Ultrasonik Laktoz Kristalizasyonu
Birçok süt ürünleri prosesinde, süt süzüntüsü olarak da adlandırılan büyük miktarlarda peynir altı suyu yan ürün olarak üretilir. Bu atık laktoz bakımından zengindir, ancak bertarafı hem maliyetli hem de çevresel olarak külfetlidir. Laktozu geri kazanmak için ultrason uygulayarak, atık hacmi önemli ölçüde azaltılabilir ve sorunlu bir atık su değerli bir kaynağa dönüştürülebilir. Ultrasonication, ticari kullanım için uygun yüksek miktarda düzgün laktoz kristalleri veren hızlı ve verimli kristalizasyonu kolaylaştırır.
Laktoz Üretimi
Laktoz, konsantre bir laktoz çözeltisinden (peynir altı suyundan elde edilir) üretilir. Konsantre laktoz bulamacı, kristalleri çökeltmek için düşük bir sıcaklığa soğutulmalıdır. Çökeltme adımından sonra, laktoz kristalleri santrifüjleme ile ayrılır. Daha sonra, kristaller bir toz haline getirilir.
Laktoz Kristalizasyon Adımları:
- konsantrasyon
- Çekirdeklenme
- Kristal büyümesi
- Hasat / yıkama
Sonikasyon ile Geliştirilmiş Laktoz Kristalizasyonu
Ultrason, kristalleşme ve çökeltme süreçleri (sono-kristalizasyon) üzerindeki olumlu etkisi ile bilinir. Sonikasyon, laktoz kristallerinin oluşumunu ve büyümesini de geliştirir.
Laktozun Sono kristalizasyonu, minimum sürede maksimum laktoz kristali veriminin elde edilmesine yardımcı olur.
Satır içi sonikasyon için ultrasonik cam reaktör
Laktozun verimli bir şekilde toplanmasını ve yıkanmasını sağlamak için iyi bir kristal büyümesi önemlidir (ekstraksiyon & arıtma). Sonikasyon, laktozun aşırı doygunluğuna neden olur ve laktoz kristallerinin birincil çekirdeklenmesini başlatır. Ayrıca, sürekli sonikasyon, küçük kristal boyutu dağılımı (CSD) sağlayan ikincil bir çekirdeklenmeye katkıda bulunur.
Ultrasonik laktoz kristalizasyonu: Farklı koşullar altında kristalize edilen laktoz: ultrasonik enerji girişi, eklenen İrlanda yosunu veya peynir altı suyu (WPC) laktoz kristal boyutunu etkiler
çalışma ve resim: ©Sanchez-García ve diğerleri, 2018.
Ultrasonun Faydaları:
- Maksimum verim
- çok kısa işlem süresi
- Üniforma kristal boyutu
- kontrol edilebilir kristal boyutu
- Üniforma kristal şekli
Fizibiliteden Hat İçi Üretime: Laktozun Sono-Kristalizasyonu
Ultrasonik laktoz kristalizasyonunun tezgah üstünden endüstriyel üretime ölçek büyütmesi hakkında daha fazla bilgi edinin!
Atık atık sudan laktoza
Büyük süt ürünleri üretimi nedeniyle, peynir altı suyu genellikle atık atık su olarak muamele edilen bir yan üründür. Sıvı peynir altı suyunun bertarafı, yüksek biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ) ve su içeriği nedeniyle maliyet yoğundur. Laktoz peynir altı suyundan geri kazanıldığında, atık ürün laktoz tozu üretmek için bir işlem sonrası adımda kullanılır. Laktoz geri kazanımı, peynir altı suyunun BOİ'sini �'den fazla azaltarak yan ürünü kullanışlı ve daha çevre dostu hale getirir. Ultrasonik destekli bir kristalizasyon işlemi, kristal büyümesini, verimini ve kalitesini artırır.
