تبلور لاکتوز التراسونیک
- در بسیاری از فرآیندهای لبنیات، آب پنیر (نفوذ شیر) در حجم زیاد به عنوان یک محصول جانبی رخ می دهد. آب پنیر دارای محتوای لاکتوز بالایی است و باید دور ریخته شود که گران است و اثرات زیست محیطی دارد.
- با بازیابی لاکتوز با سونوگرافی، پساب آب پنیر را می توان به شدت کاهش داد، در حالی که لاکتوز بازیابی شده یک محصول قابل فروش است.
- فراصوت ترویج تبلور سریع و کارآمد و در نتیجه عملکرد بالایی از کریستال های لاکتوز یکنواخت.
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.
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 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.
تجهیزات اولتراسونیک
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد شما تجهیزات مافوق صوت برای فرآیندهای sonocrystallization – یا برای فراصوت دسته ای و یا برای پردازش درون خطی در یک راکتور اولتراسونیک. تمام دستگاه های اولتراسونیک ما به گونه ای طراحی شده اند که به طور مداوم (24 ساعت / 7 روز / 365 روز) اجرا شوند و حداکثر استفاده از تجهیزات را تضمین کنند. دستگاه های اولتراسونیک صنعتی از 0.5 کیلو وات تا 16 کیلو وات در هر واحد برای پردازش تجاری سیستم تعلیق آب پنیر بزرگ مناسب هستند.
فرآوری درجه مواد غذایی
سیستم های مافوق صوت Hielscher با اتصالات بهداشتی در دسترس هستند. sonotrodes مافوق صوت (پروب / شاخ) و راکتورها از ویژگی های یک هندسه ساده برای تمیز کردن آسان. کاویتاسیون اولتراسونیک به عنوان پاک کننده در محل (CIP) کار می کند. سونوترودها و راکتورهای ما اتوکلاو هستند.
با توجه به یک ردپای کوچک, سیستم های اولتراسونیک Hielscher را می توان به راحتی یکپارچه و یا یکپارچهسازی با سیستمعامل نصب شده به امکانات موجود خود را.
برای دریافت اطلاعات بیشتر امروز با ما تماس بگیرید! Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد مختلف استاندارد و همچنین راه حل های سفارشی برای فرآیندهای مافوق صوت لبنیات و مواد غذایی!
ادبیات/منابع
- Deora, N.S.; میسرا ، N.N.; دسوال ، آ. میشرا، H.N.; کالن ، پی جی. تیواری، بی کی (2013): اولتراسوند برای بهبود تبلور در فرآوری مواد غذایی. بررسی های مهندسی مواد غذایی 5/1، 2013. 36-44.
- دینسر، TD؛ زیسو، بی. والت ، سی جی ام آر. جایاسنا، وی. پالمر ، م. ویکس ، م. (2014): سونوکریستالیزاسیون لاکتوز در یک سیستم آبی. مجله بین المللی لبنیات 35. 2014. 43-48.
- Kougoulos E ، Marziano I ، Miller PR. (2010): مهندسی ذرات لاکتوز: تأثیر امواج فراصوت و ضد حلال بر عادت کریستال و اندازه ذرات. رشد J Cryst 312(23):3509–20.
- مارتینی ، سیلوانا (2013): سونوکریستالیزاسیون چربی ها. خلاصه اسپرینگر در غذا، سلامت و تغذیه. 2013.
- یانیرا آی سانچز-گارسیا ، کارن اس گارسیا-وگا ، مارتا ی. لیال-راموس ، ایوان سالمرون ، نستور گوتیرز-مندز (2018): تبلور به کمک سونوگرافی لاکتوز در حضور پروتئین های آب پنیر و κ-کاراگینان. سونوشیمی اولتراسونیک ، جلد 42 ، 2018. 714-722.
- مک سوئینی، پی ال اچ؛ فاکس P.F. (2009): شیمی لبنیات پیشرفته. جلد 3. لاکتوز، آب، نمک و ویتامین ها. نیویورک: Springer Science + Business Media. 759 ص.
- پاتل، S.R.; Murthy، Z.V.P. (2011): تأثیر پارامترهای فرآیند بر اندازه کریستال و مورفولوژی لاکتوز در تبلور به کمک سونوگرافی. فناوری تحقیقات کریستال 46/3. 2011. 243-248.
- وونگ، S.Y.; هارتل ، آر دبلیو (2014): تبلور در پالایش لاکتوز – یک بررسی. علوم غذایی 79/3، 1393. 257-272.
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
ترکیبات فعال زیستی استخراج غذایی نانو داروسازی فیتوکمیکال ها تشدید فرآیند استخراج حلال آوا شیمی UIP2000hdT UIP4000hdT امواج فراصوت استخراج التراسونیک استخراج التراسونیک UP400St