Ультразвукова кристалізація лактози

У багатьох молочних процесах сироватка (молочна пермеат) зустрічається у великих обсягах як побічний продукт. Сироватка має високий вміст лактози і її потрібно утилізувати, що дорого і впливає на навколишнє середовище.
Відновлюючи лактозу за допомогою ультразвуку, можна різко зменшити виділення сироватки, тоді як відновлена лактоза є товарним продуктом.
Ультразвук сприяє швидкій та ефективній кристалізації, що призводить до високого виходу однорідних кристалів лактози.

Виробництво лактози

Лактозу виробляють з концентрованого розчину лактози (отриманої з молочної сироватки). Концентровану лактозну суспензію необхідно охолодити до низької температури для осадження кристалів. Після етапу осадження кристали лактози відокремлюються центрифугуванням. Після цього кристали висушують до порошкоподібного стану.
Етапи кристалізації лактози:

Концентрації
Зародження
Зростання кристалів
Збирання врожаю/ миття

Покращена кристалізація лактози шляхом ультразвукового дослідження

Ультразвук відомий своїм позитивним впливом на процеси кристалізації та осадження (соно-кристалізація). Ультразвукова хвороба також покращує утворення та ріст кристалів лактози.
Сонокристалізація лактози допомагає отримати максимальний вихід кристалів лактози за мінімальний час.
Хороший ріст кристалів є значним для забезпечення ефективного збору та вимивання лактози (екстракція) & очищення). Ультразвукова хвороба викликає перенасичення лактозою і ініціює первинне зародження кристалів лактози. Крім того, безперервна ультразвукова хвороба сприяє вторинному зародженню, що забезпечує розподіл малого розміру кристалів (CSD).

Ультразвуково кристалізована лактоза: на ультразвукову кристалізацію лактози може впливати додавання карагінану або сироватки (WPC).

Ультразвукова кристалізація лактози: лактоза кристалізується в різних умовах: ультразвукове введення енергії, додавання карагінану або сироватки (WPC) впливає на розмір кристалів лактози
Дослідження та зображення: ©Санчес-Гарсія та ін., 2018.

Переваги УЗД:

Максимальна врожайність
дуже короткий час процесу
рівномірний розмір кристалів
Контрольований розмір кристала
рівномірна форма кристалів

Від стічних вод до лактози

У зв'язку з великим молочним виробництвом сироватка часто є побічним продуктом, який обробляється як відпрацьовані стоки. Утилізація рідкої сироватки є економічно витратною через високу біологічну потребу в кисні (БПК) і вміст води. Коли лактоза відновлюється з сироватки, відпрацьований продукт використовується на етапі постобробки для виробництва порошку лактози. Відновлення лактози знижує БПК сироватки більш ніж на 80%, що робить побічний продукт корисним і більш екологічним. Процес кристалізації за допомогою ультразвуку покращує ріст кристалів, вихід і якість.
Лактоза широко використовується як інгредієнт у харчовій та фармацевтичній промисловості, як сировина для виробництва лактитолу або як базовий матеріал для мікробного виробництва біорозкладаних поліефірів.

Ультразвукове обладнання

Hielscher Ultrasonics пропонує вам ультразвукове обладнання для процесів сонокристалізації – або для пакетного ультразвукового випромінювання, або для внутрішньої обробки в ультразвуковому реакторі. Всі наші ультразвукові пристрої розроблені для безперервної роботи (24 години / 7d / 365d), забезпечуючи максимальне використання обладнання. Промислові ультразвукові апарати від 0,5 кВт до 16 кВт на одиницю підходять для комерційної переробки великих сироваткових суспензій.

Харчова переробка

Ультразвукові системи Hielscher випускаються з сантехнічною арматурою. Ультразвукові сонотроди (зонди / ріжки) і реактори мають просту геометрію для легкого очищення. Ультразвукова кавітація працює як очищувач на місці (CIP). Наші сонотроди та реактори автоклавуються.
Завдяки невеликій площі ультразвукові системи Hielscher можуть бути легко інтегровані або модернізовані у ваше існуюче обладнання.
Зв'яжіться з нами сьогодні, щоб отримати більше інформації! Hielscher Ultrasonics пропонує різноманітні стандартизовані, а також індивідуальні рішення для ультразвукових молочних та харчових процесів!

УЗД – надійна методика приготування дрібнодисперсних харчових емульсій (Натисніть для збільшення!)

