Υπερήχων κρυστάλλωση λακτόζης

Σε πολλές γαλακτοκομικές διεργασίες, μεγάλες ποσότητες ορού γάλακτος - που αναφέρονται επίσης ως διαπερατό γάλα - παράγονται ως υποπροϊόν. Αυτά τα λύματα είναι πλούσια σε λακτόζη, αλλά η διάθεσή τους είναι τόσο δαπανηρή όσο και περιβαλλοντικά επαχθής. Με την εφαρμογή υπερήχων για την ανάκτηση της λακτόζης, ο όγκος των αποβλήτων μπορεί να μειωθεί σημαντικά, μετατρέποντας ένα προβληματικό απόβλητο σε πολύτιμο πόρο. Υπερήχους διευκολύνει την ταχεία και αποτελεσματική κρυστάλλωση, αποδίδοντας μια μεγάλη ποσότητα ομοιόμορφων κρυστάλλων λακτόζης κατάλληλο για εμπορική χρήση.

Παραγωγή λακτόζης

Η λακτόζη παράγεται από ένα συμπυκνωμένο διάλυμα λακτόζης (που λαμβάνεται από ορό γάλακτος). Ο συμπυκνωμένος πολτός λακτόζης πρέπει να ψύχεται σε χαμηλή θερμοκρασία για την καθίζηση κρυστάλλων. Μετά το στάδιο της καθίζησης, οι κρύσταλλοι λακτόζης διαχωρίζονται με φυγοκέντρηση. Στη συνέχεια, οι κρύσταλλοι ξηραίνονται σε σκόνη.
Βήματα κρυστάλλωσης λακτόζης:

συγκέντρωση
πυρήνωση
Ανάπτυξη κρυστάλλων
Συγκομιδή/ πλύσιμο

Βελτιωμένη κρυστάλλωση λακτόζης με υπερήχους

Ο υπέρηχος είναι γνωστός για τη θετική του επίδραση στις διαδικασίες κρυστάλλωσης και καθίζησης (sono-crystallization). Κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει το σχηματισμό και την ανάπτυξη των κρυστάλλων λακτόζης, πάρα πολύ.
Η Sono-κρυστάλλωση της λακτόζης βοηθά στην επίτευξη της μέγιστης απόδοσης κρυστάλλων λακτόζης σε ελάχιστο χρόνο.

Υπερηχητικό κύτταρο ροής για διασπορά, διάλυση και καθίζηση / κρυστάλλωση

Υπερηχητικός αντιδραστήρας γυαλιού για ενσωματωμένη υπερήχηση

Μια καλή ανάπτυξη κρυστάλλων είναι σημαντική για να εξασφαλιστεί η αποτελεσματική συγκομιδή και πλύση της λακτόζης (εκχύλιση) & εξαγνισμός). Κατεργασία με υπερήχους προκαλεί υπερκορεσμό της λακτόζης και ξεκινά την πρωτογενή πυρήνωση των κρυστάλλων λακτόζης. Επιπλέον, η συνεχής υπερήχηση συμβάλλει σε μια δευτερογενή πυρήνωση, η οποία εξασφαλίζει κατανομή μικρού μεγέθους κρυστάλλου (CSD).

Υπερήχων κρυσταλλική λακτόζη: Υπερήχων κρυστάλλωση λακτόζης μπορεί να επηρεαστεί από την προσθήκη καραγενάνης ή ορού γάλακτος (WPC).

Υπερήχων κρυστάλλωση λακτόζης: Λακτόζη κρυσταλλωμένη υπό διαφορετικές συνθήκες: υπερήχων εισροή ενέργειας, προστιθέμενη καραγενάνη ή ορός γάλακτος (WPC) επηρεάζει το μέγεθος κρυστάλλου λακτόζης
μελέτη και εικόνα: ©Sanchez-García et al., 2018.

Οφέλη του υπερήχου:

μέγιστη απόδοση
πολύ σύντομος χρόνος διαδικασίας
ομοιόμορφο μέγεθος κρυστάλλου
ελεγχόμενο μέγεθος κρυστάλλου
ομοιόμορφο σχήμα κρυστάλλου

Από τη σκοπιμότητα στην ενσωματωμένη παραγωγή: Sono-κρυστάλλωση της λακτόζης
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με την κλιμάκωση της κρυστάλλωσης λακτόζης υπερήχων από πάγκο σε βιομηχανική παραγωγή!

