Молочный сахар - это сладость советских ребятишек, которые за него готовы были отдать все что угодно. Те времена уже давно прошли, да и выбор конфет стал настолько огромен, что о том, чтобы приготовить вкуснятину у себя дома, никто и не думает.

Наверное, каждому из нас мама или бабушка варила молочный сахар. Так почему же не попробовать сделать его самим? Ведь это просто и легко, но зато очень вкусно.

Что же нам необходимо для процесса приготовления этого чудо-лакомства?

• Три стакана
• Стакан молока.
• Столовая ложка сливочного масла.
• Изюм и арахис (или грецкие орехи) - по желанию.

Количество главных ингредиентов (молока и сахара) можно менять, но соблюдение соотношения 1:3 должно быть обязательным.

Этапы приготовления

В заранее подготовленную и вымытую ёмкость, в которой вы собираетесь варить молочный сахар, помещаем все ингредиенты. Для этого хорошо подойдет глубокая Ставим посуду на плиту на небольшой огонь. Как только молочный сахар начнет закипать, уменьшаем его и оставляем варить лакомство до полной готовности. Но при этом не забываем постоянно мешать, чтобы наша сладость не подгорела.

Учтите, что при приготовлении этой вкуснятины очень важно, чтобы сахар не растворился полностью, иначе получится совсем не то, что вы хотели. Это должны быть кристаллы.

Теперь необходимо проверить готовность молочного сахара. Для этого нужно капнуть немного получившейся смеси на тарелку и через некоторое время посмотреть, будет ли она стекать с неё или нет. Если она застыла, то вареный сахар готов, если нет, то необходимо поварить еще.

Затем возьмите глубокую тарелку и смажьте ее слоем сливочного масла. Если вы желаете, чтобы ваше лакомство было похоже на магазинный щербет, то на ее дно положите обжаренный арахис или изюм (а можно и то, и другое) и залейте вареным сахаром. Все, теперь осталось ждать, пока он остынет. Сладость советских ребятишек готова. После остывания аккуратненько подденьте всю массу ножом и разрежьте ее на кусочки.

Для любителей чего-то необычного можно приготовить фруктовый сахар (тот же вареный, но с добавлением фруктовых корок).

Для этого вам понадобится:

На средний огонь поставьте сковороду и налейте в нее четверть стакана молока. Затем насыпьте сахар и доведите все до кипения. Но не забывайте периодически мешать смесь. Ждем, пока испарится вся жидкость. Сахар должен получиться рассыпчатым.

В это время нарежем очень мелко вымытую кожуру апельсина. Для этого можно воспользоваться кухонными ножницами. После того, как сахар начнет коричневеть, необходимо непрерывно его помешивать, чтобы его приготовление было равномерным. Затем вливаем в него остатки молока (около 3/4 стакана) и кладем Продолжаем варить сахар до того, как испарится вся жидкость.

После этого на смазанную растительным маслом тарелку выкладываем получившуюся смесь и даем ей остыть. Затем также режем ее на кусочки или просто ломаем.

Молочный сахар (лактоза) - уникальный углевод животного происхождения, который выполняет в организме человека энергетические, структурно-пластические и другие важные физиологические функции. Поэтому потребителями лактозы как продукта являются фармакопейная, медицинская, микробиологическая, биохимическая и пищевая промышленность. В соответствии с потребностями промышленности производят десять видов и сортов молочного сахара по отраслевому стандарту «Молочный сахар». Для медицинских целей производят фармакопейный и рафинированный молочный сахар; для пищевых продуктов - пищевой молочный сахар; для технических целей, а также ферментации и рафинации - сахар-сырец (по стандарту Международной молочной федерации (ММФ) он называется технической лактозой). В качестве промышленного полуфабриката производят кристаллизат молочного сахара.

Общая технологическая схема производства молочного сахара различных кондиций представлена на рисунке 2. Производство молочного сахара в аппаратурном оформлении представлено на рисунке3.

Молочный сахар-сырец выпускается нескольких видов в зависимости от содержания лактозы, воды и азотистых соединений: улучшенный, высшего и первого сорта. Средний состав молочного сахара-сырца, %: массовая доля воды - 2,0-3,0; золы - 1,5-3,0; азотистых соединений - 1,0-3,0; лактозы - 95,5 (сахар-сырец улучшенный) и 93,1 (высшего сорта) и 90,0% (сахар-сырец первого сорта).

Технологический процесс производства молочного сахара-сырца заключается в следующем.

Приемка и оценка качества сырья.

Промежуточное резервирование сырья при 10 °С. В этом случае проводят предварительную пастеризацию.

Очистка от молочного жира и казеиновой пыли на сепараторах, в частности используют саморазгружающийся сепаратор марки А1-ОХС. В результате сепарирования из сыворотки выделяют казеиновую пыль в виде белковой массы с влажностью 80-85% и подсырные сливки. Белковая масса может использоваться в производстве плавленого сыра, творожных изделий и других белковых продуктов, а сливки - в производстве масла.

