ლაქტოზას ულტრაბგერითი კრისტალიზაცია
ბევრ რძის პროცესში, შრატის დიდი მოცულობები, რომელსაც ასევე უწოდებენ რძის გამჟღავნებას, წარმოიქმნება როგორც ქვეპროდუქტი. ეს გამონადენი მდიდარია ლაქტოზით, მაგრამ მისი განკარგვა ძვირი და ეკოლოგიურად მძიმეა. ლაქტოზას აღდგენის მიზნით ულტრაბგერითი გამოყენებით, ნარჩენების მოცულობა შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს, რაც პრობლემური გამონადენი ღირებულ რესურსად გარდაიქმნება. ულტრაბგერითი აადვილებს სწრაფ და ეფექტურ კრისტალიზაციას, წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ერთიანი ლაქტოზის კრისტალებს, რომლებიც შესაფერისია კომერციული გამოყენებისთვის.
ლაქტოზას წარმოება
ლაქტოზა წარმოიქმნება ლაქტოზის კონცენტრირებული ხსნარისგან (მიიღება შრატისგან). კონცენტრირებული ლაქტოზას ნალექი უნდა გაცივდეს დაბალ ტემპერატურაზე კრისტალების დასალექად. ნალექების ეტაპის შემდეგ ლაქტოზის კრისტალები გამოყოფილია ცენტრიფუგირებით. ამის შემდეგ, კრისტალები აშრობენ ფხვნილად.
ლაქტოზას კრისტალიზაციის ეტაპები:
- კონცენტრაცია
- ნუკლეაცია
- კრისტალების ზრდა
- მოსავლის აღება/რეცხვა
გაუმჯობესებული ლაქტოზას კრისტალიზაცია სონიკით
ულტრაბგერა ცნობილია თავისი დადებითი ზემოქმედებით კრისტალიზაციისა და ნალექების პროცესებზე (სონოკრისტალიზაცია). Sonication აუმჯობესებს ლაქტოზას კრისტალების წარმოქმნას და ზრდას.
ლაქტოზის სონოკრისტალიზაცია ხელს უწყობს მინიმალურ დროში ლაქტოზას კრისტალების მაქსიმალური გამოსავლის მიღებას.
ულტრაბგერითი მინის რეაქტორი შიდა სონიკაციისთვის
ბროლის კარგი ზრდა მნიშვნელოვანია ლაქტოზის ეფექტური მოსავლისა და რეცხვის უზრუნველსაყოფად (ექსტრაქცია & განწმენდა). Sonication იწვევს ლაქტოზის ზეგაჯერებას და იწყებს ლაქტოზას კრისტალების პირველადი ნუკლეაციას. გარდა ამისა, უწყვეტი ბგერითი გამოყოფა ხელს უწყობს მეორად ნუკლეაციას, რაც უზრუნველყოფს მცირე კრისტალური ზომის განაწილებას (CSD).
ლაქტოზას ულტრაბგერითი კრისტალიზაცია: ლაქტოზა კრისტალიზდება სხვადასხვა პირობებში: ულტრაბგერითი ენერგიის შეყვანა, დამატებული კარაგენანი ან შრატი (WPC) გავლენას ახდენს ლაქტოზას კრისტალების ზომაზე.
შესწავლა და სურათი: ©Sanchez-García et al., 2018.
ულტრაბგერის უპირატესობები:
- მაქსიმალური მოსავლიანობა
- პროცესის ძალიან მოკლე დრო
- ბროლის ერთიანი ზომა
- კონტროლირებადი ბროლის ზომა
- ერთიანი ბროლის ფორმა
მიზანშეწონილობისგან შიდა წარმოებამდე: ლაქტოზის სონოკრისტალიზაცია
წაიკითხეთ მეტი ულტრაბგერითი ლაქტოზას კრისტალიზაციის მასშტაბების შესახებ სკამიდან სამრეწველო წარმოებამდე!
