RU2817819C1

RU2817819C1 - Способ изомеризации лактозы в лактулозу в творожной сыворотке

Info

Publication number: RU2817819C1
Application number: RU2023117924A
Authority: RU
Inventors: Константин Александрович Велитченко; Дина Васильевна Ключникова; Сергей Александрович Титов; Андрей Георгиевич Храмцов
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2024-04-22

Abstract

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству молочных продуктов. Предложен способ изомеризации лактозы в лактулозу. Способ включает доведение pH творожной сыворотки до 10,8-11,7 с помощью мембранной электрофлотации через ацетатцеллюлозные мембраны при 25 °С. Затем раствор термостатируют при 39,4 °С под освещением лампы дневного света с освещенностью 300 лк в течение 38 ч. Изобретение позволяет повысить степень изомеризации содержащейся в творожной сыворотке лактозы в лактулозу с использованием ультрафиолетового излучения и без использования нагревания. 2 пр.

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству молочных продуктов.

Известен способ реагентной изомеризации лактозы в лактулозу взятый из книги «Лактоза» А.Г. Храмцова [ Б.М. Синельников, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, А.В. Серов, Лактоза и её производные , 2007.518 с.] Анализ результатов эксперимента по трем выходным параметрам позволил уточнить режимы изомеризации. Так при использовании подсырной сыворотки достигалась степень изомеризации до 26 % при температуре 75-80 °С и временем выдержки 30 – 40 минут. Накопление побочных продуктов реакции в данном случае невысоко. В случае использования творожной сыворотки в более мягких условиях при температуре 65-70 °С в течение 20-30 минут ; при этом степень изомеризации в этом случае более низкая :16-18 %. Условия изомеризации при этом :

-Температура = 70-80 °С;

-Время выдержки = 20-30 минут;

-Количество гидроксида кальция = 0,8-1 %;

-Количество карбамида = 3,2-4,8 % .

Недостатками такого способа изомеризация являются: низкая степень изомеризации творожной сыворотки, а также высокие энергетические затраты для нагрева и поддержания температуры сыворотки.

Также известен способ изомеризации лактозы в лактулозу при производстве концентрата лактулозы [RU 2130494 «Способ изомеризации лактозы в лактулозу при производстве концентрата лактулозы»], описывающий процесс изомеризации, который включает в себя внесение щелочи, термостатирование и охлаждение. В нагретый раствор лактозы единовременно вносят гидроксид натрия в количестве 2,6-3,2 кг на 1 т раствора с целью доведения pH до 10,8 - 11,2. После этого раствор термостатируется при температуре 68 - 72°C в течение 15 - 25 мин с последующим охлаждением до 15 - 25°C.

Недостаток этого способа состоит в том, что в продукте по данному способу получается недостаточное высокое количество лактулозы из-за единовременного внесения щелочи, недостаточного времени термостатирования, что в свою очередь приводит к повышенному значению pH 11- 11,5. В результате повышенной щелочности раствора происходит интенсивное течение побочных процессов, сопровождающихся разрушением лактозы, получаемой лактулозы и образованием побочных смолистых соединений, имеющих темную окраску, резко снижающих выход готового продукта – лактулозы и трудноотделяемых на следующих стадиях процесса. Кроме того, в растворе остается избыток непрореагировавшей щелочи, которая ухудшает органолептические и физико-химические показатели лактулозы и также требует последующих длительных операций очистки от нее.

Технической задачей изобретения является увеличение степени изомеризации лактозы и снижение энергетических затрат для нагрева и поддержания температуры сыворотки.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ изомеризации лактозы в лактулозу, включающий доведение pH среды раствора до щелочной среды 10,8-11,7 и термостатирование, отличающийся тем, что pH достигается данного уровня с помощью мембранной электрофлотации через ацетатцеллюлозные мембраны при 25 °С, затем раствор термостатируется при 39,4 °С под освещением лампы дневного света с освещенностью 300 люкс в течение 38 часов.

Основным техническим результатом является повышение степени изомеризации содержащейся в творожной сыворотке лактозы в лактулозу с использованием ультрафиолетового излучения и без использования нагревания.

Способ изомеризации лактозы в лактулозу в молочной сыворотке осуществляется следующим образом.

Водородный показатель раствора лактозы с изначальным pH=4,6 доводят с помощью мембранной электрофлотации при 25°С до pH среды 10,8 – 11,7. Для этого используются ацетатцеллюлозные мембраны.

Затем раствор лактозы термостатируют при температуре 39,4 °С под освещением лампы дневного света с освещением 300 люкс. После выдержки при температуре 39,4 °С в течение 38 часов раствор центрифугируют при 1500 об/мин. в течение 8 минут. После этого измеряют удельное оптическое вращение сыворотки, по которому определяют степень изомеризации. Для этого используют метод поляриметрии. С помощью поляриметра измеряют удельное оптическое вращение сыворотки . А степень изомеризации вычисляют по формуле: S1=31,0-1.32 [α]. Где α – удельный угол вращения 20 процентного раствора, а S1 – степень изомеризации.[ Б.М. Синельников, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, А.В. Серов, Лактоза и её производные , 2007.518 с. ]

Примеры:

1 . Низкотемпературная изомеризация при естественном освещении

Водородный показатель раствора лактозы доводят с помощью мембранной электрофлотации при 25 °С до pH среды 11,7. Образец ставят в термостат при 39,4 °С в закрытой емкости. После хранения в течение 38 часов провели центрифугирование в течение 8 минут. Измерили удельное оптическое вращение сыворотки, по которому измерили степень изомеризации. Ее вычислили по формуле: S1=31,0-1.32 [альфа]. Где альфа – удельный угол вращения 20 процентного раствора, а S1 – степень изомеризации.

В неосвещенном растворе лактозы степень изомеризации была 7 % , а pH среды = 7.

2 . Низкотемпературная изомеризация искусственное освещение с контрольным образцом без освещения.

Водородный показатель раствора лактозы доводят с помощью мембранной электрофлотации при 25 °С до pH среды 11,7. Образец ставят в термостат при 39,4 °С в открытой емкости под освещением лампы с освещением 300 люкс. После хранения в течение 38 часов провели центрифугирование в течение 8 минут. Измерили удельное оптическое вращение сыворотки , по которому измерили степень изомеризации. Ее вычислили по формуле: S1=31,0-1.32 [альфа]. Где альфа – удельный угол вращения 20 процентного раствора, а S1 – степень изомеризации.

В освещенном растворе лактозы степень изомеризации была 43 % , а pH среды = 6.

Осуществление предлагаемого способа (пример 2 ) позволяет добиться высокой степени изомеризации лактозы , при более низких энергетических затратах.

Claims

Способ изомеризации лактозы в лактулозу, включающий доведение рН среды раствора до щелочного и термостатирование, отличающийся тем, что рН творожной сыворотки доводят до 10,8-11,7 с помощью мембранной электрофлотации через ацетатцеллюлозные мембраны при 25 °С, затем раствор термостатируют при 39,4 °С под освещением лампы дневного света с освещенностью 300 лк в течение 38 ч.