超音波乳糖結晶化

  • 多くの乳製品のプロセスでは、ホエイ(乳透過液)は、副生成物として大量に発生します。ホエイは、高ラクトース含量があり、高価であり、環境への影響を有し、配置されるようにしています。
  • 回復乳糖が有価物である一方で、超音波で乳糖を回収することにより、ホエイ流出物は大幅に低減することができます。
  • 超音波は、均一なラクトース結晶の高い収率で得られ、高速かつ効率的な結晶化を促進します。

乳糖製造

ラクトース、ラクトースの濃縮溶液から製造されている(乳清から得られます)。濃縮ラクトーススラリーは結晶を析出するために低温に冷却されなければなりません。沈殿工程後、乳糖結晶を遠心分離によって分離されています。その後、結晶を粉末に乾燥されます。
乳糖の結晶化の手順:

  • 濃度
  • 結晶成長
  • 収穫/洗濯

超音波処理することにより改善乳糖結晶化

超音波は、結晶化および沈殿プロセスへのプラスの影響(ソノ結晶化)のためによく知られています。超音波処理は、あまりにも、乳糖結晶の形成と成長を向上させます。
ラクトースのソノ結晶化が最短時間で乳糖結晶の最大収率を得るために役立ちます。
良好な結晶成長は、ラクトースを効率的に採取し、洗浄を確実にするために、かなりのものである(抽出 & 精製)。超音波処理は、乳糖の過飽和を引き起こし、乳糖結晶の主要な核形成を開始します。さらに、連続的な超音波処理は、小さな結晶サイズdistibution(CSD)において、Ar保証二次核生成に寄与する。

Ultrasonically crystallized lactose: Ultrasonic lactose crystallization can be influenced by the addition of carrageenan or whey (WPC).

超音波ラクトース結晶化:異なる条件下で結晶化乳糖:超音波エネルギー入力、追加カラギーナンまたは乳清(WPC)は、ラクトース結晶サイズに影響を与える
研究と絵:©サンチェス・ガルシアら、2018年。

超音波の利点:

  • 最大収率
  • 非常に短い処理時間
  • 均一な結晶サイズ
  • 制御可能な結晶サイズ
  • 均一な結晶形状

廃液からのラクトースへ

大規模な酪農生産に、ホエーは、多くの場合、廃液として処理される副産物です。液体ホエーの処分は、その高い生物学的酸素要求量(BOD)と水分含有量にコスト集約的です。ラクトースは、乳清から回収された場合、廃棄物は、ラクトース粉末を生成する後処理工程において利用されます。乳糖回復はより多くのの80%が、副生成物が有用と、より環境に優しいことによって、ホエーのBODを低減します。超音波支援結晶化プロセスは、結晶成長、収量と品質を向上させます。
ラクトースは、食品および製薬工業における成分として、ラクチトールを製造するための原料として、または生分解性ポリエステルの微生物生産のための基材として広く使用されています。

超音波機器

ヒールシャー超音波はあなたにsonocrystallizationプロセスのための超音波機器を提供しています – バッチ式超音波処理または超音波反応器内のインライン処理のいずれかです。すべての私達の超音波デバイスは、最大設備利用率を確保し、連続的(24時間/ 7D / 365D)を実行するように設計されています。単位当たり16kWまで0.5kWから産業用超音波装置は、大きなホエー懸濁液の商業的処理に適しています。

食品グレードの処理

ヒールシャー超音波システムは、衛生器具で使用可能です。超音波ソノトロード(プローブ/ホーン)及び反応器は簡単に洗浄するための単純な幾何学的形状を備えています。超音波キャビテーションは、クリーンインプレース(CIP)として動作します。私たちのソノトロードと原子炉はオートクレーブ可能です。
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超音波によって乳糖結晶化

