ПОХІДНІ МОЛОЧНОГО ЦУКРУ
Спеціальними дослідженнями встановлено, що дисахарид лактулоза (фруктозо-галактозид) - активний біфідоген-ний фактор жіночого молока. Для оптимізації рецептури продуктів дитячого харчування на молочній основі в коров'яче молоко необхідно вводити лактулозу. Крім того, лактулозу широко застосовують у багатьох країнах світу як профілактичний і терапевтичний засіб, особливо в разі дисбіотичних явищ. Лактулозу можна використовувати в харчових продуктах як добре розчинний підсолоджувач, в алкогольних і безалкогольних напоях з метою мінімізації їх токсичної дії, а також в якості кормових добавок і в рецептурах ЗНМ для попередження дисбактеріозу у молодняку сільськогосподарських тварин.
Мал. 50. Схема ізомеризації лактози в лактулозу
Лактулозу можна отримати з лактози шляхом перегрупування а-глюкози у фруктозу (рис. 50). Механізм перегрупування трактується по-різному. У слабощелочной середовищі глюкоза може трансформуватися у фруктозу за механізмом LA-трансформації через енольну форму, а також перегрупуванням по Амадо-ри з утворенням проміжного продукту лактозіламіна. Відомий синтез лактулози в розчинах лактози ізомерази мікробного походження.
У нашій країні і за кордоном проведені розробки по отриманню лактулози в рідкому (сиропи) та сухому вигляді на основі лактози.
Технологічний процес виробництва сиропів лактулози по С. А. Рябцева (СевКавГТУ) включає наступні операції: приймання і підготовку молочного цукру, реагентів і допоміжних матеріалів; розчинення молочного цукру; рафінацію і фільтрацію розчину; изомеризацию лактози в лактулозу; деминерализацию розчину; одно- або дворазове згущення розчину, кристалізацію і відділення кристалів лактози; теплову обробку; фасування, пакування і зберігання. Схема технологічної лінії виробництва сиропу лактулози показана на малюнку 51.
Мал. 51. Схема технологічної лінії виробництва сиропів лактулози:
1 - реактор; 2-сепаратор; 3 фільтр-прес; 4 насос; 5 - проміжна ємність; 6 електродіалізна установка; 7-ионообменная установка; 8- вакуум-випарну установка; 9 - кристалізатор-охолоджувач; 10 - центрифуга; 11 - бункер для кристалів лактози
Умовні позначення:
(1) - цукор-сирець; 2 вода; (3) - розчин лактози; (4) - білкова маса; (5) - реагенти; (6) - адсорбенти; (7) - меляса; (8) - цукор-рафінад; (9) - розчин лактолактулози; (10) - демінералізований розчин; (11) - сироп лактолактулози; (12) - кристали лактози; (13) -
сироп лактулози
В якості вихідної сировини для виробництва лактулози використовують молочний цукор (рафінований, харчової та сирець) не нижче вищого сорту. Розчиняють цукор в нагрітій до 85. 90 ° С воді при постійному перемішуванні. Масова частка сухих речовин
20. 25%, що відповідає щільності 1055 ± 5 кг / м3 при 70 ° С. Розчин молочного цукру витримують при температурі 90 ° С протягом 10. 15 хв. При використанні молочного цукру-сирцю рекомендується відцентрове очищення розчину для видалення зваженого осаду і механічних домішок. Очищення здійснюють на Саморозвантажний сепараторі типу ОТС з періодичної розвантаженням через кожні 15. 25 хв. Отриманий осад використовують в кормових цілях. Розчинення молочного цукру можливо в чистому конденсаті або лужної фракції електроактівірованних-ної води (ЕЛА-вода) - католіт.
Ізомеризацію лактози в лактулозу проводять в лужному середовищі при pH 11. 12 шляхом введення 0,27 ± 0,02% гідроксиду натрію у вигляді 40% -ного розчину для харчових сиропів або 0,40 ± 0,05%
гідроксиду кальцію у вигляді свіжоприготованого вапняного молока для кормових добавок. Оптимальний режим ізомеризації: температура 85. 95 ° С, час витримки 5. 7 хв з швидким (різким) охолодженням до 15. 25 ° С, що виключає автокаталіті-ний розпад вуглеводів і наростання кольоровості розчину. У разі неможливості швидкого охолодження розчин необхідно підкислити до pH 7,0. 8,0 лимонної або молочною кислотою для харчових сиропів, кислою сироваткою для кормових добавок. В процесі ізомеризації до 30% лактози трансформується в лактулозу. В результаті виходить розчин лактолактулози, що містить близько 7% лактулози і 15% не прореагувала лактози, а також баластні речовини - мінеральні солі (0,7%), азотисті сполуки (0,3% азоту) і фарбувальні сполуки, в основному Меланоїдіни.
