Реферат: Лактоза (молочный сахар)

I.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОЧНОМ САХАРЕ.

1.1.ПРИРОДА И СИНТЕЗ ЛАКТОЗЫ.

Лактоза (молочный сахар) по современной номенклатуреуглеводов относится к классу олигосахаридов, а именно дисахаридов (биоз).

Первые сведения о молочномсахаре как составной части молока встречаются в работе итальянского ученногоФабрицио Бертоллети (1633 год). Выпаривая молочную сыворотку он получил из нее«важнейшую соль молока», которое писал под названием «манна» — кашице –образная масса. Молочным сахаром полученное вещество назвал Шель (1780 год)установил, что молочный сахар относится к углеводам, и внес его в этот ряд подназванием лактоза. Химическая формула лактозы С12Н22О11, структурная

Н Н

<img src="/cache/referats/4902/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1051"><img src="/cache/referats/4902/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1048"><img src="/cache/referats/4902/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1044"><img src="/cache/referats/4902/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1043"><img src="/cache/referats/4902/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1039"><img src="/cache/referats/4902/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1041"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1028"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1033"> НО – С С

<img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1036"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1032"> Н – С –ОН Н – С – ОН

<img src="/cache/referats/4902/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1050"><img src="/cache/referats/4902/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1046"><img src="/cache/referats/4902/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1045"> О О О

<img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1035"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1031"> НО – С – Н НО – С – Н

<img src="/cache/referats/4902/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1047"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1030"> Н – С НО – С – Н

<img src="/cache/referats/4902/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1040"><img src="/cache/referats/4902/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1042"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1037"><img src="/cache/referats/4902/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1029"> Н – С Н – С

СН2ОН СН2ОН

Лактоза содержит 12связанных атомов углеродов 22 атома водорода, 9 гидроксильных атомов, 1 эфирныйи 1 карбоксильный. Лактоза может синтезироваться химическим и биологическимпутем. Теоретический химический синтез лактозы может быть осуществлен по равенству С6Н12О6 + С6Н12О6Û

С12Н22О11 + Н2О

глюкоза галактоза лактоза вода

Механизм биологического образования лактозы ворганизме лактирующего животного до конца еще не выяснил. Если предложить, чтолактоза синтезируется в организме, то единственным источником синтеза ееявляется глюкоза крови, приносимая к вымени. Глюкоза пространственнойперестройкой (галактозогенезом) превращается в галактозу. В молоке, кромелактозы, содержится другие углеводы и их производные. Из моносахаридов (моноз)молока важное значения имеет глюкоза и галактоза, являющиеся структурными элементами молекулылактоза и ее гидролиза.

ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ЛАКТОЗЫ.

Лактоза относится классу активных(восстанавливающих, редуцирующих углеводов). Обладая слабыми кислотнымисвойствами, она связывает приблизительно 2 моля едкого натра на 1 моль сахара.Различные функциональные группы в структуре лактозы обуславливают ее большуюхимическую активность. Циклическая форма лактозы может переходить вальдегидную.

Гликозидная связь междумонозами в лактозе может быть гидролизована химические или ферментотивно.Химический гидролиз лактозы может быть вызван действием сильных кислот(например соляной). 1 г. лактозы, нагретый до 100°

С, полностью гидролизуетсяна глюкозу и галактозу в течении 1 ч в 100 мл 10 % — ной серной кислоты. Гидролиз соляной кислотой может протекать принизкой температуре (ниже 10°С) и при нагревании.Гидролиз лактозы осуществляется труднее гидролиза сахарозы, на практикесчитают, что лактоза устойчива в кислых растворах.

В щелочных растворах лактозаокисляется до сахариновых кислот, а затем осмоляется – буреет. Щелочной распадлактозы носят энольный характер а скорость его зависит от температуры. Врезультате нагревания лактоза и его водные растворы значительно изменяются, чтоопределяет химизм технологических режимов. Кристаллы α – гидрата при нагревании до 87°

С начинают плавится, при 100°С постепенно теряет кристаллизационную воду,а при 110°С становится безводными.

Повышение температуры,щелочная реакция среды, увеличение концентрации, наличие ионов меди и железаускоряют образования меланоидинов из сахара, в том числе и из лактозы.