乳糖分子

文学/参考文献

  • デオラ、N.S.ミスラ、N.N.;デスワル、A.;ミシュラ、H.N.;カレン、P.J.;ティワリ、紀元前(2013): 食品加工における結晶化を改善するための超音波.食品工学レビュー 5/1, 2013.36-44.
  • ディンサー、T.D.;ジス、B.バレット、C.G.M.R.;ジャヤセナ、V.;パーマー、M.週、M.(2014): 水系におけるラクトースのソノ結晶化 国際乳製品ジャーナル 35.2014. 43-48.
  • コウグーロスE、マルツィアーノI、ミラーPR.(2010): ラクトース粒子工学:結晶の習慣と粒子サイズに超音波と抗溶媒の影響。 J クライスト成長 312(23):3509-20.
  • マティーニ、シルヴァーナ(2013):脂肪のSonocrystallization。食品、健康、栄養でスプリンガーブリーフ。 2013。
  • ヤニラ・I・サンチェス=ガルシア、カレン・S・ガルシア=ベガ、マーサ・Y・リア=ラモス、イワン・サルメロン、ネスター・グティエレス=メンデス(2018): 乳清タンパク質およびκ-カラギーナンの存在下でのラクトースの超音波支援結晶化。 超音波ソノケミストリー、ボリューム42、2018。714-722.
  • マックスイーニー、P.L.H;フォックスP.F. (2009):高度な乳製品の化学。巻。 3.ラクトース、水、塩およびビタミン。ニューヨーク:シュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア。 759p。
  • パテル、S.R;マーシー、Z.V.P. (2011):超音波アシスト結晶中のラクトースの結晶サイズ及び形態に対するプロセスパラメータの効果。クリスタル・リサーチ・テクノロジー46/3。 2011 243-248。
  • ウォン、S.Y; Hartel、R.W.(2014):乳糖精製における結晶化 – レビュー。食品科学3分の79、2014 257から272のジャーナル。

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Sonocrystallizationについて

パワー超音波を誘導し、結晶化プロセスを改善するために適用されるとき、それはsonocrystallizationとして知られています。 Sonocrystallizationはのアプリケーションに基づいています “音響波は、材料内の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アプリケーションでは、化学反応(ソノケミストリー)を誘導すると結晶化(sonocrystallization)を促進するために、その使用を含みます。これらの技術は、彼らが提供しています利点与えられた製薬、化学、食品産業を含むいくつかの産業の注目を集めています。超音波技術は、経済的に実行可能と産業操作に組み込むことが比較的容易です。これらの技術は、再現性及び生産収率の両方を改善するために使用することができます。彼らは、非熱的で環境にクリーンであります”。 [マルティーニ2013年4]

核生成と結晶成長

結晶化は、固体結晶を過飽和溶液、溶融またはガスから沈殿形成工程、として決定されます。
核生成と結晶成長:結晶化プロセスは、2つの主要な段階で構成されています。
核形成時、溶液中の溶解した分子は、動作条件下で安定であるのに十分に大きくなければならないクラスターを形成し始めます。このような安定したクラスタは、核を形成します。安定核を形成するために重要な大きさに達した後、結晶成長のステージが開始されます。
以上の分子がクラスターに囲まれるように、結晶成長の段階では、形成された核は大きくなります。成長プロセスは、飽和グレードおよび他のパラメータ均一な混合、温度などに依存します
古典結晶化理論は、そのエントロピーは不変であるとき、分離されたシステムが絶対的に安定している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、β(1→4)グリコシド結合によって連結されたグルコース及びガラクトースから構築された二糖です。
なぜならキラル炭素が存在する、ラクトースは、以下の2種類の異性体の形で生じ得る:α-またはβラクトース。乳糖は、最も頻繁に水和したα-ラクトース一水和物の結晶として発見されました。他の多形体、無水βラクトースは、あまり一般的であり、それは93.5℃を超える結晶化します。 α-およびβアノマーは非常に異なる特性を持っています。多形体は、特定の回転によって区別することができる(+ 89°C及びα-及びβラクトース、それぞれのために+ 35°C)との溶解度(70及びα-及びβ-ラクトース500グラム/ L(20℃) 、それぞれ)。 [マックスイーニーら。 2009]
これは、ミルクの主要炭水化物であり、2~8重量%の濃度で見出されます。ラクトースは風味であり、低甘味を有します。ラクトースは、還元糖として機能し、メイラードとStecker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や風味を向上させるために使用されます。
ラクトースは、広く使用されている食品添加物である食品や医薬品のキャリア、充填剤、安定剤、および錠剤希釈剤として機能します。
αラクトースは、医薬品に使用される最も純粋な形態です。
それは味、香りと褐変反応に来るときラクトースは重要な成分です。
式:C12歳H22歳ザ・11歳
IUPAC ID: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グラム/モル
融点:202.8°C
密度:1.53グラム/ cmで3
分類:FODMAP
溶解:水、エタノール


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