Тепловая обработка очищенной сыворотки проводится с целью для выделения сывороточных белков. Используется тепловой метод коагуляции, при котором сыворотку нагревают до 90-95 °С. Если в качестве сырья для получения лактозы используется подсырная сыворотка, то ее подкисляют до 30-35 °Т, а если творожная или казеиновая сыворотка -ее раскисляют щелочью до 10-15 °Т.

Для отделения белковых веществ можно использовать фильтрование, но в основном применяется центрифугирование. Используются сепараторы Ж5-ОТС. В результате получают осветленную сыворотку и белковую массу из сывороточных белков (альбуминное молоко) с массовой долей сухих веществ 6-10%. Осветленная сыворотка направляется дальше по технологическому процессу, а альбуминное молоко используется в производстве белковых молочных продуктов.

Сгущение очищенной и осветленной сыворотки проводят до концентрации сухих веществ 60-65%) в вакуум-выпарных установках при температуре 50-65 °С для предупреждения карамелизации молочного сахара. Окончание процесса сгущения определяют по плотности сыворотки, которая должна составлять 1300 кг/м 3 при температуре 60-65 °С. Для предупреждения сильного пенообразования в процессе сгущения используют пеногасители.

Кристаллизация лактозы проводится в кристаллизационно-охладительных установках при длительном или ускоренном режимах. При длительном режиме начальная температура 90 °С, а в конце процесса - 10 °С. Продолжительность длительной кристаллизации составляет около 35 ч. Каждые 30 мин сыворотку перемешивают.

При ускоренной кристаллизации продолжительность процесса составляет около 15 ч, и охлаждение проводят от начальной температуры 70 °С, до конечной - 10 °С, со скоростью охлаждения 5,5 °С в час. Отделение кристаллов от мелассы (межкристалловой жидкости) осуществляют центрифугированием или фильтрованием.

Кристаллизованный молочный сахар должен иметь влажность 8-12%.

Сушка кристаллов проводится в сушилках барабанного типа либо в псевдоожиженном слое. Температура греющего воздуха на входе в сушилку - 130-140 °С, на выходе 65-75 °С. Молочный сахар охлаждают в пневмотранспорте и отправляют на фасовку и упаковку.Хранят в мешках бумажных с полиэтиленовыми вкладышами в течение 12 мес.

Пищевой молочный сахар Состав молочного сахара: лактоза -95,7%; влага - 1,8%; зола - 1,5%; азотистые соединения - 0,16%.

Особенности технологии пищевого молочного сахара состоят в дополнительной операции - рафинировании, которую проводят при 70-80 °С в течение 30 мин при постоянном перемешивании. Для удаления примесей применяют осветляющий активированный уголь и гидросульфат натрия.

Рафинированный молочный сахар. Состав: лактоза - 98,6%, влага -1,0%, зола - 0,3%. В качестве сырья используют молочный сахар-сырец высшего сорта. Дополнительные операции технологического процесса: растворение сырца в горячей воде температурой около 90 °С; очистка и фильтрация для выделения активированного угля и красящих веществ, размол сухого порошка молочного сахара.

Продукты на основе биологической обработки сыворотки

К инновационным продуктам на основе биологической обработки молочной сыворотки можно отнести продукты, полученные в результате биотехнологической обработки лактозы, в частности, глюкозо-га-лактозные сиропы ферментативного и кислотного гидролиза, а также бифидогенные продукты на основе лактулозы.

Лактоза представляет собой дисахарид, состоящий из моносахаридов глюкозы и галактозы. Лактозу можно расщепить до моносахаридов с помощью кислотного или ферментного гидролиза. Для обеспечения кислотного гидролиза сыворотку нагревают до 100 °С и пропускают через катионообменную смолу в водородной форме. Степень гидролиза регулируется уровнем рН, температурой и продолжительностью гидролиза. В процессе кислотного гидролиза продукт приобретает коричневый цвет. Поэтому его рекомендуется обрабатывать активированным углем. Для ферментативного гидролиза используют фермент р-галактозидазу (лактазу), которая может непосредственно вноситься в сыворотку или закрепляться на носителе, через который пропускается сыворотка (иммобилизированный фермент). В первом случае дорогостоящий фермент используется один раз, но его необходимо в продукте инакти-вировать, для чего его подвергают тепловой обработке или воздействию рН. Во втором случае благодаря иммобилизации фермента возможно его многократное использование, но тогда требуются специальные носители для фермента, которые обеспечивали бы необходимые условия ферментативного гидролиза, были бы эффективны при эксплуатации и доступны для санитарной обработки.

После гидролиза сыворотки водный раствор глюкозы и галактозы сгущают и получают глюкозо-галактозный сироп, который слаще лактозы и его могут потреблять люди, страдающие непереносимостью лактозы или различными формами лактазной недостаточности.

