Ultraäänilaktoosin kiteytys
- Monissa meijeriprosesseissa heraa (maidon permeaattia) esiintyy suurina määrinä sivutuotteena. Herassa on korkea laktoosipitoisuus ja se on hävitettävä, mikä on kallista ja sillä on ympäristövaikutuksia.
- Ottamalla laktoosi talteen ultraäänellä heran jätevettä voidaan vähentää huomattavasti, kun taas talteenotettu laktoosi on myyntikelpoinen tuote.
- Ultrasonication edistää nopeaa ja tehokasta kiteytymistä, mikä johtaa yhtenäisten laktoosikiteiden korkeaan saantoon.
Laktoosin valmistus
Laktoosi valmistetaan väkevästä laktoosiliuoksesta (saatu herasta). Konsentroitu laktoosiliete on jäähdytettävä alhaiseen lämpötilaan kiteiden saostamiseksi. Saostusvaiheen jälkeen laktoosikiteet erotetaan sentrifugoimalla. Sen jälkeen kiteet kuivataan jauheeksi.
Laktoosin kiteytymisen vaiheet:
- pitoisuus
- nukleaatio
- Kiteiden kasvu
- Sadonkorjuu / pesu
Parannettu laktoosin kiteytyminen sonikaatiolla
Ultraääni on tunnettu positiivisesta vaikutuksestaan kiteytys- ja saostusprosesseihin (sono-kiteytys). Sonikaatio parantaa myös laktoosikiteiden muodostumista ja kasvua.
Laktoosin sonokiteytys auttaa saavuttamaan laktoosikiteiden maksimisaannon minimiajassa.
Hyvä kiteiden kasvu on merkittävää laktoosin tehokkaan sadonkorjuun ja pesun varmistamiseksi (uuttaminen) & puhdistus). Sonikaatio aiheuttaa laktoosin ylikyllästymisen ja käynnistää laktoosikiteiden primaarisen nukleaation. Lisäksi jatkuva sonikaatio edistää sekundaarista nukleaatiota, joka varmistaa ar-pienen kidekoon distibution (CSD).
Ultraäänilaktoosin kiteytys: Laktoosikiteytys eri olosuhteissa: ultraäänienergian syöttö, lisätty karrageeni tai hera (WPC) vaikuttaa laktoosikiteen kokoon
tutkimus ja kuva: ©Sanchez-García et ai., 2018.
Ultraäänen edut:
- Suurin saanto
- erittäin lyhyt prosessiaika
- tasainen kidekoko
- Hallittava kiteen koko
- yhtenäinen kidemuoto
Jätevedestä laktoosiksi
Suuren maidontuotannon vuoksi hera on usein sivutuote, joka käsitellään jätevetenä. Nestemäisen heran hävittäminen on kallista sen korkean biologisen hapenkulutuksen (BOD) ja vesipitoisuuden vuoksi. Kun laktoosi otetaan herasta talteen, jätetuote hyödynnetään jälkikäsittelyvaiheessa laktoosijauheen valmistamiseksi. Laktoosin talteenotto vähentää heran BOD-arvoa yli 80%, mikä tekee sivutuotteesta hyödyllisemmän ja ympäristöystävällisemmän. Ultraäänellä avustettu kiteytysprosessi parantaa kiteiden kasvua, saantoa ja laatua.
Laktoosia käytetään laajalti elintarvike- ja lääketeollisuuden raaka-aineena, maitotitolin valmistuksen raaka-aineena tai biohajoavien polyesterien mikrobituotannon perusmateriaalina.
Ultraäänilaitteet
Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle ultraäänilaitteita sonokiteytysprosesseihin – joko eräsonikaatioon tai inline-käsittelyyn ultraäänireaktorissa. Kaikki ultraäänilaitteemme on suunniteltu toimimaan jatkuvasti (24h / 7d / 365d), mikä varmistaa laitteiden maksimaalisen käytön. Teolliset ultraäänilaitteet 0,5 kW - 16 kW yksikköä kohti soveltuvat suurten herasuspensioiden kaupalliseen käsittelyyn.
Elintarvikelaatuinen jalostus
Hielscherin ultraäänijärjestelmiä on saatavana saniteettikalusteilla. Ultraäänisonotrodeissa (anturit / sarvet) ja reaktoreissa on yksinkertainen geometria puhdistamisen helpottamiseksi. Ultraäänikavitaatio toimii puhtaampana paikallaan (CIP). Sonotrodit ja reaktorit ovat autoklaavissa.
Pienen jalanjäljen vuoksi Hielscherin ultraäänijärjestelmät voidaan helposti integroida tai jälkiasentaa olemassa olevaan laitokseen.
Ota yhteyttä jo tänään saadaksesi lisätietoja! Hielscher Ultrasonics tarjoaa erilaisia standardoituja ja räätälöityjä ratkaisuja ultraääni-meijeri- ja elintarvikeprosesseihin!
Kirjallisuus/viitteet
- Deora, N.S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, BK (2013): Ultraääni parantaa kiteytymistä elintarvikkeiden jalostuksessa. Elintarviketekniikan katsaukset 5/1, 2013. 36-44.
- Dincer, T.D.; Zisu, B.; Vallet, C.G.M.R.; Jayasena, V.; Palmer, M.; Viikot, M. (2014): Laktoosin sonokiteytyminen vesijärjestelmässä. Kansainvälinen meijerilehti 35. 2014. 43-48.
- Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Laktoosihiukkastekniikka: ultraäänen ja liuottimen vaikutus kiteiden tapaan ja hiukkaskokoon. J Cryst kasvu 312(23):3509–20.
