Ultrahangos laktóz kristályosítás
- Számos tejipari folyamatban a tejsavó (tej permeátum) nagy mennyiségben fordul elő melléktermékként. A tejsavó magas laktóztartalommal rendelkezik, és ártalmatlanítani kell, ami drága és környezeti hatásokkal jár.
- A laktóz ultrahanggal történő visszanyerésével a savóból származó szennyvíz drasztikusan csökkenthető, míg a visszanyert laktóz piacképes termék.
- Az ultrahangos kezelés elősegíti a gyors és hatékony kristályosodást, ami az egyenletes laktózkristályok magas hozamát eredményezi.
Laktózgyártás
A laktózt koncentrált laktózoldatból állítják elő (savóból nyerik). A koncentrált laktóziszapot alacsony hőmérsékletre kell hűteni, hogy kristályok csapódjanak ki. A kicsapatási lépés után a laktózkristályokat centrifugálással elválasztjuk. Ezután a kristályokat porrá szárítjuk.
A laktóz kristályosításának lépései:
- koncentráció
- gócképződés
- Kristálynövekedés
- Betakarítás / mosás
Jobb laktóz kristályosodás szonikálással
Az ultrahang jól ismert a kristályosodási és csapadékfolyamatokra gyakorolt pozitív hatásáról (sono-kristályosítás). A szonikálás javítja a laktóz kristályok képződését és növekedését is.
A laktóz sono-kristályosítása segít a laktózkristályok maximális hozamának minimális idő alatt történő elérésében.
A jó kristálynövekedés elengedhetetlen a laktóz hatékony betakarításához és mosásához (extrakció) & tisztítás). A szonikálás a laktóz túltelítettségét okozza, és elindítja a laktózkristályok elsődleges nukleációját. Továbbá, a folyamatos szonikálás hozzájárul a másodlagos nukleációhoz, amely biztosítja ar kis kristályméretű eloszlást (CSD).
Ultrahangos laktóz kristályosítás: Különböző körülmények között kristályosodott laktóz: ultrahangos energiabevitel, hozzáadott karragén, vagy tejsavó (WPC) befolyásolja a laktózkristály méretét
tanulmány és kép: ©Sanchez-García et al., 2018.
Az ultrahang előnyei:
- maximális hozam
- nagyon rövid folyamatidő
- egységes kristályméret
- szabályozható kristályméret
- egységes kristályforma
A szennyvízhulladéktól a laktózig
A nagy tejtermelés miatt a tejsavó gyakran melléktermék, amelyet szennyvízhulladékként kezelnek. A folyékony savó ártalmatlanítása költséges a magas biológiai oxigénigény (BOI) és víztartalom miatt. Amikor a laktózt visszanyerik a savóból, a hulladékterméket utófeldolgozási lépésben laktózpor előállítására használják. A laktóz visszanyerése több mint 80% -kal csökkenti a tejsavó BO-ját, így a melléktermék hasznos és környezetbarátabb. Az ultrahanggal segített kristályosítási folyamat javítja a kristálynövekedést, hozamot és minőséget.
A laktózt széles körben használják összetevőként az élelmiszer- és gyógyszeriparban, nyersanyagként a laktitol előállításához vagy alapanyagként a biológiailag lebomló poliészterek mikrobiális előállításához.
Ultrahangos berendezések
A Hielscher Ultrasonics ultrahangos berendezéseket kínál a sonocrystallizációs folyamatokhoz – akár kötegelt ultrahangos kezeléshez, akár ultrahangos reaktorban történő inline feldolgozáshoz. Minden ultrahangos készülékünket úgy tervezték, hogy folyamatosan működjön (24hrs / 7d / 365d), biztosítva a berendezés maximális kihasználását. Az ipari ultrahangos készülékek 0,5 kW-tól 16 kW-ig egységenként alkalmasak nagy tejsavó szuszpenziók kereskedelmi feldolgozására.
Élelmiszer-minőségű feldolgozás
A Hielscher ultrahangos rendszerek egészségügyi szerelvényekkel kaphatók. Az ultrahangos sonotrodes (szondák / szarvak) és reaktorok egyszerű geometriával rendelkeznek a könnyű tisztítás érdekében. Az ultrahangos kavitáció tisztább helyben (CIP) működik. Szonotródáink és reaktoraink autoklávozhatók.
A kis lábnyom miatt a Hielscher ultrahangos rendszerei könnyen integrálhatók vagy utólag felszerelhetők a meglévő létesítménybe.
Vegye fel velünk a kapcsolatot még ma, hogy további információkat kapjon! A Hielscher Ultrasonics különböző szabványosított és testreszabott megoldásokat kínál ultrahangos tej- és élelmiszeripari folyamatokhoz!
Irodalom/Hivatkozások
- Deora, N.S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwári, B.K. (2013): Ultrahang az élelmiszer-feldolgozás jobb kristályosodásához. Élelmiszermérnöki Vélemények 5/1, 2013. 36-44.
- Dincer, T.D.; Zisu, B.; Vallet, C.G.M.R.; Jayasena, V.; Palmer, M.; Hetek, M. (2014): A laktóz szonokristályosodása vizes rendszerben. Nemzetközi Tejipari Folyóirat 35. 2014. 43-48.
- Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Laktóz részecsketechnika: az ultrahang és az oldószer hatása a kristály habitusára és a részecskeméretre. J Cryst növekedés 312(23):3509–20.
