RU2008359C1

RU2008359C1 - Method of lactose production

Info

Publication number: RU2008359C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Храмцов; Г.С. Варданян; Д.Н. Лодыгин; И.А. Евдокимов; А.И. Терновой; Н.Я. Дыкало; Г.Б. Гаврилов; В.В. Ким
Original assignee: Ставропольский политехнический институт
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: milk industry. SUBSTANCE: method involves additional condensation of whey, separation for removal of proteins, condensation, crystallization of condensed whey, centrifugation of crystalline mass and drying of crystals. After separation whey is electrodialyzed to remove 70-75% salts, after that demineralized whey is refined. Refined whey is condensed, and process is carried out up to 54-58 dry matter. EFFECT: improved method of lactose production.

Description

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при производстве молочного сахара. The invention relates to the dairy industry and can be used in the production of milk sugar.

Целью предлагаемого способа является повышение качества готового продукта, сокращение продолжительности технологического процесса и повышение выхода. The aim of the proposed method is to improve the quality of the finished product, reducing the duration of the process and increasing output.

Предлагаемый способ позволяет достичь качества рафинированного молочного сахара при одноразовой кристаллизации лактозы. За счет исключения повторной кристаллизации лактозы сокращается продолжительность технологического процесса в 1,6 раза и увеличивается выход готового продукта на 15-18% . The proposed method allows to achieve the quality of refined milk sugar with a single crystallization of lactose. By eliminating the recrystallization of lactose, the duration of the process is reduced by 1.6 times and the yield of the finished product is increased by 15-18%.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Обезжиренную молочную сыворотку очищают от белковых веществ путем регулирования рН до изоэлектрической точки и нагревания до температуры 90-95^оС. Очистку сыворотки от белковых веществ можно осуществлять и методом ультрафильтрации. Сыворотку, очищенную от белковых веществ, сгущают до массовой доли лактозы (16-33)% путем выпаривания влаги на вакуум-выпарных установках, обеспечивающих режим сгущения при температуре 55-65^оС. Режим сгущения до массовой доли 16-33% объясняется следующим. После сгущения следующей технологической операцией являются центробежная очистка и электродиализное обессоливание. Характеристика мембран, используемых в электродиализных установках, не позволяет повышать температуру выше 20-55^оС. Растворимость лактозы при этих температурах составляет 16-33% . В случае, если массовая доля лактозы выше, то появляются кристаллы, что недопустимо для электродиализного процесса. После центробежной очистки сироп охлаждают до температуры 20-55^оС (в зависимости от типа используемых мембран) и направляют на электродиализную обработку. Степень удаления солей при электродиализной обработке должна составлять 70-75% . При степени удаления солей ниже 70% не удается получить готовый продукт, соответствующий требованиям стандарта по содержанию золы и молочной кислоты. Увеличение степени удаления солей выше 75% приводит к резкому возрастанию расхода электроэнергии без ощутимого улучшения качества готового продукта. Деминерализованный сироп направляют в герметический емкостной аппарат (реактор), снабженный мешалкой и рубашкой для нагрева. После наполнения реактора в сироп вносят рафинирующие средства в количествах: активного угля 1,5-2,0% ; диатомита молотого 1,5-2,0% ; гидросульфата нат- рия 0,05% .Defatted milk whey protein is purified from substances by adjusting the pH to the isoelectric point, and heating to a temperature of 90-95 ° ^C. Purification of the serum proteins and may be carried out by ultrafiltration. Sera were purified by protein substances, concentrated to a mass fraction of lactose (16-33)% moisture by evaporation on a vacuum evaporation plants providing condensation mode at a temperature of 55-65 ° ^C. The condensation mode until the mass fraction of 16-33% is explained as follows. After thickening, the next technological step is centrifugal treatment and electrodialysis desalination. Characterization membranes used in electrodialysis units does not allow to increase the temperature above 20-55 ^° C Solubility at these temperatures lactose is 16-33%. If the mass fraction of lactose is higher, then crystals appear, which is unacceptable for the electrodialysis process. After centrifugal cleaning syrup is cooled to a temperature of 20-55 ^{° C} (depending on the type of membranes used) and fed to the electrodialysis treatment. The degree of salt removal during electrodialysis treatment should be 70-75%. When the degree of removal of salts below 70%, it is not possible to obtain a finished product that meets the requirements of the standard for ash and lactic acid. An increase in the degree of removal of salts above 75% leads to a sharp increase in energy consumption without a tangible improvement in the quality of the finished product. Demineralized syrup is sent to a pressurized vessel (reactor) equipped with a stirrer and a jacket for heating. After filling the reactor, refining agents are added to the syrup in amounts of: activated carbon 1.5-2.0%; ground diatomite 1.5-2.0%; sodium hydrosulfate 0.05%.

