RU2108044C1

RU2108044C1 - Method of producing hydrolyzed lactose syrup

Info

Publication number: RU2108044C1
Application number: RU94014659A
Authority: RU
Inventors: Ю.Я. Свириденко; Ю.А. Боровкова; Д.В. Абрамов; В.Ю. Смурыгин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: milk industry. SUBSTANCE: method includes preparing solution of crude or crystalline lactose obtained after centrifugation-assisted separation of molassa with 58-62% content of solids. Solution is cooled to 60-65 C and supplemented by beta-galactosidase enzyme preparation to perform hydrolysis at the same temperature to attain at least 50% hydrolysis. Resulting syrup is cooled and used to prepare various products. EFFECT: enhanced process efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для производства заменителей свекловичного сахара из молочного сахара (лактозы) - основного компонента сухих веществ молочной сыворотки. The invention relates to the dairy industry and can be used for the production of beet sugar substitutes from milk sugar (lactose) - the main component of whey solids.

Известен способ получения сиропа молочного сахара из молочного сахара-сырца или улучшенного. Технология сиропа предусматривает следующие процессы: растворение молочного сахара-сырца, рафинацию раствора, фильтрацию раствора, кристаллизацию лактозы, резервирование и хранение. A known method of producing milk sugar syrup from raw milk sugar or improved. The syrup technology provides for the following processes: dissolving raw milk sugar, refining the solution, filtering the solution, crystallization of lactose, reservation and storage.

Такой сироп предназначен для использования в производстве продуктов детского питания на молочной основе в качестве полуфабриката [1]. Such a syrup is intended for use in the manufacture of milk-based baby food as a semi-finished product [1].

Однако такой сироп не может выполнять роль подсластителя ввиду малой сладости молочного сахара, составляющей лишь 15-20% от сладости сахарозы. К тому же молочный сахар слаборасторим, что делает невозможным приготовление на его основе сахарных сиропов с массовой долей сухих веществ свыше 40%. В таких сиропах молочный сахар кристаллизуется, что делает нестабильными их при хранении. Так, например, срок хранения сиропа молочного сахара с массовой долей сухих вещество 57-60% составляет не более 3 сут. со дня выработки при 10^oC при периодическом перемешивании через каждые 2 ч в течение 15 мин.However, such a syrup cannot fulfill the role of a sweetener due to the low sweetness of milk sugar, which is only 15-20% of the sweetness of sucrose. In addition, milk sugar is slightly soluble, which makes it impossible to prepare sugar syrups based on it with a mass fraction of solids of more than 40%. In such syrups, milk sugar crystallizes, which makes them unstable during storage. So, for example, the shelf life of milk sugar syrup with a mass fraction of dry matter of 57-60% is not more than 3 days. from the day of production at 10 ^o C with periodic stirring every 2 hours for 15 minutes

Увеличить сладость и стабильность лактозных сиропов и сделать возможным их использование в качестве подслащивающего вещества позволяет частичный гидролиз лактозы, поскольку получающаяся смесь сахаров обладает близкой к сахарозе сладостью и хорошо растворима в сиропах с массовой долей сухих веществ до 60%. Такой эффект достигается уже при 50%-ном гидролизе лактозы. Partial hydrolysis of lactose makes it possible to increase the sweetness and stability of lactose syrups and make it possible to use them as a sweetener, since the resulting sugar mixture has a sweetness close to sucrose and is readily soluble in syrups with a mass fraction of solids of up to 60%. This effect is already achieved with 50% hydrolysis of lactose.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ производства сиропа гидролизованной лактозы, предусматривающий внесение ферментного препарата бета-галактозидазы в раствор лактозы, ее гидролиз, нагревание гидролизата, сгущение до 15-20% сухих веществ, деминерализацию гидролизата, концентрирование до 58-62% сухих веществ с последующим охлаждением полученного сиропа [2] . В качестве исходного раствора лактозы используют молочную или творожную сыворотку. The closest technical solution to the proposed one is a method for the production of hydrolyzed lactose syrup, which involves introducing an enzyme preparation of beta-galactosidase into a lactose solution, hydrolyzing it, heating the hydrolyzate, thickening up to 15-20% dry matter, demineralizing the hydrolyzate, concentrating up to 58-62% dry matter with subsequent cooling of the resulting syrup [2]. As the initial solution of lactose, milk or curd whey is used.

Способ является достаточно сложным, требующим значительных технологических и энергетических затрат. The method is quite complex, requiring significant technological and energy costs.

