تبلور لاکتوز التراسونیک
در بسیاری از فرآیندهای لبنیات، حجم زیادی آب پنیر - که به آن نفوذ شیر نیز گفته می شود - به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود. این پساب سرشار از لاکتوز است، اما دفع آن هم پرهزینه و هم برای محیط زیست سنگین است. با استفاده از سونوگرافی برای بازیابی لاکتوز، می توان حجم زباله را به میزان قابل توجهی کاهش داد و پساب مشکل ساز را به یک منبع ارزشمند تبدیل کرد. فراصوت تسهیل تبلور سریع و کارآمد، تولید مقدار زیادی از کریستال های لاکتوز یکنواخت مناسب برای استفاده تجاری.
تولید لاکتوز
لاکتوز از محلول غلیظ لاکتوز (به دست آمده از آب پنیر) تولید می شود. دوغاب لاکتوز غلیظ باید تا دمای پایین خنک شود تا کریستال ها رسوب کنند. پس از مرحله بارش، بلورهای لاکتوز با سانتریفیوژ از هم جدا می شوند. پس از آن، کریستال ها به صورت پودر خشک می شوند.
مراحل تبلور لاکتوز:
- غلظت
- هسته سازی
- رشد کریستال
- برداشت / شستشو
تبلور لاکتوز بهبود یافته توسط فراصوت
سونوگرافی به دلیل تأثیر مثبت آن بر فرآیندهای تبلور و رسوب (sono-crystallization) شناخته شده است. فراصوت تشکیل و رشد کریستال های لاکتوز را نیز بهبود می بخشد.
تبلور لاکتوز به حداکثر بازده کریستال های لاکتوز در حداقل زمان کمک می کند.
راکتور شیشه ای اولتراسونیک برای فراصوت درون خطی
رشد خوب کریستال برای اطمینان از برداشت و شستشوی کارآمد لاکتوز (استخراج) قابل توجه است & تصفیه). فراصوت باعث اشباع بیش از حد لاکتوز می شود و هسته اولیه کریستال های لاکتوز را آغاز می کند. علاوه بر این، فراصوت مداوم به هسته ثانویه کمک می کند، که توزیع اندازه کریستال کوچک (CSD) را تضمین می کند.
تبلور لاکتوز اولتراسونیک: لاکتوز در شرایط مختلف متبلور می شود: ورودی انرژی اولتراسونیک، کاراگینان اضافه شده یا آب پنیر (WPC) بر اندازه کریستال لاکتوز تأثیر می گذارد
مطالعه و تصویر: ©سانچز-گارسیا و همکاران ، 2018.
مزایای سونوگرافی:
- حداکثر بازده
- زمان فرآیند بسیار کوتاه
- اندازه کریستال یکنواخت
- اندازه کریستال قابل کنترل
- شکل کریستال یکنواخت
از امکان سنجی تا تولید درون خطی: سونو کریستالیزاسیون لاکتوز
اطلاعات بیشتر در مورد مقیاس تا تبلور لاکتوز اولتراسونیک از نیمکت بالا به تولید صنعتی!
از پساب زباله تا لاکتوز
با توجه به تولید زیاد لبنیات، آب پنیر اغلب یک محصول جانبی است که به عنوان پساب زباله در نظر گرفته می شود. دفع آب پنیر مایع به دلیل نیاز بالای اکسیژن بیولوژیکی (BOD) و محتوای آب هزینه بر است. هنگامی که لاکتوز از آب پنیر بازیابی می شود، مواد زائد در مرحله پس از پردازش برای تولید پودر لاکتوز استفاده می شود. بازیابی لاکتوز BOD آب پنیر را بیش از 80 درصد کاهش می دهد و محصول جانبی را مفید و سازگارتر با محیط زیست می کند. فرایند تبلور با کمک التراسونیک را بهبود می بخشد رشد کریستال, عملکرد و کیفیت.
لاکتوز به طور گسترده ای به عنوان ماده تشکیل دهنده در صنایع غذایی و دارویی، به عنوان ماده اولیه برای تولید لاکتیتول یا به عنوان ماده پایه برای تولید میکروبی پلی استرهای زیست تخریب پذیر استفاده می شود.
