3.6.2.1. Молочный сахар кристаллизат. Технология производства включает прием сыворотки, сепарирование, тепловую коагуляцию, сепарирование, сгущение, расфасовку, упаковку.

Молочную сыворотку после отделения от сырного зерна или творога направляют на саморазгружающийся сепаратор отделитель-осветлитель, где выделяют молочный жир и казеиновую пыль. Температура сепарирования должна быть 34 — 40 °С. Сепаратор разгружают через каждые 30 — 40 мин работы. Отсепарированную сыворотку нагревают в трубчатом теплообменнике до температуры 80— 85 °С и сливают в ванну для отваривания альбумина. Подогревают сыворотку до температуры 90 — 95 °С барботированием пара. Параллельно с процессом нагревания осуществляют перемешивание. При указанной температуре сыворотку выдерживают 20 — 30 мин, после чего направляют в саморазгружающийся сепаратор-осветлитель, в котором происходит удаление скоагулировавших белковых хлопьев (белковый осадок используется в производстве кормовых продуктов). Осветленная сыворотка собирается в накопительной емкости, затем ее закачивают в вакуум-выпарную установку периодического или непрерывного действия. Сгущают при температуре 55 — 65 °С. Процесс завершают по достижении концентрации сиропа 60 — 65% сухих веществ. Во время сгущения наблюдается пенообразование, которое снижает эффективность процесса и увеличивает потери сырья. Исключение потерь с пеной возможно при использовании химических пеногасителей (олеиновой кислоты).

По завершении процесса сгущения горячий сироп направляют на фасовку и упаковку в бочки или молочные фляги. Расфасовка в более крупную тару возможна при периодическом перемешивании кристаллизата и производится по согласованию с потребителем.

Схема технологической линии производства молочного сахара-кристаллизата представлена на рисунке 3.42.

Рисунок 3.42.

Рисунок 3.42. – Схема технологической линии производства молочного сахара-кристаллизата: 1- накопительный резервуар; 2- насос центробежный; 3- сепаратор для отделения казеиновой пыли и жира; 4- теплообменник трубчатый; 5- резервуар для отваривания альбумина; 6- сепаратор осветлитель; 7- вакуум-выпарная установка

3.6.2.2. Молочный сахар-сырец. При его производстве очистку молочной сыворотки от несахаров осуществляют так же, как и сахара-кристаллизата. Производство молочного сахара-сырца показано на рис. 3.43.

Рисунок 3.43.

Рисунок 3.43. – Последовательность технологических процессов производства молочного сахара-сырца

Для более качественной очистки сыворотки от белковых веществ проводят тепловую, кислотную и кислотно-щелочную коагуляцию. При тепловой коагуляции сыворотку нагревают до 90—95 °С и выдерживают в течение 20—30 мин, при этом эффективность выделения белка — до 30%. При кислотном способе коагуляции нагревание проводят до 90—95 °С с подкислением до 30—35 °Т и выдержкой в течение 20 мин. Подкисляют соляной кислотой, кислой сывороткой или мелассой сахара-сырца, оставшейся от предыдущих выработок. Эффективность выделения белков при этом способе — 40—48%. При кислотно-щелочном способе коагуляции сыворотку нагревают до 90—95 °С, подкисляют и выдерживают, а затем раскисляют 10%-ным раствором гидроокиси натрия до кислотности 10—15°Т. При этом способе эффективность выделения белка превышает 50%. Кроме кислотно-щелочного способа эффективным является коагуляция хлористым кальцием. Степень выделения белков из свежей подсырной сыворотки превышает 50%. Все процессы по выделению белков из сыворотки рекомендуется производить в ваннах для отваривания альбумина ТВАЛ-5. Хлопья скоагулированных белков отделяют декантацией или сепарированием, после чего очищенную сыворотку сгущают так же, как при производстве кристаллизата. Сгущенный сироп перед выгрузкой из вакуум-аппарата подогревают до 70—75 °С. Для этого повышают давление в установке путем понижения вакуума. Готовый сироп направляют в кристаллизатор-охладитель. Кристаллизацию лактозы из сиропа проводят по медленному или ускоренному режиму, что зависит от качества сиропа. Если доброкачественность раствора (отношение содержания лактозы в % к содержанию сухих веществ раствора в %) составляет 75—85 единиц, то применяют медленный режим кристаллизации, т. е. продолжительность процесса составляет 20—25 ч с периодическим перемешиванием (скорость вращения мешалки — до 1 об/мин). При доброкачественности сиропа более 85 единиц применяют ускоренный режим кристаллизации: продолжительность процесса— 10—12 ч с непрерывным перемешиванием. По завершении процесса кристаллизации кристаллизат разделяют на влажные кристаллы и межкристальную жидкость (мелассу). Для этого используют фильтрующие или осадительные центрифуги. Влажность кристаллов не должна быть выше 10—12%. Мелассу собирают в емкость и используют для подкисления сыворотки, а также в производстве кормовых продуктов.

