Лактоза — молочный сахар

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет Курсовая работа Углеводы. Получение D-лактозы из молока Студентка: Прокопьева Мария Руководитель: Рохина Е.Ф.

Иркутск 2011

Мир органической химии огромен и разнообразен, в любом его направлении можно найти массу интереснейших реакций. Меня же заинтересовало направление: химия природных соединений — получение химических веществ из природных соединений. Среди огромного количества веществ, которые можно синтезировать из природных соединений, я выбрала лактозу, вещество, от которого зависит переносимость молока человеческим организмом. Лактоза, молочный сахар, относится классу активных (восстанавливающих, редуцирующих углеводов), получается из молочной сыворотки путем ее обезжиривания, выпаривания, кристаллизации и сушки. Таким образом, лактоза представляет из себя кристаллический порошок белого или светло-желтого однородного цвета. Лактоза имеет сладковатый вкус без посторонних привкусов и запахов.

При производстве лактозы перерабатывается очень много сырья. Так из семидесяти тонн сыворотки с массовой долей лактозы 4% получается только одна тонна лактозы — готового продукта. При этом лактоза имеет очень широкую область применения.

1. Углеводы

Углеводы — наиболее распространенные органические соединения, имеющие в своем составе два типа функциональных групп: альдегидную, или кетонную, и спиртовую. Другими словами, углеводы — это соединения углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород входят в соотношении (2:1), как в воде, отсюда и название. Животные и человек не синтезируют углеводы. В зеленых растениях при участии хлорофилла и солнечного света осуществляется ряд процессов преобразования поглощенной из воздуха двуокиси углерода и впитанной из почвы воды. Конечным продуктом этих процессов, называемых ассимиляцией, или фотосинтезом, является сложная молекула углевода.

В клетках растительных и животных организмов углеводы и их производные служат энергетическим, структурным и пластическим материалом, а также регуляторами важнейших биохимических процессов. Функции антигенов и антител, клеточных рецепторов, некоторых гормонов и ферментов определяются наличием в их составе углеводов.

1.1 Классификация и распространение

Углеводы принято делить на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Список наиболее распространенных углеводов

Моносахариды:

ь глюкоза ь фруктоза ь галактоза ь манноза

Олигосахариды (дисахариды):

ь сахароза ь мальтоза ь лактоза ь лактулоза

Полисахариды:

ь декстрин ь гликоген ь крахмал ь целлюлоза

Мукополисахариды:

ь гепарин ь гиалуроновая кислота

Моносахариды (простые углеводы) — наиболее простые представители углеводов и при гидролизе не расщепляются до более простых соединений. Для человека наиболее важны глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза.

Олигосахариды — более сложные соединения, построенные из нескольких (от 2 до 10) остатков моносахаридов. Наиболее важны для человека сахароза, мальтоза и лактоза.

Полисахариды — высокомолекулярные соединения — полимеры, образованные из большого числа моносахаридов. Они делятся на перевариваемые и неперевариваемые в желудочно-кишечном тракте. К перевариваемым относят крахмал и гликоген, из вторых для человека важны клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества.

Моносахариды и олигосахариды обладают сладким вкусом, в связи с чем их называют сахарами. Полисахариды сладким вкусом не обладают. Если сладость раствора сахарозы принимать за 100%, то сладость фруктозы- 173%, глюкозы- 81%, мальтозы и галактозы — 32% и лактозы-16%

Глюкоза — составная единица, из которой построены все важнейшие полисахариды — гликоген, крахмал и целлюлоза, также входит в состав сахарозы, лактозы и мальтозы. Она быстро всасывается в кровь из желудочно-кишечного тракта, а затем поступает в клетки органов, где вовлекается в процессы биологического окисления. Глюкоза наиболее легко и быстро усваиваемый источник энергии для человека. Для своего усвоения она требует инсулина. Роль глюкозы особенно велика для центральной нервной системы, где она является главным источником окисления. Она легко превращается в гликоген.

Фруктоза менее распространена, чем глюкоза, и также быстро окисляется. Часть фруктозы в печени превращается в глюкозу, но для своего усвоения она не требует инсулина. Этим обстоятельством, а также значительно более медленным всасыванием фруктозы сравнительно с глюкозой в кишечнике, объясняется лучшая переносимость ее больными сахарным диабетом.

Галактоза входит в состав молочного сахара (лактозы). В организме человека большая часть ее превращается в печени в глюкозу, а также участвует в построении гемицеллюлозы.