UIP2000hdT، یک فراصوت قدرتمند 2000 وات با سلول جریان برای تبلور درون خطی صنعتی
تجهیزات اولتراسونیک
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد تجهیزات مافوق صوت برای فرآیندهای سونو تبلور – یا برای فراصوت دسته ای و یا برای پردازش درون خطی در یک راکتور اولتراسونیک. همه فراصوت Hielscher طراحی شده اند به طور مداوم اجرا (24hrs / 7d / 365d) اطمینان از حداکثر استفاده از تجهیزات. دستگاه های اولتراسونیک صنعتی از 0.5 کیلو وات تا 16 کیلو وات در هر واحد برای پردازش تجاری حجم زیادی از سیستم تعلیق فوق اشباع مناسب هستند.
فرآوری لاکتوز درجه مواد غذایی
فراصوت Hielscher برای ترویج و کنترل تبلور لاکتوز از راه حل های فوق اشباع بسیار موثر هستند. با استفاده از حفره اولتراسونیک شدید، این سیستم ها نرخ هسته را افزایش می دهند، زمان القایی را کاهش می دهند و تشکیل کریستال های یکنواخت و به خوبی تعریف شده را امکان پذیر می کنند. این منجر به سینتیک تبلور سریعتر و کنترل بهتر بر اندازه و مورفولوژی کریستال می شود. ایده آل برای هر دو دسته ای و پیوسته فرآیندهای درون خطی, ماسونیک های Hielscher ارائه راه حل های مقیاس پذیر از R&D به تولید صنعتی. مهندسی قوی آلمانی و سازگاری آنها با استانداردهای درجه دارویی، آنها را به ویژه برای کاربردهای سخت در تصفیه، فرمولاسیون و فرآوری لاکتوز مناسب می کند.
مافوق صوت Hielscher مناسب برای مواد غذایی- و دارویی درجه تولید مطابق با استانداردهای cGMP. فراصوت Hielscher با اتصالات درجه بهداشتی در دسترس هستند, اطمینان از انطباق کامل با استانداردهای پردازش بهداشتی. sonotrodes اولتراسونیک (همچنین به عنوان پروب یا شاخ اشاره) و راکتورهای جریان از طریق با هندسه های ساده و آسان برای تمیز کردن طراحی شده, تسهیل تعمیر و نگهداری کارآمد و به حداقل رساندن زمان خرابی. قابل ذکر است که حفره اولتراسونیک خود را به عنوان یک مکانیزم تمیز در محل (CIP) عمل می کند و از تمیز کردن سطح داخلی در حین کار پشتیبانی می کند. برای محیط های آسپتیک، تمام سونوترودها و راکتورها کاملا اتوکلاو هستند. به لطف ردپای جمع و جور خود، سیستم های Hielscher به راحتی به خطوط تولید موجود یکپارچه یا مقاوم سازی می شوند - و آنها را برای ارتقاء در امکانات تبلور دارویی و مواد غذایی ایده آل می کند.
برای دریافت اطلاعات بیشتر امروز با ما تماس بگیرید! Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد مختلف استاندارد و همچنین راه حل های سفارشی برای مافوق صوت لبنیات و فرآوری مواد غذایی!
اولتراسونیک UIP6000hdT با سلول جریان قابل فشار. گرمایش / خنک کننده ژاکت اجازه می دهد تا در دماهای بالا یا پایین فراصوت شود.
