التراسونیک هموژنایزر بهترین روش برای کریستالیزه کردن لاکتوز و کاهش پساب آب پنیر در صنایع لبنی است.

در مقالات قبلی در مورد التراسونیک هموژنایزر و نحوۀ کار آن و نقش آن در صنایع مختلف صحبت کردیم. در این نوشتار قصد داریم به صورت تخصصی تر نقش آن را در صنایع لبنی توضیح دهیم و بگوییم که این فناوری چگونه می تواند هزینه های کارخانجات لبنی را کاهش دهد و چگونه می تواند با کمتر کردن پساب آنها، به محیط زیست نیز کمک کند.

در بسیاری از فرآیندهای لبنیات، آب پنیر(تراویده شیر) در حجم بالا به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌شود. آب پنیر دارای مقدار زیادی لاکتوز است و باید حذف شود که هزینه بالا و تأثیرات زیست‌محیطی دارد. با بازیابی لاکتوز با استفاده از فراصوت، مقدار زیادی از پساب آب پنیر کاهش یافته و در عین حال لاکتوز بازیابی شده یک محصول قابل فروش و بازاریابی است. التراسونیک هموژنایزر به تشکیل کریستال‌های لاکتوز هم اندازه با کیفیت بالا کمک می‌کند.

تولید لاکتوز:

لاکتوز از یک محلول غلیظ لاکتوز (که از آب پنیر به دست آمده) تولید می‌شود. دوغاب غلیظ لاکتوز باید تا دمای پایینی خنک شود تا بلورها ایجاد شوند. پس از مرحله تشکیل بلور، بلورهای لاکتوز توسط سانتریفیوژ جدا می‌شوند. سپس، بلورها خشک می‌شوند و تشکیل پودر می دهند. مراحل بلورسازی لاکتوز عبارتند از:

1. تغلیظ
2. هسته‌زایی
3. رشد بلور
4.  برداشت/شستشو

بهبود کریستالیزه شده لاکتوز با التراسونیک:

اولتراسونیک به خاطر تأثیر مثبتش بر روی فرآیندهای بلورسازی و رسوب‌سازی شناخته شده است (سونو-بلورسازی). سونیکیشن به بهبود تشکیل و رشد بلورهای لاکتوز نیز کمک می‌کند. سونو-بلورسازی لاکتوز به تولید بیشترین خروجی در حداقل زمان کمک می‌کند. رشد مناسب بلورها حیاتی است تا برداشت و شستشوی لاکتوز (استخراج و تصفیه) کارآمد انجام شود. سونیکیشن باعث فرااشباع شدن لاکتوز می‌شود و هسته‌گذاری اولیه بلورهای لاکتوز را آغاز می‌کند. علاوه بر این، سونیکیشن مداوم به هسته‌گذاری ثانویه نیز کمک می‌کند که اطمینان حاصل شود که اندازه توزیع بلورها کوچک باشد (CSD).

بلورشدگی لاکتوز با فرآیند اولتراسونیک: لاکتوز به شرایط مختلف کریستالیزه شده است:

ultrasonic energy input, added carrageenan or whey (WPC) influences lactose crystal size study and picture: ©Sanchez-García et al., 2018.

فواید اولتراسونیک:

• حداکثر خروجی
• زمان فرآیند بسیار کوتاه
•  اندازه یکنواخت بلورها
• اندازه قابل کنترل
• شکل یکسان بلورها

از پسماند به لاکتوز:

به دلیل حجم تولید بالای شیر، اغلب آب پنیر (Whey) به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود که به عنوان پسماند باید دفع گردد. دفع آب پنیر مایع به دلیل نیاز زیاد به اکسیژن زیستی (BOD) و آب، هزینه‌بر است. هنگامی که لاکتوز از آب پنیر بازیابی می‌شود، محصول پسماند در یک مرحله پس‌فراوری به منظور تولید پودر لاکتوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با بازیابی لاکتوز، مقدار BOD مورد نیاز آب پنیر بیش از 80 درصد کاهش می‌یابد و این محصول پسماند مفیدتر و به مقدار زیادی بیشتر دوستدار محیط‌زیست می‌شود. یک فرآیند بلورسازی با استفاده از اولتراسونیک، بهبود رشد بلورها، بهره‌وری و کیفیت را افزایش می‌دهد. لاکتوز به عنوان یک ماده در صنعت غذا و دارو به طور گسترده استفاده می‌شود، همچنین به عنوان ماده اولیه برای تولید لاکتیتول یا به عنوان ماده اولیه برای تولید باکتریایی پلی‌استرهای قابل تجزیه مصرف می‌شود.

فرآوری در گرید غذایی:

سیستم‌های التراسونیک آواپرداز با لوازم جانبی بهداشتی در دسترس هستند. سونوترودها (پراب‌ها) و راکتورهای التراسونیک دارای هندسه‌ای ساده برای تمیز کردن آسان هستند. کاویتاسیون التراسونیک به عنوان یک دستگاه خود تمیزکار (CIP) عمل می‌کند. سونوترودها و راکتورهای ما قابل اتوکلاو می‌باشند. به دلیل اشغال فضای کم، سیستم‌های التراسونیک آواپرداز می‌توانند به راحتی در تجهیزات موجود شما یا تجهیزات قدیمی شما تجهیز یا نصب مجدد شوند. سونوترودها از جنس تیتانیوم و راکتورها از استنلس استیل 316(L) هستند و هیچ مشکلی در فرآیندهای غذایی ایجاد نمی‌کنند.

