Recently, the market value of aromas has constantly been rising. Because the supply from natural feedstock is limited, the biotechnological production has received more interest. Thus far, only a few attempts have been made to produce α-ionone, a valued essential aroma of raspberry, biotechnologically. This study reports a production process for enantiopure (R)-α-ionone from lab scale (2–150 L) with typical titer of 285 mg/L broth to industrial scale (up to 10 000 L) with a titer up to 400 mg/L broth, focusing on the development of a downstream process with a maximized yield at minimized effort. The developed recovery consists of solid–liquid extraction from the biomass at φ = 0.4 g of n-hexane/g of biomass for 90 min at ambient temperature and adsorption from the aqueous supernatant at Φ = 0.5 g of Diaion HP-20/mg of α-ionone, followed by desorption at Ψ = 30 g of n-hexane/g of Diaion HP-20. Altogether, natural α-ionone could be gained in substantial quantity and purity of >95%.
Flavours, fragrances, or aromas are valuable chemicals, with a broad range of industrial applications. The consumer's preference for ‘naturally’ manufactured aromas drives the development of biochemical production, which requires suitable product recovery. In this study, different industrially established recovery techniques, their advantages and limitations, and their possible application for aroma recovery from crude fermentation broth are reviewed. Among several techniques discussed, absorption, adsorption, and pervaporation appear to be particularly suitable for the recovery of aromas from highly diluted biochemical mixtures.
BACKGROUND: Nowadays, biotechnological production receives increasing interest as an alternative source of natural aromas. Unfortunately, especially for hydrophobic and semi-volatile aromas, the heterogeneous product partitioning between all phases present in fermentation makes recovery challenging. Additionally, when an aroma displays an inhibitory effect on the production microorganism, product removal during fermentation is recommendable. In-line aroma stripping offers an elegant way to deal with such challenges. This study reports the use of rotating packed bed (RPB) technology for the intensification of stripping of ⊍-ionone, a key aroma of raspberry, from a model fermentation slurry containing Saccharomyces cerevisiae cells in a concentration of 250 g-CWW L −1. RESULTS: Throughout all experimental investigations, yeast cells were robust towards both the chemical stress from aroma exposure at a concentration of up to 400 mg L −1 and the mechanical stress from peripheral equipment and rotation of up to 2750 rpm, as a maximum of 11.3 ± 0.5% disrupted cells were measured during continuous processing in an RPB. An increase in the rotation speed led to an enhanced transfer of ⊍-ionone from the fermentation slurry to the gaseous phase. CONCLUSIONS: RPB technology is found to be promising for the intensification of in-line stripping of biotechnologically produced aromas from crude fermentation broth without cell separation. The use of subsequent RPBs equipped with custom packings and flexibly adjustable rotation speed displays a holistic aroma recovery process supporting the way to commercial competitiveness of biotechnological aromas.
An increasing consumers’ call for natural aromas fuels the development of biotechnological aroma production. Although aroma fermentation is quite advantageous, especially severe product losses of volatile compounds through the bioreactor off‐gas may challenge the downstream processing. The application of novel process intensification methods to overcome the common drawbacks of conventional apparatuses might be helpful on a way to commercial competitiveness of biotechnological aromas. This study explored the suitability of rotating packed bed (RPB), a rotating mass transfer enhancing machine, for the absorption of model aroma compounds in rapeseed oil. Increasing the rotation speed from 500 to 2750 rpm led to two‐ to threefold higher absorption efficiencies at elsewise constant conditions. Aiming for an enriched aromatic intermediate, 2.5 L of rapeseed oil was processed in a recycle for 200 minutes, and a final concentration of benzaldehyde of 0.323 ± 0.026 g/Loil was achieved. Compared to packed columns, the RPB outperforms at equal packing depth or requires less packing area to deliver same efficiency. Especially, the use of custom 3D‐printed spiral packing with elaborated wall film flow combined with rotation supported liquid distribution allows using absorbents with viscosities as high as 100 mPa·s at low pressure drop increase. However, small dimensions severely limit the performance of a laboratory‐scale RPB as the casing contributes disproportionally to mass transfer.
