Ultrasonic Lactose Crystallization
- Dalam banyak proses susu, whey (susu merembes) terjadi dalam volume besar sebagai produk sampingan. Whey memiliki kandungan laktosa tinggi dan harus dibuang, yang mahal dan memiliki dampak lingkungan.
- Dengan memulihkan laktosa dengan ultrasound, efluen whey dapat dikurangi secara drastis, sementara laktosa yang dipulihkan adalah produk yang dapat dipasarkan.
- Ultrasonikasi mendorong kristalisasi cepat dan efisien yang mengakibatkan hasil yang tinggi dari laktosa kristal yang seragam.
Pembuatan 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.
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)
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 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.
Peralatan Ultrasonik
Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ultrasonik untuk proses sonocrystallization – baik untuk sonikasi batch atau untuk pengolahan inline di reaktor ultrasonik. Semua perangkat ultrasonik kami dirancang untuk berjalan terus menerus (24hrs / 7d / 365d) memastikan penggunaan peralatan maksimal. Perangkat ultrasonik industri dari 0.5kW sampai 16 kW per unit cocok untuk pemrosesan komersial suspensi whey yang besar.
Proses Tingkat Pengolahan Makanan
Sistem ultrasonik Hielscher tersedia dengan alat kelengkapan sanitasi. Sonotrodes ultrasonik (probe / horn) dan reaktor memiliki geometri sederhana untuk memudahkan pembersihan. Kavitasi ultrasonik bekerja sebagai pembersih di tempat/ clean in place (CIP). Sonotrodes dan reactor kami autoclavable.
Karena footprint kecil, sistem ultrasonik Hielscher dapat dengan mudah diintegrasikan atau dipasang kembali ke fasilitas yang ada.
Hubungi kami hari ini untuk mendapatkan informasi lebih lanjut! Hielscher Ultrasonics menawarkan berbagai standar serta solusi yang disesuaikan untuk proses ultrasonik susu dan makanan!
Literatur / Referensi
- Deora, NS; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, PJ; Tiwari, BK (2013): Ultrasonografi untuk Peningkatan Kristalisasi dalam Pengolahan Makanan. Ulasan Teknik Pangan 5/1, 2013. 36-44.
- Dincer, TD; Zisu, B.; Vallet, CGMR; Jayasena, V.; Palmer, M.; Minggu, M. (2014): Sonokristalisasi laktosa dalam sistem berair. Jurnal Susu Internasional 35. 2014. 43-48.
- Kougoulos E, Marziano I, Miller PR. (2010): Rekayasa partikel laktosa: pengaruh ultrasound dan anti-pelarut pada kebiasaan kristal dan ukuran partikel. J Pertumbuhan Cryst 312(23):3509–20.
- Martini, Silvana (2013): Sonokristalisasi lemak. Springer Briefs dalam Makanan, Kesehatan, dan Nutrisi. 2013.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S. García-Vega, Martha Y. Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): Kristalisasi laktosa yang dibantu ultrasound dengan adanya protein whey dan κ-karagenan. Ultrasonik Sonokimia, Volume 42, 2018. 714-722.
- McSweeney, PLH; Fox PF (2009): Kimia Susu Tingkat Lanjut. Jilid 3. Laktosa, air, garam dan vitamin. New York: Springer Science + Media Bisnis. 759hal.
- Patel, SR; Murthy, ZVP (2011): Pengaruh parameter proses pada ukuran kristal dan morfologi laktosa dalam kristalisasi berbantuan ultrasound. Teknologi Penelitian Kristal 46/3. 2011. 243-248.
- Wong, S.Y.; Hartel, RW (2014): Kristalisasi dalam Pemurnian Laktosa – Sebuah ulasan. Jurnal Ilmu Pangan 79/3, 2014. 257-272.
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
senyawa bioaktif Extraction / Ekstraksi Makanan nano pharma fitokimia proses intensifikasi Ekstraksi Pelarut Sonochemistry UIP2000hdT UIP4000hdT ultrasonikasi Ekstraksi Ultrasonik ultrasonik ekstraktor UP400St