Молочный сахар рафинированный и фармакопейный

Молочный сахар-сырец содержит примеси и не удовлетворяет требованиям фармацевтической и пищевой промышленности (отсутствие окраски, низкое содержание минеральных солей, отсутствие кислот, легкая растворимость, прозрачность раствора). Поэтому его подвергают рафинированию, т.е. очистке и перекристаллизации.

Технология производства молочного сахара рафинированного и фармакопейного включает следующие процессы: растворение молочного сахара-сырца; рафинацию и фильтрацию раствора; кристаллизацию лактозы; центрифугирование кристаллизата; сушку влажных кристаллов; упаковку.

1 – резервуар для отваривания альбумина; 2 – сепаратор-осветитель; 3 – накопительные резервуары; 4 – вакуум-выпарная установка; 5 – насосы; 6 – фильтр-пресс; 7 – сушилка; 8 – центрифуга; 9 – кристаллизатор; 10 – реактор-рафинер; 11 – резервуар для наведения диатомита

Рисунок 9.18 – Схема технологической линии производства молочного сахара пищевого

1 – резервуары; 2 – насосы; 3 – теплообменник; 4 – резервуар; 5 – гиперфильтрационная установка; 6 – вакуум-выпарная установка; 7 – кристаллизатор; 8 – центрифуга; 9 – реактор-растворитель; 10 – фильтр-пресс; 11 – контрольный фильтр; 12 – сушилка; 13 – измельчитель; 14 – бункер; 15 - дозатор

Рисунок 9.19 – Схема технологической линии производства рафинированного молочного сахара из ультрафильтрата подсырной сыворотки

В качестве сырья для производства молочного сахара рафинированного служит молочный сахар-сырец высшего сорта, для фармакопейного – улучшенный.

Молочный сахар-сырец растворяют в реакторах-растворителях при температуре 90-95 °С. Концентрация получаемого раствора при этом должна быть 55-65 % сухих веществ. Растворение продолжается около 1 ч. Раствор подогревают за счет пара, подаваемого в рубашку реактора. По достижении полного растворения вносят рафинирующие средства: активный уголь 1,5-2 %, диатомит – 1,5-2 и бланкит 0,05-0,07 % массы сахара-сырца. После внесения рафинирующих средств раствор выдерживают 15-20 мин и направляют на фильтрацию, которую производят на рамных фильтр-прессах. Предварительно на фильтрованную ткань намывают диатомит в виде суспензии. Суспензия диатомита в воде должна быть такой, чтобы на 1 м² фильтрованной поверхности приходилось 0,8 кг диатомита. После нанесения диатомита фильтр-пресс пропаривают, и из него удаляется остаток воды (сжатым воздухом). Затем сироп с рафинирующими средствами подают на фильтр-пресс. По окончании процесса фильтрования через фильтр-пресс сразу пропускают горячую воду, с тем, чтобы вымыть лактозу из осадка, оставшегося на фильтрованной ткани, что сокращает потери лактозы.

Рафинированный сироп направляют в кристаллизаторы. Кристаллизация по сравнению с получением сахара-сырца длится меньше и составляет 7-10 ч. Операции по центрифугированию и сушке аналогичны этим процессам при производстве сахара-сырца.

При производстве мелкокристаллического молочного сахара осуществляют измельчение готового рафинированного молочного сахара дроблением на вибромельницах или других установках. После этого сахар фасуют в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами. Такой сахар используют при производстве сгущенного молока с сахаром и в качестве затравки при направленной кристаллизации лактозы в сиропах или растворах высокой концентрации.

Сироп лактолактулозы. Вырабатывают из молочного сахара-сырца. Предназначен для производства продуктов детского и диетического питания.

Молочный сахар-сырец растворяют в реакторе-растворителе при температуре 70-75 °С до концентрации сухих веществ 15 %. После полного растворения в раствор вносят рафинирующие средства: активный уголь – 1,2-2 %, диатомит – 1,5-2, бланкит 0,05 %. Затем раствор выдерживают в течение 20-30 мин при непрерывном перемешивании. Готовый раствор с рафинирующими средствами направляют на фильтрование в рамный фильтр-пресс. В очищенном растворе проводят изомеризацию лактозы. Процесс ведут в эмалированном реакторе. Он включает известкование раствора лактозы, его термостатирование и нейтрализацию. В рафинированный раствор лактозы, находящийся в реакторе, при температуре 70 °С вносят раствор гидроокиси кальция (5 л на 1 м³ раствора лактозы) концентрацией 20 % и 20 % раствор едкого натра (8 л на 1 м³ раствор лактозы). Раствор термостатируют в течение 15-20 мин, после чего нейтрализуют 20 % раствором лимонной кислоты (4 л на 1 м³ раствора лактозы). По завершении процесса нейтрализации раствор повторно очищают на рамном фильтр-прессе. Очищенный раствор сгущают в вакуум-выпарной установке при температуре, не превышающей 70 °С, до плотности раствора 1255-1300 кг/м³. Сгущенный раствор охлаждают в кристаллизаторе до температуры 5-10 °С в течение 1-2 ч. Скорость охлаждения – 2-3 °С/ч. После этого кристаллизат разделяют на сироп и влажные кристаллы лактозы центробежным способом. Влажные кристаллы направляют на растворение, а раствор лактолактулозы фасуется во фляги или другую, согласованную с потребителем тару.