Периодическая сушка зерна повышенной влажностиАлександр Викторович Голубкович, доктор технических наук, главный научный сотрудник, Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, Москва, Российская Федерация, e-mail: vim@vim.ru; Иван Дмитриевич Лукин, главный инженер, Кировская машиноиспытательная станция, п.г.т. Оричи, Кировская область, Российская Федерация Исследовали зерно повышенной влажности, характеризующееся исходной неравномерностью этого показателя. (Цель исследований) Расчет и экспериментальная проверка пропускной способности установки для сушки зерна с невыравненной исходной влажностью и вместимости бункера отлежки. В сушилках непрерывного действия неравномерность сушки не столь велика, как в сушилках периодического действия. Высушиваемое зерно подвергается в них перемешиванию в выпускных и транспортирующих устройствах. Степень перемешивания, а следовательно, и степень выравненности высушенной зерновой массы по влажности зависят от типа и конструкции этих устройств, но влагосодержание отдельных зерновок при этом не выравнивается. (Материалы и методы) Отметили, что наиболее эффективно равномерность сушки достигается при рециркуляционном способе. Его в сельском хозяйстве используют редко, но циркуляционный -часто, особенно в периодической сушке. При циркуляционной сушке зерна в надсушильном бункере происходит отлежка, в которой выравнивается влагосодержание отдельных зерновок. Осуществили математическое моделирование процесса сушки зерна с повышенной исходной неравномерностью, при допущении, что влагосодержание выравнивается посредством контактного массопереноса. (Результаты и обсуждение) Установили, что при сушке зерна с повышенной неравномерностью по влажности для получения кондиционного зерна необходимо снизить пропускную способность установки или оснастить ее бункером отлежки с повышенной вместимостью зерна. (Выводы) Получили, что пропускная способность периодической установки по зерну -функция вместимости бункера отлежки, скорости контактного массопереноса, количества циклов и неравномерности исходного влагосодержания зерна. Вычислили, что вместимость бункера отлежки равна произведению исходной неравномерности сушки и вместимости сушильной камеры, разделенному на скорость контактного массопереноса. Провели хозяйственную проверку сушки зерна с невыравненной исходной влажностью.Ключевые слова: неравномерность сушки, зерно, контактный массоперенос, отлежка зерна.■ Для цитирования: Голубкович А.В., Лукин И.Д. Периодическая сушка зерна повышенной влажности // Сельскохозяйственные машины и технологии.
При выборе режима безопасной сушки зерновой массы необходимо учитывать ее неоднородность по влажности. Это нежелательный фактор, от которого необходимо избавиться. С увеличением невыравненности зерновой массы по влажности снижается устойчивость ее при хранении, появляется опасность возникновения очагов самосогревания, уменьшается эффективность работы сушильных установок и других машин по обработке, возрастают затраты энергии на производство семян. Для устранения этого недостатка на отдельных участках зернового слоя или зернового потока высушенный продукт следует тщательно перемешивать, чтобы достичь наилучшей выравненности. Однако невыравненность по индивидуальной влажности отдельных зерен останется. Для ее снижения используют отлежку в сочетании с перемешиванием материала. Исследования проводили в лабораторной установке периодического действия. Продували увлажненные семена сахарной свеклы со скоростью агента сушки 0,5 м/с и температуре 45 градусов Цельсия. Влагосъем между перемешиваниями не превышал 2,5 процента для селекционных и 3,0 процента для рядовых семян. Длительность периодов между перемешиваниями можно определить аналитическим путем. Толщина слоя семян, допускающая сушку без перемешивания, убывает по квадратичной зависимости от повышения влажности. В перемешанных семенах происходит контактный влагообмен между влажными и подсушенными зерновками, что при суммарной длительности контакта не менее 30 мин позволяет дополнительно снизить неравномерность сушки до 0,5 процента. Ключевые слова: сушка семян, перемешивание, контактный влагообмен.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.