Машинно-аппаратная схема получения молочного сахара

Лист 1 дипломного проекта на тему кристаллизатор-охладитель молочного сахара. технологические процессы получения каждого вида молочного сахара включают совокупность приемов и методов по удалению из сыворотки несахаров (балластных веществ). Для выделения молочного сахара необходимо пересыщенные растворы лактозы, что достигается путем сгущения сыворотки. Кристаллизация лактозы с обезвоживанием полученных кристаллов центрифугированием и сушкой обеспечивает получения готового продукта. При необходимости проводят повторную кристаллизацию лактозы либо улучшают очистку на стадиях технологического процесса.

Выдержки из дипломного проекта:

Обзор технологических линий производства молочного сахара.
Теоретические предпосылки создания интенсивных технологий молочного сахара.

При использовании традиционной технологии молочного сахара в кристаллическом виде концентрацию лактозы повышают сгущением, лактозу выкристаллизовывают, а затем отделяют кристаллы от межкристальной жидкости и сушат. При этом выход молочного сахара составляет до 50%.
Эффективность традиционного производства можно повысить до выхода сахара 75%, использованием дополнительных методов обработки и снижением потерь лактозы на всех стадиях технологического процесса. Значительное снижение расходов сырья при производстве молочного сахара, с приближением его к теоретическому выходу (90-95%), может быть достигнуто только при принципиальном изменении технологии с исключением процесса кристаллизации и потерь лактозы с мелассой.
В соответствии с тенденциями развития интенсивных технологий в агропромышленном комплексе разработана концепция интенсивной технологии молочного сахара на основе анализа отечественных и зарубежных исследований, практики и прогноза.
В концепции представлены схемы переработки молочной сыворотки (см. чертежи).

Цель концепции — сформировать основные принципы интенсивной технологии получения молочного сахара для современного и будущего уровня производства; получение продуктов требуемого качества с минимальными потерями лактозы; полная механизация и автоматная процессов производства; ресурсо- и энергосбережение.
В предложенной концепции большая роль отводится мембранным методам обработки очной сыворотки, являющейся основным сырьем для производства молочного сахара, В нашей стране мембранные методы, и прежде всего ультрафильтрация, применяются главным образом для обработки молочной сыворотки.