Реактор ультразвукового потоку при UIP1000HDT

Кристалізація лактози методом ультразвуку

Молекула лактози

Література/Список літератури

Деора, Н. С.; Місра, Н. Н.; Десваль, А.; Мішра, Х. Н.; Каллен, П. Дж.; Тіварі, Б.К. (2013): Ультразвук для поліпшення кристалізації в харчовій промисловості. Відгуки про харчову інженерію 5/1, 2013. 36-44.
Дінсер, Т. Д.; Зісу, Б.; Валлет, К.Г.М.Р.; Джаясена, В.; Палмер, М.; Вікс, М. (2014): Сонокристалізація лактози у водній системі. Міжнародний молочний журнал 35. 2014. 43-48.
Кугулос Е., Марціано І., Міллер П.Р. (2010): Інженерія частинок лактози: вплив ультразвуку та антирозчинника на габітус кристалів та розмір частинок. J Cryst Growth 312(23):3509–20.
Мартіні, Сільвана (2013): Сонокристалізація жирів. Брифи Springer у сфері їжі, здоров'я та харчування. 2013.
Яніра І. Санчес-Гарсія, Карен С. Гарсія-Вега, Марта Ю. Леал-Рамос, Іван Сальмерон, Нестор Гутьєррес-Мендес (2018): Кристалізація лактози за допомогою ультразвуку в присутності сироваткових білків і κ-карагінану. Ультразвукова сонохімія, Випуск 42, 2018. 714-722.
Мак-Суїні, П.Л.Х.; Фокс П.Ф. (2009): Удосконалена молочна хімія. Т. 3. Лактоза, вода, солі та вітаміни. Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. – 759 с. : іл.
Патель, С.Р.; Мурті, З.В.П. (2011): Вплив параметрів процесу на розмір кристалів і морфологію лактози при кристалізації за допомогою ультразвуку. Технологія дослідження кристалів 46/3. 2011. 243-248.
Вонг, С. Й.; Хартель, Р.В. (2014): Кристалізація при рафінуванні лактози – Рецензія. Журнал харчової науки 79/3, 2014. 257-272.

Зв'яжіться з нами / Запитайте більше інформації

Поговоріть з нами про ваші вимоги до обробки. Ми порекомендуємо найбільш підходящі параметри налаштування та обробки для вашого проекту.

Ім'я

Адреса електронної пошти (обов'язково)

Контактний телефон

Продукт або сфера інтересів

Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.

Пов'язані теми

Про сонокристалізацію

Коли силовий ультразвук застосовується для індукції та покращення процесів кристалізації, це відомо як сонокристалізація. Сонокристалізація заснована на застосуванні “акустичні хвилі для індукції фізико-хімічних змін в матеріалі. Деякі поширені застосування енергетичного ультразвуку включають його використання для індукції хімічних реакцій (сонохімія) та для сприяння кристалізації (сонокристалізації). Ці методи привернули увагу кількох галузей, включаючи фармацевтичну, хімічну та харчову промисловість, враховуючи переваги, які вони пропонують. Ультразвукові методи економічно вигідні і відносно легко впроваджуються в промислову експлуатацію. Ці методи можуть бути використані для поліпшення як відтворюваності, так і виходу продукції; Вони не термічні та екологічно чисті”. [Мартіні 2013, 4]

Зародження і ріст кристалів

Кристалізація визначається як процес утворення, коли тверді кристали випадають в осад з пересиченого розчину, розплаву або газу.
Процес кристалізації складається з двох основних стадій: зародження і росту кристалів.
Під час зародження розчинені в розчині молекули починають утворювати кластери, які повинні бути досить великими, щоб бути стабільними в умовах експлуатації. Таке стійке скупчення утворює ядро. Після досягнення критичного розміру для формування стабільного ядра починається етап росту кристалів.
У фазі росту кристалів утворені ядра стають більшими, оскільки до кластера обмежується більша кількість молекул. Процес росту залежить від сорту насиченості та інших параметрів, таких як рівномірне перемішування, температура і т.д.
Класична теорія кристалізації ґрунтується на термодинамічній концепції про те, що ізольована система є абсолютно стійкою, коли її ентропія незмінна.

Факти про лактозу

Лактоза (молочний цукор) - це дисахарид, побудований з глюкози і галактози, з'єднаних глікозидним зв'язком β(1→4).
Через наявність хірального вуглецю лактоза може виникати у вигляді наступних 2 типів ізомерів: α- або β-лактози. Лактоза найчастіше зустрічається у вигляді гідратованих кристалів моногідрату α-лактози. Інший поліморф, безводний β-лактоза, зустрічається рідше і кристалізується при температурі вище 93,5 ° C. α- і β-аномери мають дуже різні властивості. Поліморфи можна відрізнити за питомим обертанням (+89 °C і +35 °C для α- і β-лактози відповідно) і розчинністю (70 і 500 г/л (при 20 °C) для α- і β-лактози відповідно). [McSweeney та ін., 2009]
Він є основним вуглеводом молока і міститься в концентрації 2-8 мас.%. Лактоза не має смаку і має низьку солодкість. Лактоза діє як редукуючий цукор і сприяє реакції Майяра і Штекера. Таким чином, лактоза використовується для посилення кольору та смаку харчових продуктів, таких як хлібобулочні вироби, випічка та кондитерські вироби.
Лактоза є широко використовуваною харчовою добавкою, яка функціонує як носій, наповнювач, стабілізатор і розріджувач таблеток у харчових і фармацевтичних продуктах.
α-лактоза є найчистішою формою, яка використовується для фармацевтичних препаратів.
Лактоза є важливим інгредієнтом, коли йдеться про смак, аромат і реакції підрум'янювання.
Формула: С₁₂H₂₂O₁₁
Ідентифікатор IUPAC: β-D-галактопіранозил-(1→4)-D-глюкоза
Молярна маса: 342,3 г/моль
Температура плавлення: 202,8°C
Щільність: 1,53 г/см³
Класифікація: FODMAP
Розчинний у: воді, етанолі

біологічно активні сполуки Видобуток Харчування Нано Фарма фітохімічні речовини інтенсифікація процесів, Екстракція розчинником Сонохімія UIP2000HDT UIP4000HDT Ультразвукове дослідження Ультразвукова екстракція Ультразвуковий екстрактор UP400St