При производстве молочногосахара мелоноидиновая реакция должна быть по возможности исключена.

Лактоза сравнительно легкоподвергается воздействию ферментов продуцируемых микроорганизмами. Распадлактозы осуществляется под действием лактазы, продуцируемой стенками кишечникаи микроорганизмами, при чем фермент действует на α – и β формы лактозы.

Теоретически по количествумолочной кислоты в молоке можно судить о степени разложении лактозы.Направленный гидролиз лактозы до моноз осуществляется так же ферментом β –галактозидазой. Лактоза не расщепляетсяферментом пивных и хлебных дрожжей. На реакции брожения лактозы основа напроизводство кисломолочных продуктов, сыров. При получении молочного сахараброжения необходимо исключить.

1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Вырабатываемыйпромышленностью молочный сахар используют при приготовлении медицинскихпрепаратов и в пищевой промышленности. В зависимости от потребителей молочнаяпромышленность производить молочный сахар трех видов:

для медицинских препаратоврафинированный ;

для антибиотиков, натехнические цели и для рафинации – сахар – сырец;

для пищевой промышленности –очищенный, или пищевой.

Использование при производстве

медицинских препаратов.

При изготовлении медицинскихпрепаратов молочного сахара используют в качестве инертного наполнителя,разбавителя или активного компонента. В этом случае совершенно чистыйингредиент – рафинированный, не влияющий на лечебные свойства препарата. Требованиякачеству оговариваются в специальной статье Государственной фармакопеи.

Содержание лактозы можноопределить расчетным путем (сухие вещества минус примеси, без учета содержанияглюкозы): для выработки медицинских препаратов желательно, что бы лактозапоступала в полиэтиленовых мешках в размолотом виде и без посторонних примесей,бактериально чистой: общее количество клеток в 1 г., не более 1000 сапрофитныхбактерий; титр кишечной палочки не ниже 3 г., отсутствие бактерий группысалмонелла и анаэробов.

Составление сред для ферментации.

При производстве антибиотиков одним из главныхкомпонентов сред для ферментации является молочный сахар – сырец или кристаллизатмолочного сахара (45 % лактозы). Такое применение молочного сахара обусловленотем, что он, медленно сбраживаясь, поддерживает реакцию среды, желательную дляразвития антибиотиков. Сахар должен быть стойким при хранении и иметьстандартный состав без посторонних включений и примесей (особенно белков исолей тяжелых металлов).

Использование в пищевой промышленности.

Молочный сахар в пищевой промышленности применяют при производстве некоторых видовкарамели, помадки, шоколада и других кондитерских изделий. Лактозастабилизирует и улучшает их окраску, вкус и запах.

В молочноконсервной промышленности лактозу применяютв качестве затравки для кристаллизации при производстве сгущенного молока.Используют «рафинированный молочный сахар, тщательно измельченный в тонкийпорошок, который просеивают через сито не меньше чем 200 меш, т.е. с 80ячейками на 1 пог. сита».

Доказано, что существует обратная зависимость междуколичеством затравки и размером кристаллов лактозы в сгущенном молоке.

Рафинированная лактоза для производства сгущенныхмолочных консервов должна отвечать следующим требований:

Показатели

Характеристика

Вид

Рафинированная пудра

Цвет

Белый

Запах

Без запаха

Содержание, % не более

Воды

0,5

Золы

0,2

Хлоридов

0,1

Сульфатов

0,1

Кальция

0,1

Молочной кислоты

0,1

Солей меди, олова, свинца

Не допускается

Размер кристаллов, мкм, не более

3 – 4

Размер кристаллов для затравки до 3 – 4 мкмобусловлен тем, что максимальныекристаллы лактозы в молочных консервах равны 10 – 25 мкм.

II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Технологические схемы получения каждого видамолочного сахара включают совокупность приемов и методов по удалению изсыворотки несахаров (балластных веществ). Для выделения молочного сахара необходимопересыщенные растворы лактозы, чтодостигается путем сгущения сыворотки. Кристаллизация лактозы с обезвоживаниемполученных кристаллов центрифугированием и сушкой обеспечивает получения готового продукта. При необходимостипроводят повторную кристаллизацию лактозы либо улучшают очистку на стадияхтехнологического процесса.