Από τα απόβλητα στη λακτόζη

Λόγω της μεγάλης παραγωγής γαλακτοκομικών προϊόντων, ο ορός γάλακτος είναι συχνά ένα υποπροϊόν που αντιμετωπίζεται ως απόβλητο απόβλητο. Η διάθεση του υγρού ορού γάλακτος είναι δαπανηρή λόγω της υψηλής ζήτησης βιολογικού οξυγόνου (BOD) και της περιεκτικότητάς του σε νερό. Όταν η λακτόζη ανακτάται από τον ορό γάλακτος, το απόβλητο προϊόν χρησιμοποιείται σε ένα στάδιο μετά την επεξεργασία για την παραγωγή σκόνης λακτόζης. Η ανάκτηση λακτόζης μειώνει το BOD του ορού γάλακτος κατά περισσότερο από 80% καθιστώντας το υποπροϊόν χρήσιμο και πιο φιλικό προς το περιβάλλον. Μια υπερηχητικά υποβοηθούμενη διαδικασία κρυστάλλωσης βελτιώνει την ανάπτυξη κρυστάλλων, την απόδοση και την ποιότητα.
Η λακτόζη χρησιμοποιείται ευρέως ως συστατικό στη βιομηχανία τροφίμων και φαρμάκων, ως πρώτη ύλη για την παραγωγή λακτιτόλης ή ως βασική ύλη για τη μικροβιακή παραγωγή βιοδιασπώμενων πολυεστέρων.

Το UIP2000hdt είναι ένας ισχυρός υπερηχητής 2000 watt με κυψέλη ροής για βιομηχανική κρυστάλλωση λακτόζης σε υψηλή απόδοση.

UIP2000hdT, ένας ισχυρός υπερηχητής 2000 watt με κυψέλη ροής για βιομηχανική ενσωματωμένη κρυστάλλωση

Εξοπλισμός υπερήχων

Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει υπερήχων εξοπλισμό για sono-κρυστάλλωση διαδικασίες – είτε για παρτίδα κατεργασίας με υπερήχους είτε για την ενσωματωμένη επεξεργασία σε έναν υπερηχητικό αντιδραστήρα. Όλοι οι υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν συνεχώς (24 ώρες / 7d / 365d) εξασφαλίζοντας τη μέγιστη χρήση του εξοπλισμού. Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων από 0,5kW έως 16kW ανά μονάδα είναι κατάλληλες για την εμπορική επεξεργασία μεγάλων όγκων υπερκορεσμένων εναιωρημάτων.

Επεξεργασία λακτόζης ποιότητας τροφίμων

Hielscher υπερήχων είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για την προώθηση και τον έλεγχο της κρυστάλλωσης λακτόζης από υπερκορεσμένα διαλύματα. Με την εφαρμογή έντονης υπερηχητικής σπηλαίωσης, αυτά τα συστήματα ενισχύουν τα ποσοστά πυρήνωσης, μειώνουν τους χρόνους επαγωγής και επιτρέπουν το σχηματισμό ομοιόμορφων, καλά καθορισμένων κρυστάλλων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερη κινητική κρυστάλλωσης και βελτιωμένο έλεγχο του μεγέθους και της μορφολογίας των κρυστάλλων. Ιδανικό τόσο για παρτίδες όσο και για συνεχείς ενσωματωμένες διαδικασίες, οι υπερήχων Hielscher προσφέρουν κλιμακούμενες λύσεις από την R&D στη βιομηχανική παραγωγή. Η στιβαρή γερμανική μηχανική τους και η συμβατότητά τους με τα πρότυπα φαρμακευτικής ποιότητας τα καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλα για απαιτητικές εφαρμογές στον καθαρισμό, τη σύνθεση και την επεξεργασία λακτόζης.
Hielscher υπερήχων είναι κατάλληλα για την παραγωγή τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων που συμμορφώνονται με τα πρότυπα cGMP. Οι υπερήχων Hielscher διατίθενται με εξαρτήματα υγιεινής ποιότητας, εξασφαλίζοντας πλήρη συμμόρφωση με τα πρότυπα υγιεινής επεξεργασίας. Οι υπερηχητικοί sonotrodes (που αναφέρονται επίσης ως ανιχνευτές ή κέρατα) και οι αντιδραστήρες ροής έχουν σχεδιαστεί με βελτιωμένες, εύκολες στον καθαρισμό γεωμετρίες, διευκολύνοντας την αποτελεσματική συντήρηση και ελαχιστοποιώντας το χρόνο διακοπής λειτουργίας. Συγκεκριμένα, η ίδια η υπερηχητική σπηλαίωση λειτουργεί ως μηχανισμός καθαρισμού στο χώρο (CIP), υποστηρίζοντας τον εσωτερικό καθαρισμό επιφανειών κατά τη λειτουργία. Για ασηπτικά περιβάλλοντα, όλα τα sonotrodes και οι αντιδραστήρες είναι πλήρως αυτόκλειστοι. Χάρη στο συμπαγές αποτύπωμά τους, τα συστήματα Hielscher ενσωματώνονται εύκολα ή μετασκευάζονται σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής - καθιστώντας τα ιδανικά για αναβαθμίσεις σε φαρμακευτικές εγκαταστάσεις κρυστάλλωσης και εγκαταστάσεις κρυστάλλωσης τροφίμων.
Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να λάβετε περισσότερες πληροφορίες! Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει διάφορες τυποποιημένες, καθώς και προσαρμοσμένες λύσεις για υπερήχων γαλακτοκομικά προϊόντα και επεξεργασία τροφίμων!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους υπερήχους για κρυστάλλωση λακτόζης, λεπτομέρειες εφαρμογής και τιμές. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας την επεξεργασία λακτόζης και να σας προσφέρουμε το καλύτερο σύστημα υπερήχων που ικανοποιεί όλες τις ανάγκες σας!

Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου (απαιτείται)

Αριθμός τηλεφώνου

Τόκος

Βιομηχανικός ανιχνευτής τύπου υπερήχων UIP6000hdT (ισχύς υπερήχων 6kW, συχνότητα υπερήχων 20kHz) με αντιδραστήρα κυττάρων ροής για συνεχή υπερηχητική επεξεργασία υπερκορεσμένων διαλυμάτων για κρυστάλλωση και βροχόπτωση σε υψηλή απόδοση.

Υπερήχων UIP6000hdT με κυψέλη ροής υπό πίεση. Ένα μπουφάν θέρμανσης / ψύξης επιτρέπει την υπερήχηση σε υψηλές ή χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Σχετικά θέματα

Σχετικά με τη Sonocrystallization

Όταν εφαρμόζεται υπερηχογράφημα ισχύος για να προκαλέσει και να βελτιώσει τις διαδικασίες κρυστάλλωσης, είναι γνωστή ως sonocrystallization. Η ηχοκρυστάλλωση βασίζεται στην εφαρμογή “ακουστικά κύματα για την πρόκληση φυσικοχημικών αλλαγών στο υλικό. Μερικές κοινές εφαρμογές του υπερήχου ισχύος περιλαμβάνουν τη χρήση του για την πρόκληση χημικών αντιδράσεων (sonochemistry) και για την προώθηση της κρυστάλλωσης (sonocrystallization). Αυτές οι τεχνικές έχουν λάβει την προσοχή πολλών βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένων των φαρμακευτικών, χημικών και βιομηχανιών τροφίμων, δεδομένου του πλεονεκτήματος που προσφέρουν. Οι τεχνικές υπερήχων είναι οικονομικά βιώσιμες και σχετικά εύκολο να ενσωματωθούν στη βιομηχανική λειτουργία. Οι τεχνικές αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση τόσο της αναπαραγωγιμότητας όσο και της απόδοσης της παραγωγής· Είναι μη θερμικά και περιβαλλοντικά καθαρά”. [Martini 2013, 4]

Πυρήνωση και ανάπτυξη κρυστάλλων

Η κρυστάλλωση προσδιορίζεται ως η διαδικασία σχηματισμού, όπου στερεοί κρύσταλλοι καθιζάνουν από ένα υπερκορεσμένο διάλυμα, τήγμα ή αέριο.
Η διαδικασία κρυστάλλωσης αποτελείται από δύο κύρια στάδια: την πυρήνωση και την ανάπτυξη κρυστάλλων.
Κατά τη διάρκεια της πυρήνωσης, τα διαλυμένα μόρια στο διάλυμα αρχίζουν να σχηματίζουν συστάδες, οι οποίες πρέπει να είναι αρκετά μεγάλες ώστε να είναι σταθερές υπό τις συνθήκες λειτουργίας. Ένα τέτοιο σταθερό σύμπλεγμα σχηματίζει έναν πυρήνα. Αφού φτάσει στο κρίσιμο μέγεθος για να σχηματίσει έναν σταθερό πυρήνα, αρχίζει το στάδιο της ανάπτυξης κρυστάλλων.
Στη φάση της ανάπτυξης των κρυστάλλων, οι σχηματισμένοι πυρήνες γίνονται μεγαλύτεροι καθώς περισσότερα μόρια δεσμεύονται στο σύμπλεγμα. Η διαδικασία ανάπτυξης εξαρτάται από τον βαθμό κορεσμού και άλλες παραμέτρους όπως ομοιόμορφη ανάμιξη, θερμοκρασία κ.λπ.
Η κλασική θεωρία κρυστάλλωσης βασίζεται στη θερμοδυναμική αντίληψη ότι ένα απομονωμένο σύστημα είναι απολύτως σταθερό όταν η εντροπία του είναι αμετάβλητη.

