Şeker Pancarından Ultrasonik Şeker Ekstraksiyonu
Ultrasonik ekstraksiyon, şeker pancarı karışımlarından ekstrakte edilen sükroz verimini arttırır ve ekstraksiyon işlemi süresini önemli ölçüde azaltır. Sonikasyon, ekstraksiyon verimliliğini artırmak için mevcut karşı akım akış ekstraksiyon teknolojisi ile kolayca birleştirilebilen basit ve güvenli bir tekniktir.
Ultrasonik Şeker Pancarı Cossette Ekstraksiyonu
Ultrason destekli ekstraksiyon, akustik veya ultrasonik kavitasyonun çalışma prensibine dayanır. Ultrasonik olarak indüklenen kavitasyon tarafından üretilen mekanik etkiler, hücre duvarlarının sono-porasyonuna ve bozulmasına neden olur, bu da daha sonra hücre içinde sıkışmış moleküllerin geçirgenliğini arttırır. Kavitasyonel olarak neden olunan sıvı akışı ve mikro türbülanslar, ekstraksiyon işleminin kütle transferini iyileştirir, böylece sükroz ve diğer moleküller çözücüye, yani suya aktarılır.
Ultrasonicator UIP4000hdT endüstriyel şeker pancarı ekstraksiyonu için.
- Ultrasonik ön işlem (karşı akım kulesinden önce)
- Karşı akım ekstraksiyonu sırasında sonikasyon
- Ultrasonik son işlem (karşı akım kulesinden sonra)
Mevcut ekstraksiyon tesisine, üretim hedeflerine ve mevcut alana bağlı olarak, sonikasyon, karşı akım akışı ekstraksiyonu sırasında olduğu gibi, ön veya son tedavi olarak kolayca retro-monte edilebilir.
Şeker Pancarı Cossettes'in Ultrasonik Ön İşlemi
Şeker pancarı cossettes'in ultrasonik ön işlemi, bir proses yoğunlaştırma tekniğidir. Ultrasonik çıkarıcılar, esas olarak şeker pancarı ekstraksiyonu için kullanılan karşı akım akış ekstraksiyon kuleleri ile kolayca birleştirilebilir. Karşı akım ekstraksiyon sistemine girmeden önce şeker pancarı cossettes'in kısa bir sonikasyonu, hücre duvarlarını bozmaya ve açmaya yardımcı olur. Ultrasonikasyon, çözücü (yani su) ve pancar parçacıkları arasında kütle transferini teşvik eder, böylece sükroz gibi hücre içi moleküller hücre içinden çözücüye aktarılır. Şeker pancarı reçinelerinin ultrasonik ön işlemi, karşı akım akış kolonunda sakaroz ekstraksiyonunu kolaylaştırır ve hızlandırır.
SEM (200×) şeker pancarı cossette örnekleri, farklı ekstraksiyon süreleri için 50 ° C'de 400 W'da sonikasyona tabi tutulur. A) cossettes ekstraksiyonunun karşı akım akışı; B) BAE'den sonra 10 dakika; C) BAE'den sonra 20 dakika; D) BAE'den sonra 40 dakika. Ultrasonik ekstraksiyon hücre duvarlarını bozar ve hücre içi materyali serbest bırakır.
(©Lu ve diğerleri, 2013)
Ultrasonik ve Karşı Akım Ekstraksiyonunun Karşılaştırılması
Fu ve ark. (2013), geleneksel karşı akım akış ekstraksiyonunu şeker pancarı cossette'inden sakarozun ultrasonik ekstraksiyonu ile karşılaştırdı. Çalışmanın sonuçları, sonikasyonun daha yüksek üstün saflık verimi ile sonuçlandığını, ekstraksiyon süresinin ise 70 dakikadan (karşı akım) 40 dakikaya (sonikasyon) önemli ölçüde azaldığını gösterdi. Ultrasonik destekli ekstraksiyon (BAE), daha düşük bir kolloidal safsızlık konsantrasyonu (özellikle pektinler) ile sonuçlanır ve daha yüksek bir sükroz verimi (% 94.0±0.15) verir. Yüksek saflıkta ekstrakte edilmiş meyve suyu (% 92.6±0.11). (bkz. Fu ve diğerleri, 2013)
Şeker üretim tesisleri zaten konvansiyonel karşı akım ekstraksiyon kuleleri ile donatıldığından, mevcut kurulumla sinerjik sonikasyonun kombinasyonu genellikle tercih edilir. Ultrasonik sükroz ekstraksiyonunu en uygun ve zaman açısından verimli bir şekilde uygulamak için, ultrasonik ekstraksiyon, geleneksel karşı akım akış ekstraksiyonundan önce, sırasında veya sonrasında sinerjik tedavi olarak kurulabilir. Sonikasyon şeker pancarı hücrelerini bozduğundan ve sükrozu hücrelerden serbest bıraktığından, sükroz verimi artarken karşı akım akış işleminin süresi azaltılabilir.
