Ուլտրաձայնային լակտոզայի բյուրեղացում
Կաթնամթերքի շատ գործընթացներում մեծ քանակությամբ շիճուկ, որը նաև կոչվում է կաթի ներթափանցում, առաջանում է որպես կողմնակի արտադրանք: Այս արտահոսքը հարուստ է կաթնաշաքարով, սակայն դրա հեռացումը և՛ ծախսատար է, և՛ էկոլոգիապես ծանրաբեռնված: Կիրառելով ուլտրաձայնային հետազոտություն՝ կաթնաշաքարը վերականգնելու համար, թափոնների ծավալը կարող է զգալիորեն կրճատվել՝ խնդրահարույց արտահոսքը վերածելով արժեքավոր ռեսուրսի: Ultrasonication-ը հեշտացնում է արագ և արդյունավետ բյուրեղացումը՝ ստանալով մեծ քանակությամբ միատեսակ լակտոզա բյուրեղներ, որոնք հարմար են առևտրային օգտագործման համար:
Լակտոզա Արտադրություն
Լակտոզան արտադրվում է կաթնաշաքարի խտացված լուծույթից (ստացված շիճուկից): Խտացված կաթնաշաքարը պետք է սառեցվի մինչև ցածր ջերմաստիճան, որպեսզի բյուրեղները նստեցվեն: Տեղումների փուլից հետո կաթնաշաքարի բյուրեղները բաժանվում են ցենտրիֆուգմամբ։ Այնուհետև բյուրեղները չորանում են և վերածվում փոշու:
Լակտոզայի բյուրեղացման փուլերը.
- կենտրոնացում
- միջուկացում
- Բյուրեղների աճ
- Բերքահավաք/լվացում
Բարելավված կաթնաշաքարի բյուրեղացում Sonication-ով
Ուլտրաձայնը հայտնի է իր դրական ազդեցությամբ բյուրեղացման և տեղումների գործընթացների վրա (սոնոբյուրեղացում): Sonication-ը նույնպես բարելավում է կաթնաշաքարի բյուրեղների ձևավորումն ու աճը:
Լակտոզայի սոնո-բյուրեղացումը օգնում է նվազագույն ժամանակում ստանալ կաթնաշաքարի բյուրեղների առավելագույն բերքատվություն:
Ուլտրաձայնային ապակե ռեակտոր inline sonication-ի համար
Բյուրեղների լավ աճը էական է լակտոզայի արդյունավետ հավաքումն ու լվացումն ապահովելու համար (արդյունահանում & մաքրում): Sonication-ը առաջացնում է կաթնաշաքարի գերհագեցում և սկսում է լակտոզայի բյուրեղների առաջնային միջուկացումը: Ավելին, շարունակական հնչյունավորումը նպաստում է երկրորդական միջուկացմանը, որն ապահովում է բյուրեղների փոքր չափերի բաշխում (CSD):
Ուլտրաձայնային կաթնաշաքարի բյուրեղացում. կաթնաշաքարը բյուրեղացվում է տարբեր պայմաններում.
ուսումնասիրություն և նկար՝ ©Sanchez-García et al., 2018:
Ուլտրաձայնի առավելությունները.
- առավելագույն եկամտաբերություն
- գործընթացի շատ կարճ ժամանակ
- բյուրեղյա միատեսակ չափս
- վերահսկելի բյուրեղյա չափս
- բյուրեղյա միատեսակ ձև
Իրագործելիությունից մինչև ներկառուցված արտադրություն. լակտոզայի սոնո-բյուրեղացում
Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային կաթնաշաքարի բյուրեղացման մասշտաբի մասին՝ նստարանից մինչև արդյունաբերական արտադրություն:
Թափոնների արտահոսքից մինչև կաթնաշաքար
Կաթնամթերքի մեծ արտադրության պատճառով շիճուկը հաճախ կողմնակի արտադրանք է, որը վերաբերվում է որպես թափոնների արտահոսք: Հեղուկ շիճուկի հեռացումը ծախսատար է թթվածնի կենսաբանական բարձր պահանջարկի (BOD) և ջրի պարունակության պատճառով: Երբ կաթնաշաքարը վերականգնվում է շիճուկից, թափոնները օգտագործվում են հետմշակման փուլում՝ կաթնաշաքարի փոշի արտադրելու համար: Լակտոզայի վերականգնումը նվազեցնում է շիճուկի BOD-ն ավելի քան 80%-ով, դարձնելով կողմնակի արտադրանքը օգտակար և ավելի էկոլոգիապես մաքուր: Ուլտրաձայնային օգնությամբ բյուրեղացման գործընթացը բարելավում է բյուրեղների աճը, բերքատվությունը և որակը:
Լակտոզան լայնորեն օգտագործվում է որպես բաղադրիչ սննդի և դեղագործական արդյունաբերության մեջ, որպես հումք լակտիտոլի արտադրության համար կամ որպես հիմք՝ կենսաքայքայվող պոլիեսթերների մանրէաբանական արտադրության համար:
