Ultraschall Laktose Kristalliséierung
A ville Molkereprozeduren gi grouss Volumen vu Molke - och als Mëllechpermeat bezeechent - als Nieweprodukt generéiert. Dësen Oflaf ass räich u Laktose, awer seng Entsuergung ass souwuel deier wéi och ëmweltfrëndlech. Duerch d'Uwendung vum Ultraschall fir d'Laktose ze recuperéieren, kann de Volume vum Offall wesentlech reduzéiert ginn, e problematesch Offluent an eng wäertvoll Ressource transforméiert. Ultrasonication erliichtert séier an effizient Kristalliséierung, déi eng héich Quantitéit un eenheetleche Laktosekristalle gëeegent fir kommerziell Notzung.
Laktose Fabrikatioun
Laktose gëtt aus enger konzentréierter Léisung vu Laktose produzéiert (gewonnen aus Molke). Déi konzentréiert Laktose-Schlämm muss op eng niddreg Temperatur ofgekillt ginn fir d'Kristalle auszeschléissen. Nom Nidderschlagsstuf ginn d'Laktosekristalle duerch Zentrifugatioun getrennt. Duerno ginn d'Kristalle zu engem Pulver getrocknegt.
Schrëtt vun der Laktosekristalliséierung:
- Konzentratioun
- Nukleatioun
- Crystal Wuesstem
- Recolte / wäschen
Verbesserte Laktosekristalliséierung duerch Sonication
Ultraschall ass bekannt fir säi positiven Impakt op Kristalliséierung a Nidderschlagsprozesser (Sono-Kristalliséierung). Sonication verbessert och d'Bildung an de Wuesstum vu Laktosekristalle.
Sono-Kristalliséierung vu Laktose hëlleft de maximalen Ausbezuele vu Laktosekristallen an enger minimaler Zäit ze kréien.
Ultrasonic Glasreaktor fir Inline Sonikatioun
E gudde Kristallwachstum ass wesentlech fir eng effizient Ernte a Wäschung vun der Laktose (Extraktioun) ze garantéieren & Reinigung). Sonication verursaacht eng Iwwersaturatioun vu Laktose an initiéiert déi primär Nukleatioun vu Laktosekristalle. Ausserdeem dréit kontinuéierlech Sonikatioun zu enger sekundärer Nukleatioun bäi, déi eng kleng Kristallgréisst Verdeelung (CSD) garantéiert.
Ultraschall Laktosekristalliséierung: Laktose kristalliséiert ënner verschiddene Konditiounen: Ultraschallenergieinput, zousätzlech Carrageenan oder Whey (WPC) beaflosst d'Laktosekristallgréisst
Etude a Bild: ©Sanchez-García et al., 2018.
Virdeeler vum Ultraschall:
- maximal Rendement
- ganz kuerz Prozess Zäit
- eenheetlech Kristallgréisst
- kontrolléierbar Kristallgréisst
- eenheetlech Kristallform
Vun Machbarkeet bis Inline Produktioun: Sono-Kristalliséierung vu Laktose
Liest méi iwwer d'Skala-up vun der Ultraschall-Laktose-Kristalliséierung vun der Bank-Top bis zur industrieller Produktioun!
Vum Offalloffluent bis Laktose
Wéinst der grousser Mëllechproduktioun ass Molke dacks en Nebenprodukt dat als Offalloffluent behandelt gëtt. D'Entsuergung vu flëssege Molke ass kaschtintensiv wéinst senger héijer biologescher Sauerstofffuerderung (BOD) a Waassergehalt. Wann d'Laktose aus der Molke erholl gëtt, gëtt den Offallprodukt an engem Post-Veraarbechtungsschrëtt benotzt fir Laktospulver ze produzéieren. D'Laktose Erhuelung reduzéiert de BOD vu Molke ëm méi vun 80%, wat den Nebenprodukt nëtzlech a méi ëmweltfrëndlech mécht. En ultraschall assistéierte Kristalliséierungsprozess verbessert de Kristallwachstum, d'Ausbezuelung an d'Qualitéit.
Laktose gëtt vill als Zutat an der Liewensmëttel- an Pharmaindustrie benotzt, als Rohmaterial fir d'Produktioun vu Laktitol oder als Basismaterial fir d'mikrobial Produktioun vu biodegradéierbaren Polyester.