Πληροφορίες για τη λακτόζη

Η λακτόζη (σάκχαρο του γάλακτος) είναι ένας δισακχαρίτης που παράγεται από γλυκόζη και γαλακτόζη που συνδέονται με γλυκοζιτικό δεσμό β(1→4).
Λόγω της παρουσίας χειροειδούς άνθρακα, η λακτόζη μπορεί να εμφανιστεί με τη μορφή των ακόλουθων 2 τύπων ισομερών: α- ή β-λακτόζη. Η λακτόζη απαντάται συχνότερα ως ενυδατωμένος κρύσταλλος μονοϋδρικής α-λακτόζης. Το άλλο πολύμορφο, η άνυδρη β-λακτόζη, είναι λιγότερο συχνή και κρυσταλλώνεται πάνω από 93,5°C. Τα α- και β-anomers έχουν πολύ διαφορετικές ιδιότητες. Τα πολύμορφα διακρίνονται από την ειδική στροφική ικανότητα (+89°C και +35°C για α- και β-λακτόζη, αντίστοιχα) και τη διαλυτότητα (70 και 500g/L (στους 20°C) για α- και β-λακτόζη, αντίστοιχα). [McSweeney et al. 2009]
Είναι ο κύριος υδατάνθρακας του γάλακτος και βρίσκεται σε συγκεντρώσεις 2-8 wt%. Η λακτόζη είναι άγευστη και έχει χαμηλή γλυκύτητα. Η λακτόζη δρα ως αναγωγικό σάκχαρο και προάγει τις αντιδράσεις Maillard και Stecker. Με αυτόν τον τρόπο, η λακτόζη χρησιμοποιείται για την ενίσχυση του χρώματος και της γεύσης των προϊόντων διατροφής όπως τα προϊόντα αρτοποιίας, τα αρτοσκευάσματα και τα είδη ζαχαροπλαστικής.
Η λακτόζη είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πρόσθετο τροφίμων που λειτουργεί ως φορέας, πληρωτικό, σταθεροποιητής και αραιωτικό δισκίων σε τρόφιμα και φαρμακευτικά προϊόντα.
Η α-λακτόζη είναι η καθαρότερη μορφή, η οποία χρησιμοποιείται για φαρμακευτικά προϊόντα.
Η λακτόζη είναι ένα σημαντικό συστατικό όταν πρόκειται για γεύση, άρωμα και αντιδράσεις αμαύρωσης.
Τύπος: C₁₂H₂₂O₁₁
Αναγνωριστικό IUPAC: β-D-γαλακτοπυρανοζυλο-(1→4)-D-γλυκόζη
Μοριακή μάζα: 342,3 g/mol
Σημείο τήξης: 202.8°C
Πυκνότητα: 1.53 g/cm³
Ταξινόμηση: FODMAP
Διαλυτό σε: νερό, αιθανόλη

Βιβλιογραφία / Αναφορές

Deora, N.S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5/1, 2013. 36-44.
Dincer, T.D.; Zisu, B.; Vallet, C.G.M.R.; Jayasena, V.; Palmer, M.; Weeks, M. (2014): Sonocrystallisation of lactose in an aqueous system. International Dairy Journal 35. 2014. 43-48.
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.
Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Lactose particle engineering: influence of ultrasound and anti-solvent on crystal habit and particle size. J Cryst Growth 312(23):3509–20.
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.
Patel, S.R.; Murthy, Z.V.P. (2011): Effect of process parameters on crystal size and morphology of lactose in ultrasound-assisted crystallization. Crystal Research Technology 46/3. 2011. 243-248.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης! Η σειρά προϊόντων Hielscher καλύπτει το πλήρες φάσμα από το συμπαγές εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-top μονάδες σε πλήρη βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.