UIP2000hdT, 2000 Վտ հզորությամբ հզոր ձայնային սարք արդյունաբերական ներգծային բյուրեղացման համար հոսքային բջիջով
Ուլտրաձայնային սարքավորում
Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային սարքավորում սոնո-բյուրեղացման գործընթացների համար – կա՛մ խմբաքանակային ձայնագրման համար, կա՛մ ուլտրաձայնային ռեակտորում ներկառուցված մշակման համար: Բոլոր Hielscher sonicators-ները նախագծված են անընդհատ աշխատելու համար (24 ժամ/ 7 օր/ 365 դ)՝ ապահովելով սարքավորումների առավելագույն օգտագործումը: Արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը 0,5 կՎտ-ից մինչև 16 կՎտ մեկ միավորի համար հարմար են գերհագեցած կախոցների մեծ ծավալների առևտրային մշակման համար:
Սննդի մակարդակի կաթնաշաքարի վերամշակում
Hielscher sonicators-ը շատ արդյունավետ է գերհագեցած լուծույթներից լակտոզայի բյուրեղացումը խթանելու և վերահսկելու համար: Կիրառելով ինտենսիվ ուլտրաձայնային կավիտացիա՝ այս համակարգերը մեծացնում են միջուկավորման արագությունը, նվազեցնում ինդուկցիայի ժամանակները և հնարավորություն են տալիս միատեսակ, լավ սահմանված բյուրեղների ձևավորմանը: Սա հանգեցնում է ավելի արագ բյուրեղացման կինետիկայի և բարելավված վերահսկողության բյուրեղների չափի և մորֆոլոգիայի վրա: Իդեալական ինչպես խմբաքանակի, այնպես էլ շարունակական ներկառուցված պրոցեսների համար՝ Hielscher sonicators-ն առաջարկում է ընդլայնվող լուծումներ R-ից:&Դ արդյունաբերական արտադրությանը. Նրանց ամուր գերմանական ճարտարագիտությունը և դեղագործական ստանդարտների հետ համատեղելիությունը դրանք հատկապես հարմար են դարձնում լակտոզայի մաքրման, ձևավորման և վերամշակման պահանջկոտ կիրառությունների համար:
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հարմար են սննդի և դեղագործական մակարդակի արտադրության համար, որոնք համապատասխանում են cGMP ստանդարտներին: Hielscher sonicators-ները հասանելի են սանիտարական կարգի կցամասերով՝ ապահովելով հիգիենիկ մշակման ստանդարտների լիարժեք համապատասխանությունը: Ուլտրաձայնային սոնոտրոդները (նաև կոչվում են զոնդեր կամ եղջյուրներ) և հոսքով անցնող ռեակտորները նախագծված են պարզեցված, հեշտ մաքրվող երկրաչափություններով՝ հեշտացնելով արդյունավետ սպասարկումը և նվազագույնի հասցնելով պարապուրդը: Հատկանշական է, որ ուլտրաձայնային կավիտացիան ինքնին գործում է որպես մաքուր տեղում (CIP) մեխանիզմ՝ աջակցելով ներքին մակերեսի մաքրմանը շահագործման ընթացքում: Ասեպտիկ միջավայրերի համար բոլոր սոնոտրոդները և ռեակտորները լիովին ավտոկլավացվող են: Իրենց կոմպակտ հետքի շնորհիվ Hielscher համակարգերը հեշտությամբ ինտեգրվում կամ վերազինվում են առկա արտադրական գծերում՝ դրանք դարձնելով իդեալական դեղագործական և սննդամթերքի բյուրեղացման սարքավորումների արդիականացման համար:
Լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար դիմեք մեզ այսօր: Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է տարբեր ստանդարտացված, ինչպես նաև հարմարեցված լուծումներ ուլտրաձայնային կաթնամթերքի և սննդի վերամշակման համար:
Ուլտրաձայնային սարք UIP6000hdT ճնշվող հոսքի բջիջով: Ջեռուցման/սառեցման բաճկոնը թույլ է տալիս հնչյունավորել բարձր կամ իջեցված ջերմաստիճանում:
Sonocrystallization-ի մասին
