نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• عبدالمجید مسکوکی ¹
• محمد نقی اشتیاقی ²

¹ موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی

² گروه مهندسی شیمی دانشکده مهندسی دانشگاه ماهیدول تایلن

چکیده

اثر میدان‌های الکتریکی پالسی قوی بر میزان تخریب سلول‌های چغندر قند مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق اثرشرایط مختلف میدان که شامل قدرت میدان (5/0 تا 6 کیلوولت بر سانتیمتر )، تعداد پالس ( 1تا 100 پالس) و ظرفیت خازن (5/0 تا 32 میکرو فاراد) بر درجه تخریب سلول و انرژی مصرفی چغندر بررسی گردیدند. نتایج اولیه نشان دادند که میدان‌های با قدرت 2 و 3 کیلوولت بر سانتیمتر، 8 میکرو فاراد به ترتیب با 20و10پالس قادرند در کمتر از 1 دقیقه سبب تخریب سلول گردند. مهم ترین عوامل مؤثر بر قابل نفوذ نمودن سلول‌های چغندر قند به ترتیب عبارتند از انرژی اعمال شده و قدرت میدان الکتریکی. در مقادیر انرژی مساوی و یا بیشتر از2/3 کیلوژول بر کیلوگرم با افزایش قدرت میدان میزان تخریب سلولی نیز افزایش می‌یابد. میزان انتقال جرم پس از تخریب سلولی به وسیله میدان الکتریکی پالسی با اندازه گیری انتقال و نشت یونها و قند ازداخل سلول دردرجه حرارت معمول، حرارت متوسط وبالا(50 ، 70 و 80 درجه سانتیگراد) در مدت 15 دقیقه مورد ارزیابی قرار گرفته و با روشهای معمول و سنتی استخراج قند از چغندر (متوسط 75 درجه سانتیگراد) و نیز شرایط حرارت معتدل 50 درجه سانتیگراد مقایسه گردیدند. نتایج نشان دهنده خروج مقادیر قابل ملاحظه ای مواد قندی از سلول پس از اعمال میدان 2 کیلوولت و 8 میکروفاراد در حرارت معمول بود. درحالی که برای حصول همین مقدار قند اعمال حرارت 75 درجه سانتیگراد و زمان طولانی نیازاست. علاوه براین میزان انرژی مصرفی در فرآیند حرارتی تقریباً 20 برابرانرژی مورد نیاز برای میدان الکتریکی پالسی است. با افزایش قدرت میدان میزان بریکس و هدایت الکتریکی در شربت افزایش می‌یابد و این مسأله در افزایش راندمان و بهره وری در تولید قند از چغندر قند در سطح اقتصادی اهمیت زیادی دارد. تنظیم شرایط میدان ( قدرت میدان ، ظرفیت خازن ها، تعداد پالس و تنظیم شرایط محفظه تیمار در صرفه جویی انرژی و افزایش راندمان و مورد نیاز نقش اساسی دارند.

واژه های کلیدی: فرآیند‌های غیر حرارتی، میدان‌های الکتریکی پالسی، چغندر قند، تخریب سلولی

عنوان مقاله [English]

Effect of Various Pulsed Electric Fields Conditions on Extraction of Sugar from Sugar Beet

نویسندگان [English]

• Abdolmajid Maskooki ¹
• Mohammad Naghi Eshtiaghi ²

¹ Research Institute of Food Science and Technology

² Mahidol University of Thailand

چکیده [English]

The effects of pulsed electric field (PEF) on the cell disintegration of sugar beet were studied. Field strength (0.5kV/cm to 6kV/cm), pulse number (1 to 100 pulses) and capacity of capacitors (0.5 F to 32 F) were evaluated on degree of cell disintegration and consumed energy in PEF treatment. The field conditions of 1 and 2 kV/cm, 8 F with 20 and 10 pulses respectively disintegrated the cell membrane in less than 1 minute. The most important parameters during cell permeabilization were the total energy input followed by field strength. At energy input of 3.2 kJ/kg, the higher the field strength resulted the higher cell permeabilization. Mass transfer with determination of sugar and ion leaching for PEF pretreated sugar beets at room temperature were compared to moderate and high heat treatment (50, 75 and 80C, 15minutes). Comparison between PEF pretreatment and conventional thermal cell disintegration (average 75C) method showed that high values of sugar may extracted after PEF pretreatment (2kV/cm, 8µF) at ambient temperature while 75C or more with long time thermal duration is needed to achieve the same extracted sugar. In addition, the energy consumption for thermal treatment is approximately 20 times more than PEF pretreatment. Optimization of field condition (Field strength, capacity of condensers, and number of pulses) as well as treatment chamber conditions are very important factors to achieve high yield of sugar from sugar beet when using PEF.

Keywords: Nonthermal, Pulse electric fields, Sugar beet, Cell disintegration