درباره Sonocrystallization
هنگامی که سونوگرافی قدرت برای القاء و بهبود فرآیندهای تبلور استفاده می شود، به عنوان سونوکریستالیزاسیون شناخته می شود. سونوکریستالیزاسیون بر اساس کاربرد “امواج صوتی برای القای تغییرات فیزیکوشیمیایی در مواد. برخی از کاربردهای رایج سونوگرافی قدرت شامل استفاده از آن برای القاء واکنش های شیمیایی (سونوشیمی) و ترویج تبلور (sonocrystallization). این تکنیک ها با توجه به مزیتی که ارائه می دهند، مورد توجه صنایع متعددی از جمله صنایع دارویی، شیمیایی و غذایی قرار گرفته اند. تکنیک های سونوگرافی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند و نسبتا آسان برای ترکیب در عملیات صنعتی. از این تکنیک ها می توان برای بهبود تکرارپذیری و بازده تولید استفاده کرد. آنها غیر حرارتی و از نظر زیست محیطی تمیز هستند”. [مارتینی 2013، 4]
هسته زایی و رشد کریستال
تبلور به عنوان فرآیند تشکیل تعیین می شود ، جایی که بلورهای جامد از محلول بیش از حد اشباع ، مذاب یا گاز رسوب می کنند.
فرآیند تبلور از دو مرحله اصلی تشکیل شده است: هسته زایی و رشد کریستال.
در طول هسته زایی ، مولکول های محلول در محلول شروع به تشکیل خوشه هایی می کنند که باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا در شرایط عملیاتی پایدار باشند. چنین خوشه پایداری یک هسته را تشکیل می دهد. پس از رسیدن به اندازه بحرانی برای تشکیل یک هسته پایدار، مرحله رشد کریستال آغاز می شود.
در مرحله رشد کریستال، هسته های تشکیل شده بزرگتر می شوند زیرا مولکول های بیشتری به خوشه متصل می شوند. فرآیند رشد به درجه اشباع و سایر پارامترها مانند اختلاط یکنواخت، دما و غیره بستگی دارد.
نظریه تبلور کلاسیک مبتنی بر این تصور ترمودینامیکی است که یک سیستم ایزوله زمانی کاملا پایدار است که آنتروپی آن غیرقابل تغییر باشد.
حقایقی در مورد لاکتوز
لاکتوز (قند شیر) دی ساکارید است که از گلوکز و گالاکتوز ساخته شده است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی β(1→4) به هم متصل می شوند.
به دلیل وجود کربن کایرال ، لاکتوز می تواند به صورت 2 نوع ایزومر زیر وجود داشته باشد: α- یا β لاکتوز. لاکتوز اغلب به صورت کریستال مونوهیدرات α لاکتوز هیدراته یافت می شود. پلی مورف دیگر، β-لاکتوز بی آب، کمتر رایج است و بالاتر از 93.5 درجه سانتیگراد متبلور می شود. آنومرهای α و β خواص بسیار متفاوتی دارند. پلی مورف ها را می توان با چرخش ویژه (به ترتیب 89+ درجه سانتی گراد و 35+ درجه سانتی گراد برای α و β-لاکتوز) و حلالیت (70 و 500 گرم در لیتر (در دمای 20 درجه سانتی گراد) برای α و β-لاکتوز متمایز کرد. [مک سوئینی و همکاران 2009]
این کربوهیدرات اصلی شیر است و در غلظت های 2-8 درصد وزنی یافت می شود. لاکتوز بی طعم است و شیرینی کمی دارد. لاکتوز به عنوان یک قند کاهنده عمل می کند و واکنش های میلارد و استکر را تقویت می کند. در نتیجه از لاکتوز برای افزایش رنگ و طعم محصولات غذایی مانند محصولات نانوایی، شیرینی و شیرینی استفاده می شود.
لاکتوز یک افزودنی غذایی پرکاربرد است که به عنوان حامل، پرکننده، تثبیت کننده و رقیق کننده قرص در محصولات غذایی و دارویی عمل می کند.
α-لاکتوز خالص ترین شکل است که برای محصولات دارویی استفاده می شود.
لاکتوز یک عنصر مهم در مورد طعم، عطر و واکنش های قهوه ای است.
فرمول: C12H22O11
شناسه IUPAC: β-D-گالاکتوپیرانوزیل-(1→4)-D-گلوکز
جرم مولی: 342.3 گرم در مول
نقطه ذوب: 202.8 درجه سانتی گراد
تراکم: 1.53 گرم در سانتی متر3
طبقه بندی: FODMAP
محلول در: آب، اتانول
ادبیات / منابع
- 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.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.