RU2464321C2 - Milk sugar production method - Google Patents

Milk sugar production method Download PDF

Info

Publication number
RU2464321C2
RU2464321C2 RU2010152191/13A RU2010152191A RU2464321C2 RU 2464321 C2 RU2464321 C2 RU 2464321C2 RU 2010152191/13 A RU2010152191/13 A RU 2010152191/13A RU 2010152191 A RU2010152191 A RU 2010152191A RU 2464321 C2 RU2464321 C2 RU 2464321C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lactose
cooling
crystals
whey
heating
Prior art date
Application number
RU2010152191/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010152191A (en
Inventor
Владимир Георгиевич Куленко (RU)
Владимир Георгиевич Куленко
Евгения Александровна Фиалкова (RU)
Евгения Александровна Фиалкова
Евгений Михайлович Костюков (RU)
Евгений Михайлович Костюков
Елена Александровна Качалова (RU)
Елена Александровна Качалова
Дарья Александровна Белозерова (RU)
Дарья Александровна Белозерова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина"
Priority to RU2010152191/13A priority Critical patent/RU2464321C2/en
Publication of RU2010152191A publication Critical patent/RU2010152191A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2464321C2 publication Critical patent/RU2464321C2/en

Links

Landscapes

  • Dairy Products (AREA)

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: method involves whey clearing from fat and protein, condensation till dry substances content is equal to 45-60%, with subsequent crystallisation of lactose. Cristallisation is performed by way of tree-time cyclic heat treatment of the crystallisate; the treatment consists in sequential heating and cooling in each cycle with subsequent separation and drying of lactose crystals. In each cycle heating is performed up to a temperature equal to 75 - 80°C while cooling is performed to a temperature equal to 10°C.
EFFECT: product weight yield increase and production time reduction.
1 ex

Description

Изобретение относится к технологии производства молочного сахара - лактозы.The invention relates to a technology for the production of milk sugar - lactose.

Известен способ кристаллизации лактозы из молочной сыворотки, полученной при производстве творога или сыра, путем очистки от жира и белков тепловой и кислотно-щелочной коагуляцией, затем сыворотку направляют на сгущение в вакуум-выпарной установке до массовой доли сухих веществ 50-54% и подают на очистку от несахаров органического и минерального происхождения одним из известных способов. Очищенный сироп охлаждают сначала до 10-12°С в течение 8-10 часов, а затем выдерживают при этой температуре 10-12 часов [1].A known method of crystallization of lactose from whey obtained in the production of cottage cheese or cheese by purification of fat and proteins by thermal and acid-base coagulation, then the whey is sent to thicken in a vacuum evaporator to a mass fraction of solids of 50-54% and served purification from non-sugars of organic and mineral origin by one of the known methods. The purified syrup is first cooled to 10-12 ° C for 8-10 hours, and then kept at this temperature for 10-12 hours [1].

Недостатками известного способа по сравнению с заявленным являются низкий выход молочного сахара и большая продолжительность процесса кристаллизации лактозы.The disadvantages of this method compared with the claimed are the low yield of milk sugar and the long duration of the process of crystallization of lactose.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является сокращение времени на процесс и увеличение массы выхода продукта.The problem to which the invention is directed, is to reduce the time for the process and increase the mass yield of the product.

Поставленная задача решается за счет применения способа производства молочного сахара из молочной сыворотки, включающего очистку сыворотки от жира и белков и сгущение, с последующей кристаллизацией лактозы, отделением и сушкой кристаллов лактозы, отличающегося тем, что процесс кристаллизации лактозы из сгущенной до 45-60% сухих веществ сыворотки осуществляется путем циклической температурной обработки, состоящей в последовательном ее нагревании и охлаждении.The problem is solved through the application of a method for the production of milk sugar from whey, including purification of whey from fat and proteins and thickening, followed by crystallization of lactose, separation and drying of lactose crystals, characterized in that the process of crystallization of lactose from condensed to 45-60% dry serum substances is carried out by cyclic heat treatment, consisting in its sequential heating and cooling.

Подготовленную и сгущенную известным способом [1] молочную сыворотку подвергают циклической температурной обработке, состоящей в последовательном ее нагревании и охлаждении, причем в первом цикле сироп нагревают до температуры 75-80°С в течение 1 часа, а затем охлаждают до температуры 10°С в течение 3 часов. Затем следует второй цикл 3-часового нагревания от 10°С до 75-80°C с последующим 3-часовым охлаждением от 75-80°С до 10°С. Третий цикл повторяет второй.Prepared and condensed in a known manner [1] whey is subjected to cyclic heat treatment, consisting in its sequential heating and cooling, and in the first cycle, the syrup is heated to a temperature of 75-80 ° C for 1 hour, and then cooled to a temperature of 10 ° C within 3 hours. This is followed by a second cycle of 3-hour heating from 10 ° C to 75-80 ° C, followed by 3-hour cooling from 75-80 ° C to 10 ° C. The third cycle repeats the second.