- Hızlandırılmış süreç
- daha yüksek verim
- Süreç yoğunlaştırma
- Karşı akım sistemleri ile sinerjik etkiler
- Kolay güçlendirme montajı
- Basit test
- Doğrusal ölçeklenebilirlik
- Az bakım gerektirir
- Hızlı Yatırım Getirisi
Yüksek Performanslı Ultrasonik Aspiratörler
Hielscher Ultrasonics'in ekstraksiyon sistemleri, gıda ürünleri, diyet takviyeleri veya farmasötikler olarak kullanılan yüksek kaliteli ekstraktların ticari üretimi için dünya çapında gıda ve ilaçta kullanılmaktadır. Ultrasonik işleme parametrelerini tezgah üstü seviyede test etmek ve optimize etmek veya satır içi üretim için tamamen endüstriyel bir ultrasonik ekstraksiyon sistemi kurmak istiyorsanız, Hielscher Ultrasonik sizin için uygun ultrasonik ekstraksiyon kurulumuna sahiptir. Küçük bir ayak izi ve esnek kurulum seçenekleri, sıkışık bir işleme tesisinde bile retro montaja izin verir.
Hielscher Ultrasonik ile Süreç Standardizasyonu
Gıda sınıfı ürünler, İyi Üretim Uygulamalarına (GMP) uygun olarak ve standart işleme spesifikasyonları altında üretilmelidir. Hielscher Ultrasonics'in dijital ekstraksiyon sistemleri, sonikasyon sürecini hassas bir şekilde ayarlamayı ve kontrol etmeyi kolaylaştıran akıllı bir yazılımla birlikte gelir. Otomatik veri kaydı, ultrason enerjisi (toplam ve net enerji), genlik, sıcaklık, basınç (sıcaklık ve basınç sensörleri monte edildiğinde) gibi tüm ultrasonik işlem parametrelerini dahili SD karta tarih ve saat damgası ile yazar. Bu, ultrasonik olarak işlenmiş her lotu revize etmenizi sağlar. Aynı zamanda tekrarlanabilirlik ve sürekli yüksek ürün kalitesi sağlanır.
Hielscher Ultrasonics’ Endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörler laboratuvar Hedef pilot ve Endüstriyel ölçeklemek.
Literatür / Referanslar
- 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.
Bilmeye Değer Gerçekler
Şeker üretimi
Sofra şekeri olarak da bilinen sakkaroz, esas olarak şeker kamışından ve şeker pancarından (Beta vulgaris) üretilir. Şeker, yani sükroz, ham şeker suyunun bir ters akım akış sisteminde bir sıcak su difüzyonunda ekstrakte edildiği çok aşamalı bir işlemde sıcak su kullanılarak pancardan ekstrakte edilir. Daha sonra, şeker suyu vakum altında konsantre edilir, ardından döngüsel yıkama ve son olarak kurutulur.
Hasattan sonra pancar kökleri şeker işleme tesisine taşınır, burada pancarlar yıkanır ve daha sonra mekanik olarak ince dilimlenmiş şeritler halinde kesilir. Cossettes, karşı akım akış ekstraksiyon sistemine beslenir. Karşı akım sistemi difüzyon ile çalışır ve şeker içeriğini cossettes'ten sıcak suya süzer.