Демінералізації проводять для харчових сиропів при температурі 18. 22 ° С до рівня знесолення 70. 75% на електроди-лизніть установках по режимам виробництва демінералізованої сироватки. Більш глибоке знесолення, наприклад для дитячого харчування на рівні 90%, можна проводити ионообменной обробкою на смолах КУ-2-8 і Еде-10П, як і при виробництві молочного цукру.
Рафінацію здійснюють при 20. 30 ° С шляхом внесення активного вугілля (1,5%), меленого діятимуть (0,15%) і гидросульфита натрію (0,01%). Дозу реагентів розраховують по відношенню до лактози. Розчин витримують при перемішуванні
10. 15 хв і фільтрують через тканину «бельтинг» з намитих шаром меленого діятимуть. Фільтрат лактолактулози згущують в вакуум-розум-апаратах при температурі 55. 65 ° С до масової частки сухих речовин 55. 60%, що відповідає щільності 1245 ± 5 кг / м3. Згущений сироп підігрівається до 70 ° С і направляється на кристалізацію.
Кристалізацію лактози проводять для збільшення частки лакто-лози в готовому продукті по режиму: охолодження при постійному повільному перемішуванні маси зі швидкістю 2. 3 ° С в 1 ч до температури 8. 10 ° С і з наступною витримкою при цій температурі протягом 10. 12 ч.
Виділилися кристали лактози відокремлюють центрифугуванням на апаратах фільтруючого типу і промивають невеликою кількістю холодної води. Кристалічний осад молочного цукру використовують для розчинення в замкнутому циклі виробництва сиропів лактулози.
При необхідності (в залежності від вимог споживачів до якості сиропів лактулози) проводять повторну деминерализацию (для дитячого харчування і фармацевтики), згущення (харчові продукти та напої) з кристалізацією і відділенням кристалів. Повторне згущення проводять до масової частки сухих речовин 65. 70%, що відповідає щільності 1280 ± 10 кг / м3. Для інтенсифікації процесу кристалізації вносять приманку мелкокристаллической лактози в кількості 0,3. 0,5% маси сиропу. Кінцева температура охолодження становить 5 ° С з наступною витримкою до 10 год, що запобігає випаданню осаду при зберіганні сиропів лактулози.
Теплову обробку сиропів лактулози здійснюють при температурі 70. 75 ° С протягом 10. 15 хв для гарантії мікробіологічної чистоти, безпеки і тривалого зберігання.
Фасування сиропу проводять в гарячому вигляді в споживчу тару (фляги, банки, флакони).
Тривалість зберігання сиропів лактулози визначається видом упаковки: в негерметичной тарі при температурі 4. 8 ° С склад і властивості продукту не змінюються протягом 12 міс, в герметичній тарі - до 5 років. Сироп лактулози має наступний склад і властивості:
Сиропи лактулози використовують для отримання медпрепаратів, дитячого і дієтичного харчування, харчових продуктів та напоїв, кормових добавок.
Отримано спеціальні концентрати лактулози «Лактусан» і «Алкософт». Ізомеризацію лактози в лактулозу при виробленні «Лактусан» проводять у водному розчині лактози, при виробленні «Алкософта» - безпосередньо в молочній сироватці.
Технологічний процес виробництва сухої лактулози включає наступні операції: приймання концентрату лактулози з визначенням його показників якості, підготовку концентрату, нагрівання розчину, сушку, охолодження сухий лактулози, фасування продукту. Сироп лактулози після визначення його якості розбавляють чистою водою до масової частки сухих речовин 20. 45% і при необхідності раскисляют. Розчин нагрівається до 80. 85 ° С і подається в распилітельную сушилку. Режим сушіння: температура повітря на вході 100. 150 ° С, на виході 50. 70 ° С. З огляду на високу гігроскопічність порошків сухий лактулози (індекс гігроскопічності становить 22,8%, а, наприклад, для сухого знежиреного молока - 10,5%), його охолоджують висушеним повітрям і фасують в герметичну і влагонепроницаемую тару. На основі сухої лактулози і лізоциму розроблена технологія оригінального препарату «Лаель».