Obtinerea urdei si a lactozei

OBTINEREA URDEI SI A LACTOZEI

Acest capitol doreste sa ofere o posibila varianta de valorificare pe cale industriala a zerului si obtinerea de doua produse destul de cautate pe piata din intreaga Europa. Acesta se inscriu in normele impuse de Uniunea Europeana in ceea ce priveste respectarea normelor de igiena, control sanitar-veterinar si al calitatii. Primul produs pe care dorim sa il obtinem conform schemei tehnologice adoptate, din figura 1, este urda.

1 Schema de fabricare a urdei

Figura nr. 1 - Schema de fabricare a urdei

2 Descrierea fluxului tehnologic

Transportul. Printre mijloacele cele mai folosite la transportul zerului se pot aminti urmatoarele:

q  cisterne si autocisterne

q  bidoane de diferite marime;

q  rezervoare mobile.

Materialele din care sunt confectionate aceste mijloace de transport sunt, in cele mai multe cazuri, aluminiu, otel inoxidabil sau fier galvanizat sau plastifiat.

Receptia cantitativa. Receptia zerului se face la fel ca la lapte realizandu-se prin utilizarea a doua moduri diferite dar care furnizeaza date complementare. Acestea sunt masurarea volumetrica si masurarea gravimetrica a cantitatii de zer receptionat.

q  Masurarea volumetrica consta in determinarea volumului cantitatii de zer

primite, tinand cont de temperatura acestuia. Acest tip de masurare poate fi realizata prin doua moduri: atat manual, prin masurarea nivelului de zer  din cisterne, cat si cu ajutorul unor debitmetre speciale numite galactometre. Acestea permit in acelasi timp golirea cisternelor si masurarea volumului receptionat.

q  Masurarea gravimetrica consta in masurarea zerului receptionat prin cantarirea

cisternelor si a bidoanelor. Aceasta tehnica este mai precisa decat masurarea volumetrica, dar este mai putin folosita datorita costurilor ridicate ale dispozitivelor de folosire. Dupa receptia cantitativa si calitativa are loc o depozitare a zerului. Aici are loc o corectare de pH si este pregatit pentru urmatoarea etapa a fluxului tehnologic.

Depozitarea zerului se face in tancuri amplasate orizontal de capacitati relativ mari care sunt confectionate din inox alimentar. Aceste tancuri de depozitare sunt in numar de 3 si asigura materiei prime (zerului) o temperatura constanta inainte de introducerea in fluxul tehnologic de fabricare a urdei si ulterior a lactozei.

Tot in aceste tancuri are loc si corectarea ph-ului, deoarece colectarea zerului se face din puncte diferite si astfel calitatea acestuia poate fi usor modificata. Valoare optima a ph-ului inainte de introducerea in fluxul tehnologic este cuprinsa intre 5,5-6.

Dupa ce a fost facuta in prealabil o tratare a zerului acesta este trecut in treapta urmatoare a fluxului tehnologic. Zerul ajunge in aceasta zona a sectiei prin intermediul unei retele de tevi care au diametre egale. Transportul acestuia se realizeaza cu ajutorul unei pompe centrifugale. In aceasta partea sectiei are loc o fierbere a acestuia care se realizeaza cu abur la o temperatura de aproximativ 125°C.

Fierberea zerului se efectueaza in cazane de fierbere care sunt confectionate din otel alimentar. Fierberea realizeaza la temperaturi de pana la 80-90°C cu mentinerea la aceasta temperatura, in care caz se favorizeaza precipitarea celei mai mari parti din proteinele serice care antreneaza si grasimea din zer si care se acumuleaza la suprafata acestuia sub forma de aglomerate de urda.

Filtrarea urdei se face cu ajutorul unor filtre din panza alimentara. La filtrare are loc culegerea urdei si eliminare totala a zerului. Culegerea urdei se realizeaza cu o sedila. Bucati care se culeg unt sferice cu masa de 1-2 kg. Dupa ce intreaga cantitae de urda este culeasa din masa de zer este lasata la pe suporturi din inox alimentar la scurs in plase textile timp de cateva ore. Zerul obtinut in urma filtrarii, care este un zer deproteinizat in proportie de 20%, este dirijat catre sectia de obtinere a lactozei.