Глюкозо-галактозный сироп - это прозрачная, вязкая жидкость желтого цвета с карамельным привкусом, по внешнему виду напоминающая свежесобранный мед.Технология производства глюкозо-галактозного сиропа на основе кислотного гидролиза состоит из следующих операций.

Подсырную сыворотку очищают от белков на ультрафильтрационной установке. Концентрат белков (ретентат) используют в производстве белковых продуктов, а полученный фильтрат (пермеат) подсырной сыворотки направляется на подсгущение в обратноосмотическую установку или в вакуум-аппарат.

В подсгущенный фильтрат добавляют НС1 до рН 4,6, нагревают до 95 °С и выдерживают при этой температуре 15-20 мин. Далее смесь направляют на сепарирование, в результате чего получают чистый раствор лактозы. После добавления очередной порции соляной кислоты доводят рН среды до 0,5-1,5 ед., нагревают до 95-99 °С и в течение 4 ч проводят кислотный гидролиз. Для удаления солей, придающих специфический соленый сывороточный вкус, гидролизат направляют на деминерализацию, которую можно проводить с помощью электродиализа или ионо-обмена. Принципиальная аппаратурная схема ионообменной установки для деминерализации представлена на рисунке 3.

После обессоливания проводят сгущение гидролизата до концентрации сухих веществ 60%. Рафинирование сгущенного гидролизата проводят активированным углем при температуре 70-75 °С с выдержкой 10-15 мин. Далее сироп фильтруют и фасуют. Срок хранения готового продукта не должен превышать 30 сут. при температуре до 20 °С.

Продукты на основе лактулозы

Лактулоза - это производная лактозы, представляющая собой ди-сахарид, состоящий из галактозы и глюкозы. Лактулоза в природе встречается в основном в женском молоке и является мощным фактором роста бифидо- и лактобактерий. В результате метаболизма лактулозы в желудочно-кишечном тракте снижается образование аммиака и уменьшается его всасывание в кровь. Установлено, что лактулоза участвует в повышении иммунитета. Поэтому лактулозу и продукты на ее основе рекомендуют для детского, геродиетического и лечебного питания. За последние годы разработан и выпускается отечественной промышленностью следующий ассортимент продуктов на основе лактулозы: сироп лакто-лактулозы; лактулоза пищевая; концентрат лактулозы; концентрат лактулозы «Лактулак» и «Лактусан»; углеводный модуль «Алкософт»; продукт «Биталакт», а также ряд продуктов комового назначения. Ассортимент этих продуктов расширяется и, по мнению разработчиков, они относятся к продуктам XXI века.

Сироп лакто-лактулозы используют при производстве продуктов детского питания, для гуманизации молока сельскохозяйственных животных. Сироп лакто-лактулозы - жидкость с небольшим осадком, растворимым при нагревании. Цвет - от светло - до темно-коричневого.

Вырабатывается из раствора молочного сахара-сырца путем рафинирования, частичной изомеризации лактозы в лактулозу и концентрирования изомера.

Технология сиропа лакто-лактулозы состоит из следующих операций.

Приготовление раствора. Растворяют сахар-сырец при температуре 70 °С и получают раствор с концентрацией лактозы 15%. Раствор рафинируют, очищая его от балластных веществ. Для рафинирования применяют активированный уголь, а процесс ведут при 70 °С в течение 20-30 мин при постоянном перемешивание. Раствор фильтруют для удаления активированного угля и красящих веществ. Далее проводят изомеризацию, она включает три процесса.

Известкование раствора лактозы. В раствор лактозы вносят раствор щелочи натрия (NaOH) или кальция (Са(ОН) 2) . Доводят рН среды до 10 ед.

Термостатирование. Нагревают и выдерживают раствор лактозы и щелочи при температуре 70 °С в течение 15-20 мин.

Нейтрализация. Доведение рН среды до нейтрального состояния: для этого в раствор добавляют лимонную кислоту до рН 6,5-6,8 ед.

Затем проводят фильтрацию раствора, сгущение на вакуум-выпарной установке при 70 °С, охлаждение и кристаллизацию углеводов. Кристаллизацию проводят при непрерывном перемешивании и охлаждении до 5-10 °С со скоростью 2-3 °С в час. При температуре 5-10 °С сироп выдерживают 1-2 ч и подают на центрифугирование для отделения кристаллов лактозы от сиропа лакто-лактолузы. Сироп направляют на фасовку, а кристаллы лактозы - на повторное использование в производстве сиропа лакто-лактулозы. Фасуют сироп во фляги, хранят в течение 3 мес. при 10-15 °С. Готовый продукт содержит 50% сухих веществ, в том числе 32% лактулозы.

Лактулоза пищевая вырабатывается из молочного сахара-сырца не ниже высшего сорта или из рафинированной и пищевой лактозы и содержит 50% сухих веществ, в том числе 35% лактулозы.

