超音波ラクトース結晶化
- 多くの乳製品プロセスでは、ホエイ(乳浸透)が副産物として大量に発生します。ホエイは乳糖含有量が高く、廃棄する必要があり、高価で環境に影響を与えます。
- 超音波で乳糖を回収することにより、ホエーの排水を大幅に減らすことができ、回収された乳糖は市場性のある製品です。
- 超音波処理は、迅速かつ効率的な結晶化を促進し、均一なラクトース結晶の高収率をもたらす。
ラクトース製造
乳糖は、乳糖の濃縮溶液(ホエーから得られる)から製造されます。濃縮された乳糖スラリーは、結晶を沈殿させるために低温に冷却する必要があります。沈殿ステップの後、ラクトース結晶は遠心分離によって分離されます。その後、結晶を乾燥させて粉末にします。
ラクトース結晶化のステップ:
- 濃度
- 核
- 結晶成長
- 収穫/洗浄
超音波処理によるラクトース結晶化の改善
超音波は、結晶化および沈殿プロセス(ソノ結晶化)にプラスの影響を与えることでよく知られています。超音波処理は、乳糖結晶の形成と成長も改善します。
ラクトースのソノ結晶化は、ラクトース結晶の収率を最小時間で最大にするのに役立ちます。
良好な結晶成長は、ラクトース(抽出)の効率的な収穫と洗浄を確実にするために相当です。 & 精製)。超音波処理はラクトースの過飽和を引き起こし、ラクトース結晶の一次核形成を開始する。さらに、連続超音波処理は二次核形成に寄与し、これにより小さな結晶サイズ分布(CSD)が保証されます。
超音波乳糖結晶化:異なる条件下で結晶化した乳糖:超音波エネルギー入力、添加されたカラギーナンまたはホエー(WPC)は乳糖結晶サイズに影響を与えます
研究と写真:©Sanchez-García et al.、2018年。
超音波の利点:
- 最大収量
- 非常に短い処理時間
- 均一な結晶サイズ
- 制御可能な水晶サイズ
- 均一な結晶形状
廃液から乳糖まで
乳製品の生産量が多いため、ホエイはしばしば廃棄物として処理される副産物です。液体ホエーの廃棄は、生物学的酸素要求量(BOD)と水分含有量が高いため、コストがかかります。乳糖がホエーから回収されると、廃棄物は後処理ステップで利用され、乳糖粉末が生成されます。乳糖の回収により、ホエーのBODが80%以上減少し、副産物が有用で環境に優しいものになります。超音波支援結晶化プロセスは、結晶成長、収率および品質を改善する。
乳糖は、食品・医薬品業界の原料として、ラクチトールの原料として、または生分解性ポリエステルの微生物生産の基材として広く使用されています。
超音波装置
ヒールシャー超音波は、ソノ結晶化プロセス用の超音波装置を提供します – バッチ超音波処理または超音波反応器でのインライン処理のいずれか。当社のすべての超音波デバイスは、連続して(24時間/ 7d / 365d)動作するように設計されており、機器の最大限の利用を保証します。ユニットあたり0.5kWから16kWまでの工業用超音波装置は、大型のホエー懸濁液の商業処理に適しています。
食品グレードの加工
ヒールシャー超音波システムは、サニタリーフィッティングで利用可能です。超音波ソノトロード(プローブ/ホーン)とリアクターは、簡単なクリーニングのためのシンプルな形状を特徴としています。超音波キャビテーションは、定置洗浄剤(CIP)として機能します。当社のソノトロードとリアクターはオートクレーブ可能です。
設置面積が小さいため、ヒールシャーの超音波システムは、既存の施設に簡単に統合または後付けすることができます。
詳細については、今すぐお問い合わせください!ヒールシャー超音波は、超音波乳製品および食品プロセスのための様々な標準化されただけでなく、カスタマイズされたソリューションを提供しています!
文献/参考文献
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ソノクリスタライゼーションについて
結晶化プロセスを誘導し改善するためにパワー超音波が適用されるとき、それはソノクリスタライゼーションとして知られています。ソノクリスタライゼーションは、のアプリケーションに基づいています。 “音波は、材料に物理化学的変化を誘発します。パワー超音波のいくつかの一般的な用途には、化学反応を誘発するための使用(ソノケミストリー)および結晶化を促進するための使用(ソノクリスタライゼーション)が含まれます。これらの技術は、それらが提供する利点を考えると、製薬、化学、および食品業界を含むいくつかの業界の注目を集めています。超音波技術は経済的に実行可能であり、工業運転に比較的簡単に組み込むことができます。これらの手法は、再現性と生産収率の両方を向上させるために使用できます。それらは非熱的で環境的にクリーンです”.[マティーニ 2013, 4]
核形成と結晶成長
結晶化は、固体結晶が過飽和溶液、溶融物、またはガスから沈殿する形成プロセスとして決定されます。
結晶化プロセスは、核形成と結晶成長の2つの主要な段階で構成されています。
核形成中、溶液中に溶解した分子はクラスターを形成し始めますが、これは動作条件下で安定するのに十分な大きさでなければなりません。このような安定なクラスターは核を形成します。安定な原子核を形成するための臨界サイズに達した後、結晶成長の段階が始まります。
結晶成長の段階では、より多くの分子がクラスターに結合するにつれて、形成された原子核は大きくなります。成長プロセスは、飽和グレードと、均一な混合、温度などの他のパラメータに依存します。
古典的な結晶化理論は、孤立したシステムは、そのエントロピーが不変であるとき、絶対的に安定であるという熱力学的概念に基づいています。
乳糖についての事実
ラクトース(乳糖)は、グルコースとガラクトースをβ(1→4)グリコシド結合で結合した二糖類です。
キラルカーボンが存在するため、乳糖は次の2つの異性体タイプ、すなわちα-またはβ-乳糖の形で発生する可能性があります。ラクトースは、水和αラクトース一水和物結晶として最も頻繁に見られます。もう1つの多形である無水β-乳糖はあまり一般的ではなく、93.5°C以上で結晶化します。 αアノマーとβアノマーは、非常に異なる特性を持っています。多形は、比回転(+89°C)(+89°C)とα β-ラクトースと-ラクトース)と溶解度(αラクトースとβ-ラクトースでそれぞれ70および500g / L(20°C))によって区別できます。[McSweeney et al. 2009]
それは牛乳の主な炭水化物であり、2〜8重量%の濃度で見られます。乳糖は無味で甘さ控えめです。乳糖は還元糖として作用し、メイラードとステッカーの反応を促進します。これにより、乳糖はベーカリー製品、ペストリー、菓子などの食品の色と風味を高めるために使用されます。
乳糖は、食品や医薬品の担体、充填剤、安定剤、錠剤希釈剤として機能する広く使用されている食品添加物です。
α-乳糖は最も純粋な形態であり、医薬品に使用されます。
乳糖は、風味、香り、褐変反応に関して重要な成分です。
フォーミュラ:C12H22O11
IUPAC識別子:β-D-ガラクトピラノシル-(1→4)-D-グルコース
モル質量:342.3 g / mol
融点:202.8°C
密度:1.53 g / cm3
分類: FODMAP
可溶:水、エタノール
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