После центрифугирования влажные кристаллы направляют на сушку с использованием вихревых сушилок или сушилок «кипящего» слоя. Температура теплоносителя 130—140°С, а температура продукта в зоне сушки не должна превышать 60—70 °С, поэтому кристаллы по мере высыхания удаляются из зоны сушки.

При использовании методов ультрафильтрации и деминерализации можно исключить процесс кристаллизации и центрифугирования. При этом раствор лактозы высушивается на распылительной сушилке.

Производство молочного сахара распылительной сушки включает следующие процессы: предварительное сгущение сыворотки, очистку подсгущенного сиропа, электродиализное обессоливание сыворотки, ультрафильтрацию деминерализованного сиропа, досгущение сиропа, распылительную сушку раствора, упаковку.

По технологии с использованием мембранных методов производят молочный сахар, предназначенный для производства рафинированного молочного сахара.

Сыворотку охлаждают до 4—6°С и направляют в накопительную емкость. После накопления определенного объема осуществляют выпаривание до концентрации сухих веществ 12—14%. Температура сгущения при этом составляет 60—65 °С. Готовый сироп охлаждают до 4—6° С и направляют на промежуточное хранение. По мере накопления подсгущенного сиропа его подогревают до 38—40°С и направляют на очистку от взвешенного осадка несахаров на центробежном очистителе. Очищенный сироп деминерализуют методом электродиализа при температуре 38—40 °С. После этого деминерализованный сироп направляют на ультрафильтрацию при температуре 50—52 °С. Ультрафильтрат подают на до-сгущение на вакуум-выпарной установке при температуре 65—70 °С до массовой доли сухих веществ 55—60%. Сгущенный фильтрат сушат на распылительной сушилке, укомплектованной инстантайзером. Температура высушиваемого лактозного раствора составляет 50—60 °С.

Готовый продукт упаковывают в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами Схемы технологических линий производства мелочного сахара-сырца по традиционной технологии и рафинированного молочного сахара по технологии с использованием мембранных методов представлены на рис. 3.44., 3.45.

Рисунки 3.44. и 3.45.

Рисунок 3.44. – Схема технологической линии производства молочного сахара-сырца: 1- сепаратор для отделения казеиновой пыли и жира; 2- резервуар для отваривания альбумина; 3- центробежные насосы;4- сепаратор-осветлитель; 5- накопительный резервуар; 6- вакуум-выпарная установка; 7-сушилка; 8- кристаллизатор; 9- центрифуга

Рисунок 3.45. – Схема технологической линии производства рафинированного молочного сахара из ультрафильтрата подсырной сыворотки:1 — резервуары; 2 — насосы; 3 — теплообменник; 4 — резервуар; 5 — гиперфильтрационная установка; 6 — вакуум-выпарная установка; 7 — кристаллизатор; 8 — центрифуга; 9 — реактор-растворитель; 10 — фильтр-пресс; 11 — контрольный фильтр; 12 — сушилка; 13 — измельчитель; 14 — бункер; 15 — дозатор

3.6.2.3. Молочный сахар пищевой. Производство включает следующие процессы: очистку сыворотки; рафинацию сыворотки; фильтрацию раствора; сгущение очищенного раствора; кристаллизацию лактозы; центрифугирование кристаллизата; сушку влажных кристаллов; упаковку.