Концентрат лактулозы вырабатывают с концентрацией сухих веществ 55% по следующей технологической схеме: Приготовление раствора лактозы и очистка его от взвешенного осадка; изомеризация лактозы в лактулозу, электродиализная обработка раствора лактулозы; рафинирование; ионообменная обработка на ионообменных смолах; фильтрация; сгущение вакуум-выпариванием; кристаллизация и отделение кристаллов лактозы; досгущение; вторичная кристаллизация лактозы и отделение кристаллов; пастеризация концентрата лактулозы; расфасовка, упаковка и хранение.

Используют концентрат лактулозы в качестве бифидогенной добавки в молочные продукты для питания детей раннего возраста, начиная с первых дней жизни, и в продукты лечебно-профилактического назначения.

Концентрат лактулозы «Лактулак» с концентрацией сухих веществ 50% вырабатывают в зависимости от исходного сырья трех видов. «Лактулак-1» вырабатывают из молочного сахара-сырца, «Лактулак-2» - из молочного сахара-сырца или мелассы рафинированного молочного сахара, «Лактулак-3» - из рафинированного молочного сахара. Продукт используется в детском, лечебном, лечебно-профилактическом питании и при производстве фармацевтических средств.

Углеводный модуль «Алкософт» выпускается в форме сиропа с концентрацией сухих веществ 55% и используется в качестве добавки к безалкогольным, слабоалкогольным и алкогольным напиткам для частичного или полного снижения их токсичности и улучшения органолеп-тических показателей.

Концентрат лактулозы «Лактусан» выпускается в форме сиропа с концентрацией сухих веществ 55%. Его используют как фактор роста би-фидобактерий в производстве пробиотиков и в качестве лечебно-профилактического средства при дисбактериозе у детей и взрослых людей.

9-04-2013, 12:26

Состав и свойства молочного сахара. Наряду с белками и жирами к основным питательным веществам принадлежат углеводы. К ним относятся сахара. Важное значение имеют моносахариды с общей формулой С6Н12О6 (глюкоза, галактоза, фруктоза и пр.) и дисахариды - С12Н22О11 (сахароза, лактоза и пр.). Различие в свойствах сахаров, имеющих одинаковое количество углерода, водорода и кислорода, обусловлено различным пространственным расположением атомов в молекуле.
В пищевой технологии широко применяется реакция расщепления дисахаридов с присоединением воды на составляющие их моносахариды. При распаде сахарозы выделяются глюкоза и фруктоза, при распаде лактозы - глюкоза и галактоза.
Из углеводов в молоке находится молочный сахар (лактоза), формула его С12Н22О11. Количество молочного сахара в коровьем молоке 4,5-5,2% с относительно небольшими колебаниями. Выделяют молочный сахар из сыворотки.
Из растворов при температуре ниже 93° С молочный сахар кристаллизуется с одной частицей воды С12Н22О11*Н2О (моногидрат).
Молочный сахар в 5-6 раз менее сладок, чем сахароза (свекловичный сахар) и менее растворим в воде. Растворимость молочного сахара в 100 мл воды при 0°С - 11,9 г, при 20° С - 19,2 г, при 30° С - 24,8 г, при 80° С - 104,1 г, при 100° С - 157,1 г.
В молоке молочный сахар находится в двух формах: α и β; α-форма менее растворима, чем β-форма, и это вызывает, как увидим дальше, некоторые особенности кристаллизации молочного сахара в сгущенном молоке. Молочный сахар - дисахарид, при гидролизе расщепляется с присоединением одной частицы воды, образуются две частицы моносахаридов - глюкоза и галактоза.
Длительное нагревание молока при температуре 100°С или немного выше вызывает реакцию между аминокислотами белков и молочным сахаром с образованием меланоидинов, состав которых еще точно не установлен. Окраска их коричневатая. При высокой температуре (170-180° С) происходит карамелизация молочного сахара и появление бурой окраски.
Молочнокислое брожение. При развитии в молоке молочнокислых бактерий возникает молочнокислое брожение. В первой стадии процесса под действием фермента лактазы, продуцируемой молочнокислыми бактериями, происходит гидролиз молочного сахара на гексозы (глюкозу и галактозу) и затем в результате последующих превращений образуется молочная кислота. В конечном итоге из одной молекулы молочного сахара (лактозы) образуется четыре молекулы молочной кислоты.

Ароматообразующие молочнокислые бактерии сбраживают молочный сахар и лимонную кислоту и, кроме молочной кислоты, продуцируют повышенное количество летучих кислот (уксусной и пропионовой), ароматические вещества (диацетил, эфиры и др.) и углекислый газ.
Почти исключительно молочнокислое брожение протекает при производстве простокваши, ацидофильного молока и некоторых других молочных продуктов.
Спиртовое брожение. Его вызывают специальные молочные дрожжи. При этом первоначально молочный сахар расщепляется на две частицы моносахаридов. Затем в результате последующих ферментативных реакций образуются спирт и углекислый газ Реакцию можно представить в следующем виде.