2.1 ПРОИЗВОДСТВО МОЛОЧНОГО САХАРА – СЫРЦА ИЗ ОЧИЩЕННОЙ СЫВОРОТКИ.

Первоначальная технологическая схема получениямолочного сахара – сырца включала огневую выпарку сыворотки с последующим выделением и отделением кристаллов путем прессования.Для осуществления процесса использовали котел и рычажный пресс. Затем Г. Кутырин[

78]внедрил схему с выпариванием сыворотки в открытых котлах с кристаллизациейлактозы в ушатах, отделением кристаллов отслоением и сушкой их в сушилках согневым подогревом. Процесс усовершенствовали Чебатарев (1934) и сотрудникиЛенинградского химико-технологического института молочной промышленности,внедрив выпаривание в концентраторах А. Фиалкова.

А. Розанов [

34] разработал промышленнуюсхему производства сахара – сырца с включением специального оборудования:подогревателей, вакуум-аппаратов, центрифуг, фильтр – прессов и вакуум-сушилок.По результатам разработки поточно-механизированной линии производства молочногосахара-сырца (А. Фиалков и И. Нейштадт, 1959) были созданы ванны дляотваривания альбумина, сушилки, кристаллизаторы.

Внесениереагентов осуществляют длякоагуляции белков. Их вносят в нагретую сыворотку для подкисления подсырочнойсыворотки до 30 — 35°

Т и раскисления ее до творожной сыворотки до 10 – 15° Т.

Сыворотку подкисляют молочной кислотой, котораяобразуется в процессе брожения лактозы. Кислотность специально приготовленнойкислой сыворотки достигает 150 – 200°

Т, или 1500 гмолочной кислоты на 100 л. Для подкисления можно так же использовать солянуюи трихлоруксусную кислоту. Серная кислота образуется с солями кальциянерастворимые соединения, что снижает эффективность выпаривания.

Подкисление кислой сыворотки и соляной кислотой поэффективности удаления белка равноценны. Однако кислую сыворотку следуетпредварительно приготовить и на образование молочной кислоты расходуется лактоза,что ухудшает выход готового продукта. Для подкисления 1 т перерабатываемой сыворотки требуется 150 – 200 л кислой. Подкисление 1 т сывороткикислой, исходя из потерь лактозы, обходится в 1 р. 70 к. (Л. Соколова, 1955).Кроме того, емкость ванн или танков для приготовления кислой сывороткисоставляет обычно 5 – 10 т, т.е. они занимают значительную площадь.

При подкислении соляной кислотой на 1 т сывороткитребуется более двух литров (33%-ной концентрации). Ее стоимость (Угличскийпроизводственно – экспериментальный завод) составляет 8 коп. При использованиисоляной кислоты не расходуется молочный сахар. Широкое распространение солянойкислоты в промышленности, несмотря на ее явное преимущество перед кислойсывороткой, сдерживается затруднениями при ее внесении в сыворотку, чтосвязанно с токсичностью кислоты.

Под сырную сыворотку можно подкислять мелассой,полученной от предыдущих выработок (Кобринский завод Брестской области, И.Гнатюк). При этом не требуется специальных реагентов и используется часть лактозы,содержащейся в мелассе. Желаемая кислотность сыворотки после подкисленниямелассой равна 20 – 25°

Т.

Сыворотку раскисляют растворами щелочей NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3.

При раскислении углекислым натрием сыворотка впроцессе переработки сильно вспенивается, что ограничивает его применения в промышленности.Гидроокись кальция также не нашла широкого распространения в промышленности,что объясняется трудоемкостью приготовления известкового молока. Кроме того, вэтом случае кристаллизат имеет тенденцию к загустению, а на греющей поверхностивакуум – аппарата появляется значительный осадок в виде молочного камня.

Испытание кислотно-щелочного способа (HCl+NaOH) очистки сыворотки,проведенные на Угличском производственно -экспериментальном заводе, ранее использовавшем кислотной (HCl) и соляно-известковыйспособы, показатели, что в качестве молочного сахара не снижается, а посравнению с применением кислотного способа даже несколько улучшается.Кристаллизат сохраняет текучую консистенцию, уменьшаются отложения нагара нагреющих поверхностях выпарных аппаратов.

