Laktoza daxili kristallaşma – Laboratoriyadan Sənayeyə qədər
Ultrasonik yardımlı kristallaşma davamlı axın şəraitində bərk əmələ gəlməsini gücləndirmək üçün səmərəli bir üsuldur. Aşağıda sizə Hielscher UP200St-TD-FlowCell sonikasiya kamerasından istifadə edərək laktoza/su/izopropanol üçlü sistemindən laktozanın daxili kristallaşmasına yönəlmiş bir araşdırma təqdim edirik. Ultrasəsin tətbiqi sistemin sabitliyində, kristal morfologiyasında və iş vaxtının davamlılığında əhəmiyyətli irəliləyişlərə səbəb oldu. Burada siz optimallaşdırılmış eksperimental protokolu, əsas performans nəticələrini və sənaye miqyasının genişləndirilməsi yolunu tapa bilərsiniz.
Prosesin intensivləşdirilməsi: Sonication istifadə edərək laktoza kristallaşması
Kristallaşma əczaçılıq və qida sənayesində təmizləmə və hissəcik mühəndisliyi üçün vacibdir. Bununla belə, ənənəvi partiya prosesləri, xüsusən də miqyasın böyüdülməsi zamanı təkrar istehsal və çirklənmə məhdudiyyətlərindən əziyyət çəkir. Ultrasəs şəraitində davamlı kristallaşma, nüvələşmə dərəcələrini artırmaq, ölçü paylamasını yaxşılaşdırmaq və çirklənmə ilə bağlı problemləri azaltmaqla cəlbedici alternativ təklif edir.
Tədqiqatlarında Zettl və həmkarları (2020) davamlı kristallaşma konfiqurasiyasında Hielscher UP200St-TD-FlowCell-in əməliyyat faydalarını araşdırmaq üçün model hidrofilik sistemdən - su/izopropanol qarışığında laktoza monohidratdan istifadə edirlər.
UP200St_TD
Materiallar və Metodlar – Tezgahın üstündə ultrasəs laktoza kristallaşması
Materiallar
- Məhlul: α-laktoza monohidrat
- Solvent sistemi: laktoza supersaturasiyası üçün optimallaşdırılmış üçlü faza nisbətində deionlaşdırılmış su və izopropanol
- Sonicator: UP200St-TD axın vasitəsilə sonikasiya hüceyrəsi (TD-FlowCell) ilə təchiz edilmişdir.
Avadanlıq Konfiqurasiyası
UP200St-TD-FlowCell qapalı dövrəli davamlı kristallaşma sxemində konfiqurasiya edilmişdir. Peristaltik nasos, ultrasəsin sistemə enerji verdiyi sonikasiya kamerası vasitəsilə həddindən artıq doymuş laktoza məhlulunu dövriyyə etdi. Daxili temperatur nəzarəti uzun müddət istismar zamanı istilik sabitliyini təmin etdi.
Davamlı rejimdə ultrasəs laktoza kristallaşması
(Tədqiqat və şəkil: ©Zettl et al., 2020)
Laktoza həllolma qabiliyyəti
Qlükoza və qalaktozadan ibarət disakarid olan laktozanın otaq temperaturunda (ümumiyyətlə 20-25 °C kimi müəyyən edilir) suda doyma konsentrasiyası təqribəndir. 25°C-də 18,9 ağırlıq %.
Laktozanın həlli temperaturla artır, lakin xətti deyil. 50 ° C-də, təqribən yüksəlir. 31 wt% və 70°C-də təqribən. 45 wt%.
Davamlı Laktoza Kristallaşması Protokolu
Məqsəd: Sistemin çirklənməsini minimuma endirmək və davamlı sonikasiya altında işləmə müddətini artırmaq.
Addım-addım Protokol:
- Yem məhlulunun hazırlanması
- Doymuş məhlul əldə etmək üçün α-laktoza monohidratını 50°C temperaturda deionlaşdırılmış suda həll edin.
- Sulu laktoza suspenziyası üçün 1000 q suya 233 q a-laktoza əlavə edin.
- Material tamamilə həll olunana qədər qarışığı qarışdırın.
- Bundan sonra, doymuş bir məhlul əldə etmək üçün məhlulun 25 ° C-ə qədər soyumasına icazə verin.
- Sistem Quraşdırma
- Axın dövrəsini qidalanma məhlulu ilə astarlayın.
- Axın sürətini 60 ml/dəq-a təyin edin (ultrasəs kamerasında ~30 saniyə qalma müddəti üçün optimaldır).