Молочнокислое и спиртовое брожения сопровождаются выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности микроорганизмов.
Применение молочного сахара. Используют его для пищевых целей и в медицинской промышленности для выработки антибиотиков. Большое значение молочный сахар имеет в технологических процессах переработки молока.

Лактоза - дисахарид, построенный из остатков D-глюкозы и D-галактозы, соединенных связью 1→4,

Остаток галактозы

Остаток глюкозы

α-Лактоза

Лактоза в 5 - 6 раз менее сладкая, чем сахароза, и хуже растворяется в воде.

В молоке молочный сахар находится в двух формах: α и β. При 20°С содержится 40% α-лактозы и 60% β-лактозы. α-Форма менее раствори­ма, чем β-форма. Обе формы могут переходить одна в другую, скорость перехода одной формы в другую зависит от температуры.

Из водных растворов лактоза кристаллизуется с одной молекулой кри­сталлизационной воды в α-гидратной форме. В такой форме ее получают из молочной сыворотки и используют в производстве пенициллина, в пи­щевой и фармацевтической промышленности. Кристаллизация лактозы при выработке сгущенного молока с сахаром - очень важная технологи­ческая операция, обусловливающая качество молочных консервов.

При нагревании молока до температуры выше 100°С (особенно при стерилизации и высокотемпературной обработке) молочный сахар час­тично превращается в лактулозу. Лактулоза отличается от молочного са­хара тем, что содержит вместо остатка глюкозы остаток фруктозы. Лактулоза хорошо растворяется в воде (не кристаллизуется даже в кон­центрированных растворах), в 1,5 - 2 раза более сладкая, чем лактоза. Ее широко применяют в производстве продуктов детского питания, так как кроме перечисленных положительных свойств лактулоза стимулирует развитие бифидобактерий в кишечнике детей. Обычно при выработке сухих молочных продуктов для детского питания используют смесь лактулозы с лактозой - лакто-лактулозу.

При высоких температурах нагревания (160 - 180°С) молочный сахар карамелизуется и раствор лактозы приобретает коричневую окраску. При принятых в молочной промышленности режимах тепловой обработки молока карамелизации лактозы почти не происходит.

Нагревание молока при температуре выше 95°С вызывает его легкое побурение. Оно обусловлено не карамелизацией, а реакцией между лак­тозой, белками и некоторыми свободными аминокислотами (реакция Майара, или Мейлларда). В результате реакции образуются меланоидины (от греч. melanos - черный) - вещества темного цвета с явно выражен­ным привкусом карамелизации. Химический

Молочный сахар под действием разбавленных кислот гидролизуется. При этом он распадается на D-галактозу и D-глюкозу, которые затем превращаются в альдегиды и кислоты. Молочный сахар гидролизуется также под действием лактазы, выделяемой молочнокислыми бактерия­ми, дрожжами и другими микроорганизмами

Брожение. Это процесс глубокого распада молочного сахара (без уча­стия кислорода) под действием ферментов микроорганизмов. При бро­жении молочный сахар распадается на более простые соединения: кис­лоты, спирт, углекислый газ и пр. В результате выделяется энергия, не­обходимая для жизнедеятельности организмов. В зависимости от обра­зующихся продуктов различают молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожения.

Все виды брожения до образования пировиноградной кислоты идут по одному и тому же пути. На первой стадии молочный сахар под влия­нием лактазы распадается на моносахариды: глюкозу и галактозу (галактоза не подвергается непосредственному брожению и переходит в глюкозу)

С 12 Н 22 О 11 +Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Лактоза Глюкоза Галактоза

В дальнейшем глюкоза вовлекается в целый рад ферментативных ре­акций. Из каждой молекулы глюкозы образуется две молекулы пировиноградной кислоты.

С 6 Н 12 О 6 → 2 СН 3 СОСООН

Лактоза Пировиноградная кислота

Последующие превращения пировиноградной кислоты (в зависимо­сти от вида брожения) идут в разных направлениях, которые определя­ются специфическими особенностями (составом ферментов) микроор­ганизмов.

Молочнокислое брожение - основной процесс при производстве кис­ломолочных продуктов, сыров, кисло-сливочного масла. Спиртовое броже­ние происходит при выработке кефира, кумыса и ацидофильно-дрожжевого молока. Пропионовокислое брожение играет важную роль в созрева­нии сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, со­ветский и др.). Маслянокислое брожение при производстве молочных про­дуктов нежелательно, так как является причиной появления в кисломолоч­ных продуктах неприятного вкуса и запаха, а в сырах - вспучивания.

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОЧНОМ САХАРЕ.

1.1. ПРИРОДА И СИНТЕЗ ЛАКТОЗЫ.

Лактоза (молочный сахар) по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов, а именно дисахаридов (биоз).

