Способ подготовки раствора лактозы для последующей изомеризации лактозы в лактулозу

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к производству бифидогенной добавки - концентрата лактулозы, используемой в молочных продуктах детского и диетического питания. Способ предусматривает растворение лактозы в деминерализованной воде при температуре 70 - 80^oС до достижения концентрации лактозы в растворе 33 - 37%. Раствор очищают активированным углем в количестве 0,5- 1,0% к массе раствора лактозы и процесс проводят при непрерывном перемешивании в течение 14 - 16 мин. Затем раствор подвергают грубой очистке путем сепарирования или фильтрации под вакуумом. Способ позволяет повысить концентрацию лактозы в растворе и тем самым повысить выход в дальнейшем лактулозы и снизить расход активированного угля. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к производству бифидогенной добавки /концентрата лактулозы/, используемой в молочных продуктах детского и диетического питания.

Известен способ подготовки раствора лактозы для последующей изомеризации лактозы в лактулозу, предусматривающий приготовление раствора лактозы с концентрацией 18-22% в нагретой до 80-90^oC питьевой воде, и очистку раствора на центробежном сепараторе или его фильтрацию через плотную ткань. Затем раствор подают на изомеризацию лактозы /технологическая инструкция по производству концентрированной лактулозы, 1995, стр. 4-5/ Существующий способ подготовки раствора лактозы для изомеризации в лактулозу имеет ряд недостатков. Растворение лактозы осуществляется в водопроводной питьевой воде, которая содержит минеральные соли, взвеси посторонних веществ, затрудняющих проведение технологических операций получения концентрата лактулозы, ухудшающих его качество (органолептические и физико-химические показатели). Концентрация раствора лактозы 18-22% недостаточна, так как на последующих этапах обработки происходит значительное разбавление его водой, что ведет к снижению выхода готового продукта, а последующее сгущение требует дополнительных затрат времени, тепловой и электрической энергии для доведения сухих веществ полученного концентрата лактулозы до 55%.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ подготовки раствора лактозы для последующей изомеризации лактозы в лактулозу, предусматривающий растворение лактозы в воде до концентрации 15-20%, очистку раствора активированным углем, диатомитом и гидросульфитом и грубую очистку путем фильтрации, при этом раствор лактозы имеет температуру 68-72^oC /SU 737462 A, 03.06.80/.

Недостатком известного способа является то, что полученный раствор лактозы имеет невысокую концентрацию и требует для очистки нескольких реагентов, поскольку для приготовления раствора используют обычную водопроводную воду.

Технический результат изобретения заключается в возможности повышения концентрации лактозы в растворе и, таким образом, к повышению выхода в результате изомеризации лактулозы, а также в снижении расхода активированного угля и удешевлении процесса.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе подготовки раствора лактозы для последующей изомеризации лактозы в лактулозу, предусматривающем растворение лактозы в воде, очистку раствора активированным углем и его грубую очистку, для растворения лактозы используют деминерализованную воду и процесс ведут при температуре 70-80^oC до достижения концентрации лактозы в растворе 33-37%, при этом активированный уголь используют в количестве 0,5-1,0% к массе раствора лактозы и очистку проводят при непрерывном перемешивании в течение 14-16 минут. Грубую очистку раствора следует осуществлять путем сепарирования или фильтрации под вакуумом.

Предложенный способе заключается в следующем.

Лактулозу растворяют деминерализованной водой при температуре 70-80^oC до получения раствора с массовой долей сухих веществ от 33 до 37%. Очистку полученного раствора осуществляют с помощью активированного угля, масса которого составляет 0,5-1,0% к массе раствора. Раствор выдерживают в течение 14-16 мин. при непрерывном перемешивании и температуре 55-66^oC и направляют на сепарирование или фильтрацию под вакуумом, последующую изомеризацию, очистку и сгущение. Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что для растворения лактозы применяется деминерализованная очищенная вода, не содержащая минеральных веществ и других примесей. Ее применение способствует повышению качества лактулозы, ее органолептических /прозрачность, цвет/ и физико-химических /массовая доля золы/ показателей. Другим положительным фактором является то, что при приготовлении более концентрированного раствора лактозы происходит повышение производительности процесса, более эффективное протекание очистки от примесей.