- Yem süspansiyonu və antisolvent iki qidalanma portu vasitəsilə ultrasəs axını hüceyrəsinin proses kamerasına verilir.
- 15 ağırlıq % laktoza süspansiyonunun 27 q/dəq axın sürətini təyin edin. Əvvəlcədən soyudulmuş izopropanolun (12°C) 27 q/dəq əlavə edilməsi ilə yağıntının yaranmasına səbəb olun, nəticədə ümumi kütlə axını sürəti 54 q/dəqdir. (54 q/dəq kütlə axını sürəti 60 mL/dəq həcmində axın sürətinə uyğundur)
- 100% amplituda sonication başlamaq. İşləmə temperaturunu 25-30 ° C arasında saxlayın.
- Kristallaşma mərhələsi
- Fasiləsiz fasiləsiz sonikasiyanı qoruyun. Hielscher sonicators 24/7 əməliyyat üçün inşa edilmişdir.
- Hər 60 dəqiqədən bir aşağı axın filtr modulundan kristallaşmış laktoza toplayın.
- Post-prosesin xarakteristikası
- SEM vasitəsilə kristal morfologiyasını təhlil edin.
- Lazer difraksiyasından (D50 hədəfi: 80-100 µm) istifadə edərək kristal ölçüsünün paylanmasını ölçün.
- Determine purity via HPLC (lactose monohydrate >98%).
Yemdə Asılı Bərk Kütləvi Fraksiyaya malik Laktoza Süspansiyonlarının Tərkibi (ws,f), Məhsulda Asılı Bərk Kütləvi Fraksiya (ws,p), Məhsulda Həll olunmuş Bərk Kütləvi Fraksiya (wd,p), Məhsulda Su Kütləvi Fraksı (w H2O,p), Məhsulda İzopropanol Kütləvi Fraksiya (w, Fraol), Məhsulda Kütləvi Fraol Zettl et al., 2020 tərəfindən araşdırmada istifadə edilən Məhsul (w EtOH,p).
Ultrasonik Laktoza Kristallaşmasının Nəticələri və Faydaları
- Aqlomerasiyanın azaldılması:
Daxili ultrasəs kristal yığılmasını effektiv şəkildə basdıraraq, yaxşı ayrılmış, prizmatik laktoza kristallarını verir. - Köpük azaldılması:
Qeyd edək ki, ultrasəs səthi köpük əmələ gəlməsini azaldıb - spirtlərin daxil olduğu antisolvent kristallaşmalarında ümumi bir problem - bununla da həcmli ötürmə qabiliyyətini yaxşılaşdırır. - Tıxanmanın qarşısının alınması:
Uzadılmış əməliyyat zamanı heç bir çirklənmə və ya tıxanma müşahidə edilmədi, bu da akustik kavitasiyanın təmiz səthlərin saxlanmasında və axın hüceyrəsində bərk çökmənin qarşısının alınmasında rolunu təsdiqləyir. - Davamlı iş vaxtı:
Proses, kristal keyfiyyəti zaman nöqtələrində ardıcıl olaraq qalaraq, davamlı əməliyyatda saxlanıla bilər.
Ultrasəs laktoza kristallaşması: Müxtəlif şəraitdə kristallaşan laktoza: ultrasəs enerjisi, əlavə edilmiş karragenan və ya zərdab (WPC) laktoza kristalının ölçüsünə təsir edir.
tədqiqat və şəkil: © Sanchez-García et al., 2018.
Ultrasəs cihazı UIP6000hdT təzyiqli axın hüceyrəsi ilə. İstilik / soyutma gödəkçəsi yüksək və ya aşağı temperaturda sonikasiya etməyə imkan verir.
Ultrasonik Laktoza Kristallaşmasının Ölçüsü
Almaniyada ən yüksək sənaye standartlarına uyğun olaraq hazırlanmış Hielscher inline sonikatorları laktoza və digər bərk maddələrin həddindən artıq doymuş məhlullardan davamlı kristallaşması üçün möhkəm həll təklif edir. Əczaçılıq səviyyəli tətbiqlər üçün nəzərdə tutulmuş bu sistemlər nüvələşmə və kristal böyüməsi üzərində dəqiq nəzarəti dəstəkləyir, təkrarlanan hissəcik ölçüsü paylamalarını və prosesin ardıcıllığını təmin edir. Laboratoriyadan istehsal miqyasına qədər xətti miqyaslılıqla, Hielscher ultrasəs reaktorları inkişaf vaxtını və xərcləri minimuma endirərək, problemsiz prosesin ötürülməsini təmin edir. Hərtərəfli texniki konsultasiya ilə birlikdə, bu sonikatorlar cGMP-yə uyğun kristallaşma iş axınlarına asanlıqla inteqrasiya edən xüsusi həllər təqdim edir və onları əczaçılıq, biotexnologiya və qida sənayesi üçün ideal hala gətirir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 10 ilə 50 ml | 10-300 ml/dəq | UP200St_TD |
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| 15-150 l | 3 ilə 15 L/dəq | UIP6000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000hdT |
| na | daha böyük | klaster UIP16000hdT |
Dizayn, İstehsalat və Konsaltinq – Keyfiyyətli Almaniya istehsalı
Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və dizayn standartları ilə tanınır. Sağlamlıq və asan əməliyyat ultrasəs aparatlarımızın sənaye obyektlərinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Kobud şərtlər və tələbkar mühitlər Hielscher ultrasəs cihazları tərəfindən asanlıqla idarə olunur.
Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikatlı bir şirkətdir və ən müasir texnologiya və istifadəçi dostu olan yüksək performanslı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə ki, Hielscher ultrasəs cihazları CE-yə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.
UIP2000hdT, 2000 vatt güclü sonikator sənaye daxili kristallaşma üçün axın hüceyrəsi ilə
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Zettl, M., Kreimer, M., Aigner, I., Mannschott, T., van der Wel, P., Khinast, J., Krumme, M. (2020): Runtime Maximization of Continuous Precipitation in an Ultrasonic Process Chamber. Organic Process Research & Development, 24(4), 2020. 508–519.
- Gielen, B.; Jordens, J.; Thomassen, L.C.J.; Braeken, L.; Van Gerven, T. (2027): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 2017, 7, 40.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S. García-Vega, Martha Y. Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): Ultrasound-assisted crystallization of lactose in the presence of whey proteins and κ-carrageenan. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 42, 2018. 714-722.
Tez-tez soruşulan suallar
Laktoza nədir?
Laktoza hər bir qlükoza və qalaktozanın bir molekulundan ibarət bir disakariddir. Süd və süd məhsullarında əsas karbohidratdır. Kimyəvi cəhətdən o, α- və β-anomerik formalarda mövcuddur, α-laktoza monohidrat ətraf mühit şəraitində üstünlük təşkil edən kristal formasıdır.
Laktoza nə üçün istifadə olunur?
Laktoza əczaçılıq, qida və biotexnoloji sənayelərdə funksional tərkib hissəsi kimi geniş istifadə olunur. Əczaçılıqda o, ilk növbədə ağızdan qəbul edilən bərk dozaj formalarında doldurucu və ya köməkçi maddə kimi xidmət edir. O, həm də fermentasiya proseslərində substrat və qida formulalarında tatlandırıcıdır.
Laktoza kristallaşması nədir?
Laktozanın kristallaşması həll edilmiş laktozanın həddindən artıq doymuş məhluldan bərk kristallara çevrilməsi prosesinə aiddir. Bu, temperatur, konsentrasiya, pH və həlledici tərkibindən təsirlənən nüvələşmə və sonrakı kristal böyüməsi ilə baş verir. Nəzarət olunan kristallaşma müəyyən hissəcik ölçüsü və polimorf təmizliyi olan laktoza istehsalı üçün vacibdir.
Kristallaşmanın 4 Addımları hansılardır?
Kristallaşma zamanı kristallaşmanın 4 mərhələsi müşahidə edilə bilər:
- Supersaturasiya: Həll qabiliyyətini aşmaqla termodinamik hərəkətverici qüvvənin yaranması.
- Nüvələşmə: Məhluldan ilkin bərk fazalı nüvələrin əmələ gəlməsi.
- Kristal artımı: Daha böyük kristallar əmələ gətirmək üçün həll olunan molekulların nüvələrə yığılması.
- Aqlomerasiya və ya yetişmə: Kristalların birləşdiyi və ya əridiyi və yenidən böyüdüyü, son ölçüsün paylanmasına təsir edən ikincil proseslər.
Sonikasiyanın kristallaşma prosesinə necə təsir etdiyini burada oxuyun!
Köməkçi maddə nədir?
Köməkçi maddə dərman məhsullarında aktiv əczaçılıq inqrediyenti (API) ilə birlikdə hazırlanmış inert bir maddədir. Terapevtik təsir göstərmədən istehsal qabiliyyətini, sabitliyi, bioavailability və ya xəstənin məqbulluğunu artırır. Ümumi köməkçi maddələrə seyrelticilər, bağlayıcılar, parçalayıcılar və sürtkü yağları daxildir - laktoza ən çox istifadə edilən seyrelticilərdən biridir.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.