Очистка сыворотки от несахаров и сгущение до плотности 1110 — 1130кг/м3 аналогичны очистке и сгущению молочного сахара-сырца. После этого производят рафинацию сыворотки в реакторах с рубашкой. Подсгущенный сироп подогревают до 70 — 80 °С, затем в него вносят рафинирующие средства: активный уголь — 1,5 — 2%, диатомит (кизельгур) — 1,5, бланкит — 0,05%. Раствор при постоянном перемешивании выдерживают в течение 15 — 20 мин. После этого его направляют на фильтрацию. Для фильтрации используют рамные фильтр-прессы. Перед фильтрацией на фильтровальную ткань фильтр-пресса намывают диатомит, суспензию которого готовят в горячей воде (температура 70 — 80 °С). Фильтрация осуществляется под давлением, не превышающим 0,4 МПа. Рафинированный очищенный сироп направляется в вакуум-выпарную установку для окончательного сгущения, которое производится при температуре, не превышающей 65 °С, до концентрации сухих веществ 60—65% (плотность сиропа— 1280—1300 кг/м3). Процессы кристаллизации, центрифугирования и сушки осуществляются аналогично описанным ранее.

Схема технологической линии производства молочного сахара пищевого приведена на рис. 3.46.

Рисунок 3.46.

Рисунок 3.46. – Схема технологической линии производства молочного сахара пищевого: 1—резервуар для отваривания альбумина; 2— сепаратор-осветлитель; 3 — накопительные резервуары; 4 — вакуум-выпарная установка; 5 — насосы; 6 — фильтр-пресс; 7 — сушилка; 8 — центрифуга; 9 — кристаллизатор; 10 — реактор-рафинер; 11 — резервуар для наведения диатомита

2.6.2.4. Молочный сахар рафинированный и фармакопейный. Технология производства молочного сахара рафинированного и фармакопейного включает следующие процессы: растворение молочного сахара-сырца; рафинацию и фильтрацию раствора; кристаллизацию лактозы; центрифугирование кристаллиза-та; сушку влажных кристаллов; упаковку.

В качестве сырья для производства молочного сахара рафинированного служит молочный сахар-сырец высшего сорта, для фармакопейного — улучшенный.

Молочный сахар-сырец растворяют в реакторах-растворителях при температуре 90—95 °С. Концентрация получаемого раствора при этом должна быть 55—65% сухих веществ. Растворение продолжается около 1 ч. Раствор подогревают за счет пара, подаваемого в рубашку реактора. По достижении полного растворения вносят рафинирующие средства: активный уголь 1,5—2%, диатомит—1,5—2 и бланкит 0,05—0,07% массы сахара-сырца. После внесения рафинирующих средств раствор выдерживают 15—20 мин и направляют на фильтрацию, которую производят на рамных фильтр-прессах. Предварительно на фильтровальную ткань намывают диатомит в виде суспензии. Суспензия диатомита в воде должна быть такой, чтобы на 1 м² фильтровальной поверхности приходилось 0,8кг диатомита. После нанесения диатомита фильтр-пресс пропаривают, и из него удаляется остаток воды (сжатым воздухом). Затем сироп с рафинирующими средствами подают на фильтр-пресс. По окончании процесса фильтрования через фильтр-пресс сразу пропускают горячую воду, с тем чтобы вымыть лактозу из осадка, оставшегося на фильтровальной ткани, что сокращает потери лактозы.

Рафинированный сироп направляют в кристаллизаторы. Кристаллизация по сравнению с получением сахара-сырца длится меньше и составляет 7—10 ч. Операции по центрифугированию и сушке аналогичны этим процессам при производстве сахара-сырца.