Технический результат заключается в том, что за счет введения циклической температурной обработки молочной сыворотки достигается увеличение выхода кристалломассы в результате более интенсивного проведения процесса кристаллизации. При нагревании кристаллизата происходит растворение мелких кристаллов. Чем меньше размер кристалла, тем меньше время его растворения при нагревании. Более крупные кристаллы во время нагревания не успевают раствориться. При этом концентрация раствора растет, за счет чего увеличивается скорость роста крупных кристаллов, которые не успевают раствориться за время нагревания кристаллизата. Эффект достигается благодаря тому, что линейная скорость роста кристаллов лактозы

Figure 00000001
увеличивается с ростом приведенного линейного размера кристалла d:The technical result consists in the fact that due to the introduction of cyclic heat treatment of whey, an increase in the yield of crystallomass is achieved as a result of a more intensive crystallization process. When the crystallizate is heated, small crystals dissolve. The smaller the size of the crystal, the less time it dissolves when heated. Larger crystals do not have time to dissolve during heating. In this case, the concentration of the solution increases, due to which the growth rate of large crystals increases, which do not have time to dissolve during the heating of the crystallizate. The effect is achieved due to the fact that the linear growth rate of lactose crystals
Figure 00000001
increases with increasing reduced linear crystal size d:

Figure 00000002
Figure 00000002

где: d - усредненный приведенный линейный размер кристалла, м;where: d is the averaged reduced linear crystal size, m;

ρк - плотность кристалла, кг/м3;ρ to the density of the crystal, kg / m 3 ;

g - ускорение свободного падения, м/с2;g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;

ρж - плотность межкристальной жидкости, кг/м3;ρ W - the density of intercrystal fluid, kg / m 3 ;

µ - динамическая вязкость, межкристальной жидкости, Па·с;µ - dynamic viscosity, intercrystal fluid, Pa · s;

ΔC=Cn-Cн - пересыщение кристаллизата, кг/м3;ΔC = C n -C n - supersaturation of the crystallizate, kg / m 3 ;

Сn и Сн - концентрации пересыщенного и насыщенного растворов соответственно, кг/м3 [2].With n and With n - the concentration of supersaturated and saturated solutions, respectively, kg / m 3 [2].

Из формулы (1) видно, что скорость роста кристалла лактозы W пропорциональна квадрату его линейного размера d. При нагревании кристаллизата растворение мелких кристаллов приводит к увеличению концентрации раствора Сn, а следовательно, к увеличению его пересыщения ΔС. Увеличение всех перечисленных параметров, а особенно линейного размера кристалла (из-за квадратичной зависимости скорости роста от линейного размера), повышает скорость роста кристаллов лактозы. Кроме того, растворившиеся мелкие кристаллы частично сохраняют свою структуру в растворенном состоянии, образуя кластеры, и создают благоприятные условия для процесса кристаллизации, а именно: легко присоединяются к крупным кристаллам, интенсифицируя их рост [3]. Все эти три фактора, а именно: растворение мелких кристаллов с образованием кластероподобных сгустков, увеличение концентрации раствора и увеличение размера кристаллов - позволяют интенсифицировать процесс кристаллизации. В результате получаются крупные однородные кристаллы молочного сахара. Увеличение размеров получаемых кристаллов и уменьшение неоднородности их гранулометрического состава обеспечивают улучшение условий центрифугирования кристаллизата. При этом снижаются потери лактозы в мелассе, обусловленные попаданием мелких кристаллов в межкристальный раствор при центрифугальном отделении осадка, так как количество мелких кристаллов в кристаллизаторе сокращается.From formula (1) it is seen that the growth rate of the lactose crystal W is proportional to the square of its linear size d. When the crystallizate is heated, the dissolution of small crystals leads to an increase in the concentration of the solution С n , and therefore to an increase in its supersaturation ΔС. An increase in all of the above parameters, and especially the linear crystal size (due to the quadratic dependence of the growth rate on the linear size), increases the growth rate of lactose crystals. In addition, the dissolved small crystals partially retain their structure in the dissolved state, forming clusters, and create favorable conditions for the crystallization process, namely: they easily attach to large crystals, intensifying their growth [3]. All these three factors, namely: the dissolution of small crystals with the formation of cluster-like clots, an increase in the concentration of the solution and an increase in the size of the crystals, make it possible to intensify the crystallization process. The result is large, homogeneous crystals of milk sugar. An increase in the size of the obtained crystals and a decrease in the heterogeneity of their particle size distribution provide an improvement in the centrifugation conditions of the crystallizate. This reduces the loss of lactose in molasses, due to the ingress of small crystals into the intercrystal solution during centrifugal separation of the precipitate, since the number of small crystals in the mold is reduced.

