Samenvatting Zuiveltechnologie - Kristalliseren, concentreren en indampen

Kristalliseren




 Oplosbaarheid en kristallisatie van lactose

 Kristalvormen
- Lactose dat is opgelost in melk komt in 2 structuurvormen voor: α- en β -lactose
 Verschillen in eigenschappen:
o β-lactose hogere maximale oplosbaarheid (in gram lactose/liter)
o Verschil in ruimtelijke structuur  oriëntatie OH-groep
o T = 0 graden  β : α = 1,64
 Temperatuurverandering  mutarotatie
- Lactose kan voorkomen in 3 kristalvormen  3 vormen van belang:
1. Melk indampen beneden 93,5 graden en dan indrogen  α-lactose-hydraat: een kristal
met 1 molecuul kirstalwater H2O per molecuul lactose
 Zijn vaak groot, hard en lossen langzaam op in water + weinig hygroscopisch
 Water is sterk gebonden
 Hygroscopisch: vocht uit de lucht aantrekkend
2. Rustig indampen/drogen melk boven 93,5 graden  kristallisatie watervrij β-lactose
 Bezit geen kristalwater
 Snel en goed oplosbaar en niet erg hygroscopisch
3. Snel drogen  amorfe lactose
 Door zeer snelle droogproces  geen tijd om zich netjes tegen elkaar te nestelen tot
kristalrooster
 Heel hygroscopisch: het probeert water uit lucht aan te trekken om alsnog te kunnen
kristalliseren tot het α-hydraat
 Kristallisatie blijft uit bij vochtgehalte < 5%
 Vochtgehalte >8%  uitkristalliseren  ongewenst: harde kluiten




1

,- Oververzadigde oplossing lactose: de oorspronkelijke hoeveelheid overgebleven vloeibaar
water is zeer sterk gedaald  in de geringe hoeveelheid overgebleven vloeibaar water is de
lactose oververzadigd geworden (roomijs)
 Hierbij kristalliseert lactose uit tot a-lactose-hydraat
- Dehydrateren van a-lactose-hydraat is erg lastig  Het kan problemen veroorzaken bij het
bepalen van de droge stof inhoud van melk en zuivelproducten  deze bepaling impliceert
verdamping van water bij verhoogde temperatuur.
- Van belang om temperatuur boven 93,5°C te houden  vorming a-lactosehydraatkristallen
voorkomen
- Amorf lactose wordt gevormd tijdens snelle droging (sproeidrogen)  aanwezig in glazen
toestand  veel eigenschappen (hardheid, dichtheid, specifeke warmte) lijken op die van
kristallijne suiker  maar niet perfect
 Bevat paar procent water en kan snel oplossen door toevoeging van water  vorming
a-lactosehydraatkristallen
 Als watergehalte amorfe lactose laag (5%)  geen kristallisatie  product trekt water
uit vochtige lucht aan en bij watergehalte van 8% begint a-lactosehydraat te
kristalliseren (bij kamertemperatuur)
 Uitgestelde kristallisatie is belangrijke factor
 Uitgestelde kristallisatie is belangrijke factor in relatie met gesproeidroogde poeders
gemaakt van magere melk of wei want dit veroorzaakt harde klonten in het poeder 
poeder kan 1 grote brok worden
- Figuur geeft een overzicht van alle mogelijke kristallisatie modifcaties  verschillende
eigenschappen
 Stabiele watervrije a-modifcatie (S-lactose) is redelijk oplosbaar in water  een
geconcentreerde oplossing is onstabiel  a-hydraat begint te kristalliseren
 S-lactose is niet erg hygroscopisch  onstabiele watervrije a-vorm is hygroscopisch
 overgang naar a-hydraat vindt gemakkelijk plaats
- Onmogelijk om pure kristallen te krijgen (a-hydrate bevat altijd beetje B-lactose en
andersom)




2

,  Kristallisatie van a-lactose hydraat
- Deze kristallisatie is van groot belang
- a-hydraat is slecht oplosbaar en kan in
melkproducten kristalliseren (ijs + zoete
gecondenseerde melk)
- Grote kristallen kunnen gemakkelijk gevormd
worden omdat beide nucleatie en kristalgroei
traag zijn
- Kleine kristallen toevoegen  voor snelle
vorming van voldoende kristallen
- Om segregatie en ontwikkeling van zanderigheid
in melkproducten te voorkomen moeten de
grootste kristallen niet groter zijn dan 10 μm
- Meest voorkomende vorm is tomahawk
 Groei niet in richting van b as  in 010, K of 150
 011 zijvlakken groeien ook helemaal niet
 Top van kristal is ook punt waar kristal begon met groeien
 Kristalgroei is traag door efecten van mutarotatie en difusie van a-lactose op het
kristal
- Vermoedelijk zijn er moeilijkheden voor moleculen om in kristalrooster te passen  bepaalt
hoe kristal gaat groeien
 B-lactose past goed in 010 en 011 zijden van het kristalrooster  voorkomt verdere
opname a-lactose + groei anderen zijden beperkt
 Kleine hoeveelheid B-lactose aanwezig  011 groeit snel  naaldkristallen
 Kristalgroei kan ook vertraagd worden door ribofavin (in melk)
- Kristalgroei remmer
 Als a-lactose hydraat wordt gezuiverd door herkristallisatie, neemt de snelheid van
kristalgroei af + pH van lactose oplossing verhindert verdere kristallisatie 
kristalgroeiremmer aanwezig  grotere afniteit voor lactosekristal dan a-lactose zelf
 Mix van lactose monofosfaten  remt vooral de groei bij lage supersaturatie en
veroorzaakt remming van nucleatie in lactose oplossingen  kan worden verwijderd
door ionenuitwisseling




 Lactose kristallen
- Zoete gecondenseerde melk bevat 38
tot 45 g lactose per 100 gram water
- De oplosbaarheid van lactose in zoete
gecondenseerde melk is veel kleiner
door de aanwezigheid van sucrose 
75% van lactose neigt te kristalliseren
= 8g per 100g zoete gecondenseerde
melk
- Door de hoge viscositeit zal nucleatie traag zijn en slechts een paar kernen zouden worden
gevormd per eenheid van het volume melk, wat leidt tot grote kristallen
3