Схема технологической линии производства рафинированного молочного сахара представлена на рис. 3.47.

Рисунок 3.47.

Рисунок 3.47. – Схема технологической линии производства рафинированного молочного сахара: 1 — реактор-растворитель; 2 — резервуар для наведения рафинирующих средств; 3—насосы; 4 — фильтр-пресс; 5 —резервуар для сбора мелассы; 6 — сушилка; 7 — кристаллизатор; 8 — центрифуга

При производстве мелкокристаллического молочного сахара осуществляют измельчение готового рафинированного молочного сахара дроблением на вибромельницах или других установках. После этого сахар фасуют в бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами. Такой сахар используют при производстве сгущенного молока с сахаром и в качестве затравки при направленной кристаллизации лактозы в сиропах или растворах высокой концентрации.

На рис. 3.48. представлена схема усовершенствованной технологической линии производства рафинированного и фармакопейного сахара с центробежной очисткой насыщенного раствора. Она представляет возможность сократить время фильтрации и расход рафинирующих средств в 1,5—2 раза.

Рисунок 3.48.

Рисунок 3.48. – Схема усовершенствованной технологической линии производства рафинированного и фармакопейного молочного сахара: 1 — реактор-растворитель; 2 — сепаратор; 3 — реактор-рафинер; 4 — бак для взвеси диатомита; 5 — насосы центробежные; 6 — фильтр -пресс- 7 — резервуар для сбора мелассы; 8 — сушилка; 9 — мельница; 10 —весы; 11—центрифуга; 12 — кристаллизатор

2.6.2.5. Молочный сахар-сырец из мелассы. Сырьем для производства молочного сахара-сырца может служить меласса рафинированного молочного сахара в смеси с промывными водами, являющимися отходами производства. Допускается к переработке смесь мелассы и промывных вод с содержанием лактозы не менее 15%.

Молочный сахар-сырец, полученный из мелассы рафинированного сахара, по физико-химическим свойствам и органолептическим показателям отвечает требованиям ОСТ 4963-85 на сахар молочный-сырец высшего сорта и предназначается для рафинации или используется в промышленности антибиотиков.

Производство молочного сахара из мелассы рафинированного молочного сахара показано на рис 3.49.

Рисунок 3.49.

Рисунок 3.49. – Последовательность технологических процессов производства молочного сахара из мелассы

Мелассу сгущают в вакуум-выпарной установке циркуляционного типа при температуре 60—65 °С. Для сгущения мелассы можно использовать вакуум-аппараты различных конструкций, обеспечивающие указанный температурный режим. Процесс ведут до достижения концентрации сухих веществ в полученном сиропе 50—58%, что соответствует плотности раствора 1240—1270 кг/м3 при температуре кипения 65 °С.

Для предупреждения интенсивного пенообразования во время сгущения мелассы применяют олеиновую кислоту или «Афромин» в количестве 100—200 г на 1000 л перерабатываемой мелассы. Олеиновую кислоту и «Афромин» вносят в мелассу небольшими порциями в зависимости от интенсивности пенообразования.

После сгущения производят кристаллизацию сиропа. Технологические параметры процесса следующие: доброкачественность сиропа — 90—95%, начальная температура кристаллизации—60— 65 °С, конечная температура — 10—15 °С. Режим охлаждения двухстадийный. Первая стадия — естественное охлаждение до температуры 30—40 °С и выдержка при этой температуре в течение 3—5ч; вторая стадия — принудительное охлаждение (хладагентом) в течение 6—10 ч до конечной температуры. Режим перемешивания непрерывный при скорости вращения мешалки 0,5— 1 об/мин. Продолжительность кристаллизации—15—20 ч. Средний размер кристаллов — 250 мкм. Концентрация лактозы во вторичной мелассе — 20—22 %.

По завершении процесса кристаллизации осуществляют отделение кристаллов от межкристальной жидкости (вторичной мелассы). Разделение производят на фильтрующей центрифуге. Возможно применение центрифуг других конструкций, обеспечивающих возможность получения кристаллического осадка влажностью не более 10—12% и отход кристаллов в мелассу не более 1%.

