લેક્ટોઝ ઇનલાઇન સ્ફટિકીકરણ – લેબથી ઉદ્યોગ સુધી

અલ્ટ્રાસોનિક-સહાયિત સ્ફટિકીકરણ એ સતત પ્રવાહની સ્થિતિમાં ઘન રચના વધારવા માટે એક કાર્યક્ષમ તકનીક છે. નીચે અમે તમને એક અભ્યાસ રજૂ કરીએ છીએ જે Hielscher UP200St-TD-FlowCell સોનિકેશન ચેમ્બરનો ઉપયોગ કરીને લેક્ટોઝ/પાણી/આઇસોપ્રોપેનોલ ટર્નરી સિસ્ટમમાંથી લેક્ટોઝના ઇનલાઇન સ્ફટિકીકરણ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગથી સિસ્ટમ સ્થિરતા, સ્ફટિક આકારશાસ્ત્ર અને રનટાઇમ સાતત્યમાં નોંધપાત્ર સુધારાઓ થયા છે. અહીં, તમે ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પ્રાયોગિક પ્રોટોકોલ, મુખ્ય પ્રદર્શન પરિણામો અને ઔદ્યોગિક સ્કેલ-અપનો માર્ગ શોધી શકો છો.

પ્રક્રિયા તીવ્રતા: સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ

શુદ્ધિકરણ અને કણ ઇજનેરી માટે ફાર્માસ્યુટિકલ અને ખાદ્ય ઉદ્યોગોમાં સ્ફટિકીકરણ આવશ્યક છે. જોકે, પરંપરાગત બેચ પ્રક્રિયાઓ પુનઃઉત્પાદનક્ષમતા અને ફાઉલિંગમાં મર્યાદાઓથી પીડાય છે, ખાસ કરીને સ્કેલ-અપ દરમિયાન. અલ્ટ્રાસોનિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સતત સ્ફટિકીકરણ ન્યુક્લિયેશન દર વધારીને, કદ વિતરણમાં સુધારો કરીને અને ફાઉલિંગ-સંબંધિત પડકારોને ઘટાડીને એક આકર્ષક વિકલ્પ પ્રદાન કરે છે.

તેમના અભ્યાસમાં, Zettl અને તેના સાથીદારો (2020) એક મોડેલ હાઇડ્રોફિલિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે - પાણી/આઇસોપ્રોપેનોલ મિશ્રણમાં લેક્ટોઝ મોનોહાઇડ્રેટ - સતત સ્ફટિકીકરણ ગોઠવણીમાં Hielscher UP200St-TD-FlowCell ના કાર્યકારી ફાયદાઓની તપાસ કરવા માટે.

સામગ્રી અને પદ્ધતિઓ – બેન્ચ-ટોપ પર અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ

સામગ્રી

• દ્રાવ્ય: α-લેક્ટોઝ મોનોહાઇડ્રેટ
• દ્રાવક પ્રણાલી: ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી અને આઇસોપ્રોપેનોલ, લેક્ટોઝ સુપરસેચ્યુરેશન માટે ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ, ત્રિમાસિક તબક્કાના ગુણોત્તરમાં.
• સોનિકેટર: UP200St-TD ફ્લો-થ્રુ સોનિફિકેશન સેલ (TD-FlowCell) થી સજ્જ

સાધનોનું રૂપરેખાંકન
UP200St-TD-FlowCell ને બંધ-લૂપ સતત સ્ફટિકીકરણ સર્કિટમાં ગોઠવવામાં આવ્યું હતું. એક પેરીસ્ટાલ્ટિક પંપ સોનિકેશન ચેમ્બર દ્વારા સુપરસેચ્યુરેટેડ લેક્ટોઝ સોલ્યુશનનું પરિભ્રમણ કરે છે, જ્યાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમમાં ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. ઇનલાઇન તાપમાન નિયંત્રણ લાંબા સમય સુધી કામગીરી દરમિયાન થર્મલ સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

સતત સ્થિતિમાં અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ
(અભ્યાસ અને છબી: ©Zettl et al., 2020)

લેક્ટોઝ દ્રાવ્યતા
ઓરડાના તાપમાને (સામાન્ય રીતે 20-25 °C તરીકે વ્યાખ્યાયિત) પાણીમાં ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝથી બનેલું ડિસેકરાઇડ, લેક્ટોઝની સંતૃપ્તિ સાંદ્રતા 25°C પર આશરે 18.9 wt% છે.
લેક્ટોઝ દ્રાવ્યતા તાપમાન સાથે વધે છે, પરંતુ રેખીય રીતે નહીં. ૫૦°C પર, તે આશરે ૩૧ wt% સુધી વધે છે, અને ૭૦°C પર, તે આશરે ૪૫ wt% સુધી વધે છે.