ნარჩენებიდან ლაქტოზამდე
რძის პროდუქტების დიდი წარმოების გამო, შრატი ხშირად არის სუბპროდუქტი, რომელიც განიხილება, როგორც ნარჩენი ნარჩენი. თხევადი შრატის განადგურება ძვირადღირებულია მისი მაღალი ბიოლოგიური ჟანგბადის მოთხოვნილების (BOD) და წყლის შემცველობის გამო. როდესაც შრატიდან ლაქტოზა ამოღებულია, ნარჩენი პროდუქტი გამოიყენება დამუშავების შემდგომ ეტაპზე ლაქტოზის ფხვნილის წარმოებისთვის. ლაქტოზის აღდგენა ამცირებს შრატის BOD-ს 80%-ით მეტით, რაც ქვეპროდუქტს სასარგებლო და ეკოლოგიურად სუფთა ხდის. ულტრაბგერითი დახმარებით კრისტალიზაციის პროცესი აუმჯობესებს კრისტალების ზრდას, მოსავლიანობას და ხარისხს.
ლაქტოზა ფართოდ გამოიყენება როგორც ინგრედიენტი კვების და ფარმაცევტული ინდუსტრიაში, როგორც ნედლეული ლაქტიტოლის წარმოებისთვის ან როგორც ბაზის მასალა ბიოდეგრადირებადი პოლიესტერების მიკრობული წარმოებისთვის.
UIP2000hdT, 2000 ვატიანი ძლიერი სონიკატორი ნაკადის უჯრედით სამრეწველო შიდა კრისტალიზაციისთვის
ულტრაბგერითი მოწყობილობა
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ ულტრაბგერით აღჭურვილობას სონოკრისტალიზაციის პროცესებისთვის – ან სერიული ზონირებისთვის, ან ულტრაბგერითი რეაქტორში შიდა დამუშავებისთვის. ყველა Hielscher sonicator შექმნილია უწყვეტი მუშაობისთვის (24 სთ/ 7 დღე/ 365 დღე), რაც უზრუნველყოფს აღჭურვილობის მაქსიმალურ გამოყენებას. სამრეწველო ულტრაბგერითი მოწყობილობები 0,5 კვტ-დან 16 კვტ-მდე ერთეულზე შესაფერისია დიდი მოცულობის ზეგაჯერებული სუსპენზიების კომერციული დამუშავებისთვის.
საკვები კლასის ლაქტოზას გადამუშავება
Hielscher sonicators ძალზე ეფექტურია ლაქტოზის კრისტალიზაციის ხელშეწყობისა და კონტროლისთვის ზეგაჯერებული ხსნარებიდან. ინტენსიური ულტრაბგერითი კავიტაციის გამოყენებით, ეს სისტემები აძლიერებენ ნუკლეაციის სიჩქარეს, ამცირებენ ინდუქციურ დროს და იძლევა ერთგვაროვანი, კარგად განსაზღვრული კრისტალების წარმოქმნას. ეს იწვევს უფრო სწრაფ კრისტალიზაციის კინეტიკას და გაუმჯობესებულ კონტროლს კრისტალების ზომასა და მორფოლოგიაზე. იდეალურია როგორც სერიული, ასევე უწყვეტი შიდა პროცესებისთვის, Hielscher sonicators გთავაზობთ მასშტაბირებად გადაწყვეტილებებს R-დან&D სამრეწველო წარმოებას. მათი მძლავრი გერმანული ინჟინერია და ფარმაცევტული ხარისხის სტანდარტებთან თავსებადობა ხდის მათ განსაკუთრებით შესაფერისს ლაქტოზის გამწმენდის, ფორმულირებისა და დამუშავების მომთხოვნი გამოყენებისთვის.