Смесь подогревают до 86 ± 2^оС и высушивают в течение 15-20 мин при постоянном перемешивании, а затем направляют на фильтрацию. Температура 86 ± 2^оС позволяет осуществить процесс рафинации без снижения качества готового продукта. Рафинированный сироп направляют в вакуум-аппарат для окончательного сгущения. Сгущение осуществляют до массовой доли сухих веществ 56 ± 2% , что соответствует плотности сиропа 1285 ± 5 кг/м³. Режим сгущения указанной массы сухих веществ объясняется следующим. При массовой доле сухих веществ ниже 54% снижается выход готового продукта за счет высокого отхода лактозы в мелассу. С увеличением массовой доли сухих веществ выше 58% растет число кристаллов, но при этом уменьшается их размер. Получение мелких кристаллов приводит к их потере в процессе центрифугирования и сушки. В конце сгущения температура сиропа поднимается до 72 ± 2^оС, что достигается повышением давления в вакуум-аппарате. Готовый сироп направляют в кристаллизаторы-охладители. Режим кристаллизации имеет следующие параметры:
доброкачествен- ность сиропа не ниже 85 ед. ;
начальная темпе-
ратура кристал- лизации 72 ± 2^оС;
конечная темпе-
ратура кристал- лизации 12 ± 2^оС; режим охлаждения постоян-
ный со ско-
ростью
4,0-4,5^оС/ч
режим перемеши- вания непрерыв-
ный с часто-
той вращения
мешалки
0,5-1,0 мин^-1;
продолжитель-
ность кристал- лизации 12-14 ч;
средний размер кристаллов 175 мкм;
концентрация лактозы в мелассе не более 24% .The mixture is heated to 86 ± 2 ^about C and dried for 15-20 minutes with constant stirring, and then sent to the filtration. A temperature of 86 ± 2 ^° C allows the refining process to be carried out without compromising the quality of the finished product. Refined syrup is sent to a vacuum apparatus for final thickening. The thickening is carried out to a mass fraction of solids of 56 ± 2%, which corresponds to a density of syrup 1285 ± 5 kg / m ³ . The thickening mode of the indicated mass of dry substances is explained by the following. With a mass fraction of solids below 54%, the yield of the finished product is reduced due to the high waste of lactose to molasses. With an increase in the mass fraction of solids above 58%, the number of crystals increases, but their size decreases. Obtaining small crystals leads to their loss during centrifugation and drying. After thickening the syrup temperature is raised to 72 ± 2 ^{° C,} which is achieved by increasing the pressure in the vacuum apparatus. The finished syrup is sent to crystallizer-coolers. The crystallization mode has the following parameters:
benign syrup not less than 85 units. ;
initial pace
rature crystallization of 72 ± 2 ^{° C;}
final pace
rature crystallization of 12 ± 2 ^{° C;} cooling mode constant
speedy
growth
4.0-4.5 ^o C / h
mixing mode continuously
with frequent
toy rotation
mixers
0.5-1.0 min ^-1 ;
continued
crystallization time 12-14 hours;
average crystal size 175 microns;
the concentration of lactose in molasses is not more than 24%.

