유당 결정화는 제어된 결정화를 통해 유청 용액에서 유당을 분리하는 산업 관행입니다. 우유와 유청의 주성분인 유당은 식품, 유제품, 의약품에 사용됩니다. 낙농 산업은 많은 양의 유당을 생산하지만 그 중 상당 부분이 공정에서 회수되지 않고 낭비됩니다. 유당 낭비는 경제적 손실이며 환경에 위협을 가합니다. 우유 유청에서 추출한 치즈 산업의 부산물을 회수하기 위해 대규모 산업 규모의 냉각 결정화가 유행하는 관행입니다. 그러나 결정화 공정은 최적화되지 않았습니다.
유당 결정화란 무엇입니까?
유당 결정화의 과제
제품 품질과 수율은 입자 크기에 크게 좌우되며 유당 결정화 공정은 우유 품질의 계절적 변동성, 미네랄 불순물의 존재 및 느린 결정 성장 동역학으로 인해 복잡하며, 이는 역사적으로 긴 배치 시간이 필요합니다. 대부분의 산업용 유당 결정화 공정은 상대적으로 작은 결정을 생성하므로 낮은 효율과 낮은 회수율의 다운스트림 분리가 발생합니다.
유당 결정화의 메커니즘
유당 결정화 과정에서는 결과에 영향을 미치는 메커니즘을 식별해야 합니다.
- 핵 형성 (및 2차 핵 형성)
- 성장
- 기름칠
- 덩어리
- 파손
- 다형성 화학
유당 결정화 과정 이해
기본적인 공정 이해를 얻는 것은 유당 결정화 공정을 최적화하는 첫 번째 단계입니다. 용해도 곡선 측정 및 준안정 영역 폭 연구와 같은 중요한 단계는 결정화 열역학에 대한 근본적인 이해를 제공합니다.
유당 결정화 기술
종합적인 입자 공학 도구 상자 (particle engineering toolbox) 에는 더 큰 규모의 조건을 모방하는 반응기와 공정에 직접 삽입되는 프로브 기반 도구 (probe-based tools) 가 포함되어 있어 공정 매개변수가 유당 결정화 공정에 미치는 영향을 즉각적이고 실시간으로 이해할 수 있습니다.
공정 매개변수 및 입자 메커니즘은 자동으로 기록 및 모니터링되며 오프라인 입자 크기 분석 결과에 연결할 수 있습니다. 소프트웨어는 이 모든 정보를 원활하게 연결하여 과학자들이 고품질 데이터를 사용하여 탁월한 증거 기반 결정을 내리는 데만 집중할 수 있도록 합니다.
- EasyViewer 는 이미지 분석 기능이 있는 프로브 기반 이미징 도구로, 고해상도 이미지를 캡처하고 공정 중에 자연적으로 존재하는 결정, 입자 및 액적 크기 분포를 계산합니다.
- 파티클 트랙 결정 크기 및 카운트의 변화를 현장에서 추적합니다. 입자의 변화를 실시간으로 이해함으로써 과학자들은 원하는 결정화 메커니즘과 원치 않는 결정화 메커니즘을 신속하게 감지하고, 배치 간 일관성을 보장하며, 다운스트림 처리량과 제품 품질을 최적화할 수 있습니다.
- 자동화된 화학 반응기는 기존의 둥근 바닥 플라스크와 재킷이 있는 실험실 반응기를 대체합니다. 이러한 툴은 확장된 프로세스 조건 (process condition) 을 정확하고 자동으로 제어하고, 분석, 반복 실험, 규제 요구 사항에 대한 매개변수를 기록합니다.
간행물의 유당 결정화
아래는 유당 결정화에 초점을 맞춘 최근 간행물의 샘플입니다.
- 판달라네니, K., &; 아맘찰라, J. (2016). 유당 결정화 과정의 현장 모니터링을 위한 도구로서의 집속 빔 반사율 측정. 낙농 과학 저널, 99(7), 5244–5253. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10643
- 시디크, H., 브라운, CJ, 휴슨, I., 플로렌스, AJ (2015). 진동 배플 결정화기에서 유당에 대한 연속 초음파 결정화 공정의 확립. 유기 공정 연구 및 개발, 19(12), 1871–1881. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.5b00127
- Li, H., Kawajiri, Y., Grover, MA, &; Rousseau, RW (2014). 배치 결정화에서 결정 크기 분포를 추정하기 위한 경험적 FBRM 모델의 적용. 결정 성장 및 디자인, 14(2), 607–616. https://doi.org/10.1021/cg401484d
- 웡, SY, &; 하텔, RW (2014). 유당 정제의 결정화-A 검토. 식품 과학 저널, 79(3), R257–R272. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12349
- 촐랑기, A., &; 호세인, MM (2007). 유제품 폐수에서 단백질과 유당을 분리합니다. 화학 공학 및 가공: 공정 강화, 46(5), 398–404. https://doi.org/10.1016/j.cep.2006.05.022
- Gänzle, MG, Haase, G., &; Jelen, P. (2008). 유당: 결정화, 가수분해 및 부가가치 유도체. 국제 유제품 저널, 18(7), 685–694. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.003
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