સતત લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ માટેનો પ્રોટોકોલ

ઉદ્દેશ્ય: સતત સોનિકેશન હેઠળ સિસ્ટમ ફાઉલિંગ ઓછું કરો અને રનટાઇમ મહત્તમ કરો.

સ્ટેપ-બાય-સ્ટેપ પ્રોટોકોલ:

1. ફીડ સોલ્યુશનની તૈયારી
   • સંતૃપ્ત દ્રાવણ મેળવવા માટે 50°C તાપમાને ડીઆયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં α-લેક્ટોઝ મોનોહાઇડ્રેટ ઓગાળો.
   • જલીય લેક્ટોઝ સસ્પેન્શન માટે, 1000 ગ્રામ પાણીમાં 233 ગ્રામ એ-લેક્ટોઝ ઉમેરો.
   • મિશ્રણ સંપૂર્ણપણે ઓગળી જાય ત્યાં સુધી હલાવો.
   • ત્યારબાદ, સંતૃપ્ત દ્રાવણ મેળવવા માટે દ્રાવણને 25°C સુધી ઠંડુ થવા દો.
2. સિસ્ટમ સેટઅપ
   • ફીડ સોલ્યુશન વડે ફ્લો સર્કિટને પ્રાઇમ કરો.
   • પ્રવાહ દર 60 મિલી/મિનિટ પર સેટ કરો (અલ્ટ્રાસોનિક ચેમ્બરમાં ~30 સેકન્ડના નિવાસ સમય માટે શ્રેષ્ઠ).
   • ફીડ સસ્પેન્શન અને એન્ટિસોલવન્ટને બે ફીડિંગ પોર્ટ દ્વારા અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલના પ્રોસેસ ચેમ્બરમાં ખવડાવવામાં આવે છે.
   • ૧૫ wt% લેક્ટોઝ સસ્પેન્શનનો પ્રવાહ દર ૨૭ ગ્રામ/મિનિટ સેટ કરો. ૨૭ ગ્રામ/મિનિટ પ્રી-કૂલ્ડ આઇસોપ્રોપેનોલ (૧૨°C) ઉમેરીને વરસાદ કરો, જેના પરિણામે કુલ માસ ફ્લો રેટ ૫૪ ગ્રામ/મિનિટ થાય છે. (૫૪ ગ્રામ/મિનિટનો માસ ફ્લો રેટ ૬૦ મિલી/મિનિટના વોલ્યુમ ફ્લો રેટને અનુરૂપ છે)
   • ૧૦૦% કંપનવિસ્તાર પર સોનિકેશન શરૂ કરો. ૨૫-૩૦°C ની વચ્ચે કાર્યકારી તાપમાન જાળવી રાખો.
3. સ્ફટિકીકરણ તબક્કો
   • વિક્ષેપ વિના સતત સોનિકેશન જાળવી રાખો. હિલ્સચર સોનિકેટર્સ 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવ્યા છે.
   • દર 60 મિનિટે ડાઉનસ્ટ્રીમ ફિલ્ટર મોડ્યુલમાંથી સ્ફટિકીકૃત લેક્ટોઝ એકત્રિત કરો.
4. પ્રક્રિયા પછીનું પાત્રાલેખન
   • SEM દ્વારા સ્ફટિક મોર્ફોલોજીનું વિશ્લેષણ કરો.
   • લેસર વિવર્તન (D50 લક્ષ્ય: 80–100 µm) નો ઉપયોગ કરીને સ્ફટિક કદ વિતરણનું પ્રમાણ નક્કી કરો.
   • Determine purity via HPLC (lactose monohydrate >98%).

ઝેટલ એટ અલ., 2020 દ્વારા અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાયેલા ફીડમાં સસ્પેન્ડેડ સોલિડ માસ ફ્રેક્શન (ws,f), પ્રોડક્ટમાં સસ્પેન્ડેડ સોલિડ માસ ફ્રેક્શન (ws,p), પ્રોડક્ટમાં ઓગળેલા સોલિડ માસ ફ્રેક્શન (wd,p), પ્રોડક્ટમાં પાણીનો માસ ફ્રેક્શન (w H2O,p), પ્રોડક્ટમાં આઇસોપ્રોપેનોલ માસ ફ્રેક્શન (w IA,p), અને પ્રોડક્ટમાં ઇથેનોલ માસ ફ્રેક્શન (w EtOH,p) સાથે લેક્ટોઝ સસ્પેન્શનની રચના.

અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણના પરિણામો અને ફાયદા

• સમૂહ શમન:
  ઇનલાઇન અલ્ટ્રાસોનિકેશન અસરકારક રીતે સ્ફટિક સમૂહને દબાવી દે છે, જેનાથી સારી રીતે અલગ થયેલા, પ્રિઝમેટિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકો ઉત્પન્ન થાય છે.
• ફીણ ઘટાડો:
  નોંધનીય રીતે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સપાટીના ફીણની રચના ઘટાડે છે - જે આલ્કોહોલને સંડોવતા એન્ટિસોલવન્ટ સ્ફટિકીકરણમાં એક સામાન્ય સમસ્યા છે - જેનાથી વોલ્યુમેટ્રિક થ્રુપુટમાં સુધારો થાય છે.
• ભરાઈ જવાનું નિવારણ:
  લાંબા સમય સુધી કામગીરી દરમિયાન કોઈ ફોલિંગ કે ક્લોગિંગ જોવા મળ્યું ન હતું, જે સપાટીને સ્વચ્છ રાખવામાં અને ફ્લો સેલમાં ઘન જમા થવાને રોકવામાં એકોસ્ટિક પોલાણની ભૂમિકાની પુષ્ટિ કરે છે.
• સતત રનટાઇમ:
  આ પ્રક્રિયા સતત કાર્યરત રહી શકે છે, જેમાં સ્ફટિક ગુણવત્તા સમયાંતરે સુસંગત રહે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ: વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણ: અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા ઇનપુટ, ઉમેરાયેલ કેરેજીનન અથવા છાશ (WPC) લેક્ટોઝ સ્ફટિકના કદને પ્રભાવિત કરે છે.
અભ્યાસ અને ચિત્ર: © સાંચેઝ-ગાર્સિયા એટ અલ., 2018.

અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટોઝ સ્ફટિકીકરણનું સ્કેલ-અપ

જર્મનીમાં ઉચ્ચતમ ઔદ્યોગિક ધોરણો અનુસાર એન્જિનિયર્ડ કરાયેલા Hielscher ઇનલાઇન સોનિકેટર્સ, સુપરસેચ્યુરેટેડ સોલ્યુશન્સમાંથી લેક્ટોઝ અને અન્ય ઘન પદાર્થોના સતત સ્ફટિકીકરણ માટે એક મજબૂત ઉકેલ પ્રદાન કરે છે. ફાર્મા-ગ્રેડ એપ્લિકેશન્સ માટે રચાયેલ, આ સિસ્ટમ્સ ન્યુક્લિયેશન અને સ્ફટિક વૃદ્ધિ પર ચોક્કસ નિયંત્રણને સમર્થન આપે છે, પુનઃઉત્પાદનક્ષમ કણોના કદ વિતરણ અને પ્રક્રિયા સુસંગતતાને સુનિશ્ચિત કરે છે. લેબથી ઉત્પાદન સ્કેલ સુધી રેખીય માપનીયતા સાથે, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર્સ સીમલેસ પ્રક્રિયા ટ્રાન્સફરને સક્ષમ કરે છે, વિકાસ સમય અને ખર્ચ ઘટાડે છે. વ્યાપક તકનીકી કન્સલ્ટિંગ સાથે જોડાયેલા, આ સોનિકેટર્સ અનુરૂપ ઉકેલો પ્રદાન કરે છે જે cGMP-અનુરૂપ સ્ફટિકીકરણ વર્કફ્લોમાં સરળતાથી સંકલિત થાય છે - તેમને ફાર્માસ્યુટિકલ, બાયોટેક અને ખાદ્ય ઉદ્યોગો માટે આદર્શ બનાવે છે.

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:

ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને કન્સલ્ટિંગ – જર્મનીમાં બનાવેલ ગુણવત્તા

Hielscher ultrasonicators તેમના ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇન ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ કામગીરી ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના સરળ એકીકરણને મંજૂરી આપે છે. ખરબચડી પરિસ્થિતિઓ અને માંગવાળા વાતાવરણને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ દ્વારા સરળતાથી નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.

Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે જેમાં અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા દર્શાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA અને RoHs ની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.