Первые сведения о молочном сахаре как составной части молока встречаются в работе итальянского ученного Фабрицио Бертоллети (1633 год). Выпаривая молочную сыворотку он получил из нее «важнейшую соль молока», которое писал под названием «манна» - кашице – образная масса. Молочным сахаром полученное вещество назвал Шель (1780 год) установил, что молочный сахар относится к углеводам, и внес его в этот ряд под названием лактоза. Химическая формула лактозы С 12 Н 22 О 11 , структурная

Н Н

НО – С С

Н – С – ОН Н – С – ОН

О О О

НО – С – Н НО – С – Н

Н – С НО – С – Н

Н – С Н – С

СН 2 ОН СН 2 ОН

Лактоза содержит 12 связанных атомов углеродов 22 атома водорода, 9 гидроксильных атомов, 1 эфирный и 1 карбоксильный. Лактоза может синтезироваться химическим и биологическим путем. Теоретический химический синтез лактозы может быть осуществлен по равенству С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6 Û С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О

глюкоза галактоза лактоза вода

Механизм биологического образования лактозы в организме лактирующего животного до конца еще не выяснил. Если предложить, что лактоза синтезируется в организме, то единственным источником синтеза ее является глюкоза крови, приносимая к вымени. Глюкоза пространственной перестройкой (галактозогенезом) превращается в галактозу. В молоке, кроме лактозы, содержится другие углеводы и их производные. Из моносахаридов (моноз) молока важное значения имеет глюкоза и галактоза, являющиеся структурными элементами молекулы лактоза и ее гидролиза.

1.2 ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ЛАКТОЗЫ.

Лактоза относится классу активных (восстанавливающих, редуцирующих углеводов). Обладая слабыми кислотными свойствами, она связывает приблизительно 2 моля едкого натра на 1 моль сахара. Различные функциональные группы в структуре лактозы обуславливают ее большую химическую активность. Циклическая форма лактозы может переходить в альдегидную.

Гликозидная связь между монозами в лактозе может быть гидролизована химические или ферментотивно. Химический гидролиз лактозы может быть вызван действием сильных кислот (например соляной). 1 г. лактозы, нагретый до 100° С, полностью гидролизуется на глюкозу и галактозу в течении 1 ч в 100 мл 10 % - ной серной кислоты. Гидролиз соляной кислотой может протекать при низкой температуре (ниже 10° С) и при нагревании. Гидролиз лактозы осуществляется труднее гидролиза сахарозы, на практике считают, что лактоза устойчива в кислых растворах.

В щелочных растворах лактоза окисляется до сахариновых кислот, а затем осмоляется – буреет. Щелочной распад лактозы носят энольный характер а скорость его зависит от температуры. В результате нагревания лактоза и его водные растворы значительно изменяются, что определяет химизм технологических режимов. Кристаллы α – гидрата при нагревании до 87° С начинают плавится, при 100° С постепенно теряет кристаллизационную воду, а при 110° С становится безводными.

Повышение температуры, щелочная реакция среды, увеличение концентрации, наличие ионов меди и железа ускоряют образования меланоидинов из сахара, в том числе и из лактозы.

При производстве молочного сахара мелоноидиновая реакция должна быть по возможности исключена.

Лактоза сравнительно легко подвергается воздействию ферментов продуцируемых микроорганизмами. Распад лактозы осуществляется под действием лактазы, продуцируемой стенками кишечника и микроорганизмами, при чем фермент действует на α – и β формы лактозы.

Теоретически по количеству молочной кислоты в молоке можно судить о степени разложении лактозы. Направленный гидролиз лактозы до моноз осуществляется так же ферментом β – галактозидазой. Лактоза не расщепляется ферментом пивных и хлебных дрожжей. На реакции брожения лактозы основа на производство кисломолочных продуктов, сыров. При получении молочного сахара брожения необходимо исключить.

1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Вырабатываемый промышленностью молочный сахар используют при приготовлении медицинских препаратов и в пищевой промышленности. В зависимости от потребителей молочная промышленность производить молочный сахар трех видов:

для медицинских препаратов рафинированный;

для антибиотиков, на технические цели и для рафинации – сахар – сырец;

для пищевой промышленности – очищенный, или пищевой.

Использование при производстве

медицинских препаратов.

При изготовлении медицинских препаратов молочного сахара используют в качестве инертного наполнителя, разбавителя или активного компонента. В этом случае совершенно чистый ингредиент – рафинированный, не влияющий на лечебные свойства препарата. Требования качеству оговариваются в специальной статье Государственной фармакопеи.

Содержание лактозы можно определить расчетным путем (сухие вещества минус примеси, без учета содержания глюкозы): для выработки медицинских препаратов желательно, что бы лактоза поступала в полиэтиленовых мешках в размолотом виде и без посторонних примесей, бактериально чистой: общее количество клеток в 1 г., не более 1000 сапрофитных бактерий; титр кишечной палочки не ниже 3 г., отсутствие бактерий группы салмонелла и анаэробов.