Отделение кристаллов лактозы от мелассы осуществляют путем центрифугирования кристаллизата. Для отделения кристаллов лактозы используют центрифуги, позволяющие получить кристаллический осадок влажностью не более 16% и отход кристаллов в мелассу не более 1% . Сушку влажных кристаллов осуществляют в специальных установках, обеспечивающих следующие параметры технологического процесса:
температура теплоно- сителя на входе 130 ± 5^оС;
температура тепло- носителя на выходе 85 ± 5^оС;
температура высуши- ваемых кристаллов не более 90^оС.The separation of lactose crystals from molasses is carried out by centrifugation of the crystallizate. Centrifuges are used to separate the lactose crystals, which make it possible to obtain a crystalline precipitate with a moisture content of not more than 16% and a crystal waste in molasses of not more than 1%. Drying of wet crystals is carried out in special plants that provide the following process parameters:
inlet temperature 130 ± 5 ^о С;
temperature of the heat carrier at the outlet 85 ± 5 ^о С;
the temperature of the dried crystals is not more than 90 ^about C.

Готовый продукт после сушки определяют по внешним признакам: кристаллы становятся слегка стекловидными, не слипаются в комочки и в массе свободно пересыпаются, цвет белый. After drying, the finished product is determined by external signs: the crystals become slightly glassy, do not stick together in lumps and freely pour in the mass, the color is white.

П р и м е р 1. Обезжиренную сыворотку в количестве 5,0 т подкисляют до 25^оТ путем внесения соляной кислоты или кислой сыворотки. Подкисленную сыворотку нагревают до 90^оС в альбуминной ванне и выдерживают в течение 40 мин. После декантации верхнего слоя получают 4,0 т осветленной сыворотки, которую сгущают до массовой доли лактозы 16% , и получают 960 кг сиропа. Сироп подвергают центробежной очистке на сепараторе при 65^оС, а затем охлаждают до 20^оС и подвергают электродиализному обессоливанию. Процесс электродиализа ведут до 70% -ного уровня удаления солей. Деминерализованый сироп направляют на рафинацию. Рафинация производится следующим образом. Сироп направляют в реактор и нагревают до 86^оС. Затем вносят рафинирующие средства, выдерживают 15 мин при указанной температуре и фильтруют. Рафинированный сироп направляют в вакуум-аппарат для окончательного сгущения. Сгущение ведут до массовой доли сухих веществ 54% , что соответствует плотности сиропа 1285 кг/м³. При этом получают 444 кг сиропа, который направляют в кристаллизатор. Процесс кристаллизации осуществляют путем принудительного охлаждения при постоянно работающей мешалке. Время кристаллизации 12 ч, а конечная температура 10^оС. Кристаллизат подают на центрифугирование и получают 70 кг влажных кристаллов, которые высушивают. Выход готового продукта 65 кг. Расход сыворотки на 1 кг готового продукта составляет 76,9 кг, а по прототипу - 90 кг. Увеличение выхода готового продукта составляет 76,9 кг, а по прототипу - 90 кг. Увеличение выхода готового продукта в предлагаемом способе по сравнению с прототипом составляет 15,7% . Общая продолжительность технологического процесса составила 26 ч, а по прототипу - 45 ч. Продолжительность технологического процесса по предлагаемому способу сокращается в 2,2 раза.PRI me R 1. Fat-free serum in the amount of 5.0 tons acidified to 25 ^about T by adding hydrochloric acid or acid whey. The acidified serum is heated to 90 ^° C in an albumin bath and incubated for 40 minutes. After decantation of the upper layer, 4.0 tons of clarified serum are obtained, which is concentrated to a mass fraction of lactose of 16%, and 960 kg of syrup are obtained. The syrup was subjected to a centrifugal separator for cleaning at ⁶⁵ ° C and then cooled to 20 ° ^C and subjected to an electrodialysis desalting. The electrodialysis process leads to a 70% level of salt removal. Demineralized syrup is sent for refining. Refining is as follows. The syrup is directed to the reactor and heated to 86 ^C. Then bring refining means, kept 15 minutes at this temperature and filtered. Refined syrup is sent to a vacuum apparatus for final thickening. The thickening leads to a mass fraction of solids of 54%, which corresponds to a density of syrup 1285 kg / m ³ . This gives 444 kg of syrup, which is sent to the mold. The crystallization process is carried out by forced cooling with a constantly working stirrer. The crystallization time of 12 hours and the final temperature of 10 ^C. The crystals are fed to the centrifugation to obtain 70 kg of wet crystals, which are dried. The finished product yield is 65 kg. Serum consumption per 1 kg of the finished product is 76.9 kg, and the prototype is 90 kg. The increase in the yield of the finished product is 76.9 kg, and the prototype is 90 kg. The increase in the yield of the finished product in the proposed method compared with the prototype is 15.7%. The total duration of the process was 26 hours, and the prototype - 45 hours. The duration of the process according to the proposed method is reduced by 2.2 times.

