Ултразвукова кристализация на лактоза

В много млечни процеси суроватката (млечният пермеат) се среща в големи обеми като страничен продукт. Суроватката има високо съдържание на лактоза и трябва да се изхвърля, което е скъпо и има въздействие върху околната среда.
Чрез възстановяване на лактозата с ултразвук, суроватъчните отпадъчни води могат да бъдат драстично намалени, докато възстановената лактоза е продаваем продукт.
Ултразвукът насърчава бързата и ефективна кристализация, което води до висок добив на еднородни кристали лактоза.

Производство на лактоза

Лактозата се произвежда от концентриран разтвор на лактоза (получен от суроватка). Концентрираната лактоза суспензия трябва да се охлади до ниска температура, за да се утаят кристали. След етапа на утаяване кристалите на лактозата се отделят чрез центрофугиране. След това кристалите се изсушават на прах.
Етапи на кристализация на лактоза:

концентрация
Нуклеация
Растеж на кристали
Прибиране на реколтата/ измиване

Подобрена кристализация на лактоза чрез соникиране

Ултразвукът е добре известен с положителното си въздействие върху процесите на кристализация и утаяване (сонокристализация). Сонирането също подобрява образуването и растежа на кристали на лактоза.
Сонокристализацията на лактозата помага да се постигне максимален добив на кристали лактоза за минимално време.
Добрият растеж на кристалите е значителен, за да се осигури ефективно събиране и измиване на лактозата (екстракция & пречистване). Соникацията причинява пренасищане на лактозата и инициира първичното заяждане на кристали на лактоза. Освен това, непрекъснатото ултразвук допринася за вторично нуклеиране, което осигурява дистибуция с малък размер на кристала (CSD).

Ултразвуково кристализирана лактоза: Ултразвуковата кристализация на лактоза може да бъде повлияна от добавянето на карагенан или суроватка (WPC).

Ултразвукова кристализация на лактоза: Лактозата кристализира при различни условия: ултразвукова входяща енергия, добавен карагенан или суроватка (WPC) влияе върху размера на лактозните кристали
проучване и снимка: ©Sanchez-García et al., 2018.

Предимства на ултразвука:

Максимален добив
много кратко време за процес
Еднакъв размер на кристала
Контролируем размер на кристала
Еднаква кристална форма

От отпадъчни води до лактоза

Поради голямото производство на млечни продукти, суроватката често е страничен продукт, който се третира като отпадъчни води. Изхвърлянето на течна суроватка е скъпо поради високата биологична нужда от кислород (BOD) и водното съдържание. Когато лактозата се възстанови от суроватката, отпадъчният продукт се използва в етап на последваща обработка за производство на лактоза на прах. Възстановяването на лактозата намалява БПК на суроватката с повече от 80%, което прави страничния продукт полезен и по-екологичен. Ултразвуковият процес на кристализация подобрява растежа, добива и качеството на кристалите.
Лактозата се използва широко като съставка в хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, като суровина за производството на лактитол или като основен материал за микробното производство на биоразградими полиестери.

Ултразвуково оборудване

Hielscher Ultrasonics ви предлага ултразвуково оборудване за процеси на сонокристализация – или за партидно ултразвуково озвучаване, или за поточна обработка в ултразвуков реактор. Всички наши ултразвукови устройства са проектирани да работят непрекъснато (24 часа / 7 часа / 365 дни), осигурявайки максимално използване на оборудването. Промишлените ултразвукови устройства от 0,5kW до 16kW на единица са подходящи за търговска обработка на големи суроватъчни суспензии.

Хранителна обработка

Ултразвуковите системи на Hielscher се предлагат със санитарни фитинги. Ултразвуковите сонотроди (сонди/рогове) и реакторите се отличават с проста геометрия за лесно почистване. Ултразвуковата кавитация работи като почистващ препарат на място (CIP). Нашите сонотроди и реактори са автоклавиращи.
Благодарение на малкия си отпечатък, ултразвуковите системи на Hielscher могат лесно да бъдат интегрирани или преоборудвани във вашето съществуващо съоръжение.
Свържете се с нас днес, за да получите повече информация! Hielscher Ultrasonics предлага различни стандартизирани и персонализирани решения за ултразвукови млечни и хранителни процеси!

Ултразвукът е надеждна техника за приготвяне на фини по размер хранителни емулсии (Щракнете за уголемяване!)