Urda obtinuta are compozitie de apa de 60 % si de 50 % grasime in substanta uscata, aceasta are un gust dulceag, consistenta omogena, cremoasa si o culoare alba. Randamentul in urda este de 3-6 kg la 100 kg de zer de oaie. Aceasta poate fi consumata ca atare, in amestec cu unt, zahar si substante aromatizante sau cu branza de vaci.

Ambalarea urdei se face in peturi de plastic de mase diferite. Ambalarea urdei se face in incaperi cu temperaturi scazute. Urda se ambaleaza cu ajutorul masinii automate de ambalat cu termoformare care este construita din otel inoxidabil si aluminiu. Un astfel de utilaj fiind prezentat si in figura 2.5.

Depozitarea urdei se face in depozite uscate si racoroase , bine ventilate pana la o umiditate de 36-38 %.

Livrarea este ultima si cea mai importanta etapa din fluxul tehnologic de obtinere a urdei care inchide ciclul de productie al sectiei.

3. Fabricarea lactozei din zer

Pentru fabricarea lactozei exista doua procedee de baza, dependente de natura zerului utilizat, si anume:

q  cristalizarea lactozei din zerul netratat;

q  cristalizarea lactozei din zerul din care proteinele (si eventual sarurile) au fost indepartate.

Lactoza din zer netratat

In acest caz dupa separarea particulelor de proteina in suspensie, intr-un separator cu purjarea solidelor si degresare, zerul este concentrat intr-o instalatie cu multiplu efect pana la 50-55% substanta uscata. Zerul concentrat este trecut in tancurile de cristalizare in care se regleaza pH-ul cu acid clorhidric la 4,8-4,9, apoi se adauga cristale de lactoza pentru a declansa fenomenul de cristalizare. Pentru o usoara separare a cristalelor de lactoza din solutia mama si pentru reducerea pierderilor la spalare, cristalizarea trebuie astfel condusa in cat dimensiunea cristalelor sa fie de 0,1mm.Deoarece produsul de cristalizare depinde, in principiu de in principiu, de cantitatea de β-lactoza convertita in α-lactoza, racirea concentratului trebuie controlata cu atentie. Racirea se efectueaza in mai multe trepte si anume de la temperatura de evacuare din concentrator la 35˚C/h; de la 35˚C la 25˚C cu apa racita, cate 1˚C/h; de la 25˚C la 15˚C cu apa racita, cate 2,5˚C/h, de la 15˚C la 10˚C, se raceste rapid cu apa racita. Nu se admit reincalziri ca urmare a scaderii prea accentuate a temperaturii in diferite faze ale operatiei.

Lactoza produsa prin acest procedeu este destinata consumului uman. Pentru unele utilizari, de exemplu la fabricarea produselor farmaceutice se cere un grad mai inalt de puritate care se realizeaza printr-un proces suplimentar de rafinare.

Lactoza din zer purificat

Proteinele reprezinta fractiunea principala din impuritatile prezente in lactoza bruta. Exista mai multe metode de deproteinizare care constau in precipitarea acestora prin incalzire pana la fierbere, dupa care se adauga acid clorhidric sau de clorura de calciu si hidroxid de calciu, sau in sfarsit, de clorura ferica. Dupa centrifugare sau filtrare se obtine zer deproteinizat cu 5,1÷5,2% substanta uscata. O alta solutie pentru eliminarea proteinelor este hidroliza cu tripsina. O alta metoda mai recenta o reprezinta separarea proteinelor prin ultrafiltrare, permeatul rezultat fiind utilizat la fabricarea lactozei.

Tabel nr. 1 - Caracteristicile diferitelor tipuri de lactoza

Randamentul de transformare a lactozei brute in lactoza rafinata este de aproximativ 90%, dar prin reintroducerea in fabricatie a solutiei mama si a apelor de spalare se poate ajunge la un randament de 100% . Calitatea lactozei este prezentata in tabelul 2.1.

Uscarea. Uscarea lactozei lactozei brute se executa intr-un uscator-fluidizator la temperatura aerului de ~ 150˚C, asigurandu-se astfel si sterilizarea lactozei. Conditiile de uscare afecteaza forma si caracteristicile produsului. Daca concentratul de lactoza se usuca prin pulverizare se obtine o pulbere de lactoza amorfa; daca uscarea se face prin procedeul 'flash' produsul finit este un amestec de α-lactoza + lactoza amorfa, continutul de α-lactoza fiind in functie de durata si gradul de cristalizare.

