Ултразвучна кристализација лактозе

У многим млечним процесима, велике количине сурутке - која се такође назива пермеат млека - стварају се као нуспроизвод. Ова ефлуентна вода је богата лактозом, али је њено одлагање скупо и оптерећујуће по животну средину. Применом ултразвука за обнављање лактозе, количина отпада се може значајно смањити, претварајући проблематичан ефлуент у вредан ресурс. Ултразвучна обрада олакшава брзу и ефикасну кристализацију, дајући велику количину уједначених кристала лактозе погодних за комерцијалну употребу.

Производња лактозе

Лактоза се производи из концентрованог раствора лактозе (добијеног из сурутке). Концентрована каша лактозе мора да се охлади на ниску температуру да би се исталожили кристали. Након корака преципитације, кристали лактозе се одвајају центрифугирањем. Након тога, кристали се осуше у прах.
Кораци кристализације лактозе:

концентрација
нуклеација
Раст кристала
Берба/прање

Побољшана кристализација лактозе ултразвуком

Ултразвук је познат по свом позитивном утицају на процесе кристализације и таложења (сонокристализација). Соникација такође побољшава формирање и раст кристала лактозе.
Соно-кристализација лактозе помаже да се добије максимални принос кристала лактозе за минимално време.

Ултразвучна проточна ћелија за дисперговање, растварање и преципитацију/кристализацију

Ултразвучни стаклени реактор за инлине соникацију

Добар раст кристала је значајан да би се обезбедило ефикасно сакупљање и прање лактозе (екстракција & пречишћавање). Соникација изазива презасићење лактозе и покреће примарну нуклеацију кристала лактозе. Штавише, континуирана соникација доприноси секундарној нуклеацији, која обезбеђује расподелу малих кристала (ЦСД).

Ултразвучно кристализована лактоза: На ултразвучну кристализацију лактозе може утицати додавање карагенана или сурутке (ВПЦ).

Ултразвучна кристализација лактозе: Лактоза кристализована под различитим условима: ултразвучни унос енергије, додатак карагенана или сурутке (ВПЦ) утиче на величину кристала лактозе
студија и слика: ©Санцхез-Гарциа ет ал., 2018.

Предности ултразвука:

максимални принос
веома кратко време процеса
уједначена величина кристала
контролисана величина кристала
уједначен облик кристала

Од изводљивости до инлине производње: соно-кристализација лактозе
Прочитајте више о повећању ултразвучне кристализације лактозе од сточне до индустријске производње!

Од отпадних вода до лактозе

Због велике производње млека, сурутка је често нуспроизвод који се третира као отпадни ефлуент. Одлагање течне сурутке је скупо због високе биолошке потребе за кисеоником (БПК) и садржаја воде. Када се лактоза добије из сурутке, отпадни производ се користи у кораку накнадне обраде за производњу лактозе у праху. Опоравак лактозе смањује БПК сурутке за више од 80%, чинећи нуспроизвод корисним и еколошки прихватљивијим. Процес кристализације уз помоћ ултразвука побољшава раст кристала, принос и квалитет.
Лактоза се широко користи као састојак у прехрамбеној и фармацеутској индустрији, као сировина за производњу лактитола или као основни материјал за микробну производњу биоразградивих полиестера.

УИП2000хдт је снажан соникатор од 2000 вати са проточном ћелијом за индустријску кристализацију лактозе при великом протоку.

УИП2000хдТ, моћни соникатор од 2000 вати са проточном ћелијом за индустријску инлине кристализацију

Ултрасониц Екуипмент

Хиелсцхер Ултрасоницс нуди ултразвучну опрему за процесе соно-кристализације – било за серијску соникацију или за инлине обраду у ултразвучном реактору. Сви Хиелсцхер соникатори су дизајнирани да раде непрекидно (24 сата/7д/365д) обезбеђујући максимално коришћење опреме. Индустријски ултразвучни уређаји од 0,5кВ до 16кВ по јединици су погодни за комерцијалну обраду великих количина презасићених суспензија.

Прерада лактозе за храну

Хиелсцхер соникатори су веома ефикасни за промовисање и контролу кристализације лактозе из презасићених раствора. Применом интензивне ултразвучне кавитације, ови системи повећавају брзину нуклеације, смањују време индукције и омогућавају формирање униформних, добро дефинисаних кристала. Ово резултира бржом кинетиком кристализације и побољшаном контролом величине и морфологије кристала. Идеални и за серијске и за континуиране инлине процесе, Хиелсцхер соникатори нуде скалабилна решења компаније Р&Д на индустријску производњу. Њихов робустан немачки инжењеринг и компатибилност са стандардима фармацеутског квалитета чине их посебно погодним за захтевне примене у пречишћавању, формулацији и преради лактозе.
Хиелсцхер ултрасоникатори су погодни за производњу хране и фармације у складу са цГМП стандардима. Хиелсцхер соникатори су доступни са санитарним елементима, који осигуравају потпуну усклађеност са хигијенским стандардима обраде. Ултразвучне сонотроде (које се такође називају сонде или рогови) и проточни реактори су дизајнирани са аеродинамичним геометријама које се лако чисте, што олакшава ефикасно одржавање и минимизира време застоја. Посебно, сама ултразвучна кавитација делује као механизам за чишћење на месту (ЦИП), подржавајући унутрашње чишћење површине током рада. За асептична окружења, све сонотроде и реактори су у потпуности аутоклавирани. Захваљујући свом компактном отиску, Хиелсцхер системи се лако интегришу или накнадно уграђују у постојеће производне линије – што их чини идеалним за надоградњу у фармацеутским и прехрамбеним објектима за кристализацију.
Контактирајте нас данас да бисте добили више информација! Хиелсцхер Ултрасоницс нуди различита стандардизована, као и прилагођена решења за ултразвучну прераду млека и хране!