Очистка, раствора активированным углем снижает вероятность протекания побочных реакций /при последующей изомеризации/ с образованием темноокрашенных продуктов. Раствор становится прозрачнее, светлее.

Уменьшение концентрации сухих веществ лактозы в растворе ниже 33% нецелесообразно, так как это снижает выход готового продукта и его качество за счет низкого содержания лактулозы в концентрате, образовавшейся при изомеризации.

Увеличение массовой доли сухих веществ более 37% нежелательно, так как на последующих этапах технологического процесса /очистка и сгущение/ происходит частичная кристаллизация лактозы, что затрудняет проведение данных технологических операций и увеличивает потери лактулозы. Раствор лактозы с массовой долей сухих веществ от 33 до 37% обеспечивает получение максимального выхода концентрата лактулозы, содержащего менее 4% других углеводов /глюкозы, галактозы/, значительные количества которых мешают нормальному протеканию процесса кристаллизации лактозы в концентрате лактулозы.

Температура растворения лактозы 70-80^oC обеспечивает полное ее растворение, получение стандартного продукта по микробиологическим показателям и способствует экономии энергии и тепла.

Экспериментально установленная массовая концентрация вносимого активированного угля 0,5-1,0% выбрана с учетом получения прозрачного раствора лактозы, чистота которого контролируется показателем оптической плотности, который снижается с величины 0,450 до 0,200 при длине волны 370 нм. При меньшей дозе вносимого активированного угля практически не происходит полной очистки раствора, снижение оптической плотности происходит незначительно и раствор не становится прозрачным. При увеличении дозы активированного угля более 1% затрудняется его последующее удаление из раствора и увеличиваются потери лактозы с углем.

Пример 1.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией 33% Объем раствора - 1,0 л. Температура воды при растворении 75^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора - 0,440 при длине волны 370 нм. После охлаждения раствора до 63^oC в него вносят 5 г /0,5%/ активированного угля. При постоянном перемешивании раствор лактозы выдерживают 15 мин. при данной температуре и фильтруют под вакуумом. Получают раствор лактозы прозрачного, светло-желтого цвета с оптической плотностью 0,204 и массовой долей сухих веществ 32%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Пример 2.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией сухих веществ 34%. Объем раствора - 1,0 л. Температура воды при растворении 78^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора 0,457 при длине волны 370 нм. После охлаждения раствора до 62^oC в него вносят 9 г /0,9%/ активированного угля. При постоянном перемешивании раствор лактозы выдерживают 14 мин. при данной температуре и фильтруют под вакуумом. Получают раствор лактозы прозрачного цвета с желтоватым оттенком с оптической плотностью 0,210 и массовой долей сухих веществ 32,5%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Пример 3.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией сухих веществ 37%. Объем раствора - 1,0 л. Температура воды при растворении 72^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора 0,449 при длине волны 370 нм. После охлаждения раствора до 58^oC в него вносят 10 г /1,0%/ активированного угля. При постоянном перемешивании раствор лактозы выдерживают 16 мин. при данной температуре и фильтруют под вакуумом. Получают раствор прозрачного, светло-желтого цвета, с оптической плотностью 0,213 и массовой долей сухих веществ 35%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Пример 4.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией сухих веществ 35%. Объем раствора 1,0 л. Температура воды при растворении 75^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора 0,450 при длине волны 370 нм. Раствор фильтруют под вакуумом через ткань "бельтинг". Получают раствор светло-желтого цвета, мутный, с оптической плотностью 0,402 и массовой долей сухих веществ 34,5%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Пример 5.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией сухих веществ 33%. Объем раствора 1,0 л. Температура воды при растворении 75^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора 0,442 при длине волны 370 нм. После охлаждения раствора до 60^oC в него вносят 4 г /0,4%/ активированного угля. При постоянном перемешивании раствор лактозы выдерживают 15 мин. при данной температуре фильтруют под вакуумом. Получают раствор светло-желтого цвета, слегка мутный, с оптической плотностью 0,357 и массовой долей сухих веществ 32,5%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Пример 6.