В результате выход молочного сахара на тонну исходной сыворотки увеличивается с 20 до 25 кг за счет увеличения среднего размера кристалла и количества выкристаллизовавшейся лактозы. Эффект достигается благодаря уменьшению количества центров кристаллизации, увеличению линейного размера растущих кристаллов, повышению концентрации пересыщенного раствора и образованию кластероподобных структур из мелких кристаллов лактозы при нагревании сиропа.As a result, the yield of milk sugar per ton of initial whey increases from 20 to 25 kg due to an increase in the average crystal size and the amount of crystallized lactose. The effect is achieved due to a decrease in the number of crystallization centers, an increase in the linear size of growing crystals, an increase in the concentration of a supersaturated solution, and the formation of cluster-like structures from small lactose crystals when the syrup is heated.

Пример. Очищенная от казеиновой пыли и жира сыворотка, прошедшая процедуру осаждения белков кислотно-щелочным способом в количестве 250 кг, сгущалась на циркуляционном вакуум-выпарном аппарате VIGAND при температуре 60°С до содержания сухих веществ 52%. Полученные 25 кг сгущенной сыворотки (кристаллизат) заливались в кристаллизатор с рубашкой нагревания и охлаждения и механическим перемешиванием, где за счет подачи в рубашку горячей воды (t=80°C) происходило нагревание в течение 1 часа до температуры 75°С. Затем кристаллизат охлаждался ледяной водой (t=2°C) в течение 3-х часов до температуры 10°С при постоянном перемешивании. Последующие циклы нагревания и охлаждения кристаллизата длились 3 часа с аналогичным варьированием температур 10-75°С. По окончании охлаждения в 3-м цикле, через 16 часов после начала процесса кристаллизации, средний размер кристалла составил 310 мкм. Количество полученного сахара-сырца после фильтрования и сушки составляет 6,25 кг.Example. Serum purified from casein dust and fat, which underwent the procedure of protein precipitation by the acid-base method in an amount of 250 kg, was condensed on a VIGAND circulation vacuum evaporator at a temperature of 60 ° C to a solids content of 52%. The obtained 25 kg of condensed whey (crystallizate) was poured into a crystallizer with a heating and cooling jacket and mechanical stirring, where, by supplying hot water to the jacket (t = 80 ° C), heating was carried out for 1 hour to a temperature of 75 ° C. Then the crystallizate was cooled with ice water (t = 2 ° C) for 3 hours to a temperature of 10 ° C with constant stirring. Subsequent heating and cooling cycles of the crystallizate lasted 3 hours with a similar temperature variation of 10-75 ° C. After cooling in the 3rd cycle, 16 hours after the start of the crystallization process, the average crystal size was 310 microns. The amount of raw sugar obtained after filtration and drying is 6.25 kg.

В результате использования предлагаемой технологии обработки молочной сыворотки увеличивается выход молочного сахара за счет усреднения гранулометрического состава кристаллов и увеличения среднего размера кристаллов. Кроме того, время проведения процесса кристаллизации сокращается.As a result of the use of the proposed technology for processing whey, the yield of milk sugar is increased by averaging the particle size distribution of crystals and increasing the average crystal size. In addition, the time of the crystallization process is reduced.

Источники информацииInformation sources

1. АС СССР №249178, кл. 53 е, МПК А23С, 1969 г.1. AS of the USSR No. 249178, cl. 53 e, IPC A23C, 1969

2. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А., Костюков Е.М. Теория роста кристаллов лактозы в зависимости от их размеров // Сб. материалов международного научно-технического семинара «Современные направления переработки сыворотки». Ставрополь: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2006. - С.57-58.2. Fialkova EA, Kulenko VG, Kachalova EA, Kostyukov EM The theory of growth of lactose crystals depending on their size // Sat. materials of the international scientific and technical seminar "Modern directions of whey processing". Stavropol: Educational Institution “Educational Scientific and Technical Center of the Dairy Industry”, 2006. - P.57-58.