П р и м е р 2. Подсырную сыворотку с показателями по примеру 1 и в том же количестве обрабатывают по примеру 1. Осветленную сыворотку сгущают до массовой доли лактозы 33% и получают 800 кг сиропа. Полученный сироп подвергают центробежной очистке по примеру 1. Очищенный сироп охлаждают до 55^оС и подвергают электродиализному обессоливанию до 75% -ного уровня удаления солей. Дальнейшие технологические операции осуществляют по примеру 1 и получают готовый продукт в количестве 65,7 кг, соответствующий требованиям рафинированного молочного сахара.PRI me R 2. Cheese whey with the indicators of example 1 and in the same amount is treated as in example 1. The clarified whey is concentrated to a mass fraction of lactose 33% and get 800 kg of syrup. The resulting syrup is subjected to centrifugal purification according to example 1. The purified syrup is cooled to 55 ^° C and subjected to electrodialysis desalination to a 75% level of salt removal. Further technological operations are carried out as in example 1 and get the finished product in the amount of 65.7 kg, corresponding to the requirements of refined milk sugar.

П р и м е р 3. Подсырную сыворотку с показателями по примеру 1 и в том же количестве обрабатывают по примеру 1. Осветленную сыворотку сгущают до массовой доли лактозы и получают 888 кг сиропа. Полученный сироп подвергают центробежной очистке по примеру 1. Очищенный сироп охлаждают до 45^оС и подвергают электродиализному обессоливанию до 72% -ного уровня. Дальнейшие технологические операции осуществляют по примеру 1 и получают готовый продукт в количестве 65,4 кг, соответствующий требованиям рафинированного молочного сахара. (56) Храмцов А. Г. Молочный сахар. М. : ВО Агропромиздат, 1987, с. 36. PRI me R 3. Cheese whey with the indicators of example 1 and in the same amount is treated as in example 1. The clarified whey is concentrated to a mass fraction of lactose and get 888 kg of syrup. The resulting syrup is subjected to centrifugal purification according to example 1. The purified syrup is cooled to 45 ^° C and subjected to electrodialysis desalination to 72% level. Further technological operations are carried out as in example 1 and get the finished product in the amount of 65.4 kg, corresponding to the requirements of refined milk sugar. (56) Khramtsov A.G. Milk sugar. M.: VO Agropromizdat, 1987, p. 36.

Claims

METHOD FOR PRODUCING MILK SUGAR, which enriches whey, separates it to separate protein substances, thickens, crystallizes condensed whey, centrifuges the crystallomass and dries the crystals, characterized in that, in order to improve the quality of the finished product and match its quality with refined sugar, whey after separation subjected to electrodialysis to achieve a degree of removal of salts of 70 - 75%, and then the demineralized serum is refined, while thickening is subjected to p refined serum and the process lead to the achievement of 54 - 58% SV.