اثر شرايط مختلف ميدان هاي الكتريكي پالسي قوي بر استخراج قند از چغندر قند

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

اثر ميدان‌هاي الكتريكي پالسي قوي بر ميزان تخريب سلول‌هاي چغندر قند مورد مطالعه قرار گرفت. در اين تحقيق اثرشرايط مختلف ميدان كه شامل قدرت ميدان (5/0 تا 6 كيلوولت بر سانتيمتر )، تعداد پالس ( 1تا 100 پالس) و ظرفيت خازن (5/0 تا 32 ميكرو فاراد) بر درجه تخريب سلول و انرژي مصرفي چغندر بررسي گرديدند. نتايج اوليه نشان دادند كه ميدان‌هاي با قدرت 2 و 3 كيلوولت بر سانتيمتر، 8 ميكرو فاراد به ترتيب با 20و10پالس قادرند در كمتر از 1 دقيقه سبب تخريب سلول گردند. مهم ترين عوامل موثر بر قابل نفوذ نمودن سلول‌هاي چغندر قند به ترتيب عبارتند از انرژي اعمال شده و قدرت ميدان الكتريكي. در مقادير انرژي مساوي و يا بيشتر از2/3 كيلوژول بر كيلوگرم با افزايش قدرت ميدان ميزان تخريب سلولي نيز افزايش مي‌يابد. ميزان انتقال جرم پس از تخريب سلولي به وسيله ميدان الكتريكي پالسي با اندازه گيري انتقال و نشت يونها و قند ازداخل سلول دردرجه حرارت معمول، حرارت متوسط وبالا(50 ، 70 و 80 درجه سانتيگراد) در مدت 15 دقيقه مورد ارزيابي قرار گرفته و با روشهاي معمول و سنتي استخراج قند از چغندر (متوسط 75 درجه سانتيگراد) و نيز شرايط حرارت معتدل 50 درجه سانتيگراد مقايسه گرديدند. نتايج نشان دهنده خروج مقادير قابل ملاحظه اي مواد قندي از سلول پس از اعمال ميدان 2 كيلوولت و 8 ميكروفاراد در حرارت معمول بود. درحالي كه براي حصول همين مقدار قند اعمال حرارت 75 درجه سانتيگراد و زمان طولاني نيازاست. علاوه براين ميزان انرژي مصرفي در فرآيند حرارتي تقريباً 20 برابرانرژي مورد نياز براي ميدان الكتريكي پالسي است. با افزايش قدرت ميدان ميزان بريكس و هدايت الكتريكي در شربت افزايش مي‌يابد و اين مساله در افزايش راندمان و بهره وري در توليد قند از چغندر قند در سطح اقتصادي اهميت زيادي دارد. تنظيم شرايط ميدان ( قدرت ميدان ، ظرفيت خازن ها، تعداد پالس و تنظيم شرايط محفظه تيمار در صرفه جويي انرژي و افزايش راندمان و مورد نياز نقش اساسي دارند.

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 MF to 32 MF) were evaluated on degree of cell disintegration and consumed energy in PEF treatment. The field conditions of 1 and 2 kV/cm, 8 MF 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, 8MF) 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.