کریستال سازی با التراسونیک:

استفاده از دستگاه های توانمند التراسونیک برای آغاز و بهبود فرایندهای بلورسازی به نام سونوکریستالیزیشن شناخته می‌شود. سونوکریستالیزیشن بر اساس استفاده از "موج‌های صوتی برای ایجاد تغییرات فیزیکی وشیمیایی در ماده" استوار است. برخی از کاربردهای متداول اولتراسونیک شامل استفاده از آن برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی (سونوشیمی) و بهبود بلورسازی (سونوکریستالیزیشن) می‌شود. این تکنیک‌ها توجه صنایع مختلف از جمله صنایع داروسازی، شیمیایی و مواد غذایی را به دلیل مزایایی که ارائه می‌دهند به خود جلب کرده‌اند. تکنیک‌های اولتراسونیک از نظر اقتصادی قابلیت اجرایی بالایی دارند و نسبت به یکپارچگی آنها در عملیات صنعتی، سادگی نسبی دارند. این تکنیک‌ها می‌توانند بهبود در تکرارپذیری و بهره‌وری تولید را به ارمغان بیاورند. عملیات سونوکریستالیزیشن کاملا غیرحرارتی بوده و به حفظ محیط زیست کمک می کنند.

هسته زایی و رشد بلور:

بلورسازی فرایندی است که در آن بلورهای جامد از یک محلول فوق‌اشباع‌شده، مذاب یا گاز رشد می‌کنند. فرآیند بلورسازی از دو مرحله اصلی تشکیل شده است: هسته‌زایی و رشد بلور. در طول هسته زایی، مولکول‌های حل شده در محلول شروع به ایجاد خوشه‌هایی می‌کنند که باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا تحت شرایط عملکرد پایدار باشند. چنین خوشه پایداری یک هسته می‌سازد. پس از رسیدن به اندازه حیاتی برای ایجاد یک هسته پایدار، مرحله رشد بلور شروع می‌شود. در فاز رشد بلور، هسته‌های ایجاد شده بزرگتر می‌شوند زیرا مولکول‌های بیشتر به خوشه متصل می‌شوند. فرآیند رشد بستگی به درجه اشباع و سایر پارامترها مانند مخلوط یکنواخت، دما و غیره دارد. نظریه کلاسیک بلورسازی بر پایه مفهوم ترمودینامیک استوار است که یک سیستم ایزوله کاملاً پایدار است زمانی که آنتروپی آن ثابت است.

 نکاتی در مورد لاکتوز:

لاکتوز (قند شیر) با فرمول C₁₂H₂₂O₁₁ یک دی‌ساکارید است که از گلوکز و گالاکتز به وسیله پیوند گلیکوسیدیک β(1→4) ساخته شده است. به دلیل وجود یک کربن کایرال، لاکتوز می‌تواند به صورت دو نوع ایزومر زیر ظاهر شود: آلفا- یا بتا-لاکتوز. لاکتوز بیشتر به صورت بلورهای آلفا-لاکتوز مونوهیدرات هیدراته یافت می‌شود. پلی‌مورف دیگر، بتا-لاکتوز بدون آب، کمتر متداول است و در دمای بالای 93.5 درجه سانتی‌گراد بلور می‌شود. آنومرهای آلفا و بتا ویژگی‌های بسیار متفاوتی دارند. این پلی‌مورف‌ها با چرخش انحرافی خاص (+89 درجه سانتی‌گراد و +35 درجه سانتی‌گراد به ترتیب برای آلفا- و بتا-لاکتوز) و حلالیت 70 و 500 گرم بر لیتر (در 20 درجه سانتی‌گراد) به ترتیب برای آلفا- و بتا-لاکتوز) قابل تشخیص هستند. [مک‌سوینی و همکاران، 2009]

این اصلی‌ترین کربوهیدرات شیر است و در غلظت‌های 2-8 درصد وجود دارد. لاکتوز بی‌عطر است و شیرینی کمی دارد. لاکتوز به عنوان یک قند کاهنده عمل کرده و واکنش‌های مایارد و استکر را بهبود می بخشد. بنابراین، لاکتوز برای افزایش رنگ و طعم محصولات غذایی مانند محصولات نانوایی، شیرینی‌پزی و شکلات استفاده می‌شود. لاکتوز یک ماده افزودنی غذایی پرکاربرد است که به عنوان حامل، پرکننده، پایدارکننده و تنظیم کننده دوز در محصولات غذایی و دارویی عمل می‌کند. آلفا-لاکتوز، خالص‌ترین شکل لاکتوز است که برای محصولات دارویی استفاده می‌شود. لاکتوز در مواردی که به طعم، عطر و واکنش‌های قهوه‌ای‌سازی نیاز است، یک ماده اصلی است.

فرمول شیمیایی: C₁₂H₂₂O₁₁

جرم مولی: 342.3 گرم بر مول

نقطه ذوب: 202.8 درجه سانتیگراد

چگالی: 1.53 گرم بر سانتیمتر مکعب

محلول در آب و اتانول

با ما تماس بگیرید!

تیم آواپرداز مفتخر است با سالها تجربه در زمینۀ طراحی و تولید دستگاههای التراسونیک در مقیاس آزمایشگاهی تا کاملا صنعتی، آمادۀ مشاورۀ رایگان به شما بابت افزایش راندمان کسب و کارتان است. ما از مرحلۀ شروع تحقیقات تا تحویل دستگاه صنعتی و افزایش مقیاس تولید شما در کنار شما خواهیم بود. همین الان با ما تماس بگیرید!