทวนกระแสคือการใช้น้ําที่ลดลงเมื่อเทียบกับการหมักบีทรูทน้ําตาลในเครื่องปฏิกรณ์น้ําร้อน สารละลายน้ําน้ําตาลที่ผลิตในระบบการแพร่กระจายทวนกระแสเรียกว่าน้ําดิบ สีของน้ําผลไม้ดิบอาจแตกต่างกันไประหว่างสีดําถึงสีแดงเข้มขึ้นอยู่กับระดับการเกิดออกซิเดชัน
คอสเซ็ตต์ที่ใช้แล้วออกจากระบบการแพร่กระจายเป็นเยื่อกระดาษที่มีความชื้นประมาณ 95% แต่มีซูโครสต่ํา
เยื่อกระดาษที่ชื้นถูกกดด้วยสกรูกดให้ได้ประมาณ ความชื้น 75% เพื่อกู้คืนซูโครสที่เหลือจากเยื่อกระดาษ
เยื่อกระดาษที่เหลือจะถูกทําให้แห้งและใช้เป็นอาหารสัตว์เป็นหลัก
คาร์บอเนตถูกนําไปใช้เพื่อขจัดสิ่งสกปรกออกจากน้ําดิบก่อนที่จะตกตะกอนเป็นผลึกน้ําตาล ดังนั้นน้ําดิบจึงผสมกับนมมะนาวร้อน เช่น สารแขวนลอยของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ํา ในระหว่างการอัดลมสิ่งสกปรกเช่นซัลเฟตฟอสเฟตซิเตรตและออกซาเลตจะตกตะกอน พวกมันตกตะกอนในรูปของเกลือแคลเซียมและโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน เพคติน และซาโปนิน นอกจากนี้ ค่า pH ที่เป็นด่างจะเปลี่ยนน้ําตาลอย่างง่ายกลูโคสและฟรุกโตสพร้อมกับกรดอะมิโนกลูตามีน ให้เป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่เสถียรทางเคมี ซึ่งสามารถกําจัดออกได้ในภายหลังผ่านการกรอง เนื่องจากโมเลกุลเหล่านั้นจะรบกวนการตกผลึก
ในขั้นตอนกระบวนการต่อไปนี้ คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกฟองผ่านสารละลายน้ําตาลอัลคาไลน์ ทําให้ปูนขาวตกตะกอนเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต อนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตจับกับสิ่งสกปรกบางอย่าง อนุภาคหนักจะตกตะกอนในถังและสามารถกําจัดออกได้ผ่านการกรอง หลังจากขั้นตอนการทําให้บริสุทธิ์และทําความสะอาดเหล่านี้จะได้น้ําผลไม้ที่เรียกว่าบาง ๆ น้ําผลไม้บาง ๆ อาจได้รับการบําบัดด้วยโซดาแอชเพื่อปรับค่า pH เช่นเดียวกับสารประกอบที่มีกํามะถันเพื่อลดสี ซึ่งอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการสลายตัวด้วยความร้อนของโมโนแซ็กคาไรด์
การระเหยใช้เพื่อทําให้น้ําผลไม้บางเข้มข้นโดยใช้ระบบการระเหยแบบหลายเอฟเฟกต์เพื่อให้น้ําผลไม้บางกลายเป็นน้ําข้น น้ําผลไม้ข้นมีประมาณ ซูโครส 60% โดยน้ําหนัก
ในขั้นตอนสุดท้ายน้ําผลไม้ข้นจะได้รับการบําบัดในเครื่องตกผลึก โดยการเติมและละลายน้ําตาลรีไซเคิลจะทําให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าสุราแม่ สุราแม่จะเข้มข้นมากขึ้นโดยการต้มภายใต้สุญญากาศในภาชนะขนาดใหญ่ที่เรียกว่ากระทะสูญญากาศและเพิ่มผลึกน้ําตาลที่ละเอียดมากเป็นจุดเพาะเมล็ด ผลึกเหล่านี้เติบโตเมื่อน้ําตาลจากเหล้าแม่ก่อตัวขึ้นรอบตัว ส่วนผสมของน้ําตาลผลึก / น้ําเชื่อมที่ได้เรียกว่า massecuite ซึ่งเป็นคําภาษาฝรั่งเศสที่แปลว่า “มวลปรุงสุก”. แมสเซคิวต์จะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องหมุนเหวี่ยง ซึ่ง "น้ําเชื่อมสีเขียวสูง" จะถูกลบออกจากแมสเซคิวต์ด้วยแรงเหวี่ยง หลังจากการหมุนเหวี่ยงแล้วน้ําจะถูกฉีดเข้าไปในเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อล้างผลึกน้ําตาลซึ่งทําให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า "น้ําเชื่อมสีเขียวต่ํา" จากนั้นเครื่องหมุนเหวี่ยงจะหมุนด้วยความเร็วสูงมากเพื่อทําให้ผลึกแห้งบางส่วน เมื่อเครื่องหมุนเหวี่ยงช้าลง น้ําตาลจะถูกขูดจากผนังเครื่องหมุนเหวี่ยงไปยังระบบลําเลียงเพื่อขนส่งน้ําตาลไปยังเครื่องบดย่อยแบบหมุนซึ่งจะทําให้แห้งด้วยอากาศอุ่น ผลึกน้ําตาลที่แห้งและสะอาดพร้อมที่จะขายให้กับโรงกลั่นหรือผู้ผลิตอาหารเพื่อการบําบัดหรือใช้ต่อไป