초음파 락토스 결정화
- 많은 유제품 공정에서 유청(우유 투과물)은 부산물로 대량으로 발생합니다. 유청은 유당 함량이 높아 폐기해야 하는데, 비용이 많이 들고 환경에 영향을 미칩니다.
- 초음파로 유당을 회수함으로써 유청 유출물을 크게 줄일 수 있으며 회수된 유당은 시장성 있는 제품입니다.
- 초음파는 빠르고 효율적인 결정화를 촉진하여 균일 한 유당 결정의 높은 수율을 얻습니다.
유당 제조
유당은 유당(유청에서 얻음)의 농축 용액에서 생산됩니다. 농축된 유당 슬러리는 결정을 침전시키기 위해 저온으로 냉각되어야 합니다. 침전 단계 후, 유당 결정은 원심분리에 의해 분리됩니다. 그 후, 결정은 분말로 건조됩니다.
유당 결정화의 단계:
- 농도
- 핵형성(nucleation)
- 결정 성장
- 수확/세척
Sonication에 의한 개선된 Lactose crystallization
초음파는 결정화 및 침전 과정(sono-crystallization)에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있습니다. 초음파 처리는 유당 결정의 형성과 성장도 향상시킵니다.
유당의 Sono-crystallization는 최단 시간에 유당 결정의 최대 수율을 얻는 데 도움이 됩니다.
양호한 결정 성장은 유당의 효율적인 수확 및 세척을 보장하기 위해 상당합니다(추출 & purification)을 참조하십시오. 초음파 처리는 유당의 과포화를 일으키고 유당 결정의 1 차 핵 형성을 시작합니다. 또한, 지속적인 초음파 처리는 2 차 핵 형성에 기여하여 작은 결정 크기 분포 (CSD)를 보장합니다.
초음파의 이점:
- 최대 수율
- 매우 짧은 공정 시간
- 균일한 크리스탈 크기
- 제어 가능한 크리스탈 크기
- 균일한 크리스탈 형상
폐폐수에서 유당까지
대규모 유제품 생산으로 인해 유청은 종종 폐기물 폐수로 처리되는 부산물입니다. 액체 유청의 폐기는 생물학적 산소 요구량(BOD)이 높고 수분 함량이 높기 때문에 비용이 많이 듭니다. 유청에서 유당이 회수되면 폐기물은 유당 분말을 생산하기 위한 후처리 단계에서 활용됩니다. 유당 회수는 유청의 BOD를 80% 이상 감소시켜 부산물을 유용하고 환경 친화적으로 만듭니다. 초음파 보조 결정화 공정은 결정 성장, 수율 및 품질을 향상시킵니다.
유당은 식품 및 제약 산업의 성분, 락티톨 생산의 원료 또는 생분해성 폴리에스터의 미생물 생산을 위한 기본 재료로 널리 사용됩니다.
초음파 장비
Hielscher 초음파는 초음파 결정화 공정을위한 초음파 장비를 제공합니다. – 배치 초음파 처리 또는 초음파 반응기에서의 인라인 처리를위한 것입니다. 당사의 모든 초음파 장치는 최대 장비 활용을 보장하기 위해 연속 (24 시간 / 7d / 365d)으로 작동하도록 설계되었습니다. 단위당 0.5kW에서 최대 16kW까지의 산업용 초음파 장치는 대형 유청 현탁액의 상업적 가공에 적합합니다.
식품 등급 가공
Hielscher 초음파 시스템은 위생 피팅과 함께 사용할 수 있습니다. 초음파 소노트로드(프로브/혼) 및 반응기는 쉽게 청소할 수 있도록 간단한 형상을 특징으로 합니다. 초음파 캐비테이션은 CIP (Cleaner-in-Place)로 작동합니다. 당사의 소노트로드와 반응기는 오토클레이브가 가능합니다.
설치 공간이 작기 때문에 Hielscher의 초음파 시스템은 기존 시설에 쉽게 통합하거나 개조 할 수 있습니다.
더 많은 정보를 얻기 위해 오늘 저희에게 연락하십시오! Hielscher 초음파는 초음파, 유제품 및 식품 공정을위한 다양한 표준화 및 맞춤형 솔루션을 제공합니다!
