СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОГО САХАРА
MILK SUGAR PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к молочной, и может быть использовано при производстве молочного сахара.
Известно, что с каждым годом объемы производства белковых продуктов увеличиваются, следовательно, увеличиваются объемы получаемой молочной сыворотки. В настоящее время объемы сыворотки в мире составляют около 140 млн т и прогнозируется увеличение объемов на 2% ежегодно. В России объемы молочной сыворотки составляют около 3 млн т в год. Крупнейшие производители сыворотки в Европе перерабатывают до 35% от общего ее объема на молочный сахар [1].
Сахар молочный (лактоза) - единственный в природе углевод животного происхождения. В организме лактоза выполняет не только энергетические, но и структурно-пластические функции (построение смутентных оболочек головного мозга).
Уникальные физико-химические свойства лактозы, высокая пищевая и биологическая ценность обусловили широкое применение ее. Основными потребителями лактозы являются: фармакопея, косметология, микробиологическая и медицинская промышленность, микробиология и аналитическая химия, производство витаминов, органических кислот, этилового спирта и др. Основной областью применения лактозы в пищевой промышленности является производство продуктов детского питания; продукты хлебопекарной и кондитерской промышленности; производство салатов, соусов, фруктовых консервов, мясных и рыбных продуктов. В хлебопекарной промышленности лактоза способствует образованию на поверхности изделий золотисто-коричневой корочки, увеличению объема хлеба и сдобных изделий, предупреждает поражение хлеба "картофельной болезнью". В кондитерской промышленности при добавлении кристаллической лактозы улучшается основа карамелей. Лактозу успешно применяют при изготовлении горького шоколада, джемов, мармелада, бисквитов, конфет, глазури, диабетических продуктов, мясных изделий [2, 3].
Известен традиционный способ производства молочного сахара, предусматривающий сгущение очищенной или неочищенной сыворотки, с последующей кристаллизацией лактозы, центрифугированием и сушкой [3-5].
Недостатками данных способов являются длинная технологическая цепочка, большие потери лактозы, значительные энергозатраты, загрязнение окружающей среды.
Известен способ интенсивной технологии производства молочного сахара с использованием мембранной техники, предусматривающий ультрафильтрацию сыворотки, обратный осмос, электродиализ, сгущение, кристаллизацию и сушку [2, 3, 4].
Недостатками способа являются использование в технологической линии дорогостоящего оборудования, потери лактозы, значительные энергозатраты.
Простым и эффективным решением увеличения выхода молочного сахара при минимальных затратах, без изменения технологической схемы производства является интенсификация процесса сгущения.
Технический результат предлагаемого способа производства молочного сахара достигается тем, что в способе, включающем нагревание молочной сыворотки, сепарирование, ее очистку, ультрафильтрацию, сгущение, кристаллизацию сиропа, центрифугирование, сушку кристаллов и расфасовку молочного сахара, предусмотрено в процессе сгущения сироп намагничивать в течение 0,5-1,5 часов постоянным магнитом напряженностью 150 мТл, установленным на циркуляционную трубу вакуум-выпарного аппарата при циркуляции сиропа.
Магнитная обработка молочной сыворотки позволяет уменьшить вязкость сиропа на 15-18% за счет коагуляции несахаров; упорядочить и пространственно переориентировать частицы, интенсифицируя процесс зародышеобразования; получить крупные и однородные кристаллы.
Способ осуществляется следующим образом. Сыворотка сгущается в вакуум-аппарате при температуре 78-80°C, где происходит выпаривание воды до содержания сухих веществ СВ=65%. В конце сгущения раствор становится пересыщенным и молочный сахар начинает выделяться в виде кристаллов. Сначала образуются центры кристаллизации (зародыши), а затем происходит их рост. Для получения однородных и крупных кристаллов необходимо создавать определенное пересыщение. При чрезмерном пересыщении образуется много центров кристаллизации и в результате образуется «мука» (мелкие кристаллы), которые уходят в мелассу при центрифугировании.
Зародыши или центры кристаллизации образуются в пересыщенных растворах самопроизвольно или на готовых центрах кристаллизации. Кристалл растет на сформировавшемся, достигшем критического размера зародыше, который обладает большой поверхностной энергией, за счет которой адсорбируются все новые частицы растворенного вещества на его поверхности.
