Khai thác siêu âm đường từ Cossettes củ cải đường
Chiết xuất siêu âm giúp tăng năng suất sucrose chiết xuất từ củ cải đường cossettes và giảm đáng kể thời gian quá trình chiết xuất. Sonication là một kỹ thuật đơn giản và an toàn, có thể dễ dàng kết hợp với công nghệ chiết xuất dòng ngược dòng hiện tại để nâng cao hiệu quả khai thác.
Chiết xuất củ cải đường siêu âm Cossette
Chiết xuất có sự hỗ trợ của siêu âm dựa trên nguyên lý hoạt động của xâm thực âm thanh hoặc siêu âm. Các hiệu ứng cơ học, được tạo ra bởi sự xâm thực siêu âm, gây ra sự xâm nhập và phá vỡ thành tế bào, sau đó làm tăng tính thấm của các phân tử bị mắc kẹt trong bên trong tế bào. Dòng chất lỏng và nhiễu loạn vi mô gây ra theo xâm thực cải thiện sự truyền khối lượng của quá trình chiết xuất, do đó sucrose và các phân tử khác được chuyển vào dung môi, tức là nước.
Máy siêu âm UIP4000hdT để chiết xuất củ cải đường công nghiệp.
- Tiền xử lý siêu âm (trước tháp ngược dòng)
- Siêu âm trong quá trình chiết xuất ngược dòng
- Xử lý sau siêu âm (sau tháp ngược dòng)
Tùy thuộc vào cơ sở khai thác hiện có, mục tiêu sản xuất và không gian có sẵn, quá trình siêu âm có thể dễ dàng được trang bị thêm như trước hoặc sau xử lý cũng như trong quá trình chiết xuất dòng chảy ngược dòng.
Tiền xử lý siêu âm của củ cải đường Cossettes
Tiền xử lý siêu âm cossettes củ cải đường là một kỹ thuật tăng cường quá trình. Máy chiết siêu âm có thể dễ dàng kết hợp với tháp chiết xuất dòng chảy ngược dòng, chủ yếu được sử dụng để chiết xuất củ cải đường. Một siêu âm ngắn của củ cải đường cossettes trước khi chúng đi vào hệ thống chiết xuất ngược dòng giúp phá vỡ và mở thành tế bào. Siêu âm thúc đẩy sự truyền khối lượng giữa dung môi (tức là nước) và củ cải đường, do đó các phân tử nội bào như sucrose được chuyển từ bên trong tế bào sang dung môi. Việc xử lý trước bằng sóng siêu âm của củ cải đường cossettes tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình chiết xuất sucrose trong cột dòng chảy ngược dòng.
SEM (200 ×) của các mẫu cossette củ cải đường được siêu âm ở 400 W ở 50 ° C cho thời gian chiết xuất khác nhau. A) dòng chảy ngược của chiết xuất cossettes; B) sau UAE trong 10 phút; C) sau UAE trong 20 phút; D) sau UAE trong 40 phút. Chiết xuất siêu âm phá vỡ thành tế bào và giải phóng vật liệu nội bào.
(©Fu et al., 2013)
So sánh chiết xuất siêu âm và ngược dòng
Fu et al. (2013) đã so sánh khai thác dòng chảy ngược truyền thống với chiết xuất siêu âm sucrose từ cossette củ cải đường. Kết quả của nghiên cứu cho thấy sonication dẫn đến năng suất cao hơn có độ tinh khiết vượt trội, trong khi thời gian chiết xuất giảm đáng kể từ 70 phút (ngược dòng) xuống 40 phút. (sonication). Khai thác hỗ trợ siêu âm (UAE) dẫn đến nồng độ tạp chất keo thấp hơn (đặc biệt là pectin), và cho năng suất sucrose cao hơn (94,0±0,15%). Nước ép chiết xuất có độ tinh khiết cao (92,6±0,11%). (xem Fu và cộng sự, 2013)
Vì các cơ sở sản xuất đường đã được trang bị tháp chiết xuất ngược dòng thông thường, nên sự kết hợp của siêu âm hiệp đồng với việc lắp đặt hiện có thường được ưa chuộng. Để áp dụng chiết xuất sucrose siêu âm một cách tiết kiệm chi phí và thời gian nhất, chiết xuất siêu âm có thể được lắp đặt như xử lý hiệp đồng trước, trong hoặc sau khi chiết xuất dòng chảy ngược dòng thông thường. Khi quá trình siêu âm phá vỡ các tế bào củ cải đường và giải phóng sucrose khỏi tế bào, thời gian xử lý dòng ngược dòng có thể được giảm xuống, trong khi năng suất sucrose được tăng cường.