Срок хранения – не более 3 месяцев при температуре 10-15 °С и относительной влажности воздуха не выше 75 %.

Схема 9.6 – Последовательность технологических процессов производства сиропа лактолактулозы

1 - реактор-растворитель; 2 – фильтр-пресс; 3 – насосы; 4 – резервуар для сбора очищенного сиропа; 5 – вакуум-выпарная установка; 6 – расфасовочный автомат; 7 – центрифуга; 8 – кристаллизатор; 9 – реактор для изомеризации; 10 – резервуары для щелочей и лимонной кислоты

Рисунок 9.20 – Схема технологической линии производства сиропа лактолактулозы

Сироп молочного сахара. Вырабатывают из молочного сахара-сырца высшего сорта или улучшенного. Предназначен для использования в производстве продуктов детского питания на молочной основе в качестве полуфабриката, а также других продуктов.

Технология производства сиропа предусматривает следующие процессы: растворение молочно сахара-сырца, рафинацию раствора, фильтрацию раствора, кристаллизацию лактозы, резервирование, хранение.

Растворение осуществляют в герметической емкости (реакторе), снабженной рубашкой для нагревания и мешалкой. В реактор заливают воду или конденсат в таком количестве, чтобы после растворения сахара-сырца массовая доля сухих веществ составляла 57-60 %. После нагревания воды или конденсата до температуры 90-95 °С вносят необходимое количество молочного сахара-сырца. Это осуществляют при непрерывном перемешивании смеси до полного растворения кристаллов лактозы.

В полученный раствор при температуре 90-95 °С вносят суспензию рафинирующих средств: уголь активный осветляющий древесный порошкообразный марок ОУ-А, ОУ-Б или МД-0,5 – 1,5-2 %, гидросульфит натрия – 0,05-0,07, кизельгур (или диатомит) – 1,5-2 % к массе сахара-сырца.

Суспензию рафинирующих средств готовят отдельно, для чего в емкость с мешалкой (типа ванны ВДП) подают 3 части горячей воды и 1 часть рафинирующих средств. Затем суспензию рафинирующих средств направляют в реактор-растворитель. Смесь после выдерживания при температуре 90-95 °С при непрерывном перемешивании в течение 15 мин идет на фильтрацию.

Фильтрацию осуществляют на рамных фильтр-прессах периодического действия. В качестве фильтрующего материала используют двухслойные салфетки (лавсан-бельтинг). Фильтр-пресс перед началом работы готовят следующим образом: надевают на плиты фильтрованную ткань и плотно сжимают плиты и рамы зажимным винтом. За 10-15 мин до начала фильтрования фильтр-пресс прогревают паром через специальный патрубок, затем через него пропускают суспензию порошка кизельгура в горячей воде температурой 70-80 °С. Суспензию готовят из расчета 1 кг кизельгура на 15 л воды. Количество кизельгура, необходимое для фильтрования, определяют из расчета 0,8 л на 1 м² фильтровальной поверхности пресса. Вслед за намывкой кизельгура (или диатомита) в фильтр-пресс для вытеснения воды направляют сжатый воздух, после чего подают фильтруемый раствор. Мешалку реактора во время фильтрования не включают. По окончании фильтрации раствора через фильтр-пресс опять пропускают сжатый воздух для вытеснения из него остатков раствора. Затем пропускают горячую воду для промывки осадка. Промывную воду используют вторично в производстве.

Подачу раствора на фильтрацию и промывку осуществляют за счет сжатого воздуха или центробежным насосом.

В процессе фильтрации сироп поступает в кристаллизатор и одновременно в рубашку кристаллизатора подают хладагент (ледяная вода) с температурой 0-5 °С. Весь процесс направленной кристаллизации происходит при постоянно работающей мешалке. Сироп охлаждают в течение 15-20 мин до конечной температуры 35 °С. При этой температуре вносят 0,02 % мелкокристаллического рафинированного молочного сахара в качестве затравки, предварительно прокаленного при температуре 100-105 °С в сушильном шкафу в течение 20-30 мин. После внесения затравки температуру сиропа в течение 20-30 мин доводят до 10 °С. По достижении ее сироп в течение 15-20 мин интенсивно перемешивают, после чего он готов к использованию.