UIP2000hdT, en 2000 Watt mächtege Sonicator mat Flux Zell fir industriell inline crystallization
Ultraschall Ausrüstung
Hielscher Ultrasonics bitt Ultraschallausrüstung fir Sono-Kristalliséierungsprozesser – entweder fir Batch-Sonicatioun oder fir d'Inline-Veraarbechtung an engem Ultraschallreaktor. All Hielscher Sonicatoren sinn entwéckelt fir kontinuéierlech ze lafen (24hrs / 7d / 365d) fir déi maximal Ausrüstungsnotzung ze garantéieren. Industriell Ultraschall-Geräter vun 0,5kW bis 16kW pro Eenheet si passend fir d'kommerziell Veraarbechtung vu grousse Volumen vun iwwersaturéierte Suspensionen.
Liewensmëttel-Grad Laktose Veraarbechtung
Hielscher Sonicatoren sinn héich effektiv fir d'Laktosekristalliséierung aus iwwersaturéierte Léisungen ze förderen an ze kontrolléieren. Andeems Dir intensiv Ultraschallkavitatioun applizéiert, verbesseren dës Systemer d'Nukleatiounsraten, reduzéieren d'Induktiounszäiten an erméiglechen d'Bildung vun eenheetleche, gutt definéierte Kristalle. Dëst resultéiert a méi séier Kristalliséierungskinetik a verbesserte Kontroll iwwer d'Kristallgréisst a Morphologie. Ideal fir béid Batch a kontinuéierlech Inline Prozesser, Hielscher Sonicatoren bidden skalierbare Léisunge vu R&D zu industrieller Produktioun. Hir robust Däitsch Ingenieur a Kompatibilitéit mat pharmazeuteschen Standards maachen se besonnesch gutt gëeegent fir erfuerderlech Uwendungen an der Laktosereinung, Formuléierung a Veraarbechtung.
Hielscher Ultraschaller si gëeegent fir Liewensmëttel- a Pharma-grade Produktioun, déi mat cGMP Standards entspriechen. Hielscher-Sonicatoren sinn verfügbar mat sanitäre Grad Armaturen, déi voll Konformitéit mat hygienesche Veraarbechtungsnormen garantéieren. D'Ultraschall-Sonotroden (och als Sonden oder Hénger bezeechent) a Flow-Through-Reaktoren si mat streamlined, einfach ze botzen Geometrien entworf, déi effizient Ënnerhalt erliichteren an d'Downtime miniméieren. Notamment wierkt d'Ultraschallkavitatioun selwer als e Clean-in-Place (CIP) Mechanismus, deen d'intern Uewerflächereinigung während der Operatioun ënnerstëtzt. Fir aseptesch Ëmfeld sinn all Sonotroden a Reaktoren voll autoklaverbar. Dank hirem kompakten Foussofdrock sinn Hielscher Systemer liicht integréiert oder retrofitt an existéierend Produktiounslinnen - sou datt se ideal sinn fir Upgrades an pharmazeuteschen a Liewensmëttel-Kristalliséierungsanlagen.
Kontaktéiert eis haut fir méi Informatioun ze kréien! Hielscher Ultrasonics bitt verschidde standardiséierte wéi och personaliséiert Léisunge fir Ultraschall Molkerei a Liewensmëttelveraarbechtung!
Ultrasonicator UIP6000hdT mat pressurizable Flux Zell. Eng Heiz- / Ofkilljacket erlaabt Iech bei erhöhten oder nidderegen Temperaturen ze sonicéieren.
