Ultrasonic Lactose Crystallization

Dalam banyak proses susu, whey dalam jumlah besar - juga disebut sebagai permeate susu - dihasilkan sebagai produk sampingan. Limbah ini kaya akan laktosa, tetapi pembuangannya mahal dan memberatkan lingkungan. Dengan menerapkan ultrasound untuk memulihkan laktosa, volume limbah dapat dikurangi secara signifikan, mengubah limbah yang bermasalah menjadi sumber daya yang berharga. Ultrasonikasi memfasilitasi kristalisasi yang cepat dan efisien, menghasilkan kristal laktosa seragam dalam jumlah tinggi yang cocok untuk penggunaan komersial.

Manufaktur Laktosa

Laktosa dihasilkan dari larutan terkonsentrasi laktosa (yang Diperoleh dari whey). Bubur terkonsentrasi laktosa harus didinginkan hingga temperatur rendah untuk memicu kristal. Setelah langkah pengendapan, kristal laktosa dipisahkan dengan sentrifugasi. Setelah itu, kristal dikeringkan menjadi bubuk.
Langkah-Langkah Kristalisasi Laktosa:

Konsentrasi
pembentukan inti
pertumbuhan kristal
Pemanenan / pencucian

Peningkatan Kristalisasi Laktosa dengan Sonikasi

Ultrasound terkenal akan dampak positifnya pada proses kristalisasi dan presipitasi (kristalisasi sono). Sonikasi meningkatkan pembentukan dan pertumbuhan kristal laktosa juga.
Sono-kristalisasi dari laktosa membantu untuk mendapatkan hasil maksimal dari laktosa kristal dalam waktu minimal.

Sel aliran ultrasonik untuk dispersi, pelarutan dan presipitasi/kristalisasi

Reaktor kaca ultrasonik untuk sonikasi inline

Pertumbuhan kristal yang baik sangat penting untuk memastikan pemanenan dan pencucian laktosa yang efisien (ekstraksi & pemurnian). Sonikasi menyebabkan supersaturasi laktosa dan menginisiasi nukleasi primer kristal laktosa. Selanjutnya, sonikasi kontinyu berkontribusi pada nukleasi sekunder, yang menjamin distribusi ukuran kristal kecil/crystal size distribution (CSD)

Laktosa yang mengkristal secara ultrasonik: Kristalisasi laktosa ultrasonik dapat dipengaruhi oleh penambahan karagenan atau whey (WPC).

Kristalisasi laktosa ultrasonik: Laktosa mengkristal dalam kondisi yang berbeda: input energi ultrasonik, tambahan karagenan atau whey (WPC) mempengaruhi ukuran kristal laktosa
studi dan gambar: ©Sanchez-García et al., 2018.

Keuntungan dari Ultrasound:

hasil yang maksimum
waktu proses yang sangat singkat
ukuran kristal yang seragam
ukuran kristal dapat dikontrol
bentuk kristal yang seragam

Dari Kelayakan hingga Produksi Inline: Sono-Kristalisasi Laktosa
Baca lebih lanjut tentang peningkatan kristalisasi laktosa ultrasonik dari bench-top ke produksi industri!

Dari limbah cair ke laktosa

Karena produksi susu yang besar, whey seringkali merupakan produk sampingan yang diperlakukan sebagai limbah cair. Pembuangan whey cair adalah biaya intensif karena tingginya permintaan oksigen biologis (BOD) dan kandungan airnya. Bila laktosa dipulihkan dari whey, produk limbah digunakan dalam tahap pasca pengolahan untuk menghasilkan bubuk laktosa. Pemulihan laktosa mengurangi BOD whey lebih dari 80% sehingga membuat produk sampingan bermanfaat dan lebih ramah lingkungan. Proses kristalisasi yang dibantu ultrasonikasi meningkatkan pertumbuhan kristal, hasil dan kualitas.
Laktosa digunakan secara luas sebagai bahan dalam industri makanan dan farmasi, sebagai bahan baku pembuatan laktitol atau sebagai bahan dasar untuk produksi mikroba poliester biodegradable.