Laktoz, gıda ve ilaç endüstrisinde bileşen olarak, laktitol üretimi için hammadde olarak veya biyolojik olarak parçalanabilen polyesterlerin mikrobiyal üretimi için temel malzeme olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
UIP2000hdT, 2000 watt güçlü bir sonikatör endüstriyel hat içi kristalizasyon için akış hücresi ile
Ultrasonik Ekipmanlar
Hielscher Ultrasonics, sono-kristalizasyon işlemleri için ultrasonik ekipman sunar – ya toplu sonikasyon için ya da ultrasonik bir reaktörde satır içi işleme için. Tüm Hielscher sonicators sürekli (24 saat / 7d / 365d) çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve maksimum ekipman kullanımını sağlar. Birim başına 0,5kW'dan 16kW'a kadar endüstriyel ultrasonik cihazlar, büyük hacimli aşırı doymuş süspansiyonların ticari olarak işlenmesi için uygundur.
Gıda Sınıfı Laktoz İşleme
Hielscher sonicators, aşırı doymuş çözeltilerden laktoz kristalizasyonunu teşvik etmek ve kontrol etmek için oldukça etkilidir. Yoğun ultrasonik kavitasyon uygulayarak, bu sistemler çekirdeklenme oranlarını arttırır, indüksiyon sürelerini azaltır ve düzgün, iyi tanımlanmış kristallerin oluşumunu sağlar. Bu, daha hızlı kristalleşme kinetiği ve kristal boyutu ve morfolojisi üzerinde daha iyi kontrol ile sonuçlanır. Hem toplu hem de sürekli satır içi işlemler için ideal olan Hielscher sonicators, R'den ölçeklenebilir çözümler sunar&D endüstriyel üretime. Sağlam Alman mühendisliği ve farmasötik sınıf standartlarla uyumlulukları, onları özellikle laktoz saflaştırma, formülasyon ve işlemedeki zorlu uygulamalar için çok uygun hale getirir.
Hielscher ultrasonicators, cGMP standartlarına uygun gıda ve ilaç sınıfı üretim için uygundur. Hielscher sonicators, hijyenik işleme standartlarına tam uyum sağlayan sıhhi sınıf bağlantı parçaları ile mevcuttur. Ultrasonik sonotrodlar (problar veya boynuzlar olarak da adlandırılır) ve akış reaktörleri, verimli bakımı kolaylaştıran ve arıza süresini en aza indiren aerodinamik, temizlemesi kolay geometrilerle tasarlanmıştır. Özellikle, ultrasonik kavitasyonun kendisi, çalışma sırasında iç yüzey temizliğini destekleyen bir yerinde temizlik (CIP) mekanizması görevi görür. Aseptik ortamlar için tüm sonotrodlar ve reaktörler tamamen otoklavlanabilir. Kompakt ayak izleri sayesinde, Hielscher sistemleri mevcut üretim hatlarına kolayca entegre edilebilir veya güçlendirilebilir - bu da onları farmasötik ve gıda sınıfı kristalizasyon tesislerindeki yükseltmeler için ideal hale getirir.
Daha fazla bilgi almak için bugün bize ulaşın! Hielscher Ultrasonics, ultrasonik süt ve gıda işleme için çeşitli standartlaştırılmış ve özelleştirilmiş çözümler sunar!
Ultrasonicator UIP6000hdT Basınçlandırılabilir akış hücresi ile. Bir ısıtma / soğutma ceketi, yüksek veya düşük sıcaklıklarda sonikasyon yapılmasına izin verir.