Iwwer Sonocrystallization
Wann Kraaft-Ultraschall applizéiert gëtt fir d'Kristalliséierungsprozesser ze induzéieren an ze verbesseren, ass et bekannt als Sonokristalliséierung. Sonocrystallization baséiert op der Uwendung vun “akustesch Wellen fir physikalesch-chemesch Verännerungen am Material ze induzéieren. E puer allgemeng Applikatioune vum Kraaft-Ultraschall enthalen d'Benotzung fir chemesch Reaktiounen (Sonochemie) ze induzéieren an d'Kristalliséierung (Sonokristalliséierung) ze förderen. Dës Techniken hunn d'Opmierksamkeet vu verschiddenen Industrien kritt, dorënner pharmazeutesch, chemesch, a Liewensmëttelindustrie kritt de Virdeel deen se ubidden. Ultraschall Techniken sinn wirtschaftlech liewensfäeg a relativ einfach an industriell Operatioun ze integréieren. Dës Technike kënne benotzt ginn fir d'Reproduktioun an d'Ausbezuelung vun der Produktioun ze verbesseren; si sinn net thermesch an ëmweltfrëndlech propper”. [Martini 2013, 4]
Nukleatioun a Kristallwachstum
Kristalliséierung gëtt als Bildungsprozess bestëmmt, wou fest Kristalle aus enger iwwersaturéierter Léisung ausfällt, Schmelzen oder Gas.
De Kristalliséierungsprozess besteet aus zwee Haaptstadien: d'Nukleatioun an de Kristallwachstum.
Wärend der Nukleatioun fänken déi opgeléist Molekülen an der Léisung un, Cluster ze bilden, déi grouss genuch musse sinn fir ënner de Betribsbedingungen stabil ze sinn. Esou e stabile Stärekoup bildt e Kär. Nodeems Dir déi kritesch Gréisst erreecht fir e stabile Kär ze bilden, fänkt d'Etapp vum Kristallwachstum un.
An der Phas vum Kristallwachstum ginn déi geformt Käre méi grouss wéi méi Moleküle un de Stärekoup begrenzt sinn. De Wuesstumsprozess hänkt vun der Sättigungsgrad an aner Parameteren of, sou wéi eenheetlech Mëschung, Temperatur etc.
Déi klassesch Kristalliséierungstheorie baséiert op der thermodynamescher Konzeptioun datt en isoléierte System absolut stabil ass wann seng Entropie onverännerlech ass.
Fakten iwwer Laktose
Laktose (Mëllechzucker) ass en Disaccharid gebaut aus Glukos a Galaktose verbonne mat enger β(1→4) glycosidic Bindung.
Wéinst der Präsenz vun engem chirale Kuelestoff kann Laktose a Form vun den folgenden 2 Isomertypen optrieden: α- oder β-Laktose. Laktose gëtt meeschtens als hydratiséiert α-Laktose Monohydrat Kristall fonnt. Deen anere Polymorph, Waasserfräi β-Laktose, ass manner heefeg an et kristalliséiert iwwer 93,5 °C. D'α- a β-Anomeren hu ganz verschidden Eegeschaften. D'Polymorphe kënnen duerch déi spezifesch Rotatioun (+89°C an +35°C fir α- a β-Laktose respektiv) an der Solubilitéit (70 an 500g/L (bei 20°C) fir α- a β-Laktose ënnerscheeden ginn. , respektiv). [McSweeney et al. 2009]
Et ass d'Haaptkohlenhydrat vun der Mëllech a gëtt a Konzentratioune vun 2-8 gew.% fonnt. Laktose ass ouni Goût an huet eng niddereg Séissegkeet. Laktose wierkt als reduzéierend Zocker a fördert d'Maillard a Stecker Reaktiounen. Doduerch gëtt Laktose benotzt fir d'Faarf an de Goût vu Liewensmëttelprodukter wéi Bäckereien, Pâtisserieen a Séisswueren ze verbesseren.
Laktose ass e wäit benotzte Liewensmëtteladditiv deen als Träger, Filler, Stabilisator, an Tablettverdünnung a Liewensmëttel a pharmazeuteschen Produkter funktionnéiert.
α-Laktose ass déi purste Form, déi fir pharmazeutesch Produkter benotzt gëtt.
Laktose ass e wichtege Bestanddeel wann et ëm Aroma, Aroma a brong Reaktiounen kënnt.
Formel: C12H22O11
IUPAC ID: β-D-galactopyranosyl-(1→4)-D-Glukose
Molmass: 342,3 g/mol
Schmelzpunkt: 202,8°C
Dicht: 1,53 g/cm3
Klassifikatioun: FODMAP
Soluble an: Waasser, Ethanol
Literatur / Referenzen
- 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 fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.