Ultrazvučna kristalizacija laktoze

Dobar rast kristala je značajan kako bi se osigurala efikasna žetva i pranje laktoze (ekstrakcija & pročišćavanje). Sonikacija uzrokuje prezasićenje laktoze i pokreće primarnu nukleaciju kristala laktoze. Nadalje, kontinuirana sonikacija doprinosi sekundarnoj nukleaciji, koja osigurava distribuciju male veličine kristala (CSD).

Ultrazvučna kristalizacija laktoze: Laktoza kristalizira pod različitim uvjetima: ultrazvučni unos energije, dodani karagenan ili whey (WPC) utječu na veličinu kristala laktoze
studija i slika: ©Sanchez-García et al., 2018.

Prednosti ultrazvuka:

• maksimalni prinos
• veoma kratko vreme procesa
• ujednačena veličina kristala
• kontrolisana veličina kristala
• ujednačenog oblika kristala

Od otpadnih voda do laktoze

Zbog velike proizvodnje mliječnih proizvoda, surutka je često nusproizvod koji se tretira kao otpadni efluent. Odlaganje tekuće sirutke je skupo zbog visoke biološke potražnje za kiseonikom (BPK) i sadržaja vode. Kada se laktoza dobije iz sirutke, otpadni proizvod se koristi u koraku naknadne obrade za proizvodnju laktoze u prahu. Obnavljanje laktoze smanjuje BPK surutke za više od 80%, čineći nusproizvod korisnim i ekološki prihvatljivijim. Ultrazvučno potpomognuti proces kristalizacije poboljšava rast kristala, prinos i kvalitet.
Laktoza se široko koristi kao sastojak u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, kao sirovina za proizvodnju laktitola ili kao osnovni materijal za mikrobnu proizvodnju biorazgradivih poliestera.

ultrazvučna oprema

Hielscher Ultrasonics vam nudi ultrazvučnu opremu za procese sonokristalizacije – bilo za serijsku sonikaciju ili za inline obradu u ultrazvučnom reaktoru. Svi naši ultrazvučni uređaji su dizajnirani da rade kontinuirano (24 sata/7d/365d) osiguravajući maksimalno korištenje opreme. Industrijski ultrazvučni uređaji od 0,5kW do 16kW po jedinici su pogodni za komercijalnu obradu velikih suspenzija sirutke.

Prerada laktoze za hranu

Hielscher ultrazvučni sistemi su dostupni sa sanitarnim elementima. Ultrazvučne sonotrode (sonde/rogovi) i reaktori imaju jednostavnu geometriju za lako čišćenje. Ultrazvučna kavitacija radi kao čistač na mjestu (CIP). Naše sonotrode i reaktori se mogu autoklavirati.
Zbog malog otiska, Hielscher sonikatori se mogu lako integrirati ili naknadno ugraditi u vaš postojeći objekat.
Kontaktirajte nas danas za više informacija! Hielscher Ultrasonics nudi različita standardizirana, kao i prilagođena rješenja za ultrazvučnu obradu mlijeka i hrane!
[/dvije_trećine]

O sonokristalizaciji

Kada se ultrazvuk snage primjenjuje kako bi se inducirali i poboljšali procesi kristalizacije, to je poznato kao sonokristalizacija. Sonokristalizacija se zasniva na primeni “akustičkih valova koji izazivaju fizičko-hemijske promjene u materijalu. Neke uobičajene primjene snažnog ultrazvuka uključuju njegovu upotrebu za induciranje kemijskih reakcija (sonohemija) i promoviranje kristalizacije (sonokristalizacija). Ove tehnike su privukle pažnju nekoliko industrija uključujući farmaceutsku, hemijsku i prehrambenu industriju s obzirom na prednost koju nude. Ultrazvučne tehnike su ekonomski isplative i relativno ih je lako ugraditi u industrijski rad. Ove tehnike se mogu koristiti za poboljšanje i ponovljivosti i prinosa proizvodnje; nisu termički i ekološki čisti”. [Martini 2013, 4]

Nukleacija i rast kristala

Kristalizacija se određuje kao proces formiranja, gdje se čvrsti kristali talože iz prezasićene otopine, taline ili plina.
Proces kristalizacije sastoji se od dvije glavne faze: nukleacije i rasta kristala.
Tokom nukleacije, rastvoreni molekuli u rastvoru počinju da formiraju klastere, koji moraju biti dovoljno veliki da budu stabilni u radnim uslovima. Takav stabilan klaster formira jezgro. Nakon dostizanja kritične veličine za formiranje stabilnog jezgra, počinje faza rasta kristala.
U fazi rasta kristala, formirane jezgre postaju veće kako je više molekula vezano za klaster. Proces rasta ovisi o stupnju zasićenja i drugim parametrima kao što su jednolično miješanje, temperatura itd.
Klasična teorija kristalizacije zasniva se na termodinamičkoj koncepciji da je izolovani sistem apsolutno stabilan kada je njegova entropija nepromenljiva.

Činjenice o laktozi

Laktoza (mliječni šećer) je disaharid izgrađen od glukoze i galaktoze povezanih β(1→4) glikozidnom vezom.
Zbog prisustva kiralnog ugljika, laktoza se može pojaviti u obliku sljedeća 2 tipa izomera: α- ili β-laktoza. Laktoza se najčešće nalazi kao hidratizirani kristal α-laktoze monohidrata. Drugi polimorf, bezvodna β-laktoza, je rjeđi i kristalizira iznad 93,5°C. α- i β-anomeri imaju vrlo različita svojstva. Polimorfi se mogu razlikovati po specifičnoj rotaciji (+89°C i +35°C za α- i β-laktozu, respektivno) i rastvorljivosti (70 i 500 g/L (na 20°C) za α- i β-laktozu , odnosno). [McSweeney et al. 2009]
To je glavni ugljikohidrat mlijeka i nalazi se u koncentracijama od 2-8 tež.%. Laktoza je bez ukusa i niske slatkoće. Laktoza djeluje kao redukcijski šećer i potiče Maillardove i Steckerove reakcije. Tako se laktoza koristi za poboljšanje boje i okusa prehrambenih proizvoda kao što su pekarski proizvodi, peciva i konditorski proizvodi.
Laktoza je široko korišteni aditiv za hranu koji funkcionira kao nosač, punilo, stabilizator i razrjeđivač tableta u prehrambenim i farmaceutskim proizvodima.
α-laktoza je najčistiji oblik koji se koristi za farmaceutske proizvode.
Laktoza je važan sastojak kada su u pitanju okus, aroma i reakcije posmeđivanja.
Formula: C₁₂H₂₂O₁₁
IUPAC ID: β-D-galaktopiranozil-(1→4)-D-glukoza
Molarna masa: 342,3 g/mol
Tačka topljenja: 202,8°C
Gustina: 1,53 g/cm³
Klasifikacija: FODMAP
Rastvorljivo u: vodi, etanolu