문헌/참고문헌
- 데오라, N.S.; 미스라, N.N.; 데스왈, A.; 미쉬라, H.N.; 컬렌, P.J.; 티와리, B.K. (2013): 식품 가공에서 개선된 결정화를 위한 초음파. 식품 공학 리뷰 5/1, 2013. 36-44.
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Sonocrystallization에 대하여
파워 초음파가 결정화 과정을 유도하고 개선하기 위해 적용될 때, 그것은 초음파 결정화로 알려져 있습니다. Sonocrystallization는의 신청에 근거를 둡니다 “재료의 물리화학적 변화를 유도하는 음파. 파워 초음파의 일반적인 응용 분야에는 화학 반응 (초음파 화학)을 유도하고 결정화 (초음파 결정화)를 촉진하는 사용이 포함됩니다. 이러한 기술은 제공하는 이점을 감안할 때 제약, 화학 및 식품 산업을 포함한 여러 산업 분야의 주목을 받았습니다. 초음파 기술은 경제적으로 실행 가능하며 산업 운영에 비교적 쉽게 통합할 수 있습니다. 이러한 기술은 재현성과 생산 수율을 모두 향상시키는 데 사용할 수 있습니다. 그들은 비열적이고 환경적으로 깨끗합니다”. [마티니 2013, 4]
핵형성(Nucleation)과 결정성장(crystal growth)
결정화는 고체 결정이 과포화 용액, 용융 또는 가스에서 침전되는 형성 과정으로 결정됩니다.
결정화 과정은 두 가지 주요 단계로 구성됩니다: 핵 형성과 결정 성장.
핵 형성 중에는 용액에 용해된 분자가 클러스터를 형성하기 시작하며, 이 클러스터는 작동 조건에서 안정적일 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 이러한 안정된 클러스터는 핵을 형성합니다. 안정적인 핵을 형성하기 위한 임계 크기에 도달한 후 결정 성장 단계가 시작됩니다.
결정 성장 단계에서 형성된 핵은 더 많은 분자가 클러스터에 결합됨에 따라 더 커집니다. 성장 과정은 포화 등급 및 균일한 혼합, 온도 등과 같은 기타 매개변수에 따라 다릅니다.
고전적 결정화 이론은 엔트로피가 변하지 않을 때 고립 된 시스템이 절대적으로 안정적이라는 열역학 개념을 기반으로합니다.
유당에 대한 사실
유당(유당)은 포도당과 갈락토스가 β(1→4) 글리코시드 결합으로 연결되어 만들어진 이당류입니다.
키랄 탄소의 존재로 인해 유당은 α 또는 β- 유당의 2 가지 이성질체 형태로 발생할 수 있습니다. 유당은 수화 된 α 유당 일 수화물 결정으로 가장 자주 발견됩니다. 다른 다형체인 무수 β-락토오스는 흔하지 않으며 93.5°C 이상에서 결정화됩니다. α 및 β 아노머는 매우 다른 특성을 가지고 있습니다. 다형체는 특정 회전(α 및 β 유당의 경우 각각 +89°C 및 +35°C)과 용해도(α 및 β 유당의 경우 각각 70 및 500g/L(20°C에서))로 구별할 수 있습니다. [McSweeney 외. 2009]
우유의 주요 탄수화물이며 2-8 wt%의 농도에서 발견됩니다. 유당은 맛이 없고 단맛이 적습니다. 유당은 환원당으로 작용하여 Maillard 및 Stecker 반응을 촉진합니다. 따라서 유당은 베이커리 제품, 패스트리 및 제과와 같은 식품의 색상과 풍미를 향상시키는 데 사용됩니다.
유당은 식품 및 의약품에서 운반체, 충전제, 안정제 및 정제 희석제 역할을 하는 널리 사용되는 식품 첨가물입니다.
α-유당은 의약품에 사용되는 가장 순수한 형태입니다.
유당은 맛, 향 및 갈변 반응과 관련하여 중요한 성분입니다.
화학식: C12H22O11
IUPAC ID: β-D-갈락토피라노실-(1→4)-D-포도당
어금니 질량: 342.3g/mol
녹는점: 202.8°C
조밀도: 1.53 g/cm3
분류: FODMAP
용해성 : 물, 에탄올
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