В тех случаях, когда использование сиропа молочного сахара задерживается, предусматривается его хранение в резервуарах для созревания сливок и производства кисломолочных напитков при температуре 10 °С не более 3 суток со дня выработки при периодическом перемешивании через каждые 2 ч в течение 15 мин.

Применение лактозы. Лактоза находит широкое применение в различных областях промышленности. В фармацевтической промышленности рафинированная лактоза, получаемая чаще путем распылительной сушки, используется при изготовлении таблеток. Лактоза хорошо комбинируется с различными добавками. При использовании в качестве препаратоносителя лактозу растворяют в летучем органическом веществе, например спирте, заливают в формы и высушивают. Стерилизованную горячим воздухом (например, при температуре 140 °С в течение 3 ч) лактозу используют, в частности, в качестве носителя при производстве антибиотиков.

Основной областью применения лактозы является использование ее для производства продуктов детского питания и для выравнивания уровня лактозы в молочных заменителях с ее уровнем в женском молоке (6,2 %).

Лактоза способствует поддержанию оптимального соотношения кальция, фосфора и магния в крови. Благодаря относительно медленному гидролизу, который происходит в тонком кишечнике под действием b-D-галактозидазы, лактоза обеспечивает постепенный приток энергии. У взрослых b-галактозидазная активность уменьшается до 20 % ее уровня, наблюдающегося у трехлетних детей.

Во время второй мировой войны лактоза приобрела особое значение в качестве ферментационной среды для получения пенициллина.

Лактозу используют для улучшения вкусовых свойств питьевого молока 2 % жирности, добавляя ее до уровня 6,7 %. Кроме того, лактозу применяют для обогащения сырных паст, шоколадных напитков, сухих кофейных сливок. Вследствие хорошей сыпучести и растворимости лактозу можно добавлять в сухие суповые концентраты. Кристаллы лактозы размером 1 мкм часто применяют для затравки при изготовлении сгущенного молока или мороженного в целях предотвращения образования крупных кристаллов. Желательный размер кристаллов лактозы в этих продуктах – не более 10 мкм. Такие кристаллы не ощущаются на вкус. При величине кристаллов более 16 мкм продукт приобретает песчанистый привкус.

В мясной промышленности лактоза, добавляемая в количестве 1-2 %, используется как источник углеводов для улучшения ферментации.

В большом числе патентов предлагается использовать лактозу в качестве заменителя сахарозы.

В хлебопекарной промышленности лактозу применяют для получения на изделиях золотисто-коричневой корочки. Соединения, образующиеся в ходе реакции Майера, используются при изготовлении жареного хрустящего картофеля и сахарной глазури, в которые добавляют 15-20 % лактозы. Получаемые при добавлении лактозы продукты менее сладкие, чем при добавлении других сахаров, так как лактоза обладает наименьшей степенью сладости.

В последнее время все большее значение приобретает использование лактозы в кондитерской промышленности. При добавлении кристаллизованной лактозы улучшается основа карамелей, особенно после ферментативного расщепления. Кроме того, использование лактозы позволяет избежать переслащивания. Количество заменяемой сахарозы составляет 15-20 %. Лактозу применяют также при изготовлении горького шоколада.

Важной областью применения лактозы в кондитерской промышленности является производство диабетических продуктов (степень сладости смеси лактозы, цикламата и сахарина в соотношении, например, 93 г + 5 г + 2 г равна 100).

Инвертированные, т.е. гидролизованные, растворы лактозы находят применение как в кондитерской промышленности, так и при производстве мороженого. При этом лактозой можно заменить 25 или 50 % сахарозы при изготовлении мороженого, 50 % крахмальной патоки при выработке конфет типа тоффи, карамели и мармелада и 100 % при получении пектинового желе.

Растворы глюкозы и галактозы применяют при изготовлении продукта, подобного искусственному меду.

Считается, что лактоза обладает ценной способностью к адсорбированию запахов и красящих веществ (например, по отношению к диацетилу и спиртам). Замена 15 % сахарозы на лактозу улучшает окраску фруктовых консервов. Высушенная распылением лактоза в количестве 15-50 % добавляется к таким продуктам, как нюхательный табак, обладающим хорошей сыпучестью и диспергирующими свойствами. Добавление лактозы (2-10 %) позволяет улучшить вкус и запах продуктов из рыбы.

Меньшую роль играет в настоящее время применение лактозы в других областях (серебрение зеркал, пиротехника и использование в качестве полирующего средства в зубных пастах).