Hielscher ულტრაბგერითები შესაფერისია საკვები და ფარმაკოლოგიური წარმოებისთვის, რომელიც შეესაბამება cGMP სტანდარტებს. Hielscher sonicators ხელმისაწვდომია სანიტარული კლასის ფიტინგებით, რაც უზრუნველყოფს სრულ შესაბამისობას ჰიგიენური დამუშავების სტანდარტებთან. ულტრაბგერითი სონოტროდები (ასევე მოხსენიებული, როგორც ზონდები ან რქები) და გამტარი რეაქტორები შექმნილია გამარტივებული, ადვილად გასაწმენდი გეომეტრიით, რაც ხელს უწყობს ეფექტურ შენარჩუნებას და ამცირებს შეფერხებას. აღსანიშნავია, რომ ულტრაბგერითი კავიტაცია თავისთავად მოქმედებს როგორც სუფთა ადგილზე (CIP) მექანიზმი, რომელიც ხელს უწყობს შიდა ზედაპირის გაწმენდას ოპერაციის დროს. ასეპტიური გარემოსთვის, ყველა სონოტროდი და რეაქტორი სრულად ავტოკლავადია. მათი კომპაქტური ნაკვალევის წყალობით, Hielscher სისტემები ადვილად ინტეგრირდება ან გადაკეთდება არსებულ საწარმოო ხაზებში, რაც მათ იდეალურს ხდის ფარმაცევტულ და კვების ხარისხის კრისტალიზაციის ობიექტებში განახლებისთვის.
დაგვიკავშირდით დღეს მეტი ინფორმაციის მისაღებად! Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სხვადასხვა სტანდარტიზებულ და ასევე მორგებულ გადაწყვეტილებებს ულტრაბგერითი რძის და საკვების გადამუშავებისთვის!
ულტრაბგერითი UIP6000hdT ზეწოლის ქვეშ მყოფი ნაკადის უჯრედით. გამაცხელებელი/გამაგრილებელი ქურთუკი საშუალებას იძლევა ამაღლებულ ან დაბალ ტემპერატურაზე ზემოქმედება.
სონოკრისტალიზაციის შესახებ
როდესაც დენის ულტრაბგერა გამოიყენება კრისტალიზაციის პროცესების გამოწვევისა და გასაუმჯობესებლად, მას უწოდებენ სონოკრისტალიზაციას. სონოკრისტალიზაცია ეფუძნება გამოყენებას “აკუსტიკური ტალღები, რათა გამოიწვიონ ფიზიკურ-ქიმიური ცვლილებები მასალაში. ენერგეტიკული ულტრაბგერის ზოგიერთი გავრცელებული გამოყენება მოიცავს მის გამოყენებას ქიმიური რეაქციების გამოწვევისთვის (სონოქიმია) და კრისტალიზაციის ხელშეწყობისთვის (სონოკრისტალიზაცია). ამ ტექნიკებმა მიიპყრო რამდენიმე ინდუსტრიის ყურადღება, მათ შორის ფარმაცევტული, ქიმიური და კვების მრეწველობის, მათ მიერ შემოთავაზებული უპირატესობის გათვალისწინებით. ულტრაბგერითი ტექნიკა ეკონომიკურად მომგებიანია და შედარებით მარტივია სამრეწველო ოპერაციაში ჩართვა. ეს ტექნიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გამეორებადობის, ასევე წარმოების მოსავლიანობის გასაუმჯობესებლად; ისინი არათერმული და ეკოლოგიურად სუფთაა”. [მარტინი 2013, 4]
ნუკლეაცია და კრისტალური ზრდა
კრისტალიზაცია განისაზღვრება, როგორც წარმოქმნის პროცესი, სადაც მყარი კრისტალები გროვდება გადაჭარბებული ხსნარის, დნობის ან გაზისგან.
კრისტალიზაციის პროცესი შედგება ორი ძირითადი ეტაპისგან: ნუკლეაცია და ბროლის ზრდა.