Ультрафильтрационное разделение сыворотки дает возможность получить две фракции — концентрат нативных сывороточных белков и ультрафильтрат. Высокая биологическая ценность концентрата нативных белков сыворотки определяет широкую сферу его применения в различных отраслях пищевой промышленности (свыше 50 нормативно-технических документаций по использованию). Ультрафильтрат представляет собой ценное сырье и может быть направлен на производство молочного сахара. Целесообразность использования ультрафильтрата в качестве сырья для получения лактозы обусловлена тем, что при высоком содержании лактозы он практически не содержит белка.
За рубежом созданы предприятия по производству молочного сахара с применением мембраных методов обработки сыворотки, где получают лактозу путем кристаллизации или распылительной сушки сиропа. Важнейшим преимуществом мембранной технологии молочного сахара наряду с меньшей энергоемкостью производства является возможность добиться глубокой очистки сыворотки от несахаров и получить высококачественную лактозу, как в традиционной кристаллической форме, так и аморфную путем распылительной сушки, при использовании которой значительно увеличивается выход готового продукта за счет исключения его потерь с мелассой.
Традиционные режимы процесса кристаллизации лактозы в ультрафильтрате приводят к большим потерям лактозы (до 25%) при центрифугировании.
На процесс кристаллизации отрицательное влияние оказывают нативные азотсодержащие вещества и минеральные соли, что подтверждается экспериментально.
Интенсивная технология производства молочного сахара включает в себя последовательное использование процессов: микрофильтрации (как альтернативное решение процесса сепарирования с отделением молочного жира и казеиновой пыли); ультрафильтрации; обратно-осмотического подсгущения пермеата молочной сыворотки, получаемого после микро- или ультрафильтрации; электродиализного или ионообменного обессоливания пермеата; сгущения в вакуум-выпарных установках; распылительной сушки деминерализованного сиропа.
Учеными в лабораторных и промышленных условиях с использованием отечественных мембран и установок были отработаны режимы микрофильтрации, обратного осмоса и деминерализации молочной сыворотки методом электродиализа. Процесс деминерализации проводился до 90%-ного уровня при использовании распылительной сушки растворов лактозы или до 70% уровня при использовании кристаллизации лактозы. Распылительная сушка глубокоочищенных растворов молочного сахара изучена с предва-рительной кристаллизацией лактозы, а с превалированием β-формы — сотрудниками СевКавГТУ и НИИ детского питания.
В целях создания энергосберегающей технологии молочного сахара после очистки мембранными методами — ультрафильтрации, обратного осмоса и электродиализа — возможно получение молочного сахара в жидком виде (СевКавГТУ). Качество жидкого сахара можно регулировать, изменяя параметры процессов ультрафильтрации и электродиализа.
В результате использования интенсивной технологии молочного сахара выход готового продукта повышается в 1,5-1,8 раза за счет исключения процесса кристаллизации и распылительной сушки глубокоочищенных растворов лактозы. Выход лактозы при этом приближается к теоретически возможному.
Реализация концепции интенсивной технологии молочного сахара позволит получать продукт необходимого вида и качества:
— жидкий молочный сахар (взамен кристаллизата);
— сироп молочного сахара пищевых кондиций (новый продукт);
— сахар-сырец кристаллический или распылительной сушки из деминерализованного сырья с превалированием α-формы (взамен сахара-сырца I сорта);
— сахар пищевой распылительной сушки с превалированием β-формы (новый продукт);
— экологически чистую пищевую лактозу в кристаллическом виде (взамен пищевого молочного сахара);
— рафинированный сахар в кристаллическом или аморфном виде из деминерализованных сывороточных сиропов (новый продукт или взамен сахара для продуктов детского питания).
В зависимости от потребности производство быстро перенастраивается путем исключения или введения в технологическую схему (см. рис. 1.5) модулей по очистке и обработке лактозосодержащего сырья. При этом технологический процесс организуется на принципах гибкого автоматизированного производства, безотходности, энерго- и ресурсосбережения.

Технология молочного сахара-сырца (техническая лактоза)

Теоретические и экспериментальные исследования явились основой для разработки интенсивной технологии молочного сахара-сырца в кристаллическом виде из ультрафильтрата подсырной сыворотки.
Дополнительная очистка ультрафильтрата от несахаров может быть проведена путем их осаждения при раскислении и нагревании, центробежным способом на стадии сгущения и с использованием природного сорбента — бентонита. Более высокая степень очистки наблюдается и при высокотемпературной ультрафильтрации.
Технология молочного сахара-сырца из очищенного ультрафильтрата путем раскисления и нагревания (температура 85-95 °С; рН 7-8; время выдержки 10 мин) позволяет повысить доброкачественность сырья на 3,1-3,5% и получить сахар улучшенной категории. Опытно-промышленные выработки показали, что процесс кристаллизации следует контролировать по двум параметрам: массовой доле лактозы в мелассе, показывающей степень выкристаллизации, и среднему размеру кристаллов. Во всех выработках кристаллизация завершалась в течение (17 ± 1) ч. Уменьшение продолжительности процесса кристаллизации на 14-15 ч по сравнению с сывороточными сиропами, объясняется, по-видимому, как удалением части антикристаллизаторов в результате дополнительной очистки, так и увеличением скорости процесса мутаротации в щелочной среде. Массовая доля лактозы в мелассе составляла (20 ± 2)% и средний размер кристаллов — 250 мкм. В качестве экспресс-метода в промышленных условиях вместо массовой доли лактозы можно контролировать содержание сухих веществ в мелассе, которое находится в интервале 28-32%.
Очистка ультрафильтрата на стадии сгущения центробежным способом (массовая доля сухих веществ 28-32%, температура 75-85 °С) повышает доброкачественность сиропа на 2,9-3,1% и позволяет получить улучшенный молочный сахар-сырец. В результате удаления части азотистых веществ в комплексе с минеральными солями улучшилась кристаллизация лактозы и сократилась ее продолжительность до 22-24 ч по сравнению с сывороточными сиропами.