Составление сред для ферментации.

При производстве антибиотиков одним из главных компонентов сред для ферментации является молочный сахар – сырец или кристаллизат молочного сахара (45 % лактозы). Такое применение молочного сахара обусловлено тем, что он, медленно сбраживаясь, поддерживает реакцию среды, желательную для развития антибиотиков. Сахар должен быть стойким при хранении и иметь стандартный состав без посторонних включений и примесей (особенно белков и солей тяжелых металлов).

Использование в пищевой промышленности.

Молочный сахар в пищевой промышленности применяют при производстве некоторых видов карамели, помадки, шоколада и других кондитерских изделий. Лактоза стабилизирует и улучшает их окраску, вкус и запах.

В молочноконсервной промышленности лактозу применяют в качестве затравки для кристаллизации при производстве сгущенного молока. Используют «рафинированный молочный сахар, тщательно измельченный в тонкий порошок, который просеивают через сито не меньше чем 200 меш, т.е. с 80 ячейками на 1 пог. сита».

Доказано, что существует обратная зависимость между количеством затравки и размером кристаллов лактозы в сгущенном молоке.

Рафинированная лактоза для производства сгущенных молочных консервов должна отвечать следующим требований:

Показатели

Характеристика

Рафинированная пудра

Без запаха

Хлоридов

Сульфатов

Молочной кислоты

Солей меди, олова, свинца

Не допускается

Размер кристаллов, мкм, не более

Размер кристаллов для затравки до 3 – 4 мкм обусловлен тем, что максимальные кристаллы лактозы в молочных консервах равны 10 – 25 мкм.

II . ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Технологические схемы получения каждого вида молочного сахара включают совокупность приемов и методов по удалению из сыворотки несахаров (балластных веществ). Для выделения молочного сахара необходимо пересыщенные растворы лактозы, что достигается путем сгущения сыворотки. Кристаллизация лактозы с обезвоживанием полученных кристаллов центрифугированием и сушкой обеспечивает получения готового продукта. При необходимости проводят повторную кристаллизацию лактозы либо улучшают очистку на стадиях технологического процесса.

2.1 ПРОИЗВОДСТВО МОЛОЧНОГО САХАРА – СЫРЦА ИЗ ОЧИЩЕННОЙ СЫВОРОТКИ.

Первоначальная технологическая схема получения молочного сахара – сырца включала огневую выпарку сыворотки с последующим выделением и отделением кристаллов путем прессования. Для осуществления процесса использовали котел и рычажный пресс. Затем Г. Кутырин внедрил схему с выпариванием сыворотки в открытых котлах с кристаллизацией лактозы в ушатах, отделением кристаллов отслоением и сушкой их в сушилках с огневым подогревом. Процесс усовершенствовали Чебатарев (1934) и сотрудники Ленинградского химико-технологического института молочной промышленности, внедрив выпаривание в концентраторах А. Фиалкова.

А. Розанов разработал промышленную схему производства сахара – сырца с включением специального оборудования: подогревателей, вакуум-аппаратов, центрифуг, фильтр – прессов и вакуум-сушилок. По результатам разработки поточно-механизированной линии производства молочного сахара-сырца (А. Фиалков и И. Нейштадт, 1959) были созданы ванны для отваривания альбумина, сушилки, кристаллизаторы.

Внесение реагентов осуществляют для коагуляции белков. Их вносят в нагретую сыворотку для подкисления подсырочной сыворотки до 30 - 35° Т и раскисления ее до творожной сыворотки до 10 – 15° Т.

Сыворотку подкисляют молочной кислотой, которая образуется в процессе брожения лактозы. Кислотность специально приготовленной кислой сыворотки достигает 150 – 200° Т, или 1500 г молочной кислоты на 100 л . Для подкисления можно так же использовать соляную и трихлоруксусную кислоту. Серная кислота образуется с солями кальция нерастворимые соединения, что снижает эффективность выпаривания.

Подкисление кислой сыворотки и соляной кислотой по эффективности удаления белка равноценны. Однако кислую сыворотку следует предварительно приготовить и на образование молочной кислоты расходуется лактоза, что ухудшает выход готового продукта. Для подкисления 1 т перерабатываемой сыворотки требуется 150 – 200 л кислой. Подкисление 1 т сыворотки кислой, исходя из потерь лактозы, обходится в 1 р. 70 к. (Л. Соколова, 1955). Кроме того, емкость ванн или танков для приготовления кислой сыворотки составляет обычно 5 – 10 т, т.е. они занимают значительную площадь.

При подкислении соляной кислотой на 1 т сыворотки требуется более двух литров (33%-ной концентрации). Ее стоимость (Угличский производственно – экспериментальный завод) составляет 8 коп. При использовании соляной кислоты не расходуется молочный сахар. Широкое распространение соляной кислоты в промышленности, несмотря на ее явное преимущество перед кислой сывороткой, сдерживается затруднениями при ее внесении в сыворотку, что связанно с токсичностью кислоты.