Технологический результат изобретения заключается в упрощении способа и получении стабильных при хранении сладких сиропов. Это достигается тем, что в предложенном способе производства сиропа гидролизованной лактозы, предусматривающем внесение ферментного препарата бета-галактозидазы в раствор лактозы, ее гидролиз, нагревание гидролиза и охлаждение готового сиропа, используют раствор молочного сахара-сырца или его кристаллов после отделения мелассы центрифугированием с содержанием сухих веществ 58-62%, раствор охлаждают до 60-65^oC и гидролиз проводят этой температуре до достижения степени гидролиза не менее 50%.The technological result of the invention is to simplify the method and obtain storage stable sweet syrups. This is achieved by the fact that in the proposed method for the production of hydrolyzed lactose syrup, comprising introducing an enzymatic preparation of beta-galactosidase into a lactose solution, its hydrolysis, heating the hydrolysis and cooling the finished syrup, use a solution of raw milk sugar or its crystals after separation of molasses by centrifugation with a dry content substances 58-62%, the solution is cooled to 60-65 ^o C and hydrolysis is carried out at this temperature until the degree of hydrolysis of at least 50%.

Предложенный способ заключается в следующем. Молочный сахар-сырец или его кристаллизат растворяют при перемешивании и питьевой воде с температурой 90-95^oC так, чтобы массовая доля сухих веществ в растворе была 58-62%, охлаждают до температуры гидролиза 60-65^oC, вносят растворимый ферментный препарат бета-галактозидазы с активностью 1000 E/г в количестве 0,6% к массе растворенного молочного сахара-сырца и проводят гидролиз при непрерывном перемешивании в течение 22-24 ч, поддерживая температуру гидролиза. Степень гидролиза лактозы в конце процесса должна быть не менее 50%. Использование в качестве сырья кристаллов молочного сахара после центрифугирования позволяет удешевить стоимость конечного продукта в связи с исключением сушки кристаллов. Такой способ наиболее приемлем при производстве сиропов непосредственно на молочных предприятиях, производящих молочный сахар.The proposed method is as follows. Raw milk sugar or its crystallizate is dissolved with stirring and drinking water at a temperature of 90-95 ^o C so that the mass fraction of solids in the solution is 58-62%, cooled to a hydrolysis temperature of 60-65 ^o C, make a soluble enzyme preparation beta β-galactosidase with an activity of 1000 E / g in an amount of 0.6% by weight of dissolved raw milk sugar and hydrolysis is carried out with continuous stirring for 22-24 hours, maintaining the hydrolysis temperature. The degree of lactose hydrolysis at the end of the process should be at least 50%. The use of milk sugar crystals as a raw material after centrifugation allows to reduce the cost of the final product due to the exclusion of drying of the crystals. This method is most suitable for the production of syrups directly at dairy enterprises producing milk sugar.

Установлено, что высокие концентрации лактозы в растворе в диапазоне 20-60% оказывают стабилизирующее действие на фермент и активность бета-галактозидзазы лишь незначительно снижается при возрастании массовой доли лактозы в растворе (см. табл. 1). It was found that high concentrations of lactose in the solution in the range of 20-60% have a stabilizing effect on the enzyme and the activity of beta-galactosidase only slightly decreases with an increase in the mass fraction of lactose in the solution (see Table 1).

При излучении влияния температуры на степень гидролиза лактозы в растворе с массовой долей сухих вещество 58-62% установлено, что оптимальной является температура 60-65^oC (см. табл. 2). При температуре ниже 60^oC степень гидролиза лактозы не достигает 50% вследствие того, что часть лактозы находится в нерастворимой форме и недоступна действию фермента. При температуре выше 65^oC степень гидролиза ниже 50% вследствие термоинактивации фермента.When radiating the influence of temperature on the degree of hydrolysis of lactose in a solution with a mass fraction of dry matter of 58-62%, it was found that the optimum temperature is 60-65 ^o C (see table. 2). At temperatures below 60 ^o C, the degree of hydrolysis of lactose does not reach 50% due to the fact that part of the lactose is in an insoluble form and inaccessible to the action of the enzyme. At temperatures above 65 ^o C, the degree of hydrolysis is below 50% due to thermal inactivation of the enzyme.

По окончании гидролиза сироп нагревают до 85-90^oC, вносят суспензию рафинирующих средств (в случае получения рафинированного сиропа), фильтруют на фильтр-прессе через фильтрующую ткань (лавоан-бельтинг) и охлаждают до температуры хранения. Такой сироп хранится не менее одного месяца в нерегулируемых условиях и не менее двух месяцев при 0-10^oC.After hydrolysis, the syrup is heated to 85-90 ^o C, add a suspension of refining agents (in the case of obtaining refined syrup), filtered on a filter press through a filter cloth (lavoan belting) and cooled to storage temperature. Such syrup is stored for at least one month in unregulated conditions and for at least two months at 0-10 ^o C.

Полученный продукт - это сироп светло-желтого цвета с выраженным сладким вкусом и слабым сывороточным запахом, он может использоваться наравне с сахарными сиропами при производстве молочных продуктов, кондитерских изделий, напитков и т.п. The resulting product is a light yellow syrup with a pronounced sweet taste and a slight serum odor, it can be used along with sugar syrups in the production of dairy products, confectionery, drinks, etc.

