अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण
कई डेयरी प्रक्रियाओं में, मट्ठा की बड़ी मात्रा - जिसे दूध पारगम्य भी कहा जाता है - उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न होती है। यह प्रवाह लैक्टोज में समृद्ध है, लेकिन इसका निपटान महंगा और पर्यावरणीय रूप से बोझिल दोनों है। लैक्टोज को ठीक करने के लिए अल्ट्रासाउंड लगाने से, कचरे की मात्रा को काफी कम किया जा सकता है, एक समस्याग्रस्त प्रवाह को एक मूल्यवान संसाधन में बदल दिया जा सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन तेजी से और कुशल क्रिस्टलीकरण की सुविधा प्रदान करता है, जिससे व्यावसायिक उपयोग के लिए उपयुक्त वर्दी लैक्टोज क्रिस्टल की उच्च मात्रा प्राप्त होती है।
लैक्टोज विनिर्माण
लैक्टोज लैक्टोज (मट्ठा से प्राप्त) के एक केंद्रित समाधान से उत्पन्न होता है। केंद्रित लैक्टोज घोल को क्रिस्टल को अवक्षेपित करने के लिए कम तापमान पर ठंडा किया जाना चाहिए। वर्षा चरण के बाद, लैक्टोज क्रिस्टल को सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा अलग किया जाता है। बाद में, क्रिस्टल को पाउडर में सुखाया जाता है।
लैक्टोज क्रिस्टलीकरण के चरण:
- एकाग्रता
- न्यूक्लियेशन
- क्रिस्टल की वृद्धि
- कटाई/धुलाई
Sonication द्वारा बेहतर लैक्टोज क्रिस्टलीकरण
अल्ट्रासाउंड क्रिस्टलीकरण और वर्षा प्रक्रियाओं (सोनो-क्रिस्टलीकरण) पर इसके सकारात्मक प्रभाव के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है। सोनिकेशन लैक्टोज क्रिस्टल के गठन और विकास में भी सुधार करता है।
लैक्टोज का सोनो-क्रिस्टलीकरण न्यूनतम समय में लैक्टोज क्रिस्टल की अधिकतम उपज प्राप्त करने में मदद करता है।
इनलाइन सोनीशन के लिए अल्ट्रासोनिक ग्लास रिएक्टर
लैक्टोज (निष्कर्षण) की एक कुशल कटाई और धुलाई सुनिश्चित करने के लिए एक अच्छा क्रिस्टल विकास पर्याप्त है & शुद्धिकरण)। सोनिकेशन लैक्टोज के सुपरसैचुरेशन का कारण बनता है और लैक्टोज क्रिस्टल के प्राथमिक न्यूक्लियेशन की शुरुआत करता है। इसके अलावा, निरंतर सोनिकेशन एक माध्यमिक न्यूक्लियेशन में योगदान देता है, जो छोटे क्रिस्टल आकार के वितरण (सीएसडी) को सुनिश्चित करता है।
अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण: लैक्टोज विभिन्न परिस्थितियों में क्रिस्टलीकृत होता है: अल्ट्रासोनिक ऊर्जा इनपुट, जोड़ा गया कैरेजेनन या मट्ठा (डब्ल्यूपीसी) लैक्टोज क्रिस्टल आकार को प्रभावित करता है
अध्ययन और चित्र: ©सांचेज़-गार्सिया एट अल।
अल्ट्रासाउंड के लाभ:
- अधिकतम उपज
- बहुत कम प्रक्रिया समय
- वर्दी क्रिस्टल आकार
- नियंत्रणीय क्रिस्टल आकार
- वर्दी क्रिस्टल आकार
व्यवहार्यता से इनलाइन उत्पादन तक: लैक्टोज का सोनो-क्रिस्टलीकरण
बेंच-टॉप से औद्योगिक उत्पादन तक अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण के स्केल-अप के बारे में और पढ़ें!