- Martini, Silvana (2013): Rasvojen sonokiteytyminen. Springer-alushousut ruoassa, terveydessä ja ravitsemuksessa. 2013.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S.García-Vega, Martha Y.Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): Laktoosin ultraääniavusteinen kiteytys heraproteiinien ja κ-karrageenin läsnä ollessa. Ultraääni Sonokemia, osa 42, 2018. 714-722.
- McSweeney, P.L.H.; Fox P.F. (2009): Kehittynyt meijerikemia. Osa 3. Laktoosi, vesi, suolat ja vitamiinit. New York: Springer Science + Business Media. 759 Sivumäärä
- Patel, S.R.; Murthy, Z.V.P. (2011): Prosessiparametrien vaikutus kiteiden kokoon ja laktoosin morfologiaan ultraääniavusteisessa kiteytyksessä. Kristallitutkimustekniikka 46/3. 2011. 243-248.
- Wong, S.Y.; Hartel, R.W. (2014): Kiteytyminen laktoosin jalostuksessa – Arvostelu. Elintarviketieteen lehti 79/3, 2014. 257-272.
Tietoja sonokiteytymisestä
Kun tehon ultraääntä käytetään kiteytysprosessien indusoimiseksi ja parantamiseksi, sitä kutsutaan sonokiteytykseksi. Sonokiteytyminen perustuu “akustiset aallot aiheuttavat fysikaalis-kemiallisia muutoksia materiaalissa. Joitakin yleisiä tehon ultraäänen sovelluksia ovat sen käyttö kemiallisten reaktioiden indusoimiseksi (sonokemia) ja kiteytymisen edistämiseksi (sonokiteytyminen). Nämä tekniikat ovat saaneet useiden teollisuudenalojen, kuten lääke-, kemian- ja elintarviketeollisuuden, huomion niiden tarjoaman edun vuoksi. Ultraäänitekniikat ovat taloudellisesti kannattavia ja suhteellisen helppoja sisällyttää teolliseen toimintaan. Näitä tekniikoita voidaan käyttää sekä tuotannon toistettavuuden että saannon parantamiseen; Ne ovat ei-lämpöisiä ja ympäristöystävällisiä”. [Martini 2013, 4]
Nukleaatio ja kiteiden kasvu
Kiteytyminen määritetään muodostumisprosessina, jossa kiinteät kiteet saostuvat ylikyllästetystä liuoksesta, sulasta tai kaasusta.
Kiteytysprosessi koostuu kahdesta päävaiheesta: nukleaatiosta ja kiteiden kasvusta.
Nukleaation aikana liuoksessa liuenneet molekyylit alkavat muodostaa klustereita, joiden on oltava riittävän suuria ollakseen stabiileja käyttöolosuhteissa. Tällainen stabiili klusteri muodostaa ytimen. Kun kriittinen koko on saavutettu vakaan ytimen muodostamiseksi, kiteiden kasvun vaihe alkaa.
Kiteiden kasvuvaiheessa muodostuneet ytimet kasvavat, kun klusteriin sitoutuu enemmän molekyylejä. Kasvuprosessi riippuu kyllästysasteesta ja muista parametreista, kuten tasaisesta sekoittumisesta, lämpötilasta jne.
Klassinen kiteytysteoria perustuu termodynaamiseen käsitykseen, jonka mukaan eristetty järjestelmä on ehdottoman vakaa, kun sen entropia on muuttumaton.
Tietoja laktoosista
Laktoosi (maitosokeri) on disakkaridi, joka on rakennettu glukoosista ja galaktoosista, joita yhdistää β(1→4) glykosidisidos.
Kiraalisen hiilen läsnäolon vuoksi laktoosia voi esiintyä seuraavien 2 isomeerityypin muodossa: α- tai β-laktoosi. Laktoosia esiintyy useimmiten hydratoituna α-laktoosimonohydraattikiteenä. Toinen polymorfi, vedetön β-laktoosi, on harvinaisempi ja kiteytyy yli 93,5 °C:ssa. α- ja β-anomeereillä on hyvin erilaiset ominaisuudet. Polymorfit voidaan erottaa spesifisestä rotaatiosta (+89 °C α ja +35 °C - ja β-laktoosista) ja liukoisuudesta (70 g/l (20 °C:ssa) α- ja β-laktoosille). [McSweeney ym. 2009]
Se on maidon tärkein hiilihydraatti ja sitä esiintyy pitoisuuksina 2-8 paino-%. Laktoosi on mauton ja sillä on alhainen makeus. Laktoosi toimii pelkistävänä sokerina ja edistää Maillard- ja Stecker-reaktioita. Siten laktoosia käytetään parantamaan elintarvikkeiden, kuten leipomotuotteiden, leivonnaisten ja makeisten, väriä ja makua.
Laktoosi on laajalti käytetty elintarvikelisäaine, joka toimii kantajana, täyteaineena, stabilointiaineena ja tablettien laimennusaineena elintarvikkeissa ja farmaseuttisissa tuotteissa.
α-laktoosi on puhtain muoto, jota käytetään farmaseuttisissa tuotteissa.
Laktoosi on tärkeä ainesosa maku-, aromi- ja ruskistusreaktioiden kannalta.
Kaava: C12H22O11
IUPAC-tunnus: β-D-galaktopyranosyyli-(1→4)-D-glukoosi
Moolimassa: 342,3 g / mol
Sulamispiste: 202,8 °C
Tiheys: 1.53 g/cm3
Luokitus: FODMAP
Liukenee: veteen, etanoliin
Bioaktiiviset yhdisteet Uuttaminen Ruoka nano Lääketeollisuus Fytokemikaalit prosessien tehostaminen liuottimen uuttaminen Sonokemia UIP2000hdT UIP4000hdT ultrasonication ultraääni uuttaminen ultraääniuutin UP400St