Таким образом, осуществление предложенного способа получения гидролизованной лактозы путем ее ферментативного гидролиза в растворе молочного сахара с массовой долей сухих веществ 58-62% позволяет существенно упростить технологический процесс за счет исключения стадии вакуум-концентрирования гидролизата и снизить энергозатраты, связанные с расходом пара и электроэнергии при концентрировании. При этом практически исключается возможность развития микрофлоры и снижения качества сиропа за счет сбраживания части углеводов. Thus, the implementation of the proposed method for producing hydrolyzed lactose by enzymatic hydrolysis in a solution of milk sugar with a mass fraction of solids of 58-62% can significantly simplify the process by eliminating the stage of vacuum concentration of the hydrolyzate and reduce energy costs associated with the consumption of steam and electricity at concentration. At the same time, the possibility of developing microflora and reducing the quality of the syrup due to the fermentation of part of the carbohydrates is practically excluded.

Пример 1. 100 кг молочного сахара-сырца высшего сорта растворяют в 72 л подогретой до 95^oC воды, раствор охлаждают до 60^oC и вносят 0,6 кг растворимого препарата бета-галактозидазы с активностью 1000 E/г. Раствор выдерживают при 60^oC и непрерывном перемешивании 24 ч. По окончании процесса степень гидролиза лактозы составляет 50%. Полученный сироп нагревают до 85^oC и в горячем состоянии фильтруют на фильтр-прессе через ткань бельтинг под давлением 0,03 МПа. Прозрачный сироп охлаждают до температуры хранения и используют для непосредственного употребления или в производстве пищевых продуктов взамен свекловичного сахара.Example 1. 100 kg of raw milk sugar of the highest grade are dissolved in 72 L of water heated to 95 ^° C, the solution is cooled to 60 ^° C and 0.6 kg of a soluble beta-galactosidase preparation with an activity of 1000 E / g is added. The solution was kept at 60 ^° C. and continuously stirred for 24 hours. At the end of the process, the degree of hydrolysis of lactose was 50%. The resulting syrup is heated to 85 ^o C and in the hot state is filtered on a filter press through a belting fabric under a pressure of 0.03 MPa. The clear syrup is cooled to storage temperature and used for direct consumption or in food production in return for beet sugar.

Пример 2. 100 кг кристаллов молочного сахара после отделения мелассы центрифугированием, содержащие 3,5% остаточной влаги, растворяют в 55,5 л подогретой до 90^oC, раствор охлаждают до 65^oC и вносят 0,6 кг растворимого ферментного препарата Лактоканесцин (бета-галактозидаза) с активностью 1000 E/г. Гидролиз лактозы проводят в течение 22 ч при 65^oC и непрерывном перемешивании. Конечная степень гидролиза лактозы составляет 53%. Полученный сироп нагревают до 90^oC, вносят суспензию рафинирующих средств и в горячем состоянии фильтруют на фильтр-прессе через ткань бельтинг под давлением 0,03 МПа. Прозрачный сироп охлаждают до температуры хранения и используют для непосредственного употребления или в производстве пищевых продуктов взамен свекловичного сахара.Example 2. 100 kg of milk sugar crystals after separation of molasses by centrifugation, containing 3.5% residual moisture, are dissolved in 55.5 L heated to 90 ^o C, the solution is cooled to 65 ^o C and 0.6 kg of soluble enzyme preparation Lactocanestinum is introduced ( beta-galactosidase) with an activity of 1000 E / g. Hydrolysis of lactose is carried out for 22 hours at 65 ^o C with continuous stirring. The final degree of hydrolysis of lactose is 53%. The resulting syrup is heated to 90 ^° C., a suspension of refining agents is introduced, and in the hot state it is filtered on a filter press through a belting fabric under a pressure of 0.03 MPa. The clear syrup is cooled to storage temperature and used for direct consumption or in food production in return for beet sugar.

Источники информации:
1. Храмцов А.Г., Павлов В.А., Нестеренко П.Г и др. Переработка и использование молочной сыворотки. Технологическая тетрадь. М.: Росагропромиздат, 1989, с. 214-216.Sources of information:
1. Khramtsov AG, Pavlov VA, Nesterenko P.G. et al. Processing and use of whey. Technological notebook. M .: Rosagropromizdat, 1989, p. 214-216.

2. SU. авт. св. N 1739951, кл. A 23 C 21/00, 1992. 2. SU. author St. N 1739951, class A 23 C 21/00, 1992.

Claims

A method for the production of hydrolyzed lactose syrup, comprising introducing an enzyme preparation of beta-galactosidase into a lactose solution, hydrolyzing it, heating the hydrolyzate and cooling the finished syrup, characterized in that they use a solution of raw milk sugar or its crystals after separation of molasses by centrifugation with a solids content of 58 - 62%, the solution is cooled to a temperature of 60 - 65 ^o C and hydrolysis is carried out at this temperature until the degree of hydrolysis of at least 50%.