- Martini, Silvana (2013): A zsírok sonokristályosodása. Springer rövidnadrágok az élelmiszer, az egészség és a táplálkozás területén. 2013.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S. García-Vega, Martha Y. Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): A laktóz ultrahanggal segített kristályosítása tejsavófehérjék és κ-karragénen jelenlétében. Ultrahangos szonokémia, 42. kötet, 2018. 714-722.
- McSweeney, PLH; Fox P.F. (2009): Fejlett tejkémiai kutatás. 3. kötet. Laktóz, víz, sók és vitaminok. New York: Springer Science + Business Media. 759 oldal.
- Patel, S.R.; Murthy, Z.V.P. (2011): A folyamatparaméterek hatása a laktóz kristályméretére és morfológiájára ultrahanggal segített kristályosításban. Kristálykutatási technológia 46/3. 2011. 243-248.
- Wong, S.Y.; Hartel, R.W. (2014): Kristályosodás a laktózfinomításban – Áttekintés. Élelmiszertudományi Közlöny 79/3, 2014. 257-272.
A sonokristályosításról
Amikor a kristályosodási folyamatok indukálására és javítására ultrahangos ultrahangot alkalmaznak, az úgynevezett sonocrystallizáció. A sonokristályosítás a következők alkalmazásán alapul: “akusztikus hullámok, amelyek fizikai-kémiai változásokat indukálnak az anyagban. A teljesítmény ultrahang néhány gyakori alkalmazása magában foglalja a kémiai reakciók (sonochemistry) indukálását és a kristályosodás elősegítését (sonocrystallization). Ezek a technikák számos iparág, köztük a gyógyszeripar, a vegyipar és az élelmiszeripar figyelmét felkeltették, tekintettel az általuk kínált előnyökre. Az ultrahang technikák gazdaságilag életképesek és viszonylag könnyen beépíthetők az ipari működésbe. Ezek a technikák felhasználhatók mind a reprodukálhatóság, mind a terméshozam javítására; nem termikus és környezetbarát”. [Martini 2013, 4]
Nukleáció és kristálynövekedés
A kristályosodást a képződési folyamatként határozzuk meg, ahol a szilárd kristályok túltelített oldatból, olvadékból vagy gázból csapódnak ki.
A kristályosodási folyamat két fő szakaszból áll: a nukleációból és a kristálynövekedésből.
A nukleáció során az oldatban oldott molekulák klasztereket képeznek, amelyeknek elég nagynak kell lenniük ahhoz, hogy az üzemi körülmények között stabilak legyenek. Egy ilyen stabil klaszter magot képez. Miután elérte a kritikus méretet, hogy stabil magot képezzen, megkezdődik a kristálynövekedés szakasza.
A kristálynövekedés fázisában a képződött magok nagyobbak lesznek, ahogy több molekula kötődik a klaszterhez. A növekedési folyamat függ a telítettségi fokozattól és más paraméterektől, például az egyenletes keveréstől, a hőmérséklettől stb.
A klasszikus kristályosodási elmélet azon a termodinamikai koncepción alapul, hogy egy izolált rendszer akkor teljesen stabil, ha entrópiája változatlan.
Tények a laktózról
A laktóz (tejcukor) glükózból és galaktózból felépített diszacharid, amelyet β(1→4) glikozid kötés köt össze.
A királis szén jelenléte miatt a laktóz a következő 2 izomer típus formájában fordulhat elő: α- vagy β-laktóz. A laktóz leggyakrabban hidratált α-laktóz-monohidrát kristályként fordul elő. A másik polimorf, a vízmentes β-laktóz kevésbé gyakori, és 93,5 °C felett kristályosodik. A α- és β-anomerek nagyon eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. A polimorfok megkülönböztethetők a fajlagos forgatóképesség (+89 °C és +35 °C a α és β-laktóz esetében) és az oldhatóság (70 és 500 g/l (20 ° C-on) a α és β-laktóz esetében). [McSweeney et al. 2009]
Ez a tej fő szénhidrátja, és 2-8 tömeg% koncentrációban található. A laktóz íztelen és alacsony édességű. A laktóz redukáló cukorként működik, és elősegíti a Maillard- és Stecker-reakciókat. Ezáltal a laktózt az élelmiszerek, például pékáruk, sütemények és édességek színének és ízének fokozására használják.
A laktóz széles körben használt élelmiszer-adalékanyag, amely hordozóként, töltőanyagként, stabilizátorként és tablettahígítóként működik az élelmiszer- és gyógyszeripari termékekben.
A α-laktóz a legtisztább forma, amelyet gyógyszerészeti termékekhez használnak.
A laktóz fontos összetevő az íz-, aroma- és barnulási reakciók szempontjából.
Képlet: C12H22O11
IUPAC-azonosító: β-D-galaktopiranozil-(1→4)-D-glükóz
Moláris tömeg: 342.3 g/mol
Olvadáspont: 202.8° C
Sűrűség: 1.53 g/cm3
Osztályozás: FODMAP
Oldódik: vízben, etanolban
bioaktív vegyületek Extrakció élelmiszer nano gyógyszeripar fitokemikáliák a folyamat intenzívebbé tétele oldószeres extrakció Sonokémia UIP2000hdT UIP4000hdt ultrahangos kezelés ultrahangos extrakció ultrahangos elszívó UP400ST