Cristalização ultrassónica da lactose

Em muitos processos da indústria dos laticínios, são gerados grandes volumes de soro de leite – também designado por permeado de leite – como subproduto. Este efluente é rico em lactose, mas a sua eliminação é dispendiosa e representa um encargo ambiental. A aplicação de ultrassons para recuperar a lactose permite reduzir significativamente o volume de resíduos, transformando um efluente problemático num recurso valioso. A ultrassonicação facilita uma cristalização rápida e eficiente, produzindo uma elevada quantidade de cristais uniformes de lactose adequados para utilização comercial.

Produção de lactose

A lactose é produzida a partir de uma solução concentrada de lactose (obtida do soro de leite). A suspensão concentrada de lactose deve ser arrefecida até uma temperatura baixa para precipitar os cristais. Após a etapa de precipitação, os cristais de lactose são separados por centrifugação. Em seguida, os cristais são secos para obter um pó.
Etapas da cristalização da lactose:

• Concentração
• Nucleação
• Crescimento dos cristais
• Recolha/ lavagem

Melhoria da cristalização da lactose por sonicação

Os ultrassons são bem conhecidos pelo seu impacto positivo nos processos de cristalização e precipitação (sonocristalização). A sonicação também melhora a formação e o crescimento dos cristais de lactose.
A sonocristalização da lactose ajuda a obter o rendimento máximo de cristais de lactose no mínimo de tempo.

Um bom crescimento dos cristais é essencial para garantir uma recolha e uma lavagem eficientes da lactose (extração e purificação). A sonicação provoca a sobressaturação da lactose e inicia a nucleação primária dos cristais de lactose. Além disso, a sonicação contínua contribui para uma nucleação secundária, que assegura uma pequena distribuição de tamanhos dos cristais (CSD).

Cristalização ultrassónica da lactose: lactose cristalizada em diferentes condições: o aporte de energia ultrassónica e a adição de carragenina ou de soro de leite (WPC) influenciam o tamanho dos cristais de lactose
estudo e imagem: ©Sanchez-García et al., 2018.

Vantagens dos ultrassons:

• rendimento máximo
• tempo de processamento muito curto
• tamanho uniforme dos cristais
• tamanho controlável dos cristais
• forma uniforme dos cristais

Da viabilidade à produção em linha: sonocristalização da lactose
Saiba mais sobre a passagem da cristalização ultrassónica da lactose da escala de bancada para a produção industrial!

De efluente residual a lactose

Devido à elevada produção de laticínios, o soro de leite é frequentemente um subproduto tratado como efluente residual. A eliminação do soro de leite líquido é dispendiosa devido à sua elevada carência bioquímica de oxigénio (CBO) e ao seu teor de água. Quando a lactose é recuperada do soro de leite, o resíduo é utilizado numa etapa de pós-processamento para produzir lactose em pó. A recuperação da lactose reduz a CBO do soro de leite em mais de 80%, tornando o subproduto útil e mais respeitador do ambiente. Um processo de cristalização assistido por ultrassons melhora o crescimento dos cristais, o rendimento e a qualidade.
A lactose é amplamente utilizada como ingrediente nas indústrias alimentar e farmacêutica, como matéria-prima para a produção de lactitol ou como material de base para a produção microbiana de poliésteres biodegradáveis.

Equipamento ultrassónico

A Hielscher Ultrasonics oferece equipamento ultrassónico para processos de sonocristalização – tanto para sonicação por lotes como para processamento em linha num reator ultrassónico. Todos os sonicadores Hielscher são concebidos para funcionar continuamente (24hrs/ 7d/ 365d), assegurando a utilização máxima do equipamento. Os dispositivos ultrassónicos industriais de 0,5kW até 16kW por unidade são adequados para o processamento comercial de grandes volumes de suspensões sobressaturadas.

Processamento de lactose de qualidade alimentar

Os sonicadores Hielscher são altamente eficazes na promoção e no controlo da cristalização da lactose a partir de soluções sobressaturadas. Ao aplicar cavitação ultrassónica intensa, estes sistemas aumentam as taxas de nucleação, reduzem os tempos de indução e permitem a formação de cristais uniformes e bem definidos. Isto resulta numa cinética de cristalização mais rápida e num melhor controlo do tamanho e da morfologia dos cristais. Ideais tanto para processos por lotes como para processos contínuos em linha, os sonicadores Hielscher oferecem soluções escaláveis desde a investigação e desenvolvimento até à produção industrial. A sua robusta engenharia alemã e a compatibilidade com normas de qualidade farmacêutica tornam-nos particularmente adequados para aplicações exigentes na purificação, formulação e processamento da lactose.
Os ultrasonicadores Hielscher são adequados para produção de qualidade alimentar e farmacêutica em conformidade com as normas cGMP. Os sonicadores Hielscher estão disponíveis com acessórios de ligação de qualidade sanitária, garantindo a plena conformidade com as normas de processamento higiénico. Os sonotrodos ultrassónicos (também designados por sondas ou cornetas) e os reatores de fluxo contínuo são concebidos com geometrias otimizadas e fáceis de limpar, facilitando uma manutenção eficiente e minimizando o tempo de paragem. De salientar que a própria cavitação ultrassónica atua como um mecanismo de limpeza no local (CIP), auxiliando a limpeza das superfícies internas durante o funcionamento. Para ambientes asséticos, todos os sonotrodos e reatores são totalmente autoclaváveis. Graças à sua reduzida área de implantação, os sistemas Hielscher são facilmente integrados ou instalados por adaptação em linhas de produção existentes – o que os torna ideais para a modernização de instalações de cristalização de qualidade farmacêutica e alimentar.
Contacte-nos hoje para obter mais informações! A Hielscher Ultrasonics oferece diversas soluções normalizadas e personalizadas para o processamento ultrassónico de laticínios e alimentos!