Кристаллизат молочного сахара поступает в центрифугу самотеком, без предварительной промывки кристаллов. По мере заполнения центрифуги периодически открывают холодную воду температурой 10—15 °С в количестве 20—30% от объема кристаллизата.

Влажные кристаллы после центрифугирования направляют на сушку или на рафинацию (тогда отпадает процесс сушки).

В тех случаях, когда переработка влажных кристаллов задерживается, рекомендуется их сушить, для чего используют сушильные установки с «кипящим» слоем, обеспечивающие процесс сушки в непрерывном потоке. Использование мелассы (вторичной), полученной при производстве молочного сахара из мелассы рафинированного сахара, можно осуществить в цехе лактозы. Мелассу в смеси с промывными водами собирают в емкость и подвергают дальнейшей переработке. Полученная меласса по составу и доброкачественности соответствует очищенной молочной сыворотке, поэтому

Мелассу в смеси с промывными водами без дополнительной обработки используют для производства кристаллизата молочного сахара. Ее сгущают в вакуум-выпарной установке до содержания сухих веществ 50—52% при температуре 60—65 °С и расфасовывают в бочки или фляги. При необходимости можно осуществить расфасовку в железнодорожные цистерны.

Производство молочного сахара из мелассы рафинированного осуществляется на технологической линии, приведенной на рис. 3.50.

 Рисунок 3.50.

Рисунок 3.50. – Схема технологической линии производства молочного сахара из мелассы рафинированного сахара:1 — резервуар для сбора мелассы; 2 — вакуум-выпарная установка; 3 — насос; 4 — резервуар для сбора вторичной мелассы; 5 — сушильная установка; 6 — центрифуга; 7 — кристаллизатор

2.6.2.6. Сироп молочного сахара. Вырабатывают из молочного сахара-сырца высшего сорта или улучшенного. Предназначен для использования в производстве продуктов детского питания на молочной основе в качестве полуфабриката, а также других продуктов.

Технология производства сиропа предусматривает следующие процессы: растворение молочного сахара-сырца, рафинацию раствора, фильтрацию раствора, кристаллизацию лактозы, резервирование, хранение.

Растворение осуществляют в герметической емкости (реакторе), снабженной рубашкой для нагревания и мешалкой. В реактор заливают воду или конденсат в таком количестве, чтобы после растворения сахара-сырца массовая доля сухих веществ составляла 57—60%. После нагревания воды или конденсата до температуры 90—95 °С вносят необходимое количество молочного сахара-сырца. Это осуществляют при непрерывном перемешивании смеси до полного растворения кристаллов лактозы.

В полученный раствор при температуре 90—95 °С вносят суспензию рафинирующих средств: уголь активный осветляющий древесный порошкообразный марок ОУ-А, ОУ-Б или МД-0,5 — 1,5—2%, гидросульфит натрия — 0,05—0,07, кизельгур (или диатомит) —1,5—2% к массе сахара-сырца.

Суспензию рафинирующих средств готовят отдельно, для чего в емкость с мешалкой (типа ванны ВДП) подают 3 части горячей воды и 1 часть рафинирующих средств. Затем суспензию рафинирующих средств направляют в реактор-растворитель. Смесь после выдерживания при температуре 90—95 °С при непрерывном перемешивании в течение 15 мин идет на фильтрацию.