Под сырную сыворотку можно подкислять мелассой, полученной от предыдущих выработок (Кобринский завод Брестской области, И. Гнатюк). При этом не требуется специальных реагентов и используется часть лактозы, содержащейся в мелассе. Желаемая кислотность сыворотки после подкисленния мелассой равна 20 – 25° Т.

Сыворотку раскисляют растворами щелочей NaOH, Ca(OH) 2 , Na 2 CO 3 .

При раскислении углекислым натрием сыворотка в процессе переработки сильно вспенивается, что ограничивает его применения в промышленности. Гидроокись кальция также не нашла широкого распространения в промышленности, что объясняется трудоемкостью приготовления известкового молока. Кроме того, в этом случае кристаллизат имеет тенденцию к загустению, а на греющей поверхности вакуум – аппарата появляется значительный осадок в виде молочного камня.

Испытание кислотно-щелочного способа (HCl+NaOH) очистки сыворотки, проведенные на Угличском производственно -экспериментальном заводе, ранее использовавшем кислотной (HCl) и соляно-известковый способы, показатели, что в качестве молочного сахара не снижается, а по сравнению с применением кислотного способа даже несколько улучшается. Кристаллизат сохраняет текучую консистенцию, уменьшаются отложения нагара на греющих поверхностях выпарных аппаратов.

Появление нагара зависит главным образом от наличия кальция, поэтому интересно проследить за его изменениями в процессе коагуляции белковой сыворотки.

При раскислении сыворотки известковым молоком количество кальция в очищенной сыворотке увеличивается. Следовательно, часть кальция, введенного в сыворотку, остается в растворе способствуя в дальнейшем выпаривания осадков на греющую поверхность вакуум-аппарата и загустеванию кристаллизата при хранении. Часть кальция остается в сыворотке после хлоркальциевого способа коагуляции.

Проведенные исследования подтверждают целесообразность кислотно-щелочного способа коагуляции с использованием для раскисления раствора едкого натра.

Количество реагентов, необходимых для изменения кислотной сыворотки, можно рассчитать по формуле:

К п * К н

где К р – количество реагентов для изменения кислотности сыворотки;

К п – количество реагентов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

Кн – величина градусов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

К ф – величина градусов, на которую изменилась кислотность сыворотки а предварительной пробе.

Очистка сыворотки осуществляется после после обработки реагентами. Ее оставляют для отстоя хлопьев белка на 1 – 1,5 ч. Часть хлопьев белка всплывает (особенно при обработке свежей сыворотки), а часть оседает в конусную часть ванны. Об окончании отстоя судят по прозрачности сыворотки с учетом предыдущих выработок. Для контроля можно рекомендовать предварительно спускать сыворотку, наблюдая за цветом жидкости. Сливают сыворотку, постепенно опуская подвижную трубу или через патрубок, установленный на уровне отстоя альбуминного молока.

После отстоя сыворотку фильтруют через ткань или центрифугируют на очистителях . Цикл работы очистителя зависит от степени предварительного отстоя (его определяют практически). Обычно через один очиститель производительность 5000 л/ч можно пропускать до 8 т отстоявшейся сыворотки (две ванны). Следует тщательно следить за смазкой очистителя, так как он работает при повышенных температурах (85 – 90° С).

Чистка сыворотки собирается в промежуточную емкость (танк) из нержавеющей стали или эмалированную, откуда направляется на сгущение.

Сгущение сыворотки осуществляют на вакуум-аппаратах. Аппарат для сгущения сыворотки под вакуумом должен быть герметичным с подводом тепла и удалением из него воздуха (разряжение) до требуемой температуры кипения. Степень разрежения выражают величиной абсолютного давления, или вакуума. Вторичный или соковый, пар, образующейся при кипении сыворотки, конденсируется при соприкосновении с холодной водой или стенкой, охлаждаемой водой. Воздух, поступающий в аппарат с сывороткой и через не плотности, удаляют паром паровыми и и механическими вакуум-насосами. Применяют выпарные аппараты только из нержавеющей стали.

Кристаллизация лактозы осуществляется с учетом качества сиропа по длительному (до 35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режимам. Для контроля за уходом процесса можно воспользоваться температурами. О правильности проведения процесса можно судить по форме (пирамида) и размеру (в среднем 0,5 мм) кристаллов, содержанием лактозы в мелассе и консистенции кристаллизата.

Конструкция кристаллизатора обеспечивает выполнение всех технологических операций процесса выделения лактозы из сиропа.

Кристализзат, освобожденный от хлопьевидного белкового осадка и промытый водой, на центрифугирование на центрифуги фильтрующего типа, фактор разделения превышает 500. В производстве молочного сахара используют центрифугу ОЦС фильтрующего типа, периодического действия с ручной верхней выгрузкой осадка.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.