Способ производства концентрата лактулозы
Владельцы патента RU 2534354:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности. Осуществляют приемку молочной сыворотки, ее сепарирование, пастеризацию, охлаждение, ультрафильтрацию, сгущение ультрафильтрата (пермеата) до содержания сухих веществ 20%. Сыворотку нагревают до температуры 75,5±2,5°С, вносят щелочь, термостатируют 40±2 мин и подкисляют лимонной кислотой до pH 7,5-8,0. Осуществляют деминерализацию полученного раствора и его охлаждение до температуры 50-60°C. Проводят гидролиз лактозы ферментом β-галактозидазой в течение 30-120 мин, с последующим сгущением концентрата до содержания сухих веществ 60%. Изобретение обеспечивает высокое содержание лактулозы, дополнительное обогащение концентрата пребиотическими веществами, упрощение и ускорение способа. 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при получении бифидогенных концентратов лактулозы, обогащенных продуктами гидролиза лактозы.
Известен способ производства глюкозо-галактозного сиропа, предусматривающий приемку молочной сыворотки, ее сепарирование, пастеризацию, охлаждение, ультрафильтрацию и электрохимическую активацию фильтрата до достижения pH 4,3-5,7. Проводят гидролиз лактозы путем внесения ферментного препарата и термостатирование в течение 3-3,5 часов при температуре 43-54°C до достижения степени гидролиза 50-90% от исходной концентрации лактозы. После чего проводят сгущение и инактивацию фермента в ВВУ до массовой доли сухих веществ не менее 60% (RU 2353657, C13K 5/00, A23C 21/00, 27.04.2009).
Недостатком этого способа является низкое содержание пребиотических веществ в готовом продукте.
Известен способ получения сиропа лактулозы, который предусматривает приготовление раствора лактозы, изомеризацию лактозы в лактулозу путем внесения в него щелочи, подкисление раствора, сгущение изомеризованного раствора, кристаллизацию лактозы и отделение кристаллов последней от сиропа, содержащего лактулозу. Внесение щелочи осуществляют в неочищенный раствор лактозы и после отделения кристаллов лактозы остаточное количество ее и галактозы подвергают молочнокислому брожению (RU 2044774, C13K 5/00, 27.09.1995).
Известен способ получения сиропа лактулозы, заключающийся в нагревании лактозосодержащего раствора до 90-95°C, внесении в него щелочи, изомеризации лактозы в лактулозу при указанной температуре в течение 6,0-8,0 мин, охлаждении изомеризованного раствора до 20-30°C в течение 1-2 мин, кристаллизации лактозы и отделении ее от сиропа лактулозы (RU 2101358, C13K 5/00, A23C 21/00, 10.01.1998).
Также известен способ получения лактулозы, который предусматривает изомеризацию лактозосодержащего раствора с использованием сочетания реагентов. Реагент представляет собой по крайней мере одну соль слабой органической кислоты, и/или по крайней мере одну слабую органическую кислоту, или соль угольной кислоты, и/или угольную кислоту. Также в качестве реагента используют гидроортофосфат щелочного и/или щелочноземельного металла, и/или ортофосфорную кислоту, или смесь солей указанных кислот и гидроортофосфата щелочного и/или щелочноземельного металла (RU 2123050, C13K 5/00, A23C 21/00, 10.12.1998).
Известен способ, предусматривающий нагрев и фильтрацию лактозосодержащего раствора. Подщелачивание последнего до pH 10,0-12,0 проводят в трехтрактном электродиализаторе при плотности тока 20-400 A/м2 путем диссоциации воды для образования гидроксильных ионов в камерах с лактозосодержащим раствором. После подщелачивания осуществляют изомеризацию лактозы в лактулозу, при этом раствор дополнительно подщелачивают для поддержания pH на заданном уровне. Затем раствор подкисляют, деминерализуют, фильтруют, сгущают и кристаллизуют оставшуюся после изомеризации в растворе лактозу с последующим отделением ее кристаллов от сиропа лактулозы (RU 2053306, С13К 5/00, 27.01.1996).
Общим недостатком этих способов является необходимость стадии отделения непрореагировавшей лактозы из раствора лактулозы, требующая специального оборудования, материальных и энергетических затрат.
Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения лактулозы, заключающейся в следующем. Раствор молочного сахара с содержанием лактозы 15-20% очищают от различных несахаров, фильтруют и смешивают с 0,35-0,45% щелочи из расчета доведения pH раствора до 11,0. Внесение щелочи осуществляют при температуре раствора 68-72°C; при этой температуре раствор выдерживают в течение 15-20 мин при постоянном перемешивании до достижения им значения pH 8,8-9,0, а затем нейтрализуют органической кислотой, доводя pH до 5,5-6,5. После введения органической кислоты раствор филируют для удаления солей кальция, сгущают при 50-60°C до плотности 1250-1255 кг/м3, охлаждают для кристаллизации лактозы и отделяют ее (SU 737462, C13K 5/00, 03.06.1980).
