Laktozani ultratovush yordamida kristallash

Koʻplab sut mahsulotlarini qayta ishlash jarayonlarida katta hajmdagi sut zardobi – sut permeati deb ham ataladi – qoʻshimcha mahsulot sifatida hosil boʻladi. Bu oqova laktozaga boy, biroq uni utilizatsiya qilish ham qimmatga tushadi, ham atrof-muhitga yuk boʻladi. Laktozani ajratib olish uchun ultratovushni qoʻllash orqali chiqindi hajmini sezilarli darajada kamaytirish va muammoli oqovani qimmatli resursga aylantirish mumkin. Ultratovush bilan ishlov berish tez va samarali kristallanishga yordam berib, tijoriy foydalanishga yaroqli bir xil laktoza kristallarini koʻp miqdorda olish imkonini beradi.

Laktoza ishlab chiqarish

Laktoza uning konsentrlangan eritmasidan (sut zardobidan olingan) ishlab chiqariladi. Kristallarni choʻktirish uchun konsentrlangan laktoza suspenziyasini past haroratgacha sovitish kerak. Choʻktirish bosqichidan keyin laktoza kristallari sentrifugalash orqali ajratiladi. Soʻng kristallar quritilib, kukun holiga keltiriladi.
Laktozani kristallash bosqichlari:

Konsentrlash
Kristallanish markazlarining hosil boʻlishi
Kristallarning oʻsishi
Yigʻib olish/ yuvish

Ultratovush bilan ishlov berish orqali laktoza kristallanishini yaxshilash

Ultratovush kristallanish va choʻktirish jarayonlariga ijobiy taʼsiri bilan yaxshi maʼlum (sonokristallanish). Ultratovush bilan ishlov berish laktoza kristallarining hosil boʻlishi va oʻsishini ham yaxshilaydi.
Laktozaning sonokristallanishi eng qisqa vaqt ichida laktoza kristallarining maksimal chiqimini olishga yordam beradi.

Dispersiyalash, eritish va choʻktirish/kristallash uchun ultratovushli oqim hujayrasi

Oqimda ultratovush bilan ishlov berish uchun ultratovushli shisha reaktor

Laktozani samarali yigʻib olish va yuvishni (ajratib olish va tozalashni) taʼminlash uchun kristallarning yaxshi oʻsishi muhimdir. Ultratovush bilan ishlov berish laktozaning oʻta toʻyinishiga sabab boʻladi va laktoza kristallarining birlamchi kristallanish markazlari hosil boʻlishini boshlaydi. Bundan tashqari, uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish ikkilamchi kristallanish markazlarining hosil boʻlishiga yordam beradi, bu esa kristall oʻlchamlarining kichik taqsimotini (CSD) taʼminlaydi.

Ultratovush yordamida kristallangan laktoza: karraginan yoki sut zardobi (WPC) qoʻshilishi laktozaning ultratovush yordamida kristallanishiga taʼsir qilishi mumkin.

Laktozani ultratovush yordamida kristallash: turli sharoitlarda kristallangan laktoza: kiritilgan ultratovush energiyasi, qoʻshilgan karraginan yoki sut zardobi (WPC) laktoza kristallari oʻlchamiga taʼsir qiladi
tadqiqot va rasm: ©Sanchez-García et al., 2018.

Ultratovushning afzalliklari:

maksimal chiqim
jarayonning juda qisqa davomiyligi
bir xil kristall oʻlchami
boshqariladigan kristall oʻlchami
bir xil kristall shakli

Amalga oshirish imkoniyatini baholashdan oqimda ishlab chiqarishgacha: laktozaning sonokristallanishi
Laktozani ultratovush yordamida kristallashni stol usti qurilmalaridan sanoat ishlab chiqarishigacha kengaytirish haqida batafsil oʻqing!

Chiqindi oqovadan laktozagacha

Sut mahsulotlari katta hajmda ishlab chiqarilishi tufayli sut zardobi koʻpincha chiqindi oqova sifatida qaraladigan qoʻshimcha mahsulot boʻladi. Suyuq sut zardobini utilizatsiya qilish uning kislorodga biologik ehtiyoji (BOD) yuqoriligi va tarkibida suv koʻpligi sababli katta xarajat talab qiladi. Sut zardobidan laktoza ajratib olinganda, chiqindi mahsulot keyingi qayta ishlash bosqichida laktoza kukunini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Laktozani ajratib olish sut zardobining BOD koʻrsatkichini 80% dan koʻproqqa kamaytirib, qoʻshimcha mahsulotni foydali va ekologik jihatdan qulayroq qiladi. Ultratovush koʻmagida kristallash jarayoni kristallarning oʻsishi, chiqimi va sifatini yaxshilaydi.
Laktoza oziq-ovqat va farmatsevtika sanoatida tarkibiy qism sifatida, laktitol ishlab chiqarish uchun xomashyo sifatida yoki biologik parchalanadigan poliefirlarni mikroorganizmlar yordamida ishlab chiqarish uchun asosiy material sifatida keng qoʻllanadi.

