Laktosekrystallisering er en industriel praksis til at adskille laktose fra valleopløsninger via kontrolleret krystallisering. Laktose, en vigtig bestanddel i mælk og valle, anvendes i fødevare-, mejeri- og farmaceutiske produkter. Mejeriindustrien producerer store mængder laktose, men en betydelig del af den er ikke blevet udvundet i processen og går til spilde. Spild af laktose er et økonomisk tab og udgør en trussel mod miljøet. For at udvinde dette biprodukt fra osteindustrien, som stammer fra mælkevalle, er massiv industriel kølekrystallisering en populær praksis. Krystalliseringsprocessen er dog langt fra optimeret.
Hvad er laktosekrystallisering?
Udfordringer ved laktosekrystallisering
Produktkvalitet og udbytte er i høj grad afhængige af partikelstørrelsen, og laktosekrystalliseringsprocessen kompliceres af den sæsonbestemte variation i mælkekvaliteten, tilstedeværelsen af mineraliske urenheder og langsom krystalvækstkinetik - hvilket historisk har krævet lange batch-tider. Størstedelen af den industrielle laktosekrystalliseringsproces producerer relativt små krystaller, hvilket resulterer i en nedstrømsseparation med lav effektivitet og lav udvindingsgrad.
Mekanismer ved laktosekrystallisering
Laktosekrystalliseringsprocessen kræver identifikation af de mekanismer, der påvirker resultatet:
- Nukleation (og sekundær nukleation)
- Vækst
- Oiling Out
- Agglomeration
- Brud
- Polymorfi-kemi
Forståelse af laktosekrystalliseringsprocessen
At opnå grundlæggende procesforståelse er det første skridt i optimeringen af laktosekrystalliseringsprocessen. Vigtige trin, såsom måling af opløselighedskurven og undersøgelse af bredden af den metastabile zone, giver en grundlæggende forståelse af krystallisationens termodynamik.
Teknologi til laktosekrystallisering
En omfattende værktøjskasse til partikelteknologi omfatter en reaktor, der efterligner forholdene i større skala, samt probe-baserede værktøjer, der indsættes direkte i processen for at give øjeblikkelig og realtidsforståelse af, hvordan procesparametre påvirker laktosekrystalliseringsprocessen.
Procesparametre og partikelsmekanismer registreres og overvåges automatisk og kan kobles til et resultat af offline partikelstørrelsesanalyse. Software binder alle disse oplysninger problemfrit sammen, så forskere kan koncentrere sig udelukkende om at bruge data af høj kvalitet til at træffe fremragende evidensbaserede beslutninger.
- EasyViewer er et probe-baseret billeddannelsesværktøj med billedanalyse, som optager højopløselige billeder og beregner størrelsesfordelinger for krystaller, partikler og dråber, sådan som de naturligt findes i processen.
- ParticleTrack sporer in situ ændringen i krystalstørrelse og antal. Ved at forstå ændringer i partikler i realtid kan forskere hurtigt opdage ønskede og uønskede krystallisationsmekanismer, sikre ensartethed fra batch til batch og optimere downstream-gennemstrømning og produktkvalitet.
- Automatiserede kemiske reaktorer erstatter traditionelle rundbundede kolber og jakkerede laboratoriereaktorer. Disse værktøjer giver præcis og automatiseret styring af et udvidet udvalg af procesforhold og registrerer parametre til analyse, gentagne eksperimenter og regulatoriske krav.
Laktosekrystallisering i publikationer
Nedenfor er et udvalg af nyere publikationer med fokus på laktosekrystallisering.
- Pandalaneni, K., & Amamcharla, J. (2016). Focused beam reflectance measurement as a tool for in situ monitoring of the lactose crystallization process. Journal of Dairy Science, 99(7), 5244–5253. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10643
- Siddique, H., Brown, C. J., Houson, I., & Florence, A. J. (2015). Establishment of a Continuous Sonocrystallization Process for Lactose in an Oscillatory Baffled Crystallizer. Organic Process Research & Development, 19(12), 1871–1881. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.5b00127
- Li, H., Kawajiri, Y., Grover, M. A., & Rousseau, R. W. (2014). Application of an empirical FBRM model to estimate crystal size distributions in batch crystallization. Crystal Growth & Design, 14(2), 607–616. https://doi.org/10.1021/cg401484d
- Wong, S. Y., & Hartel, R. W. (2014). Crystallization in Lactose Refining-A Review. Journal of Food Science, 79(3), R257–R272. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12349
- Chollangi, A., & Hossain, M. M. (2007). Separation of proteins and lactose from dairy wastewater. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 46(5), 398–404. https://doi.org/10.1016/j.cep.2006.05.022
- Gänzle, M. G., Haase, G., & Jelen, P. (2008). Lactose: Crystallization, hydrolysis and value-added derivatives. International Dairy Journal, 18(7), 685–694. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.003
Applikationer
Relaterede produkter
Analysatorer til partikelstørrelse
Forstå, optimer og kontroller partikler og dråber i realtid med inline-partikelstørrelsesanalysatorer.
FTIR og Raman spektrometre
In-situ FTIR- og Raman-spektrometre muliggør overvågning i realtid for at give kritisk information til optimering af kemiske forbindelser.
Kemiske syntesereaktorer
Øg produktiviteten i dit LAB med kemiske syntesereaktorer med indbyggede automatiseringsværktøjer.
Reaktor kontrolsystemer
Reaktorkontrolsystemer giver mulighed for automatisering af JLR'er med tredjeparts varme- og kølesystemer, væsketilsætning, omrørere og PAT-værktøjer.
Opskaleringspakke
Verdens førende software til procesudvikling og opskalering til forskere og ingeniører.
iC Software Suite
In-situ chemical reaction analysis software enables better decision-making and improves the productivity of chemists and scientists.