Macinare. Macinarea lactozei se face in mori cu bile iar cernerea se face prin site de 100msch.

Lactoza purificata. Lactoza purificata trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

q  aspect: pulbere cristalina;

q  culoare: alba;

q  gust: slab dulceag;

q  miros: fara miros;

Aspectul solutiei apoase trebuie sa fie incolor si limpede iar puterea rotatorie (α_D²⁰) de 52-53. Pierderile prin uscare la 130˚C trebuie sa fie de maximum 5,5%, aciditatea de maximum 0,05%, (exprimata ca acid lactic), nivelul de cloruri (Cl) de maximum 0,004%, nivelul de sulfati (SO₄) maximum 0,02%, cenusa (calcinare cu H₂SO₄) maximum 0,1%.

Din punct de vede microbiologic lactoza nu trebuie sa contina Escherichia Coli/0,1g si Salmonela/50g.

Ambalarea. Ambalarea lactozei se poate face in ambalaje impermeabile la vapori de apa.

4 Domeniile de utilizare ale lactozei

Utilizarile lactozei in industria alimentara si farmaceutica sunt legate de urmatoarele considerente: nu cauzeaza o indulcire excesiva, fiind mai putin dulce decat zaharoza, fructoza, glucoza, galactoza, confera viscozitate produsului in care se adaugata, putand inlocui 15÷20% din zaharoza.

Folosirea este limitata deoarece:

q  este relativ solubila in apa (20g/100H₂O la 20°C);

q  poate cristaliza produsele in care s-a introdus sub forma de α-lactoza monohidrat-cristale dure-care dau senzatia de nisip;

q  unii indivizi prezinta intoleranta la lactoza, deoarece au insuficienta la lactoza (β-galactozidaza).

Directiile de folosire ale lactozei sunt urmatoarele:

q  in produsele care imita laptele matern de vaca, care are un continut mai scazut de lactoza;

q  la prepararea unor diete pentru diabetici;

q  ca suport pentru indulcitorii sintetici, aromatizatii naturali si sintetici;

q  ca adaos in sucurile de fructe si legume pulbere pentru evidentierea mai buna a aromei;

q  ca absorbant si dispersant pentru colorantii alimentari-pulbere;

q  la fabricare prafului de oua, unde actioneaza ca agent care favorizeaza spumarea (baterea);

q  la fabricarea painii (sub forma de zer dulce praf sau lapte degresat praf), unde contribuie la aroma prin reactiile Maillard si la mentinerea prospetimii;

q  la fabricare biscuitilor (sub forma de zer sau lapte degresat), unde contribuie la fragezime, aroma si culoare;

q  la obtinerea siropurilor care contin glucoza si galactoza. Aceste siropuri se obtin prin hidroliza lactozei pe cale chimica, prin trecerea solutiilor de lactoza pe rasini schimatoare de ioni (procedeul Apllexion) la 90°C; pe cale enzimatica cu lactoza libera , intr-un reactor unde enzima este separata de substrat printr-o membrana, cu enzima din K. Fragilis imobilizata in interiorul fibrelor de triacetat de celuloza (procedeul Snam-Progetti), enzima de A. Niger imobilizata pe bile de silice;

In industria farmaceutica, lactoza se utilizeaza:

q  ca suport pentru antibiotice sau alte medicamente, deoarece poate fi tabletata prin compresie;

q  ca ingredient in compozitia mediilor de fermentare in industria antibioticelor;

Alte utilizari ale lactozei:

q  component al mediilor de cultura pentru cultivarea microorganismelor;

q  obtinere de lactuloza, care este factor bifidogen si cu proprietati anticonstipante;

q  obtinere de lactosiluree, utilizata in hrana animalelor ;

q  obtinerea lactitoluluiutilizat ca substanta de indulcire pentru cresterea vascozitatii si corpolentei in guma de mestecat, bauturi racoritoare pe baza de fructe, masa de ciocolata;

q  obtinere de acizi organici: lactic, citric, acetic, lactobionic;

q  obtinere de polizaharide: xantan;

q  obtinere de vitamine: riboflavina, B₁₂;

q  obtinere de aromatizanti: diacetil, acetilmetilcarbinolul, acetona;