UIP2000hdt – laktozani sanoatda yuqori ishlov berish unumdorligi bilan kristallash uchun oqim hujayrasiga ega, 2000 vatt quvvatli ultratovush qurilmasi.

UIP2000hdT, 2000 vatt quvvatli ultratovush qurilmasi sanoatda oqimda kristallash uchun oqim hujayrasiga ega

Ultratovush uskunalari

Hielscher Ultrasonics sonokristallanish jarayonlari uchun ultratovush uskunalarini taklif etadi – ham partiyalarga ultratovush bilan ishlov berish, ham ultratovushli reaktorda oqimda ishlov berish uchun. Barcha Hielscher ultratovush qurilmalari uzluksiz ishlashga (24hrs/ 7d/ 365d) moʻljallangan boʻlib, uskunadan maksimal foydalanishni taʼminlaydi. Har bir qurilmaning quvvati 0,5kW dan 16kW gacha boʻlgan sanoat ultratovush qurilmalari katta hajmdagi oʻta toʻyingan suspenziyalarga tijoriy ishlov berish uchun mos keladi.

Oziq-ovqat sifat talablariga mos laktozaga ishlov berish

Hielscher ultratovush qurilmalari oʻta toʻyingan eritmalardan laktozaning kristallanishini jadallashtirish va boshqarishda juda samaralidir. Kuchli ultratovushli kavitatsiyani qoʻllash orqali bu tizimlar kristallanish markazlarining hosil boʻlish tezligini oshiradi, induksiya vaqtini qisqartiradi va bir xil, aniq shakllangan kristallar hosil boʻlishini taʼminlaydi. Natijada kristallanish kinetikasi tezlashadi hamda kristall oʻlchami va morfologiyasini boshqarish yaxshilanadi. Ham partiyali, ham uzluksiz oqimdagi jarayonlar uchun ideal boʻlgan Hielscher ultratovush qurilmalari tadqiqot va ishlanmalardan sanoat ishlab chiqarishigacha kengaytiriladigan yechimlarni taklif etadi. Ularning puxta nemis muhandisligi va farmatsevtik sifat standartlariga mosligi ularni laktozani tozalash, formulatsiya qilish va qayta ishlashdagi yuqori talablar qoʻyiladigan vazifalar uchun ayniqsa mos qiladi.
Hielscher ultratovush qurilmalari cGMP standartlariga rioya qiladigan oziq-ovqat va farmatsevtik sifatdagi ishlab chiqarish uchun mos keladi. Hielscher ultratovush qurilmalari sanitariya talablariga mos ulash qismlari bilan taqdim etilib, gigiyenik ishlov berish standartlariga toʻliq muvofiqlikni taʼminlaydi. Ultratovushli sonotrodlar (zondlar yoki shoxlar deb ham ataladi) va oqim oʻtkazuvchi reaktorlar oqim uchun qulay, oson tozalanadigan geometrik shakllarda ishlab chiqilgan boʻlib, samarali texnik xizmat koʻrsatishni yengillashtiradi va toʻxtab turish vaqtini minimallashtiradi. Taʼkidlash joizki, ultratovushli kavitatsiyaning oʻzi joyida tozalash (CIP) mexanizmi sifatida ishlaydi va ish paytida ichki yuzalarni tozalashga yordam beradi. Aseptik muhitlar uchun barcha sonotrodlar va reaktorlarni toʻliq avtoklavlash mumkin. Kam joy egallashi tufayli Hielscher tizimlarini mavjud ishlab chiqarish liniyalariga oson integratsiya qilish yoki keyinchalik oʻrnatish mumkin – bu ularni farmatsevtik va oziq-ovqat sifat talablariga mos kristallash korxonalarini modernizatsiya qilish uchun ideal qiladi.
Batafsil maʼlumot olish uchun bugunoq biz bilan bogʻlaning! Hielscher Ultrasonics sut va oziq-ovqat mahsulotlariga ultratovush bilan ishlov berish uchun turli standartlashtirilgan hamda buyurtma asosidagi yechimlarni taklif etadi!

Kristallash va choʻktirish uchun oʻta toʻyingan eritmalarga yuqori unumdorlik bilan uzluksiz ultratovush yordamida ishlov berishga moʻljallangan, oqim hujayrasi reaktoriga ega sanoat zondli ultratovush qurilmasi UIP6000hdT (6kW ultratovush quvvati, 20kHz ultratovush chastotasi).

UIP6000hdT ultratovush qurilmasi bosim berish mumkin boʻlgan oqim hujayrasiga ega. Isitish/ sovitish koʻylagi yuqori yoki past haroratlarda ultratovush bilan ishlov berish imkonini beradi.