Ултразвуков поточни реактор при UIP1000hdT

Молекула на лактоза

Литература/Препратки

Деора, Н.С.; Мисра, Н.Н.; Десвал, А.; Мишра, Х.Н.; Кълън, Пи Джей; Тивари, Б.К. (2013): Ултразвук за подобрена кристализация в хранително-вкусовата промишленост. Прегледи на хранителното инженерство 5/1, 2013. 36-44.
Динсър, Т.Д.; Зису, Б.; Вале, C.G.M.R.; Джаясена, В.; Палмър, М.; Уикс, М. (2014): Сонокристализация на лактоза във водна система. Международно списание за млечни продукти 35. 2014. 43-48.
Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Инженерство на лактозни частици: влияние на ултразвука и антиразтворителя върху кристалния хабитус и размера на частиците. J Cryst Growth 312(23):3509–20.
Мартини, Силвана (2013): Сонокристализация на мазнините. Springer Briefs в храната, здравето и храненето. 2013.
Янира И. Санчес-Гарсия, Карен С. Гарсия-Вега, Марта Й. Леал-Рамос, Иван Салмерон, Нестор Гутиерес-Мендес (2018): Ултразвукова кристализация на лактоза в присъствието на суроватъчни протеини и κ-карагенан. Ултразвукова сонохимия, том 42, 2018 г. 714-722.
Максуини, П.Л.Х.; Фокс П.Ф. (2009): Напреднала химия на млечните продукти. Том 3. Лактоза, вода, соли и витамини. Ню Йорк: Springer Science + Business Media. 759стр.
Пател, С.Р.; Murthy, Z.V.P. (2011): Ефект на параметрите на процеса върху размера на кристалите и морфологията на лактозата при ултразвукова кристализация. Технология за изследване на кристали 46/3. 2011. 243-248.
Уонг, С.Й.; Хартел, Р.У. (2014): Кристализация при рафиниране на лактоза – Преглед. Вестник за хранителни науки 79/3, 2014. 257-272.

Свържете се с нас / Поискайте повече информация

Говорете с нас за вашите изисквания за обработка. Ще препоръчаме най-подходящите параметри за настройка и обработка за вашия проект.

Име

Имейл адрес (задължително)

Телефонен номер

Продукт или област на интерес

Моля, обърнете внимание на нашите Политика за поверителност.

Свързани теми

Относно сонокристализацията

Когато се прилага мощен ултразвук за индуциране и подобряване на процесите на кристализация, това е известно като сонокристализация. Сонокристализацията се основава на прилагането на “акустични вълни, за да предизвикат физикохимични промени в материала. Някои често срещани приложения на силовия ултразвук включват използването му за индуциране на химични реакции (сонохимия) и за насърчаване на кристализацията (сонокристализация). Тези техники са привлекли вниманието на няколко индустрии, включително фармацевтичната, химическата и хранително-вкусовата промишленост, като се има предвид предимството, което предлагат. Ултразвуковите техники са икономически жизнеспособни и сравнително лесни за включване в промишлената експлоатация. Тези техники могат да се използват за подобряване както на възпроизводимостта, така и на добива на продукцията; те са нетермични и екологични чисти”. [Мартини 2013, 4]

Нуклеация и растеж на кристали

Кристализацията се определя като процес на образуване, при който твърдите кристали се утаяват от пренаситен разтвор, стопилка или газ.
Процесът на кристализация се състои от два основни етапа: нуклеация и растеж на кристалите.
По време на нуклеацията разтворените молекули в разтвора започват да образуват клъстери, които трябва да са достатъчно големи, за да бъдат стабилни при работните условия. Такъв стабилен клъстер образува ядро. След достигане на критичния размер за образуване на стабилно ядро започва етапът на растеж на кристалите.
Във фазата на растеж на кристалите образуваните ядра стават по-големи, тъй като повече молекули са свързани с клъстера. Процесът на растеж зависи от степента на насищане и други параметри като равномерно смесване, температура и др.
Класическата теория за кристализацията се основава на термодинамичната концепция, че изолираната система е абсолютно стабилна, когато нейната ентропия е неизменна.

Факти за лактозата

Лактозата (млечната захар) е дизахарид, изграден от глюкоза и галактоза, свързани с β(1→4) гликозидна връзка.
Поради наличието на хирален въглерод, лактозата може да се появи под формата на следните 2 типа изомери: α- или β-лактоза. Лактозата най-често се среща като хидратиран кристал α-лактоза монохидрат. Другият полиморф, безводен β-лактозен, е по-рядко срещан и кристализира над 93,5°C. α- и β-аномерите имат много различни свойства. Полиморфите могат да бъдат разграничени по специфичното въртене (+89°C и +35°C съответно за α- и β-лактоза) и разтворимостта (70 и 500 g/L (при 20°C) съответно за α- и β-лактоза). [McSweeney et al. 2009]
Той е основният въглехидрат на млякото и се намира в концентрации от 2-8 тегловни цента. Лактозата е без вкус и има ниска сладост. Лактозата действа като редуцираща захар и насърчава реакциите на Майар и Щекер. По този начин лактозата се използва за подобряване на цвета и вкуса на хранителни продукти като хлебни изделия, сладкиши и сладкарски изделия.
Лактозата е широко използвана хранителна добавка, която функционира като носител, пълнител, стабилизатор и разредител на таблетки в хранителни и фармацевтични продукти.
α-лактозата е най-чистата форма, която се използва за фармацевтични продукти.
Лактозата е важна съставка, когато става въпрос за вкус, аромат и реакции на покафеняване.
Формула: C₁₂H₂₂O₁₁
IUPAC ID: β-D-галактопиранозил-(1→4)-D-глюкоза
Моларна маса: 342,3 g/mol
Точка на топене: 202,8°C
Плътност: 1,53 г/см³
Класификация: FODMAP
Разтворим в: вода, етанол

биоактивни съединения Екстракция Храна нано Фарма фитохимикали Интензификация на процеса екстракция с разтворител Сонохимия UIP2000hdT UIP4000hdT ултразвук ултразвукова екстракция ултразвуков екстрактор UP400St