乳糖结晶

乳糖结晶是一种通过受控结晶从乳清溶液中分离乳糖的工业方法。乳糖是牛奶和乳清的主要成分之一，广泛用于食品、乳制品和药品中。乳制品行业会产生大量乳糖，但其中相当一部分未被从工艺中回收而被浪费。乳糖的浪费不仅造成经济损失，也对环境构成威胁。为回收这种源自奶酪工业、来自乳清的副产品，规模化工业冷却结晶已成为一种流行做法。然而，这一结晶过程远未得到优化。

产品质量和收率在很大程度上取决于粒径，而乳糖结晶过程又受到牛奶质量季节性变化、矿物质杂质存在以及晶体生长动力学缓慢的影响——这在历史上意味着需要较长的批次时间。工业乳糖结晶工艺大多会产生相对较小的晶体，导致下游分离效率低、回收率低。

乳糖结晶过程需要识别会影响结果的机制：

• 成核 （及二次成核）
• 生长
• 析油
• 团聚
• 破碎
• 多晶型化学

获得对工艺的基本理解是优化乳糖结晶过程的第一步。诸如溶解度曲线测量和亚稳区宽度研究等重要步骤，为理解结晶热力学提供了基础认识。

一个全面的颗粒工程工具箱包括一个可模拟更大规模条件的反应器，以及直接插入工艺中的探针式工具，可即时、实时地了解工艺参数对乳糖结晶过程的影响。

工艺参数和颗粒机制会被自动记录和监测，并可与离线粒径分析结果关联。软件将所有这些信息无缝整合，使科学家能够专注于利用高质量数据做出出色的循证决策。

• EasyViewer 是一种基于探针的成像工具，配备图像分析功能，可捕获高分辨率图像，并计算晶体、颗粒和液滴在工艺中自然存在状态下的尺寸分布。
• ParticleTrack 可原位跟踪晶体尺寸和数量的变化。通过实时了解颗粒的变化，科学家能够快速检测所需和不需要的结晶机制，确保批次间一致性，并优化下游产能和产品质量。
• 自动化化学反应器取代了传统的圆底烧瓶和带夹套的实验室反应器。这些工具可对更广泛的工艺条件进行精确且自动化的控制，并记录参数以用于分析、重复实验和满足法规要求。

• Pandalaneni, K., & Amamcharla, J. (2016). 将聚焦光束反射测量作为原位监测乳糖结晶过程的工具。 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). 在振荡挡板结晶器中建立乳糖连续声结晶过程。 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). 将经验性 FBRM 模型应用于估算批式结晶中的晶体尺寸分布。 Crystal Growth & Design, 14(2), 607–616. https://doi.org/10.1021/cg401484d
• Wong, S. Y., & Hartel, R. W. (2014). 乳糖精制中的结晶——综述。 Journal of Food Science, 79(3), R257–R272. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12349
• Chollangi, A., & Hossain, M. M. (2007). 从乳制品废水中分离蛋白质和乳糖。 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). 乳糖：结晶、水解和增值衍生物。 International Dairy Journal, 18(7), 685–694. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.003