Sonocrystallization Hakkında
Kristalleşme süreçlerini indüklemek ve iyileştirmek için güç ultrasonu uygulandığında, sonokristalizasyon olarak bilinir. Sonokristalizasyon, aşağıdakilerin uygulanmasına dayanır: “malzemede fizikokimyasal değişikliklere neden olmak için akustik dalgalar. Güç ultrasonunun bazı yaygın uygulamaları, kimyasal reaksiyonları indüklemek (sonokimya) ve kristalleşmeyi teşvik etmek (sonokristalizasyon) için kullanımını içerir. Bu teknikler, sundukları avantaj göz önüne alındığında ilaç, kimya ve gıda endüstrileri dahil olmak üzere birçok endüstrinin dikkatini çekmiştir. Ultrason teknikleri ekonomik olarak uygulanabilir ve endüstriyel operasyona dahil edilmesi nispeten kolaydır. Bu teknikler hem tekrarlanabilirliği hem de üretim verimini artırmak için kullanılabilir; Termal değildirler ve çevresel olarak temizdirler”. [Martini 2013, 4]
Çekirdeklenme ve Kristal Büyümesi
Kristalleşme, katı kristallerin aşırı doymuş bir çözeltiden, eriyik veya gazdan çökeldiği oluşum süreci olarak belirlenir.
Kristalleşme süreci iki ana aşamadan oluşur: çekirdeklenme ve kristal büyümesi.
Çekirdeklenme sırasında, çözelti içindeki çözünmüş moleküller, çalışma koşulları altında kararlı olacak kadar büyük olması gereken kümeler oluşturmaya başlar. Böyle kararlı bir küme bir çekirdek oluşturur. Kararlı bir çekirdek oluşturmak için kritik boyuta ulaştıktan sonra, kristal büyümesi aşaması başlar.
Kristal büyümesi aşamasında, kümeye daha fazla molekül bağlandıkça oluşan çekirdekler büyür. Büyüme süreci, doygunluk derecesine ve homojen karıştırma, sıcaklık vb. gibi diğer parametrelere bağlıdır.
Klasik kristalleşme teorisi, izole edilmiş bir sistemin entropisi değişmez olduğunda kesinlikle kararlı olduğu termodinamik anlayışına dayanır.
Laktoz hakkında gerçekler
Laktoz (süt şekeri), β(1→4) glikozidik bağ ile bağlanan glikoz ve galaktozdan yapılmış bir disakkarittir.
Kiral bir karbonun varlığı nedeniyle, laktoz aşağıdaki 2 izomer tipi şeklinde ortaya çıkabilir: α- veya β-laktoz. Laktoz en sık hidratlı α-laktoz monohidrat kristali olarak bulunur. Diğer polimorf, susuz β-laktoz, daha az yaygındır ve 93.5 ° C'nin üzerinde kristalleşir. α ve β anomerleri çok farklı özelliklere sahiptir. Polimorflar, spesifik rotasyon (sırasıyla α- ve β-laktoz için +89 ° C ve + 35 ° C) ve çözünürlük (sırasıyla α- ve β-laktoz için 70 ve 500 g / L (20 ° C'de)) ile ayırt edilebilir. [McSweeney ve ark. 2009]
Sütün ana karbonhidratıdır ve ağırlıkça %2-8 konsantrasyonlarda bulunur. Laktoz tatsızdır ve düşük tatlılığa sahiptir. Laktoz, indirgeyici bir şeker görevi görür ve Maillard ve Stecker reaksiyonlarını destekler. Böylece laktoz, unlu mamuller, hamur işleri ve şekerlemeler gibi gıda ürünlerinin rengini ve lezzetini arttırmak için kullanılır.
Laktoz, gıda ve farmasötik ürünlerde taşıyıcı, dolgu maddesi, stabilizatör ve tablet seyreltici olarak işlev gören, yaygın olarak kullanılan bir gıda katkı maddesidir.
α-laktoz, farmasötik ürünler için kullanılan en saf formdur.
Laktoz, tat, aroma ve esmerleşme reaksiyonları söz konusu olduğunda önemli bir bileşendir.
Formül: C12H22O11
IUPAC Kimliği: β-D-galaktopiranosil-(1→4)-D-glikoz
Molar kütle: 342.3 g/mol
Erime noktası: 202.8°C
Yoğunluk: 1,53 g/cm3
sınıflandırma: FODMAP
Çözünür: su, etanol
Literatür / Referanslar
- 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, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.