Питајте за више информација

Молимо користите образац испод да затражите додатне информације о ултразвучним апаратима за кристализацију лактозе, детаље о апликацији и цене. Биће нам драго да разговарамо о вашој преради лактозе са вама и да вам понудимо најбољи ултразвучни систем који испуњава све ваше потребе!

Адреса е-поште (обавезно)

Број телефона

Интерес

Индустријски ултразвучни уређај типа сонде УИП6000хдТ (6кВ ултразвучна снага, 20кХз ултразвучна фреквенција) са реактором са проточним ћелијама за континуирану ултразвучну обраду презасићених раствора за кристализацију и таложење при великом протоку.

Ултрасоницатор УИП6000хдТ са проточном ћелијом под притиском. Облога за грејање/хлађење омогућава соникацију на повишеним или сниженим температурама.

Повезане теме

О сонокристализацији

Када се ултразвук снаге примењује да изазове и побољша процесе кристализације, то је познато као сонокристализација. Сонокристализација се заснива на примени од “акустичких таласа да изазову физичко-хемијске промене у материјалу. Неке уобичајене примене снажног ултразвука укључују његову употребу за изазивање хемијских реакција (сонохемија) и за промовисање кристализације (сонокристализација). Ове технике су привукле пажњу неколико индустрија укључујући фармацеутску, хемијску и прехрамбену индустрију с обзиром на предност коју нуде. Технике ултразвука су економски исплативе и релативно их је лако уградити у индустријски рад. Ове технике се могу користити за побољшање и поновљивости и приноса производње; нису термички и еколошки чисти”. [Мартини 2013, 4]

Нуклеација и раст кристала

Кристализација се одређује као процес формирања, где се чврсти кристали таложе из презасићеног раствора, растопа или гаса.
Процес кристализације се састоји од две главне фазе: нуклеације и раста кристала.
Током нуклеације, растворени молекули у раствору почињу да формирају кластере, који морају бити довољно велики да би били стабилни у радним условима. Такав стабилан кластер формира језгро. Након достизања критичне величине за формирање стабилног језгра, почиње фаза раста кристала.
У фази раста кристала, формирана језгра постају већа јер је више молекула везано за кластер. Процес раста зависи од степена засићења и других параметара као што су равномерно мешање, температура итд.
Класична теорија кристализације заснива се на термодинамичкој концепцији да је изоловани систем апсолутно стабилан када је његова ентропија непроменљива.

Чињенице о лактози

Лактоза (млечни шећер) је дисахарид изграђен од глукозе и галактозе повезаних β(1→4) гликозидном везом.
Због присуства хиралног угљеника, лактоза се може појавити у облику следећа 2 типа изомера: α- или β-лактоза. Лактоза се најчешће налази као хидратисани кристал α-лактозе монохидрата. Други полиморф, безводна β-лактоза, је ређи и кристалише изнад 93,5°Ц. α- и β-аномери имају веома различита својства. Полиморфи се могу разликовати по специфичној ротацији (+89°Ц и +35°Ц за α- и β-лактозу, респективно) и растворљивости (70 и 500 г/Л (на 20°Ц) за α- и β-лактозу , редом). [МцСвеенеи ет ал. 2009]
То је главни угљени хидрат млека и налази се у концентрацијама од 2-8 теж.%. Лактоза је без укуса и има малу слаткоћу. Лактоза делује као редукциони шећер и подстиче Маиллард и Стецкер реакције. Тако се лактоза користи за побољшање боје и укуса прехрамбених производа као што су пекарски производи, пецива и кондиторски производи.
Лактоза је широко коришћени адитив за храну који функционише као носач, пунило, стабилизатор и разблаживач таблета у прехрамбеним и фармацеутским производима.
α-лактоза је најчистији облик, који се користи за фармацеутске производе.
Лактоза је важан састојак када су у питању укус, арома и реакције тамњења.
Формула: Ц₁₂Х₂₂О₁₁
ИУПАЦ ИД: β-Д-галактопиранозил-(1→4)-Д-глукоза
Моларна маса: 342,3 г/мол
Тачка топљења: 202,8°Ц
Густина: 1,53 г/цм³
Класификација: ФОДМАП
Растворљив у: води, етанолу

Литература / Референце

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.

Ултразвук високих перформанси! Хиелсцхер асортиман производа покрива читав спектар од компактног лабораторијског ултразвучног апарата преко стоних уређаја до потпуно индустријских ултразвучних система.

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.