अपशिष्ट प्रवाह से लैक्टोज तक
बड़े डेयरी उत्पादन के कारण, मट्ठा अक्सर एक उप-उत्पाद होता है जिसे अपशिष्ट प्रवाह के रूप में माना जाता है। तरल मट्ठा का निपटान इसकी उच्च जैविक ऑक्सीजन मांग (बीओडी) और पानी की मात्रा के कारण लागत-गहन है। जब लैक्टोज को मट्ठा से बरामद किया जाता है, तो लैक्टोज पाउडर का उत्पादन करने के लिए अपशिष्ट उत्पाद का उपयोग पोस्ट-प्रोसेसिंग चरण में किया जाता है। लैक्टोज रिकवरी मट्ठा के बीओडी को 80% से अधिक कम कर देती है, जिससे उप-उत्पाद उपयोगी और अधिक पर्यावरण के अनुकूल हो जाता है। एक अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया क्रिस्टल विकास, उपज और गुणवत्ता में सुधार करती है।
लैक्टोज का उपयोग व्यापक रूप से खाद्य और फार्मा उद्योग में घटक के रूप में किया जाता है, लैक्टिटोल के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में या बायोडिग्रेडेबल पॉलिस्टर के माइक्रोबियल उत्पादन के लिए आधार सामग्री के रूप में।
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अल्ट्रासोनिक उपकरण
Hielscher Ultrasonics सोनो-क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण प्रदान करता है – या तो बैच सोनिकेशन के लिए या अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में इनलाइन प्रोसेसिंग के लिए। सभी Hielscher sonicators को अधिकतम उपकरण उपयोग सुनिश्चित करने के लिए लगातार (24 घंटे / 7 डी / 365 डी) चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। 0.5kW से 16kW प्रति यूनिट तक के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक उपकरण सुपरसैचुरेटेड निलंबन की बड़ी मात्रा के वाणिज्यिक प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त हैं।
खाद्य ग्रेड लैक्टोज प्रसंस्करण
Hielscher sonicators को बढ़ावा देने और सुपरसैचुरेटेड समाधान से लैक्टोज क्रिस्टलीकरण को नियंत्रित करने के लिए अत्यधिक प्रभावी हैं। तीव्र अल्ट्रासोनिक कैविटेशन लागू करके, ये सिस्टम न्यूक्लियेशन दरों को बढ़ाते हैं, प्रेरण समय को कम करते हैं, और वर्दी, अच्छी तरह से परिभाषित क्रिस्टल के गठन को सक्षम करते हैं। इसके परिणामस्वरूप तेजी से क्रिस्टलीकरण कैनेटीक्स और क्रिस्टल आकार और आकृति विज्ञान पर बेहतर नियंत्रण होता है। बैच और निरंतर इनलाइन प्रक्रियाओं दोनों के लिए आदर्श, Hielscher sonicators R से स्केलेबल समाधान प्रदान करते हैं&डी औद्योगिक उत्पादन के लिए। उनकी मजबूत जर्मन इंजीनियरिंग और दवा-ग्रेड मानकों के साथ संगतता उन्हें लैक्टोज शुद्धि, निर्माण और प्रसंस्करण में मांग अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है।
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर cGMP मानकों का अनुपालन करने वाले भोजन और फार्मा-ग्रेड उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं। Hielscher sonicators सैनिटरी-ग्रेड फिटिंग के साथ उपलब्ध हैं, जो स्वच्छ प्रसंस्करण मानकों के साथ पूर्ण अनुपालन सुनिश्चित करते हैं। अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड्स (जिसे जांच या सींग भी कहा जाता है) और फ्लो-थ्रू रिएक्टरों को सुव्यवस्थित, आसान-से-साफ ज्यामिति के साथ डिज़ाइन किया गया है, जो कुशल रखरखाव की सुविधा प्रदान करता है और डाउनटाइम को कम करता है। विशेष रूप से, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्वयं एक क्लीन-इन-प्लेस (सीआईपी) तंत्र के रूप में कार्य करता है, जो ऑपरेशन के दौरान आंतरिक सतह की सफाई का समर्थन करता है। सड़न रोकनेवाला वातावरण के लिए, सभी सोनोट्रोड्स और रिएक्टर पूरी तरह से ऑटोक्लेवबल हैं। उनके कॉम्पैक्ट पदचिह्न के लिए धन्यवाद, Hielscher सिस्टम आसानी से एकीकृत या मौजूदा उत्पादन लाइनों में retrofit कर रहे हैं उन्हें दवा और खाद्य ग्रेड क्रिस्टलीकरण सुविधाओं में उन्नयन के लिए आदर्श बनाने.