3. Кольцова Э.М., Аганина А.В., Гордеев Л.С. Кластерная модель кристаллизации, предсказывающая порядок и хаос // Журнал физической химии, ч.74, №5, с.888-895.3. Koltsova E.M., Aganina A.V., Gordeev L.S. A cluster crystallization model that predicts order and chaos // Journal of Physical Chemistry, p. 74, No. 5, p. 888-895.

Claims (1)

Способ производства молочного сахара из молочной сыворотки, включающий очистку сыворотки от жира и белков, ее сгущение до 45-60% сухих веществ с последующей кристаллизацией лактозы путем трехкратной циклической температурной обработки кристаллизата, состоящей в последовательном ее нагревании и охлаждении в каждом цикле, с последующим отделением и сушкой кристаллов лактозы, при этом нагревание в каждом цикле производят до температуры 75-80°С, а охлаждение - до температуры 10°С. A method for the production of milk sugar from whey, including the purification of whey from fat and proteins, its thickening to 45-60% solids, followed by crystallization of lactose by triple cyclic heat treatment of the crystallizate, which consists in sequential heating and cooling in each cycle, followed by separation and drying lactose crystals, with heating in each cycle to a temperature of 75-80 ° C, and cooling to a temperature of 10 ° C.
RU2010152191/13A 2010-12-20 2010-12-20 Milk sugar production method RU2464321C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152191/13A RU2464321C2 (en) 2010-12-20 2010-12-20 Milk sugar production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152191/13A RU2464321C2 (en) 2010-12-20 2010-12-20 Milk sugar production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010152191A RU2010152191A (en) 2012-06-27
RU2464321C2 true RU2464321C2 (en) 2012-10-20

Family

ID=46681565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010152191/13A RU2464321C2 (en) 2010-12-20 2010-12-20 Milk sugar production method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464321C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555411C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") Concentrated lactose solution production method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128710C1 (en) * 1997-02-03 1999-04-10 Ставропольский государственный технический университет Method of producing milk sugar
RU2314315C2 (en) * 2002-04-23 2008-01-10 Шеринг Акциенгезельшафт Method for preparing crystals, crystals and pharmaceutical agent
RU2360006C1 (en) * 2008-06-02 2009-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" Production method of milk sugar out of salty whey
UA42578U (en) * 2009-02-24 2009-07-10 Национальный Университет Пищевых Технологий Method for production of lactose concentrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128710C1 (en) * 1997-02-03 1999-04-10 Ставропольский государственный технический университет Method of producing milk sugar
RU2314315C2 (en) * 2002-04-23 2008-01-10 Шеринг Акциенгезельшафт Method for preparing crystals, crystals and pharmaceutical agent
RU2360006C1 (en) * 2008-06-02 2009-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" Production method of milk sugar out of salty whey
UA42578U (en) * 2009-02-24 2009-07-10 Национальный Университет Пищевых Технологий Method for production of lactose concentrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555411C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") Concentrated lactose solution production method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010152191A (en) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017380258B2 (en) Production of novel beta-lactoglobulin preparations and related methods, uses, and food products
US9315533B2 (en) Lactose crystallisation
US20160040258A1 (en) Lactose Recovery
RU2464321C2 (en) Milk sugar production method
Evdokimov et al. Investigation of crystallization process of lactose in milk serum permeate
Pisponen et al. Effect of cooling rates and low crystallization temperatures on morphology of lactose crystals obtained from Ricotta cheese whey
WO2019132734A1 (en) Method of obtaining milk sugar having continuous lactose crystallization
RU2521510C1 (en) Method of obtaining crystalline anhydride glucose
US9540703B2 (en) Method for increasing the yield in lactose production (II)
Parimaladevi et al. Achievement of favorable uniform crystal size distribution of alpha-lactose monohydrate (α-LM) through swift cooling process
US9079932B2 (en) Method for increasing the yield in lactose production (III)
US9476105B2 (en) Method for increasing the yield in lactose production (I)
RU2810513C1 (en) Method of producing milk sugar
CN104230733B (en) A kind of production method of Lysine hydrochloride crystal
NZ755082A (en) Production of novel beta-lactoglobulin preparations and related methods, uses, and food products
US11174523B2 (en) Recovery of lactose from an aqueous solution
JP2002315506A (en) Method for producing whey mother liquid powder
RU2474622C1 (en) Milk sugar production method
Wijayasinghe Phase Behaviour of Lactose as Affected by Presence of Lactic Acid and Minerals
JPH06311844A (en) Production of milk mineral powder
PL155140B2 (en) Method of obtaining lactose from whey

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131221