- Quá trình tăng tốc
- năng suất cao hơn
- tăng cường quá trình
- Hiệu ứng hiệp đồng với hệ thống ngược dòng
- Dễ dàng trang bị retro
- Kiểm tra đơn giản
- Khả năng mở rộng tuyến tính
- bảo trì thấp
- ROI nhanh
Máy vắt siêu âm hiệu suất cao
Hielscher Siêu âm’ extraction systems are used worldwide in food and pharma for the commercial production of high quality extracts used as food products, dietary supplements or pharmaceuticals. Wether you want to test and optimise ultrasonic processing parameters on bench-top level or install a fully-industrial ultrasonic extraction system for inline production, Hielscher Ultrasonics has the suitable ultrasonic extraction setup for you. A small foot print and flexible installation options allow for retro-fitting even in a crammed processing facility.
Tiêu chuẩn hóa quá trình với Hielscher Ultrasonics
Sản phẩm thực phẩm phải được sản xuất theo các tiêu chuẩn Thực hành Sản xuất Tốt (GMP) và tuân thủ các quy định xử lý tiêu chuẩn. Hielscher Ultrasonics’ Hệ thống chiết xuất kỹ thuật số đi kèm với phần mềm thông minh, giúp việc cài đặt và điều khiển quá trình siêu âm một cách chính xác trở nên dễ dàng. Ghi dữ liệu tự động ghi lại tất cả các thông số quá trình siêu âm như năng lượng siêu âm (tổng và năng lượng ròng), biên độ, nhiệt độ, áp suất (khi cảm biến nhiệt độ và áp suất được lắp đặt) kèm theo dấu thời gian và ngày tháng trên thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn kiểm tra lại từng lô sản phẩm được xử lý bằng siêu âm. Đồng thời, tính tái hiện và chất lượng sản phẩm cao liên tục được đảm bảo.
Hielscher Siêu âm’ Bộ xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Đồng nhất siêu âm công suất cao từ phòng thí nghiệm đến phi công và Công nghiệp vảy.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.
Sự thật đáng biết
Sản xuất đường
Sucrose, còn được gọi là đường ăn, chủ yếu được sản xuất từ mía và từ củ cải đường (Beta vulgaris). Đường, tức là sucrose, được chiết xuất từ củ cải đường bằng nước nóng trong quy trình nhiều bước, trong đó nước đường thô được chiết xuất trong quá trình khuếch tán nước nóng trong hệ thống dòng chảy ngược dòng. Sau đó, nước đường được cô đặc trong chân không, sau đó rửa theo chu kỳ và cuối cùng là sấy khô.
Sau khi thu hoạch, củ cải đường được vận chuyển đến nhà máy chế biến đường, nơi củ cải đường được rửa sạch và sau đó cắt cơ học thành các dải cắt lát mỏng, được gọi là cossettes. Các cossettes được đưa vào hệ thống khai thác dòng chảy ngược dòng. Hệ thống ngược dòng hoạt động bằng cách khuếch tán và rò hàm lượng đường từ cossettes vào nước nóng.