Готовят раствор лактозы в деминерализованной воде с концентрацией сухих веществ 34%. Объем раствора 1,0 л. Температура воды при растворении 75^oC. Оптическая плотность приготовленного раствора 0,459 при длине 370 нм. После охлаждения раствора до 64^oC в него вносят 13 г /1,3%/ активированного угля. При постоянном перемешивании раствор лактозы выдерживают 16 мин. при данной температуре и фильтруют под вакуумом. Получают раствор прозрачного светло-желтого цвета, оптическая плотность 0,215, массовая доля сухих веществ - 32%. Полученный раствор направляют на изомеризацию.

Последующие технологические операции всех образцов растворов лактозы /примеры 1-6/ осуществляют согласно существующей технологической схеме. Изомеризацию проводят при температуре 70-72^oC в течение 55-65 мин. Полученный раствор лактулозы охлаждают до 20-25^oC, подвергают очистке /рафинации/, сгущают до массовой доли сухих веществ 60-65% при температуре 55-65^oC, охлаждают до 15-20^oC и проводят кристаллизацию.

Выделившиеся кристаллы лактозы отделяют, а раствор досгущают до массовой доли сухих веществ 455%, пастеризуют и охлаждают до температуры хранения.

Готовый продукт-концентрат лактулозы, полученный согласно примерам 1-3, имел следующие показатели: цвет - прозрачный, светло-желтый, массовая доля лактулозы в концентрате - от 37,1 до 38%, массовая доля золы от 0,20 до 0,35%, массовая доля сухих веществ от 55 до 57%. Обработка раствора лактозы с помощью активированного угля позволяет получить концентрат лактулозы хорошего качества, о чем свидетельствуют минимальные значения показателя оптической плотности от 0,204 до 0,213 светло-желтый цвет продукта, незначительное содержание минеральных веществ. Выход готового продукта составляет 2%.

Концентрат лактулозы, полученный согласно примерам 4 и 5 /без применения активированного угля и с дозой внесения меньше нормы/, по органолептическим и физико-химическим показателям уступает предыдущим образцам. Он имеет темно-желтый цвет, с присутствием мутности, повышенное содержание минеральных веществ - от 0,75 до 0,85%. Это объясняется тем, что оптическая плотность растворов лактозы незначительно отличается от исходного значения /0,402-0,357/, что не позволяет добиться поставленной цели. Выход готового продукта составляет 18%.

Внесение большего количества активированного угля /более 1%/ - пример 6, практически не повлияет на качественные показатели продукта. Он имеет прозрачный светло-желтый цвет, незначительное количество минеральных веществ - 0,3%. Выход готового продукта составляет 21%. Однако фильтрация раствора затруднена передозировкой внесенного адсорбента. Поэтому увеличение дозы активированного угля выше 1% нецелесообразно.

Таким образом, применение деминерализованной воды с температурой 70-80^oC, активированного угля в количестве от 0,5 до 1%, приготовление раствора лактозы с концентрацией 33-37% позволяет улучшить качественные показатели, повысить выход готового продукта - концентрата лактулозы и увеличить производительность технологического процесса.

Формула изобретения

1. Способ подготовки раствора лактозы для последующей изомеризации лактозы в лактулозу, предусматривающий растворение лактозы в воде, очистку раствора активированным углем и грубую очистку, отличающийся тем, что для растворения лактозы используют деминерализованную воду и процесс ведут при температуре 70-80^oC до достижения концентрации лактозы в растворе 33-37%, при этом активированный уголь используют в количестве 0,5-1,0% к массе раствора лактозы и очистку проводят при непрерывном перемешивании в течение 14-16 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что грубую очистку осуществляют путем сепарирования или фильтрации под вакуумом.