Ultradźwiękowa krystalizacja laktozy

W wielu procesach mleczarskich powstają duże ilości serwatki – określanej również jako permeat mleka – jako produktu ubocznego. Ten strumień ściekowy jest bogaty w laktozę, lecz jego utylizacja jest zarówno kosztowna, jak i obciążająca dla środowiska. Zastosowanie ultradźwięków do odzyskiwania laktozy pozwala znacznie zmniejszyć objętość odpadów, przekształcając problematyczny strumień ściekowy w cenny surowiec. Sonikacja ułatwia szybką i wydajną krystalizację, pozwalając uzyskać dużą ilość jednorodnych kryształów laktozy nadających się do zastosowań komercyjnych.

Produkcja laktozy

Laktozę produkuje się ze stężonego roztworu laktozy (pozyskanej z serwatki). Stężoną zawiesinę laktozy należy schłodzić do niskiej temperatury, aby wytrącić kryształy. Po etapie wytrącania kryształy laktozy oddziela się przez wirowanie. Następnie kryształy suszy się, uzyskując proszek.
Etapy krystalizacji laktozy:

• Zagęszczanie
• Zarodkowanie
• Wzrost kryształów
• Odbiór/ przemywanie

Usprawniona krystalizacja laktozy dzięki sonikacji

Ultradźwięki są dobrze znane ze swojego korzystnego wpływu na procesy krystalizacji i wytrącania (sonokrystalizacja). Sonikacja poprawia również tworzenie i wzrost kryształów laktozy.
Sonokrystalizacja laktozy pomaga uzyskać maksymalny uzysk kryształów laktozy w minimalnym czasie.

Prawidłowy wzrost kryształów ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia wydajnego odbioru i przemywania laktozy (ekstrakcji i oczyszczania). Sonikacja powoduje przesycenie laktozą i inicjuje pierwotne zarodkowanie kryształów laktozy. Ponadto ciągła sonikacja przyczynia się do wtórnego zarodkowania, które zapewnia mały rozkład wielkości kryształów (CSD).

Ultradźwiękowa krystalizacja laktozy: laktoza krystalizowana w różnych warunkach: doprowadzana energia ultradźwiękowa, dodatek karagenu lub serwatki (WPC) wpływają na wielkość kryształów laktozy
badanie i zdjęcie: ©Sanchez-García i in., 2018.

Zalety ultradźwięków:

• maksymalny uzysk
• bardzo krótki czas procesu
• jednorodna wielkość kryształów
• możliwość kontrolowania wielkości kryształów
• jednorodny kształt kryształów

Od oceny wykonalności do produkcji w linii procesowej: sonokrystalizacja laktozy
Dowiedz się więcej o zwiększaniu skali ultradźwiękowej krystalizacji laktozy od urządzeń stołowych do produkcji przemysłowej!

Od strumienia ściekowego do laktozy

Ze względu na dużą skalę produkcji mleczarskiej serwatka jest często produktem ubocznym traktowanym jako strumień ściekowy. Utylizacja płynnej serwatki jest kosztowna ze względu na jej wysokie biologiczne zapotrzebowanie na tlen (BOD) i zawartość wody. Przy odzyskiwaniu laktozy z serwatki produkt odpadowy wykorzystuje się na etapie dalszego przetwarzania do produkcji laktozy w proszku. Odzyskiwanie laktozy zmniejsza BOD serwatki o ponad 80%, dzięki czemu produkt uboczny staje się użyteczny i bardziej przyjazny dla środowiska. Proces krystalizacji wspomagany ultradźwiękami poprawia wzrost kryształów, uzysk i jakość.
Laktoza jest szeroko stosowana jako składnik w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, jako surowiec do produkcji laktitolu lub jako materiał wyjściowy do mikrobiologicznej produkcji biodegradowalnych poliestrów.

Urządzenia ultradźwiękowe

Hielscher Ultrasonics oferuje urządzenia ultradźwiękowe do procesów sonokrystalizacji – zarówno do sonikacji wsadowej, jak i do przetwarzania w linii procesowej w reaktorze ultradźwiękowym. Wszystkie sonikatory Hielscher są zaprojektowane do pracy ciągłej (24hrs/ 7d/ 365d), zapewniając maksymalne wykorzystanie urządzeń. Przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe o mocy od 0,5kW do 16kW na jednostkę nadają się do komercyjnego przetwarzania dużych objętości przesyconych zawiesin.

Przetwarzanie laktozy zgodnie z wymaganiami dla produkcji spożywczej

Sonikatory Hielscher są wysoce skuteczne we wspomaganiu i kontrolowaniu krystalizacji laktozy z roztworów przesyconych. Dzięki zastosowaniu intensywnej kawitacji ultradźwiękowej systemy te zwiększają szybkość zarodkowania, skracają czas indukcji i umożliwiają tworzenie jednorodnych kryształów o wyraźnie określonej strukturze. Skutkuje to szybszą kinetyką krystalizacji i lepszą kontrolą wielkości oraz morfologii kryształów. Sonikatory Hielscher, idealne zarówno do procesów wsadowych, jak i ciągłych procesów w linii, oferują skalowalne rozwiązania od badań i rozwoju po produkcję przemysłową. Ich solidna niemiecka konstrukcja i zgodność ze standardami dla produkcji farmaceutycznej sprawiają, że szczególnie dobrze nadają się do wymagających zastosowań w oczyszczaniu, formulacji i przetwarzaniu laktozy.
Sonikatory Hielscher nadają się do produkcji spożywczej i farmaceutycznej zgodnej ze standardami cGMP. Sonikatory Hielscher są dostępne z przyłączami sanitarnymi, zapewniającymi pełną zgodność ze standardami higienicznego przetwarzania. Sonotrody ultradźwiękowe (określane również jako sondy lub rogi) i reaktory przepływowe mają opływową, łatwą do czyszczenia geometrię, co ułatwia sprawną konserwację i minimalizuje przestoje. Co istotne, sama kawitacja ultradźwiękowa działa jako mechanizm czyszczenia na miejscu (CIP), wspomagając czyszczenie powierzchni wewnętrznych podczas pracy. W zastosowaniach aseptycznych wszystkie sonotrody i reaktory można w całości sterylizować w autoklawie. Dzięki niewielkim wymiarom systemy Hielscher można łatwo integrować z istniejącymi liniami produkcyjnymi lub instalować w ramach ich modernizacji – dzięki czemu idealnie nadają się do modernizacji instalacji krystalizacyjnych w produkcji farmaceutycznej i spożywczej.
Skontaktuj się z nami już dziś, aby uzyskać więcej informacji! Hielscher Ultrasonics oferuje różnorodne rozwiązania standardowe oraz dostosowane do indywidualnych potrzeb w zakresie ultradźwiękowego przetwarzania produktów mleczarskich i żywności!