Hệ thống khuếch tán ngược dòng là các lò phản ứng dài hoặc tháp/cột cao vài mét, trong đó các cossettes chảy theo một hướng (hướng lên trên) trong khi nước nóng chảy theo hướng ngược lại (hạ lưu). Các nhà máy khai thác tháp hiện đại có công suất xử lý lên đến 17.000 tấn mỗi ngày. Thời gian lưu giữ điển hình của cossettes trong tháp ngược dòng là khoảng 90 phút, trong khi nước chỉ còn 45 phút trong cột khuếch tán. Ưu điểm chính của hệ thống dòng chảy ngược dòng là giảm sử dụng nước khi so sánh với ngâm củ cải đường trong lò phản ứng nước nóng. Dung dịch nước ép đường được sản xuất trong hệ thống khuếch tán ngược dòng được gọi là nước ép thô. Màu nước trái cây thô có thể thay đổi từ đen đến đỏ sẫm tùy thuộc vào mức độ oxy hóa của nó.
Các cossette đã qua sử dụng thoát ra khỏi hệ thống khuếch tán dưới dạng bột giấy với độ ẩm xấp xỉ 95%, nhưng hàm lượng sucrose thấp.
Bột giấy ẩm được ép bằng máy ép trục vít đến độ ẩm khoảng 75% để thu hồi sucrose còn lại từ bột giấy.
Phần cùi còn lại được sấy khô và được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi.
Quá trình cacbonat hóa được áp dụng để loại bỏ tạp chất khỏi nước trái cây thô trước khi nó có thể kết tủa thành các tinh thể đường. Do đó, nước ép thô được trộn với sữa vôi nóng, tức là hỗn dịch canxi hydroxit trong nước. Trong quá trình cacbonat hóa, các tạp chất như sunfat, phốt phát, citrate và oxalat kết tủa. Chúng kết tủa dưới dạng muối canxi và các phân tử hữu cơ lớn hơn, ví dụ như protein, pectin và saponin. Ngoài ra, giá trị pH kiềm chuyển đổi đường đơn glucose và fructose cùng với axit amin glutamine, thành axit cacboxylic ổn định về mặt hóa học, có thể được loại bỏ sau này thông qua lọc, vì những phân tử đó sẽ cản trở quá trình kết tinh.
Trong bước xử lý tiếp theo, carbon dioxide được tạo bọt qua dung dịch đường kiềm, kết tủa vôi dưới dạng canxi cacbonat. Các hạt canxi cacbonat liên kết với một số tạp chất. Các hạt nặng lắng đọng trong bể và có thể được loại bỏ thông qua lọc. Sau các bước thanh lọc và làm sạch này, cái gọi là nước ép loãng thu được. Nước ép loãng có thể được xử lý bằng tro soda để điều chỉnh giá trị pH cũng như bằng hợp chất gốc lưu huỳnh để giảm màu, có thể xảy ra do sự phân hủy nhiệt của monosaccharide.
Sự bay hơi được sử dụng để cô đặc nước ép loãng bằng cách sử dụng hệ thống bay hơi đa hiệu ứng, để nước ép loãng biến thành nước ép đặc. Nước ép đặc có khoảng 60% sucrose theo trọng lượng.
Trong bước cuối cùng, nước ép đặc được xử lý trong máy kết tinh. Bằng cách thêm và hòa tan đường tái chế, một loại rượu mẹ được tạo ra. Rượu mẹ được cô đặc hơn nữa bằng cách đun sôi dưới chân không trong các bình lớn, được gọi là chảo chân không, và tinh thể đường rất mịn được thêm vào làm điểm gieo hạt. Những tinh thể này phát triển khi đường từ rượu mẹ hình thành xung quanh chúng. Hỗn hợp tinh thể đường / xi-rô thu được được gọi là massecuite, một thuật ngữ tiếng Pháp có nghĩa là “khối lượng nấu chín”. The massecuite is fed into a centrifuge, where the “High Green syrup” is removed from the massecuite by centrifugal force. After a centrifucagtion, water is then sprayed into the centrifuge to wash the sugar crystals, which produces a so-called “Low Green syrup”. The centrifuge then spins at very high speeds to partially dry the crystals. When the centrifuge slows down, the sugar is scraped from centrifuge walls onto a conveyer system to transport the sugar into a rotation granulator where it is dried by warm air. The dry, clean sugar crystals are ready to be sold to refineries or food manufacturers for further treatment or use.