Ultraäänilaktoosin kiteytys

Monissa meijeriprosesseissa sivutuotteena syntyy suuria määriä heraa, jota kutsutaan myös maidonpermeaatiksi. Tämä jätevesi sisältää runsaasti laktoosia, mutta sen hävittäminen on sekä kallista että ympäristöä kuormittavaa. Käyttämällä ultraääntä laktoosin talteenottoon jätteen määrää voidaan vähentää merkittävästi, jolloin ongelmallinen jätevesi muuttuu arvokkaaksi resurssiksi. Ultraääni helpottaa nopeaa ja tehokasta kiteytymistä, jolloin saadaan suuri määrä yhtenäisiä laktoosikiteitä, jotka soveltuvat kaupalliseen käyttöön.

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.

Ultraäänivirtauskenno dispergointiin, liuottamiseen ja saostamiseen/kiteytymiseen

Ultraäänilasireaktori inline-sonikaatioon

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).

Ultraäänellä kiteytynyt laktoosi: Ultraäänilaktoosin kiteytymiseen voi vaikuttaa karrageenin tai heran (WPC) lisääminen.

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

Toteutettavuudesta inline-tuotantoon: Laktoosin sonokiteytys
Lue lisää ultraäänilaktoosin kiteytymisen skaalaamisesta pöytälevystä teolliseen tuotantoon!

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.

UIP2000hdt on 2000 watin tehokas sonikaattori, jossa on virtauskenno laktoosin teolliseen kiteytymiseen suurella suorituskyvyllä.

UIP2000hdT, 2000 watin tehokas äänilaite Virtauskennolla teolliseen inline-kiteytykseen

Ultraäänilaitteet

Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraäänilaitteita sono-kiteytymisprosesseihin – joko eräsonikaatiota tai inline-käsittelyä varten ultraäänireaktorissa. Kaikki Hielscher-sonikaattorit on suunniteltu toimimaan jatkuvasti (24 tuntia / 7 päivää / 365 päivää), mikä varmistaa laitteiden maksimaalisen käytön. Teolliset ultraäänilaitteet, joiden teho on 0,5 kW - 16 kW yksikköä kohti, soveltuvat suurten määrien ylikyllästettyjen suspensioiden kaupalliseen käsittelyyn.

Elintarvikelaatuisen laktoosin käsittely

Hielscherin sonikaattorit ovat erittäin tehokkaita edistämään ja hallitsemaan laktoosin kiteytymistä ylikyllästetyistä liuoksista. Käyttämällä voimakasta ultraäänikavitaatiota nämä järjestelmät parantavat nukleaationopeuksia, lyhentävät induktioaikoja ja mahdollistavat yhtenäisten, hyvin määriteltyjen kiteiden muodostumisen. Tämä johtaa nopeampaan kiteytymiskinetiikkaan ja parempaan kiteen koon ja morfologian hallintaan. Hielscher-sonikaattorit ovat ihanteellisia sekä erä- että jatkuviin inline-prosesseihin, ja ne tarjoavat skaalautuvia ratkaisuja R:ltä&D teolliseen tuotantoon. Vankka saksalainen tekniikka ja yhteensopivuus farmaseuttisten standardien kanssa tekevät niistä erityisen hyvin sopivia vaativiin sovelluksiin laktoosin puhdistuksessa, formuloinnissa ja käsittelyssä.
Hielscherin ultraäänilaitteet soveltuvat elintarvike- ja lääketeollisuuden tuotantoon, joka on cGMP-standardien mukainen. Hielscher-sonikaattoreita on saatavana terveyslaatuisilla liittimillä, mikä varmistaa hygieenisten käsittelystandardien täydellisen noudattamisen. Ultraäänisonotrodit (joita kutsutaan myös antureiksi tai torviksi) ja läpivirtausreaktorit on suunniteltu virtaviivaisilla, helposti puhdistettavilla geometrioilla, mikä helpottaa tehokasta huoltoa ja minimoi seisokit. Erityisesti ultraäänikavitaatio itsessään toimii CIP-mekanismina, joka tukee sisäpintojen puhdistusta käytön aikana. Aseptisissa ympäristöissä kaikki sonotrodit ja reaktorit ovat täysin autoklavoivia. Pienen jalanjälkensä ansiosta Hielscher-järjestelmät on helppo integroida tai jälkiasentaa olemassa oleviin tuotantolinjoihin, mikä tekee niistä ihanteellisia farmaseuttisten ja elintarvikelaatuisten kiteytyslaitosten päivityksiin.
Ota yhteyttä jo tänään saadaksesi lisätietoja! Hielscher Ultrasonics tarjoaa erilaisia standardoituja ja räätälöityjä ratkaisuja ultraäänimeijeri- ja elintarvikejalostukseen!

Kysy lisää

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja laktoosin kiteytymiseen tarkoitetuista sonikaattoreista, sovellustiedoista ja hinnoista. Keskustelemme mielellämme laktoosin käsittelystäsi kanssasi ja tarjoamme sinulle parhaan ultraäänijärjestelmän, joka täyttää kaikki tarpeesi!

Nimi

Yritys

Sähköpostiosoite (pakollinen)

Puhelinnumero

Osoite

Kaupunki, osavaltio, postinumero

Maa

Korko

Huomaa tietosuojakäytäntö.

Hyväksyn tietosuojakäytännön

Teollinen anturityyppinen ultraäänilaite UIP6000hdT (6 kW ultraääniteho, 20 kHz ultraäänitaajuus) virtauskennoreaktorilla ylikyllästettyjen liuosten jatkuvaan ultraäänikäsittelyyn kiteytymistä ja saostumista varten suurella suorituskyvyllä.

Ultrasonicator UIP6000hdT paineistettavalla virtauskennolla. Lämmitys- / jäähdytystakki mahdollistaa sonikoinnin korotetuissa tai alennetuissa lämpötiloissa.

Aiheeseen liittyviä aiheita

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

Kirjallisuus / Viitteet

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.

Korkean suorituskyvyn ultraääni! Hielscher-tuotevalikoima kattaa koko spektrin kompaktista laboratorion ultraäänilaitteesta penkkiyksiköiden yli täysteollisiin ultraäänijärjestelmiin.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.