Tegishli mavzular

Sonokristallanish haqida

Kristallanish jarayonlarini boshlash va yaxshilash uchun yuqori quvvatli ultratovush qoʻllanganda, bu sonokristallanish deb ataladi. Sonokristallanish «materialda fizik-kimyoviy oʻzgarishlarni yuzaga keltirish uchun akustik toʻlqinlarni qoʻllashga asoslanadi. Yuqori quvvatli ultratovushning ayrim keng tarqalgan qoʻllanishlari kimyoviy reaksiyalarni boshlash (sonokimyo) va kristallanishni jadallashtirish (sonokristallanish) uchun undan foydalanishni oʻz ichiga oladi. Bu usullar taqdim etadigan afzalliklari tufayli bir qancha sanoat tarmoqlarining, jumladan farmatsevtika, kimyo va oziq-ovqat sanoatining eʼtiborini tortgan. Ultratovush usullari iqtisodiy jihatdan maqbul boʻlib, ularni sanoat faoliyatiga joriy etish nisbatan oson. Bu usullardan ishlab chiqarishning ham takrorlanuvchanligini, ham chiqimini yaxshilash uchun foydalanish mumkin; ular issiqlikka asoslanmagan va ekologik toza». [Martini 2013, 4]

Kristallanish markazlarining hosil boʻlishi va kristallarning oʻsishi

Kristallanish oʻta toʻyingan eritma, suyuqlanma yoki gazdan qattiq kristallar ajralib chiqadigan hosil boʻlish jarayoni sifatida taʼriflanadi.
Kristallanish jarayoni ikkita asosiy bosqichdan iborat: kristallanish markazlarining hosil boʻlishi va kristallarning oʻsishi.
Kristallanish markazlari hosil boʻlishi vaqtida eritmada erigan molekulalar klasterlar hosil qila boshlaydi; bu klasterlar ish sharoitlarida barqaror boʻlishi uchun yetarlicha katta boʻlishi kerak. Bunday barqaror klaster kristallanish markazini hosil qiladi. Barqaror kristallanish markazini hosil qilish uchun zarur kritik oʻlchamga yetgach, kristallarning oʻsish bosqichi boshlanadi.
Kristallarning oʻsish bosqichida klasterga koʻproq molekulalar bogʻlangani sari hosil boʻlgan kristallanish markazlari kattalashadi. Oʻsish jarayoni toʻyinish darajasiga va bir tekis aralashtirish, harorat kabi boshqa parametrlarga bogʻliq.
Klassik kristallanish nazariyasi izolyatsiyalangan tizimning entropiyasi oʻzgarmas boʻlganda u mutlaqo barqaror boʻlishi haqidagi termodinamik tushunchaga asoslanadi.

Laktoza haqida maʼlumotlar

Laktoza (sut shakari) β(1→4) glikozid bogʻi orqali birikkan glyukoza va galaktozadan tuzilgan disaxariddir.
Xiral uglerod mavjudligi tufayli laktoza quyidagi 2 izomer turidan biri shaklida boʻlishi mumkin: α- yoki β-laktoza. Laktoza eng koʻp gidratlangan α-laktoza monogidrat kristali shaklida uchraydi. Boshqa polimorf – suvsiz β-laktoza – kamroq uchraydi va 93,5°C dan yuqori haroratda kristallanadi. α- va β-anomerlar juda turli xossalarga ega. Polimorflarni solishtirma aylanishi (α- va β-laktoza uchun mos ravishda +89°C va +35°C) va eruvchanligi (α- va β-laktoza uchun mos ravishda 70 va 500g/L (20°C da)) boʻyicha farqlash mumkin. [McSweeney et al. 2009]
U sutning asosiy uglevodi boʻlib, 2–8 wt% konsentratsiyalarda uchraydi. Laktoza taʼmsiz va shirinligi past. Laktoza qaytaruvchi shakar sifatida ishlaydi va Maillard hamda Stecker reaksiyalarini jadallashtiradi. Shu sababli laktoza non mahsulotlari, pishiriqlar va qandolat mahsulotlari kabi oziq-ovqat mahsulotlarining rangi va taʼmini yaxshilash uchun ishlatiladi.
Laktoza oziq-ovqat va farmatsevtika mahsulotlarida tashuvchi, toʻldiruvchi, stabilizator va tabletka suyultiruvchisi vazifasini bajaradigan, keng qoʻllanadigan oziq-ovqat qoʻshimchasidir.
α-laktoza eng sof shakl boʻlib, farmatsevtika mahsulotlari uchun ishlatiladi.
Laktoza taʼm, xushboʻylik va jigarrang tus hosil boʻlish reaksiyalarida muhim tarkibiy qismdir.
Formula: C₁₂H₂₂O₁₁
IUPAC identifikatori: β-D-galactopyranosyl-(1→4)-D-glucose
Molyar massa: 342,3 g/mol
Erish harorati: 202,8°C
Zichlik: 1,53 g/cm³
Tasnifi: FODMAP
Eriydigan moddalar: suv, etanol

Adabiyotlar / Manbalar

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.

Yuqori unumdorlikdagi ultratovush texnologiyasi! Hielscher mahsulotlari qatori ixcham laboratoriya ultratovush qurilmasidan stol usti qurilmalari orqali toʻliq sanoat ultratovush tizimlarigacha boʻlgan butun koʻlamni qamrab oladi.

Hielscher Ultrasonics yuqori unumdorlikdagi ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya oʻlchamidan tortib sanoat oʻlchamigacha ishlab chiqaradi.