Երբ ուժային ուլտրաձայնը կիրառվում է բյուրեղացման գործընթացները հրահրելու և բարելավելու համար, այն հայտնի է որպես սոնոկրիստալիզացիա: Sonocrystallization-ը հիմնված է կիրառման վրա “ակուստիկ ալիքներ՝ նյութի ֆիզիկաքիմիական փոփոխություններ առաջացնելու համար: Էլեկտրաէներգիայի ուլտրաձայնի որոշ տարածված կիրառություններ ներառում են դրա օգտագործումը քիմիական ռեակցիաներ առաջացնելու (սոնոքիմիա) և բյուրեղացումը (սոնոկրիստալացում) խթանելու համար: Այս տեխնիկան արժանացել է մի քանի արդյունաբերության, այդ թվում՝ դեղագործական, քիմիական և սննդի արդյունաբերության ուշադրությանը՝ հաշվի առնելով նրանց առաջարկած առավելությունները: Ուլտրաձայնային տեխնիկան տնտեսապես կենսունակ է և համեմատաբար հեշտ է ներառել արդյունաբերական շահագործման մեջ: Այս տեխնիկան կարող է օգտագործվել ինչպես վերարտադրելիությունը, այնպես էլ արտադրության եկամտաբերությունը բարելավելու համար. դրանք ոչ ջերմային են և էկոլոգիապես մաքուր”. [Martini 2013, 4]
Միջուկացում և բյուրեղների աճ
Բյուրեղացումը որոշվում է որպես ձևավորման գործընթաց, որտեղ պինդ բյուրեղները նստում են գերհագեցած լուծույթից, հալվելուց կամ գազից:
Բյուրեղացման գործընթացը բաղկացած է երկու հիմնական փուլից՝ միջուկացում և բյուրեղների աճ:
Միջուկավորման ընթացքում լուծույթում լուծված մոլեկուլները սկսում են գոյանալ կլաստերներ, որոնք պետք է բավականաչափ մեծ լինեն, որպեսզի կայուն լինեն գործառնական պայմաններում։ Նման կայուն կլաստերը կազմում է միջուկ։ Կայուն միջուկ ձևավորելու կրիտիկական չափին հասնելուց հետո սկսվում է բյուրեղների աճի փուլը։
Բյուրեղների աճի փուլում ձևավորված միջուկները դառնում են ավելի մեծ, քանի որ ավելի շատ մոլեկուլներ կապված են կլաստերի հետ: Աճման գործընթացը կախված է հագեցվածության աստիճանից և այլ պարամետրերից, ինչպիսիք են միատեսակ խառնուրդը, ջերմաստիճանը և այլն:
Դասական բյուրեղացման տեսությունը հիմնված է թերմոդինամիկական հայեցակարգի վրա, որ մեկուսացված համակարգը բացարձակապես կայուն է, երբ նրա էնտրոպիան անփոփոխ է:
Փաստեր կաթնաշաքարի մասին
Լակտոզան (կաթնային շաքար) դիսաքարիդ է, որը կառուցված է գլյուկոզայից և գալակտոզից, որոնք միացված են β(1→4) գլիկոզիդային կապով։
Քիրալային ածխածնի առկայության պատճառով կաթնաշաքարը կարող է առաջանալ հետևյալ 2 իզոմերների տեսքով՝ α- կամ β-լակտոզա: Լակտոզան առավել հաճախ հայտնաբերվում է որպես հիդրատացված α-լակտոզա մոնոհիդրատ բյուրեղ: Մյուս պոլիմորֆը՝ անջուր β-լակտոզան, ավելի քիչ տարածված է և այն բյուրեղանում է 93,5°C-ից բարձր: α- և β-անոմերներն ունեն շատ տարբեր հատկություններ: Պոլիմորֆները կարելի է տարբերել հատուկ պտույտով (+89°C և +35°C համապատասխանաբար α- և β-լակտոզայի համար) և լուծելիությամբ (70 և 500 գ/լ (20°C-ում) α- և β-լակտոզայի համար։ համապատասխանաբար): [McSweeney et al. 2009]
Դա կաթի հիմնական ածխաջրն է և հանդիպում է 2-8 wt% կոնցենտրացիաներում: Լակտոզան անհամ է և ունի ցածր քաղցրություն: Լակտոզան գործում է որպես նվազեցնող շաքար և խթանում է Maillard և Stecker ռեակցիաները: Այսպիսով, կաթնաշաքարն օգտագործվում է սննդամթերքի գույնն ու համը բարձրացնելու համար, ինչպիսիք են հացաբուլկեղենը, խմորեղենը և հրուշակեղենը:
Լակտոզան լայնորեն օգտագործվող սննդային հավելում է, որը գործում է որպես կրող, լցոնիչ, կայունացուցիչ և դեղահատերի նոսրացուցիչ սննդի և դեղագործական արտադրանքներում:
α-լակտոզան ամենամաքուր ձևն է, որն օգտագործվում է դեղագործական արտադրանքի համար։
Լակտոզան կարևոր բաղադրիչ է, երբ խոսքը վերաբերում է համին, բույրին և շագանակագույն ռեակցիաներին:
Բանաձև՝ C12Հ22Օ11
IUPAC ID՝ β-D-գալակտոպիրանոզիլ-(1→4)-D-գլյուկոզա
Մոլային զանգված՝ 342,3 գ/մոլ
Հալման կետը՝ 202,8°C
Խտությունը՝ 1,53 գ/սմ3
Դասակարգում՝ FODMAP
Լուծվում է ջրում, էթանոլում
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.