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अल्ट्रासोनिकेटर UIP6000hdT दबाव प्रवाह सेल के साथ। एक हीटिंग-/ कूलिंग-जैकेट ऊंचे या कम तापमान पर सोनीकेट करने की अनुमति देता है।
सोनोक्रिस्टलाइजेशन के बारे में
जब क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं को प्रेरित करने और सुधारने के लिए पावर अल्ट्रासाउंड लागू किया जाता है, तो इसे सोनोक्रिस्टलाइजेशन के रूप में जाना जाता है। सोनोक्रिस्टलाइजेशन के आवेदन पर आधारित है “सामग्री में भौतिक रासायनिक परिवर्तनों को प्रेरित करने के लिए ध्वनिक तरंगें। पावर अल्ट्रासाउंड के कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं (सोनोकेमिस्ट्री) को प्रेरित करने और क्रिस्टलीकरण (सोनोक्रिस्टलाइजेशन) को बढ़ावा देने के लिए इसका उपयोग शामिल है। इन तकनीकों ने दवा, रसायन और खाद्य उद्योगों सहित कई उद्योगों का ध्यान आकर्षित किया है, जो उनके द्वारा प्रदान किए जाने वाले लाभ को देखते हैं। अल्ट्रासाउंड तकनीक आर्थिक रूप से व्यवहार्य हैं और औद्योगिक संचालन में शामिल करने के लिए अपेक्षाकृत आसान हैं। इन तकनीकों का उपयोग प्रजनन क्षमता और उत्पादन की उपज दोनों में सुधार के लिए किया जा सकता है; वे गैर-थर्मल और पर्यावरण की दृष्टि से स्वच्छ हैं”. [मार्टिनी 2013, 4]
न्यूक्लियेशन और क्रिस्टल ग्रोथ
क्रिस्टलीकरण को गठन प्रक्रिया के रूप में निर्धारित किया जाता है, जहां ठोस क्रिस्टल एक अतिसंतृप्त समाधान, पिघल या गैस से अवक्षेपित होते हैं।
क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया में दो प्रमुख चरण होते हैं: न्यूक्लियेशन और क्रिस्टल विकास।
न्यूक्लियेशन के दौरान, समाधान में घुलित अणु क्लस्टर बनाने लगते हैं, जो ऑपरेटिंग परिस्थितियों में स्थिर होने के लिए पर्याप्त बड़े होने चाहिए। ऐसा स्थिर क्लस्टर एक नाभिक बनाता है। एक स्थिर नाभिक बनाने के लिए महत्वपूर्ण आकार तक पहुंचने के बाद, क्रिस्टल विकास का चरण शुरू होता है।
क्रिस्टल विकास के चरण में, गठित नाभिक बड़ा हो जाता है क्योंकि अधिक अणु क्लस्टर से बंधे होते हैं। विकास प्रक्रिया संतृप्ति गे्रड और अन्य पैरामीटरों जैसे समान मिश्रण, तापमान आदि पर निर्भर करती है।
शास्त्रीय क्रिस्टलीकरण सिद्धांत थर्मोडायनामिक गर्भाधान पर आधारित है कि एक पृथक प्रणाली बिल्कुल स्थिर होती है जब इसकी एन्ट्रापी अपरिवर्तनीय होती है।
लैक्टोज के बारे में तथ्य
लैक्टोज (दूध चीनी) एक डिसैकराइड है जो ग्लूकोज और गैलेक्टोज से निर्मित होता है जो β (1→4) ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़ा होता है।
चिरल कार्बन की उपस्थिति के कारण, लैक्टोज निम्नलिखित 2 आइसोमर प्रकारों के रूप में हो सकता है: α- या β-लैक्टोज। लैक्टोज को अक्सर हाइड्रेटेड α-लैक्टोज मोनोहाइड्रेट क्रिस्टल के रूप में पाया जाता है। अन्य बहुरूप, निर्जल β-लैक्टोज, कम आम है और यह 93.5 डिग्री सेल्सियस से ऊपर क्रिस्टलीकृत होता है। α- और β-एनोमर्स में बहुत अलग गुण होते हैं। बहुरूपियों को विशिष्ट रोटेशन (क्रमशः α- और β-लैक्टोज के लिए +89 डिग्री सेल्सियस और + 35 डिग्री सेल्सियस) और घुलनशीलता (70 और 500 ग्राम / एल (20 डिग्री सेल्सियस पर) क्रमशः α- और β-लैक्टोज) द्वारा प्रतिष्ठित किया जा सकता है। [मैकस्वीनी एट अल. 2009]
यह दूध का मुख्य कार्बोहाइड्रेट है और 2-8 wt% की सांद्रता में पाया जाता है। लैक्टोज स्वादहीन होता है और इसमें मिठास कम होती है। लैक्टोज एक कम करने वाली चीनी के रूप में कार्य करता है और माइलार्ड और स्टेकर प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है। इस प्रकार, लैक्टोज का उपयोग बेकरी उत्पादों, पेस्ट्री और कन्फेक्शनरी जैसे खाद्य उत्पादों के रंग और स्वाद को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
लैक्टोज एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला खाद्य योज्य है जो खाद्य और दवा उत्पादों में वाहक, भराव, स्टेबलाइजर और टैबलेट मंदक के रूप में कार्य करता है।
α-लैक्टोज शुद्धतम रूप है, जिसका उपयोग दवा उत्पादों के लिए किया जाता है।
लैक्टोज एक महत्वपूर्ण घटक है जब यह स्वाद, सुगंध और ब्राउनिंग प्रतिक्रियाओं की बात आती है।
सूत्र: सी12H22O11
IUPAC आईडी: β-डी-गैलेक्टोपाइरानोसिल- (1→4)-डी-ग्लूकोज
मोलर द्रव्यमान: 342.3 g/mol
गलनांक: 202.8°C
घनत्व: 1.53 ग्राम/सेमी3
वर्गीकरण: FODMAP
में घुलनशील: पानी, इथेनॉल
साहित्य/सन्दर्भ
- 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.
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