UIP2000hdt adalah sonicator kuat 2000 watt dengan sel aliran untuk kristalisasi industri laktosa pada throughput tinggi.

UIP2000hdT, sonicator kuat 2000 watt dengan sel aliran untuk kristalisasi inline industri

Peralatan Ultrasonik

Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ultrasonik untuk proses sono-kristalisasi – baik untuk sonikasi batch atau untuk pemrosesan inline dalam reaktor ultrasonik. Semua sonicator Hielscher dirancang untuk berjalan terus menerus (24 jam / 7d / 365d) memastikan pemanfaatan peralatan yang maksimal. Perangkat ultrasonik industri dari 0.5kW hingga 16kW per unit cocok untuk pemrosesan komersial sejumlah besar suspensi jenuh.

Pengolahan Laktosa Food Grade

Sonicator Hielscher sangat efektif untuk mempromosikan dan mengendalikan kristalisasi laktosa dari larutan jenuh super. Dengan menerapkan kavitasi ultrasonik yang intens, sistem ini meningkatkan laju nukleasi, mengurangi waktu induksi, dan memungkinkan pembentukan kristal yang seragam dan terdefinisi dengan baik. Hal ini menghasilkan kinetika kristalisasi yang lebih cepat dan peningkatan kontrol atas ukuran dan morfologi kristal. Ideal untuk proses batch dan inline berkelanjutan, sonicator Hielscher menawarkan solusi yang dapat diskalakan dari R&D untuk produksi industri. Rekayasa Jerman yang kuat dan kompatibilitasnya dengan standar kelas farmasi membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang menuntut dalam pemurnian, formulasi, dan pemrosesan laktosa.
Ultrasonik Hielscher cocok untuk produksi kelas makanan dan farmasi yang sesuai dengan standar cGMP. Sonicator Hielscher tersedia dengan fitting kelas sanitasi, memastikan kepatuhan penuh terhadap standar pemrosesan higienis. Sonotroda ultrasonik (juga disebut sebagai probe atau tanduk) dan reaktor flow-through dirancang dengan geometri yang ramping dan mudah dibersihkan, memfasilitasi pemeliharaan yang efisien dan meminimalkan waktu henti. Khususnya, kavitasi ultrasonik itu sendiri bertindak sebagai mekanisme clean-in-place (CIP), mendukung pembersihan permukaan internal selama operasi. Untuk lingkungan aseptik, semua sonotroda dan reaktor sepenuhnya dapat diautoklaf. Berkat jejaknya yang ringkas, sistem Hielscher mudah diintegrasikan atau dipasang kembali ke lini produksi yang ada—menjadikannya ideal untuk peningkatan fasilitas kristalisasi farmasi dan food grade.
Hubungi kami hari ini untuk mendapatkan informasi lebih lanjut! Hielscher Ultrasonics menawarkan berbagai solusi standar serta disesuaikan untuk produk susu ultrasonik dan pengolahan makanan!

Minta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang sonicator untuk kristalisasi laktosa, detail aplikasi dan harga. Kami akan dengan senang hati mendiskusikan pemrosesan laktosa Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik terbaik yang memenuhi semua kebutuhan Anda!

Nama

Perusahaan

Alamat email (wajib)

Nomor telepon

Alamat

Kota, Negara Bagian, Kode Pos

Negara

Interes

Harap perhatikan kami Kebijakan Privasi.

Saya setuju dengan Kebijakan Privasi

Ultrasonik tipe probe industri UIP6000hdT (daya ultrasound 6kW, frekuensi ultrasonik 20kHz) dengan reaktor sel aliran untuk pemrosesan ultrasonik berkelanjutan dari larutan superjenuh untuk kristalisasi dan presipitasi pada throughput tinggi.

Ultrasonicator UIP6000hdT dengan sel aliran bertekanan. Jaket pemanas / pendingin memungkinkan untuk sonication pada suhu tinggi atau turun.