Появление нагара зависит главным образом от наличиякальция, поэтому интересно проследить за его изменениями в процессе коагуляциибелковой сыворотки.

При раскислении сыворотки известковым молокомколичество кальция в очищенной сыворотке увеличивается. Следовательно, частькальция, введенного в сыворотку, остается в растворе способствуя в дальнейшемвыпаривания осадков на греющую поверхность вакуум-аппарата и загустеваниюкристаллизата при хранении. Часть кальция остается в сыворотке послехлоркальциевого способа коагуляции.

Проведенные исследования подтверждаютцелесообразность кислотно-щелочного способа коагуляции с использованием дляраскисления раствора едкого натра.

Для внесения щелочи рекомендуется использоватьустановку.

Количество реагентов, необходимых для изменениякислотной сыворотки, можно рассчитать по формуле:

Кп* Кн

Кр= Кф

где Кр – количество реагентов для изменениякислотности сыворотки;

Кп – количество реагентов, на которуюнеобходимо изменить кислотность сыворотки;

Кн – величина градусов, на которую необходимоизменить кислотность сыворотки;

Кф – величина градусов, на которую измениласькислотность сыворотки а предварительной пробе.

Очисткасыворотки осуществляется после после обработки реагентами. Ее оставляют дляотстоя хлопьев белка на 1 – 1,5 ч. Часть хлопьев белка всплывает (особенно приобработке свежей сыворотки), а часть оседает в конусную часть ванны. Об окончанииотстоя судят по прозрачности сыворотки с учетом предыдущих выработок. Для контроляможно рекомендовать предварительно спускать сыворотку, наблюдая за цветом жидкости. Сливают сыворотку,постепенно опуская подвижную трубу или через патрубок, установленный на уровнеотстоя альбуминного молока.

После отстоя сыворотку фильтруют через ткань или центрифугируютна очистителях [

167]. Циклработы очистителя зависит от степени предварительного отстоя (его определяютпрактически). Обычно через один очиститель производительность 5000 л/ч можнопропускать до 8 т отстоявшейся сыворотки (две ванны). Следует тщательно следитьза смазкой очистителя, так как он работает при повышенных температурах (85 – 90° С).

Чистка сыворотки собирается в промежуточную емкость(танк) из нержавеющей стали или эмалированную, откуда направляется на сгущение.

Сгущение сывороткиосуществляют на вакуум-аппаратах. Аппарат для сгущения сыворотки под вакуумомдолжен быть герметичным с подводом тепла и удалением из него воздуха (разряжение)до требуемой температуры кипения. Степень разрежения выражают величинойабсолютного давления, или вакуума. Вторичный или соковый, пар, образующейся прикипении сыворотки, конденсируется при соприкосновении с холодной водой илистенкой, охлаждаемой водой. Воздух, поступающий в аппарат с сывороткой и черезне плотности, удаляют паром паровыми и и механическими вакуум-насосами. Применяютвыпарные аппараты только из нержавеющей стали.

Кристаллизациялактозы осуществляется с учетом качества сиропа по длительному (до 35 ч) илиускоренному (до 15 ч) режимам. Для контроля за уходом процесса можновоспользоваться температурами. О правильности проведения процесса можно судитьпо форме (пирамида) и размеру (в среднем 0,5 мм) кристаллов, содержаниемлактозы в мелассе и консистенции кристаллизата.

Конструкция кристаллизатора обеспечивает выполнениевсех технологических операций процесса выделения лактозы из сиропа.

Кристализзат, освобожденный от хлопьевидногобелкового осадка и промытый водой, на центрифугирование на центрифуги фильтрующеготипа, фактор разделения превышает 500. В производстве молочного сахараиспользуют центрифугу ОЦС фильтрующего типа, периодического действия с ручнойверхней выгрузкой осадка.

еще рефераты

Еще работы по сельскому хозяйству

Реферат по сельскому хозяйству

Статистика животноводства

29 Августа 2013

Реферат по сельскому хозяйству

Новый аграрный поселок – главный центр первичной территориальной системы

29 Августа 2013

Реферат по сельскому хозяйству

Селекция и семеноводство моркови и капусты цветной

29 Августа 2013

Реферат по сельскому хозяйству

Билеты по аграрному праву

29 Августа 2013