Рост кристаллов происходит одновременно по всем его граням, однако, линейная скорость роста отдельных граней неодинакова, что приводит к образованию определенной формы кристаллов.
Полученный в вакуум-выпарном аппарате сироп с кристаллами поступает в кристаллизатор с перемешивающим устройством. На этой стадии за счет постепенного снижения температуры происходит дальнейший рост кристаллов.
Затем кристаллизат поступает на центрифугирование, где происходит отделение кристаллов от межкристальной жидкости. Получают молочный сахар и мелассу. Кристаллы молочного сахара направляются на сушку и расфасовку. Меласса является отходом производства, в ней содержится до 20% лактозы, доброкачественность ее составляет 50-60%. Этот молочный сахар потерян для молочной промышленности.
Пример
В известном варианте осуществляют нагревание молочной сыворотки, сепарирование, ее очистку, ультрафильтрацию, сгущение, кристаллизацию сиропа, центрифугирование, сушку кристаллов и расфасовку молочного сахара.
В предложенном варианте осуществляют нагревание молочной сыворотки, сепарирование, ее очистку, ультрафильтрацию, сгущение, кристаллизацию сиропа, центрифугирование, сушку кристаллов и расфасовку молочного сахара. В процессе сгущения сироп намагничивался в течение 0,5 ч; 1 ч и 1,5 часов постоянным магнитом напряженностью 150 мТл, установленным на циркуляционную трубу вакуум-выпарного аппарата.
По окончании процесса кристаллизации кристаллизат центрифугируют, мелассу и молочный сахар анализируют. Содержание лактозы определяют с помощью поляриметра СУ-4. Определение содержания сухих веществ производят высушиванием. Вязкость измеряют вискозиметром Гепплера ВН-2. Оптическую плотность определяют на фотоэлектрокалориметре ФЭК-56М. Размер кристаллов определяют с помощью микроскопа путем измерения 100 кристаллов, а затем рассчитывают их среднюю величину. Доброкачественность рассчитывают как соотношение содержания лактозы и сухих веществ, умноженное на 100.
Сравнение технологических показателей продуктов проводят с данными контрольного опыта, без обработки магнитным полем. Результаты измерений приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Изменение технологических показателей межкристальной жидкости
Наименование показателя
Характеристика вариантов
Известного, без намагничивания
Предлагаемого, намагничивание постоянным магнитом напряженностью 150 мТл в течение, ч
0,5
1,0
1,5
Содержание лактозы, %
20,64
18,24
18,16
18,18
Изменение содержания лактозы в % к контролю
-
11,63
12,02
11,92
Вязкость, сПз
8,60
7,22
7,20
7,22
Изменение вязкости, в % к контролю
-
16,05
16,28
16,05
Таблица 2
Изменение качественных показателей молочного сахара
Наименование показателя
Характеристика вариантов
Известного, без намагничивания
Предлагаемого, намагничивание постоянным магнитом напряженностью 150 мТл в течение, ч
0,5
1,0
1,5
Доброкачественность молочного сахара, ед.
89,0
93,0
93,4
93,2
Увеличение доброкачественности, в % к контролю
-
4,5
4,9
4,7
Оптическая плотность молочного сахара на 100% СВ
7,38
5,8
5,78
5,78
Изменение оптической плотности, в % к контролю
-
21,4
21,7
21,7
Средний размер кристаллов, мкм
106
176,0
176,6
176,8
Увеличение среднего размера кристаллов, в % к контролю
-
66,0
66,6
66,8
Источники информации
1. Лабинов В.В. Состояние и тенденции молочной промышленности России. Производство молока в мире. // Современные аспекты молочного дела в России. - 2010. - С.7-11.
2. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А. Интенсивная технология молочного сахара. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 227 с.
3. Храмцов А.Г., Рохмистров В.В. Производство молочного сахара. - М.: Агропромиздат, 1991. - 126 с.
4. Сборник технологических инструкций по производству молочного сахара.
5. ТУ 10 РФ 1090-92. Сахар молочный. Технические условия.