Topik Terkait

Tentang Sonocrystallization

Bila daya ultrasound diterapkan untuk mendorong dan meningkatkan proses kristalisasi, ia dikenal sebagai sonocrystallization. Sonocrystallization didasarkan pada penerapan “Ketika ultrasound daya diterapkan untuk menginduksi dan memperbaiki proses kristalisasi, ia dikenal sebagai sonocrystallization. Sonocrystallization didasarkan pada penerapan gelombang akustik untuk menginduksi perubahan fisikokimia pada material. Beberapa aplikasi umum daya ultrasound mencakup penggunaannya untuk menginduksi reaksi kimia (sonokimia) dan untuk mempromosikan kristalisasi (sonocrystallization). Teknik ini telah mendapat perhatian beberapa industri termasuk industri farmasi, kimia, dan makanan yang memberi keuntungan yang mereka tawarkan. Teknik ultrasound secara ekonomi layak dan relatif mudah digabungkan ke dalam operasi industri. Teknik ini dapat digunakan untuk memperbaiki reproduktifitas dan hasil produksi; Mereka tidak termal dan bersih untuk lingkungan ”. [Martini 2013, 4]

Nukleasi dan Pertumbuhan Kristal

Kristalisasi ditentukan sebagai proses pembentukan, dimana kristal padat mengendap dari larutan jenuh, meleleh atau menjadi gas.
Proses kristalisasi terdiri dari dua tahap utama: nukleasi dan pertumbuhan kristal.
Selama pembentukan inti, molekul-molekul yang terlarut dalam larutan mulai bentuk cluster, yang harus cukup besar untuk menjadi stabil di bawah kondisi operasi. Sebuah cluster stabil membentuk nukleus. Setelah mencapai ukuran kritis untuk membentuk nukleus stabil, tahap pertumbuhan kristal dimulai.
Pada tahap pertumbuhan kristal, inti dibentuk menjadi lebih besar sebagai molekul lain dibatasi untuk cluster. Proses pertumbuhan tergantung pada kelas saturasi dan parameter lain seperti seragam pencampuran, suhu dll.
Teori kristalisasi klasik didasarkan pada konsepsi termodinamika bahwa sistem terisolasi benar-benar stabil bila entropinya tidak berubah.

Fakta tentang laktosa

Laktosa (gula susu) adalah disakarida yang terbentuk dari glukosa dan galaktosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosida β (1 → 4).
Karena adanya karbon kiral, laktosa dapat terjadi dalam bentuk 2 jenis isomer berikut: α- atau β-laktosa. Laktosa paling sering ditemukan sebagai kristal monohidrat alfa-laktosa terhidrasi. Polimorf lain, anhidrat β-laktosa, kurang umum dan mengkristal di atas 93,5 ° C. Anomer α dan β memiliki sifat yang sangat berbeda. Polimorf dapat dibedakan dengan rotasi spesifik (+ 89 ° C dan + 35 ° C untuk α- dan β-laktosa, masing-masing) dan kelarutan (70 dan 500g / L (pada 20 ° C) untuk α- dan β-laktosa , Masing-masing). [McSweeney et al. 2009]
Itu adalah karbohidrat utama susu dan ditemukan pada konsentrasi 2-8 wt %. Laktosa terasa hambar dan memiliki rasa manis yang rendah. Laktosa bertindak sebagai gula pereduksi dan meningkatkan reaksi Maillard dan Stecker. Dengan demikian, laktosa digunakan untuk meningkatkan warna dan rasa produk makanan seperti produk roti, kue kering dan kembang gula.
Laktosa adalah aditif makanan banyak digunakan yang berfungsi sebagai pembawa, pengisi, stabilizer, dan tablet pengencer makanan dan produk farmasi.
α-laktosa adalah bentuk yang paling murni, yang digunakan untuk produk farmasi.
Laktosa merupakan unsur penting dalam hal aroma, aroma dan reaksi kecoklatan.
Rumus: C₁₂H₂₂O₁₁
IUPAC ID: β-D-galactopyranosyl- (1 → 4) -D-glukosa
Massa molekul: 342.3 g/mol
Titik lebur: 202.8° C
Densitas: 1,53 g/cm³
Klasifikasi: FODMAP
Larut dalam: air, etanol

Literatur / Referensi

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.

Ultrasonik kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator lab kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.