Недостатком известного способа производства концентрата лактулозы заключается в том, что в качестве способа очистки необходима кристаллизация продукта, требующая достаточного сложного оборудования. Длительность процесса кристаллизации составляет 12-48 часов. Это приводит либо к снижению производительности, либо к увеличению производственных площадей с дублированным оборудованием.
Техническим результатом предложенного способа является упрощение способа, его ускорение и дополнительное обогащение концентрата пребиотическими веществами.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе вместо стадии кристаллизации лактозы используется стадия гидролиза лактозы дрожжевой лактазой. При этом за время ферментации 30 мин реакция лактозы в присутствии фермента может сместиться в сторону трансгалактозилирования, и в растворе наблюдается максимальная концентрация молекул галактоолигосахаридов, а за время ферментации 120 мин в растворе наблюдается максимальная концентрация молекул глюкозы и галактозы. Дальнейший гидролиз осуществлять технологически нецелесообразно.
Способ заключается в следующем. Молочную сыворотку сепарируют, пастеризуют, охлаждают, проводят ультрафильтрацию, далее полученный пермеат (ультрафильтрат) сгущают до содержания сухих веществ 20% и смешивают с 0,35-0,45% щелочи из расчета доведения pH раствора до 11,0. Внесение щелочи осуществляют при температуре раствора (75,5±2,5)°C; при этой температуре раствор термостатируют в течение (40±2) мин, а затем нейтрализуют лимонной кислотой, доводя pH до 7,5-8,0. После введения органической кислоты осуществляют деминерализацию для удаления щелочи и солей натрия, охлаждают до температуры 50-60°C, далее проводят гидролиз лактозы дрожжевой лактазой в течение 30-120 мин при температуре 50-60°C, с последующим сгущением концентрата до содержания сухих веществ 60%. В качестве источника фермента могут быть использованы препараты Ha-Lactase, Максилакт или иные источники фермента, имеющие дрожжевое происхождение.
Пример 1.
200 л пермеата молочной сыворотки с массовой долей лактозы 3,5% сгущают на ВВУ до содержания сухих веществ 20%, при этом получают 35 л сгущенного пермеата, далее нагревают полученный раствор до температуры 73°C и вносят 4,2 л 20%-ного гидроксида натрия. Термостатируют в течение 40 мин, далее вносят 0,22 л концентрированной лимонной кислоты, проводят деминерализацию изомеризованного пермеата и охлаждают полученный раствор до температуры 60°C. Далее вносят 0,07 л дрожжевой лактазы и термостатируют полученный раствор при 40°C в течение 120 мин. Полученный продукт сгущают до содержания сухих веществ 60%, при этом получают 13,10 л концентрата лактулозы.
Данные о составе концентрата лактулозы представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Наименование компонента | Содержание, % |
| Сухие вещества | 60 |
| Из них углеводов | 56 |
| В т.ч лактулозы | 20 |
| В т.ч. галактозы | 16 |
| глюкозы | 16 |
| галактоолигосахаридов | 1 |
| лактозы | 3 |
| Белок | 1 |
| зола | 3 |
Пример 2.
Способ по примеру 1, отличающийся тем, что сгущенный пермеат нагревают до 78°C, затем вносят 4,2 л 20%-ного гидроксида натрия. Термостарируют в течение 40 мин, далее вносят 0,22 л концентрированной лимонной кислоты, проводят деминерализацию изомеризованного пермеата и охлаждают полученный раствор до температуры 50°C после внесения дрожжевой лактазы изомеризованный пермеат термостатируют в течение 30 мин.
Данные о составе концентрата лактулозы представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |
| Наименование компонента | Содержание, % |
| Сухие вещества | 60 |
| Из них углеводов | 56 |
| В т.ч. лактулозы | 20 |
| галактозы | 6 |
| глюкозы | 7 |
| галактоолигосахаридов | 20 |
| лактозы | 3 |
| Белок | 1,1 |
| зола | 3 |
Способ получения концентрата лактулозы, предусматривающий приемку молочной сыворотки, ее сепарирование, пастеризацию, охлаждение, ультрафильтрацию, сгущение ультрафильтрата (пермеата) до содержания сухих веществ 20%, нагревание до температуры (75,5±2,5)°C и внесение щелочи, термостатирование в течение (40±2) мин, подкисление лимонной кислотой до pH 7,5-8,0, отличающийся тем, что в концентрированном пермеате после подкисления лимонной кислотой осуществляют деминерализацию полученного раствора, затем охлаждают раствор до температуры 50-60°C и проводят гидролиз лактозы ферментом β-галактозидазой в течение 30-120 мин, с последующим сгущением концентрата до содержания сухих веществ 60%.