Фильтрацию осуществляют на рамных фильтр-прессах периодического действия. В качестве фильтрующего материала используют двухслойные салфетки (лавсан-бельтинг). Фильтр-пресс перед началом работы готовят следующим образом: надевают на плиты фильтровальную ткань и плотно сжимают плиты и рамы зажимным винтом. За 10—15 мин до начала фильтрования фильтр-пресс прогревают паром через специальный патрубок, затем через него пропускают суспензию порошка кизельгура в горячей воде температурой 70—80 °С. Суспензию готовят из расчета 1 кг кизельгура на 15 л воды. Количество кизельгура, необходимое для фильтрации, определяют из расчета 0,8 кг на 1 м2 фильтровальной поверхности пресса. Вслед за намывкой кизельгура (или диатомита) в фильтр-пресс для вытеснения воды направляют сжатый воздух, после чего подают фильтруемый раствор. Мешалку реактора во время фильтрования не включают. По окончании фильтрации раствора через фильтр-пресс опять пропускают сжатый воздух для вытеснения из него остатков раствора. Затем пропускают горячую воду для промывки осадка. Промывную воду используют вторично в производстве.

Подачу раствора на фильтрацию и промывку осуществляют за счет сжатого воздуха или центробежным насосом.

В процессе фильтрации визуально контролируют прозрачность фильтрата на выходе из фильтр-пресса.

После фильтрации сироп поступает в кристаллизатор и одновременно в рубашку кристаллизатора подают хладагент (ледяная вода) с температурой 0—5°С. Весь процесс направленной кристаллизации происходит при постоянно работающей мешалке. Сироп охлаждают в течение 15—20 мин дконечной температуры 35 °С. При этой температуре вносят 0,02%: мелкокристаллического рафинированного молочного сахара в качестве затравки, предварительно прокаленного при температуре 100—105°С в сушильном шкафу в течение 20—30 мин. После внесения затравки температуру сиропа в течение 20—30 мин доводят до 10 °С. По достижении ее сироп в течение 15—20 мин интенсивно перемешивают, после чего он готов к использованию.

В тех случаях, когда использование сиропа молочного сахара задерживается, предусматривается его хранение в резервуарах для созревания сливок и производства кисломолочных напитков при температуре 10 °С не более 3 суток со дня выработки при периодическом перемешивании через каждые 2 ч в течение 15 мин.

Схема технологической линии производства молочного сахара в виде сиропа представлена на рис.3.51.

Рисунок 3.51.

Рисунок 3.51. – Схема технологической линии производства молочного сахара в виде сиропа: 1 – реактор-растворитель; 2 – резервуар для наведения диатомита; 3 – насосы; 4 – фильтр-пресс; 5 – кристаллизатор

2.6.2.7. Технологическое оборудование для производства молочного сахара. В технологических процессах производства молочного сахара-сырца и рафинированного используется различное оборудование, выбор которого зависит от производительности цеха лактозы, особенностей переработки и вида используемого сырья. Разработана линия А1-ОЛД для производства молочного сахара из ультрафильтрата подсырной сыворотки производительностью 250 кг/ч готового продукта. Впервые создана комплексная технологическая линия, в которой учтены особенности производства молочного сахара. Ультрафильтрат центробежным насосом подают в накопительный резервуар, охлаждают в теплообменнике и собирают. Затем собранный ультрафильтрат сгущают в вакуум-выпарном аппарате. Сгущенный сироп нагревают в теплообменнике до температуры 80±1 °С и подают в кристаллизатор-охладитель вертикального типа. Влажные кристаллы от мелассы отделяют в сепараторе (пороговой центрифуге) и направляют в сушильную установку. После взвешивания кристаллы фасуют. Меласса собирается в сборнике. Комплексная технологическая линия производства молочного сахара из ультрафильтрата подсырной сыворотки представлена рис. 3.52. Перечень технологического оборудования приведен в табл. 3.48.

Рисунок 3.52.

Рисунок 3.52. – Схема технологической линии производства молочного сахара- сырца из ультрафильтрата подсырной сыворотки на линии А1-ОЛД:1 — насосы центробежные; 2 — накопительные резервуары; 3 — пластинчатая охладительная установка; 4 — вакуум-выпарная установка; 5 —трубчатая пастеризационная установка; 6 — кристаллизатор; 7 — центрифуга; 8 — резервуар для мелассы; 9 —сушилка; 10 — весы

Таблица 3.48. - Характеристика основного технологического оборудования для производства молочного сахара