Karşı akım difüzyon sistemleri, sıcak suyun ters yönde (aşağı akış) akarken, cossettes'in bir yönde (yukarı doğru) aktığı uzun reaktörler veya birkaç metrelik yüksek kuleler / sütunlardır. Modern kule ekstraksiyon tesisleri günde 17.000 metrik tona kadar işleme kapasitesine sahiptir. Karşı akım kulesindeki cossettes'in tipik tutma süresi yaklaşık 90 dakika iken, difüzör kolonunda su sadece 45 dakika kalır. Ters akım akış sistemlerinin ana avantajı, bir sıcak su reaktöründe şeker pancarı maserasyonuna kıyasla daha az su kullanımıdır. Ters akım difüzyon sisteminde üretilen şeker suyu çözeltisine ham meyve suyu denir. Ham meyve suyu rengi, oksidasyon seviyesine bağlı olarak siyahtan koyu kırmızıya kadar değişebilir.
Harcanan cossettes, difüzyon sisteminden yaklaşık% 95 nemli, ancak düşük sükroz içerikli hamur olarak çıkar.
Nemli hamur, hamurdan kalan sakarozun geri kazanılması için yaklaşık u neme kadar bir vidalı pres ile preslenir.
Kalan kağıt hamuru kurutulur ve esas olarak hayvan yemi olarak kullanılır.
Karbonatlama, şeker kristallerine çökeltilmeden önce ham meyve suyundaki safsızlıkları gidermek için uygulanır. Bu nedenle, ham meyve suyu sıcak kireç sütü, yani su içinde bir kalsiyum hidroksit süspansiyonu ile karıştırılır. Karbonatlama sırasında sülfatlar, fosfatlar, sitrat ve oksalatlar gibi safsızlıklar çökelir. Kalsiyum tuzları ve proteinler, pektinler ve saponinler gibi daha büyük organik moleküller şeklinde çökelirler. Ek olarak, alkali pH değeri, amino asit glutamin ile birlikte basit şekerler olan glikoz ve fruktozu kimyasal olarak kararlı karboksilik asitlere dönüştürür ve bu asitler daha sonra filtrasyon yoluyla uzaklaştırılabilir, çünkü bu moleküller kristalleşmeye müdahale eder.
Bir sonraki işlem adımında, karbondioksit alkali şeker çözeltisinden köpürtülür ve kireci kalsiyum karbonat olarak çökeltir. Kalsiyum karbonat parçacıkları bazı safsızlıkları bağlar. Ağır parçacıklar tanka yerleşir ve filtrasyon yoluyla uzaklaştırılabilir. Bu saflaştırma ve temizleme adımlarından sonra ince meyve suyu elde edilir. İnce meyve suyu, pH değerini ayarlamak için soda külü ile ve ayrıca monosakkaritlerin termal ayrışması nedeniyle oluşabilecek renklenmeyi azaltmak için kükürt bazlı bir bileşik ile muamele edilebilir.
Buharlaştırma, çok etkili buharlaştırma sistemleri kullanarak ince suyu konsantre etmek için kullanılır, böylece ince meyve suyu kalın bir meyve suyuna dönüşür. Kalın meyve suyu ağırlıkça yaklaşık% 60 sakaroz içerir.
Son adımda, kalın meyve suyu kristalleştiricilerde muamele edilir. Geri dönüştürülmüş şeker eklenerek ve çözülerek, sözde bir ana likör üretilir. Ana likör, vakum tavaları olarak bilinen büyük kaplarda vakum altında kaynatılarak daha da konsantre edilir ve tohumlama noktaları olarak çok ince şeker kristali eklenir. Bu kristaller, etraflarında ana likörden gelen şeker oluştukça büyür. Elde edilen şeker kristali / şurup karışımına, Fransızca bir terim olan massecuite denir. “pişmiş kütle”. Masekülit, "Yüksek Yeşil şurup" un merkezkaç kuvveti ile massecuitten uzaklaştırıldığı bir santrifüje beslenir. Bir santrifüjden sonra, şeker kristallerini yıkamak için santrifüje su püskürtülür ve bu da "Düşük Yeşil Şurup" olarak adlandırılan bir ürün üretir. Santrifüj daha sonra kristalleri kısmen kurutmak için çok yüksek hızlarda döner. Santrifüj yavaşladığında, şeker, şekeri ılık hava ile kurutulduğu bir rotasyon granülatörüne taşımak için santrifüj duvarlarından bir konveyör sistemine sıyırır. Kuru, temiz şeker kristalleri, daha fazla işlem veya kullanım için rafinerilere veya gıda üreticilerine satılmaya hazırdır.