Ուլտրաձայնային լակտոզայի բյուրեղացում
- Կաթնամթերքի բազմաթիվ պրոցեսներում շիճուկը (կաթի ներծծվածը) առաջանում է մեծ ծավալներով՝ որպես կողմնակի արտադրանք: Շիճուկն ունի բարձր կաթնաշաքար պարունակություն և պետք է հեռացվի, ինչը թանկ է և ունի շրջակա միջավայրի վրա ազդեցություն:
- Ուլտրաձայնային միջոցով վերականգնելով կաթնաշաքարը, շիճուկի արտահոսքը կարող է կտրուկ կրճատվել, մինչդեռ վերականգնված կաթնաշաքարը շուկայական արտադրանք է:
- Ultrasonication-ը նպաստում է արագ և արդյունավետ բյուրեղացմանը, ինչը հանգեցնում է միատեսակ լակտոզայի բյուրեղների բարձր եկամտաբերությանը:
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:
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
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:
Ուլտրաձայնային սարքավորում
Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է ձեզ ուլտրաձայնային սարքավորում՝ sonocrystallization գործընթացների համար – կա՛մ խմբաքանակային ձայնագրման համար, կա՛մ ուլտրաձայնային ռեակտորում ներկառուցված մշակման համար: Մեր բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը 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 մեծ շիճուկի կախոցների առևտրային մշակման համար:
Սննդի որակի վերամշակում
Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերը հասանելի են սանիտարական կցամասերով: Ուլտրաձայնային սոնոտրոդները (զոնդերը/եղջյուրները) և ռեակտորները ունեն պարզ երկրաչափություն՝ հեշտ մաքրման համար: Ուլտրաձայնային կավիտացիան աշխատում է որպես տեղում մաքրող միջոց (CIP): Մեր սոնոտրոդները և ռեակտորները կարող են ավտոկլավացվել:
Փոքր հետքի պատճառով Hielscher-ի ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են հեշտությամբ ինտեգրվել կամ տեղադրվել ձեր առկա հաստատության մեջ:
Լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար դիմեք մեզ այսօր: Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է տարբեր ստանդարտացված, ինչպես նաև հարմարեցված լուծումներ ուլտրաձայնային կաթնամթերքի և սննդի գործընթացների համար:
Գրականություն/Հղումներ
- Դեորա, Ն.Ս. Միսրա, Ն.Ն. Դեսվալ, Ա. Միշրա, Հ.Ն. Քալեն, Պ.Ջ. Tiwari, BK (2013): Ուլտրաձայնային հետազոտություն՝ սննդի վերամշակման մեջ բարելավված բյուրեղացման համար. Food Engineering Reviews 5/1, 2013. 36-44.
- Dincer, TD; Զիսու, Բ. Vallet, CGMR; Ջայասենա, Վ. Պալմեր, Մ. Weeks, M. (2014): Լակտոզայի սոնոբյուրեղացումը ջրային համակարգում: International Dairy Journal 35. 2014. 43-48.
- Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Լակտոզայի մասնիկների ճարտարագիտություն. ուլտրաձայնի և հակալուծիչի ազդեցությունը բյուրեղային սովորության և մասնիկների չափի վրա: J Cryst Growth 312 (23): 3509–20:
- Մարտինի, Սիլվանա (2013): Ճարպերի սոնոբյուրեղացում: Springer Briefs սննդի, առողջության և սնուցման ոլորտում: 2013 թ.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S. García-Vega, Martha Y. Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): Ուլտրաձայնային օգնությամբ կաթնաշաքարի բյուրեղացումը շիճուկի սպիտակուցների և κ-կարագինանի առկայության դեպքում: Ultrasonics Sonochemistry, Volume 42, 2018. 714-722.
- McSweeney, PLH; Fox PF (2009): Ընդլայնված կաթնամթերքի քիմիա: Հատ. 3. Լակտոզա, ջուր, աղեր և վիտամիններ։ Նյու Յորք. Springer Science + Business Media. 759 p.
- Patel, SR; Murthy, ZVP (2011). Գործընթացի պարամետրերի ազդեցությունը բյուրեղների չափի և կաթնաշաքարի մորֆոլոգիայի վրա ուլտրաձայնային օգնությամբ բյուրեղացման ժամանակ: Crystal Research Technology 46/3. 2011. 243-248.
- Wong, SY; Hartel, RW (2014): Բյուրեղացում կաթնաշաքարի վերամշակման մեջ – Կարծիք։ Journal of Food Science 79/3, 2014. 257-272.
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
կենսաակտիվ միացություններ Արդյունահանում Սնունդ նանո դեղ ֆիտոքիմիկատներ գործընթացի ինտենսիվացում լուծիչի արդյունահանում Սոնոքիմիա UIP2000hdT UIP4000hdT ուլտրաձայնային ուլտրաձայնային արդյունահանում ուլտրաձայնային էքստրակտոր UP400 Փ