Молочный сахар представляет собой мелкокристаллический порошок белого или желтоватого (нерафинированный) цвета. Его вырабатывают из подсырной и творожной сыворотки, куда отходит большая часть молочного сахара. При этом кислотность подсырной сыворотки не должна превышать 20, а творожной – 70 °Т. Лучшим сырьем являются подсырная сыворотка и ультрафильтраты по сравнению с творожной и казеиновой.
В зависимости от целей использования молочный сахар вырабатывают с различной степенью очистки от других веществ: сахар-сырец (сырье для ферментации, рафинации, технических целей); пищевой (для детского питания, хлебобулочной и кондитерской промышленности); рафинированный и фармакопейный (для производства медицинских препаратов).
Рафинированный и фармакопейный молочный сахар максимально очищен от моноз и других углеводов. В рафинированном и пищевом содержание хлоридов, сульфатов и кальция должно быть не более 0,1%, солей меди – не более 5 мг/кг, олова – не более 50 мг/кг, должны отсутствовать соли свинца и других тяжелых металлов.
Технологический процесс производства молочного сахара-сырца состоит из следующих последовательно выполняемых операций:
– сепарирование сыворотки;
– коагуляция сывороточных белков и отстаивание белкой хлопьев;
– очистки сыворотки; сгущения сыворотки; кристаллизации молочного сахара;
– отделения кристаллов сахара от мелассы;
– сушки молочного сахара;
– размола и упаковки готового продукта.
Сырьем для производства молочного сахара служит молочная сыворотка, доброкачественность (или чистота) которой по лактозе превышает 70 ед. Под доброкачественностью (чистотой) применительно к технологии молочного сахара понимают отношение массовых долей лактозы и сухих веществ. Кроме того, молочная сыворотка, являясь побочным продуктом, значительно дешевле цельного и обезжиренного молока. Наиболее предпочтительны подсырная сыворотка, что связано с ее высокой доброкачественностью, и ультрафильтраты.
Молочный сахар широко используют в пищевой промышленности (детское питание, хлебобулочные и кондитерские изделия) и при изготовлении медицинских препаратов (антибиотики, спецпрепараты, например абомин).
В рафинированном и пищевом молочном сахаре регламентируется содержание хлоридов, сульфатов и кальция на уровне 0,1 %, а также солей меди не более 5 мг/кг и олова 50 мг/кг; не допускается наличие солей тяжелых металлов (свинца и др.).
Рафинированный молочный сахар с минимальными примесями, отсутствием моноз (глюкозы, галактозы) и посторонних углеводов (крахмала, декстрина) относится к фармакопейному.
При использовании в качестве затравки при кристаллизации лактозы (сгущенное молоко, мороженое) рафинированный или пищевой молочный сахар подвергают тонкому размолу до размера 3…4мкм, но не более 10мкм. В качестве внутрипромышленного полуфабриката, а иногда как сырье для ферментации вырабатывают кристаллизат молочного сахара (сывороточный сироп) с массовой долей лактозы не менее 45 %.
По внешнему виду молочный сахар представляет собой кристаллический порошок, аналогичный сахарозе, или легко пересыпающуюся массу, напоминающую сухое молоко распылительной сушки. Цвет продукта от белого (рафинированный) до слабо-желтого (сырец). Получить молочный сахар можно тремя методами:
– кристаллизацией лактозы из пересыщенных сывороточных сиропов;
– сушкой глубоко очищенной молочной сыворотки;
- – образованием лактозатов с последующим разрушением соединения.
- В промышленности широко используют первый метод, основанный на сгущении очищенной или неочищенной молочной сыворотки с последующей кристаллизацией лактозы из пересыщенных вследствие охлаждения растворов. Метод осуществляют несколькими способами.
- Второй метод применяют на практике при использовании мембранных методов обработки молочной сыворотки, позволяющих удалять несахара до необходимой степени чистоты готового продукта, совмещая эту операцию с концентрированием молочной сыворотки.
- Третий метод, сущность которого заключается в образовании нерастворимых лактозатов кальция и последующей их сатурации, представляет пока чисто научный интерес, нуждается в технологической и технической разработке.
Физико-химические основы технологии молочного сахара. Теоретическая сущность технологии молочного сахара сводится к извлечению лактозы из молочной сыворотки, т. е. к ее выделению с очисткой от балластных веществ (несахаров): жира, белков и минеральных солей. Концентрация лактозы при этом повышается примерно в 20 раз (с 4,5 % в исходной сыворотке до 90…99 % в готовом продукте), а содержание несахаров снижается в сотни раз.
Казеиновая пыль и молочный жир легко удаляются из сыворотки центробежным способом на сепараторах с центробежной выгрузкой осадка.
Сывороточные белки могут удаляться тепловой денатурацией в сочетании с реагентной, безреагентной коагуляцией, ультрафильтрацией либо сорбцией.
Удаление небелковых азотистых соединений представляет определенную трудность, однако вполне удовлетворительно осуществимо сорбцией на макропористых ионитах или природных сорбентах.
Для создания пересыщенных растворов молочную сыворотку концентрируют путем выпаривания, обратным осмосом либо комбинацией этих способов.
Кристаллизация лактозы из пересыщенных растворов (сиропов) подчиняется общим законам массообмена и лимитируется температурой, временем и механическим побуждением (перемешиванием).
Разделение суспензии кристаллизата на влажные кристаллы и мелассу вполне удовлетворительно осуществляется на центрифугах фильтрующего и отстойного типов.
Сушка влажных кристаллов наиболее целесообразна во взвешенном состоянии. При необходимости размол кристаллов обеспечивается на ударных шаровых, виброшаровых мельницах и дезинтеграторах, а также струйным методом.