ნუკლეაციის დროს ხსნარში გახსნილი მოლეკულები იწყებენ გროვების ფორმირებას, რომლებიც საკმარისად დიდი უნდა იყოს სტაბილურად მუშაობის პირობებში. ასეთი სტაბილური მტევანი ქმნის ბირთვს. სტაბილური ბირთვის ფორმირებისთვის კრიტიკული ზომის მიღწევის შემდეგ იწყება კრისტალების ზრდის ეტაპი.
ბროლის ზრდის ფაზაში, წარმოქმნილი ბირთვები უფრო დიდი ხდება, რადგან უფრო მეტი მოლეკულა გროვდება მტევანთან. ზრდის პროცესი დამოკიდებულია გაჯერების ხარისხზე და სხვა პარამეტრებზე, როგორიცაა ერთგვაროვანი შერევა, ტემპერატურა და ა.შ.
კლასიკური კრისტალიზაციის თეორია ეფუძნება თერმოდინამიკურ კონცეფციას, რომ იზოლირებული სისტემა აბსოლუტურად სტაბილურია, როდესაც მისი ენტროპია უცვლელია.
ფაქტები ლაქტოზის შესახებ
ლაქტოზა (რძის შაქარი) არის დისაქარიდი, რომელიც აგებულია გლუკოზისა და გალაქტოზისგან, რომლებიც დაკავშირებულია β(1→4) გლიკოზიდური კავშირით.
ქირალური ნახშირბადის არსებობის გამო, ლაქტოზა შეიძლება მოხდეს შემდეგი 2 იზომერის სახით: α- ან β-ლაქტოზა. ლაქტოზა ყველაზე ხშირად გვხვდება ჰიდრატირებული α-ლაქტოზას მონოჰიდრატის კრისტალის სახით. სხვა პოლიმორფი, უწყლო β-ლაქტოზა, ნაკლებად გავრცელებულია და ის კრისტალიზდება 93,5°C-ზე ზემოთ. α- და β-ანომერებს ძალიან განსხვავებული თვისებები აქვთ. პოლიმორფები შეიძლება გამოირჩეოდეს სპეციფიკური ბრუნვით (+89°C და +35°C α- და β-ლაქტოზასთვის, შესაბამისად) და ხსნადობით (70 და 500გ/ლ (20°C) α- და β-ლაქტოზასთვის. , შესაბამისად). [მაკსვინი და სხვ. 2009]
ეს არის რძის მთავარი ნახშირწყალი და გვხვდება 2-8 წონით კონცენტრაციით. ლაქტოზა უგემოვნოა და აქვს დაბალი სიტკბო. ლაქტოზა მოქმედებს როგორც შემამცირებელი შაქარი და ხელს უწყობს მაილარდის და სტეკერის რეაქციებს. ამრიგად, ლაქტოზა გამოიყენება საკვები პროდუქტების ფერისა და გემოს გასაუმჯობესებლად, როგორიცაა საცხობი, ნამცხვრები და საკონდიტრო ნაწარმი.
ლაქტოზა არის ფართოდ გამოყენებული საკვები დანამატი, რომელიც ფუნქციონირებს როგორც გადამზიდავი, შემავსებელი, სტაბილიზატორი და ტაბლეტების გამხსნელი საკვებსა და ფარმაცევტულ პროდუქტებში.
α-ლაქტოზა არის ყველაზე სუფთა ფორმა, რომელიც გამოიყენება ფარმაცევტულ პროდუქტებში.
ლაქტოზა არის მნიშვნელოვანი ინგრედიენტი, როდესაც საქმე ეხება გემოს, არომატს და ყავისფერ რეაქციებს.
ფორმულა: C12ჰ22ო11
IUPAC ID: β-D-გალაქტოპირანოზილ-(1→4)-D-გლუკოზა
მოლური მასა: 342,3 გ/მოლი
დნობის წერტილი: 202,8°C
სიმკვრივე: 1,53 გ/სმ3
კლასიფიკაცია: FODMAP
ხსნადი: წყალში, ეთანოლში
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.