Основными пищевыми источниками глюкозы и фруктозы служат мед, сладкие овощи и фрукты. Глюкоза и фруктоза содержатся во всех плодах. В семечковых преобладает фруктоза, а в косточковых (абрикосы, персики, сливы) — глюкоза. Моносахариды — самый быстрый и качественный источник энергии для процессов, происходящих в клетке.

Сахароза. Важнейший пищевой источник ее сахар. Попадая в организм, она легко разлагается на моносахариды. Но это возможно, если мы потребляем сырой свекольный или тростниковый сок. Обыкновенный сахар имеет на много более сложный процесс усвоения.

Мальтоза (от англ. malt — солод) — солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений.

Лактоза (молочный сахар) — основной углевод молока и молочных продуктов. Ее роль весьма значительна в раннем детском возрасте, когда молоко служит основным продуктом питания. При отсутствии или уменьшении фермента лактозы, расщепляющей лактозу до глюкозы и галактозы, в желудочно-кишечном тракте наступает непереносимость молока.

Физико-химические свойства

Обилие полярных функциональных групп в молекулах моносахаридов приводит к тому, что эти вещества легко растворимы в воде и не растворимы в малополярных орг. растворителях. Способность к таутомерным превращениям обычно затрудняет кристаллизацию монои олигосахаридов, однако если такие превращения невозможны, то вещества кристаллизуются легко. Mногие гликозиды с малополярными агликонами (напр., сапонины) проявляют свойства ПАВ.

Полисахариды — гидрофильные полимеры, мн. из них образуют высоковязкие водные растворы, а в ряде случаев (в результате своеобразной межмолекулярной ассоциации) — прочные гели (агар, каррагинаны, пектины). Некоторые полисахариды образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, препятствующие гидратации отдельных молекул; такие полисахариды (напр., хитин, целлюлоза) не растворимы в воде.

Биологическая роль. Функции углеводов в живых организмах чрезвычайно многообразны. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и служат исходными соединениями для биосинтеза гликозидов и полисахаридов. Эти превращения осуществляются ферментами.

Углеводы запасаются в растениях (в виде крахмала), животных, бактериях и грибах (в виде гликогена), где служат энергетическим резервом. Источником энергии являются реакции расщепления глюкозы, образующейся из этих полисахаридов, по гликолитическому или окислительному пути (см. Гликолиз). В виде гликозидов в растениях и животных осуществляется транспорт различных метаболитов. Полисахариды и более сложные углеводсодержащие полимеры выполняют в живых организмах опорные функции. Жесткая клеточная стенка у высших растений представляет собой сложный комплекс из целлюлозы, гемицеллюлоз и пектинов. Армирующим полимером в клеточной стенке бактерий служат пептидогликаны (муреины), а в клеточной стенке грибов и наружных покровах членистоногих — хитин. В организме животных опорные функции выполняют протео-гликаны соединительные ткани, углеводная часть молекул которых представлена сульфатир. мукополисахаридами. Эти вещества участвуют в обеспечении специфических физико-химических свойств таких тканей, как кости, хрящи, сухожилия, кожа. Будучи гидрофильными полианионами, эти полисахариды способствуют также поддержанию водного баланса и избирательной ионной проницаемости клеток. Аналогичные функции в морских многоклеточных водорослях выполняют сульфатир. галактаны (красные водоросли) или более сложные сульфатир. гетерополисахариды (бурые и зеленые водоросли); в растущих и сочных тканях высших растений эту функцию выполняют пектины.

Особенно ответственна роль сложных углеводов в образовании клеточных поверхностей и мембран и придании им специфических свойств. Так, гликолипиды — важнейшие компоненты мембран нервных клеток и оболочек эритроцитов, а липополисахариды наружной оболочки грамотрицательных бактерий. Углеводы клеточной поверхности часто определяют специфичность иммунологических реакций и взаимодействия клеток с вирусами. Углеводные структуры принимают участие и в других высокоспецифических явлениях клеточного взаимодействия, таких, как оплодотворение, узнавание клеток при тканевой дифференциации, отторжение чужеродных тканей и т. д.

Большую часть энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, организм человека получает с углеводами. У спортсменов по мере увеличения интенсивности и тяжести физических нагрузок потребность в углеводах увеличивается и может возрастать до 800 г в сутки. Углеводы содержатся преимущественно в продуктах растительного происхождения.

Очень большое содержание углеводов (более 65 г на 100 грамм продукта): сахар (песок), конфеты, мед, варенье, мармелад, зефир, печенье сдобное, рис, макароны, крупы манная, перловая, пшено, гречневая и овсяная, финики, изюм, урюк, чернослив.

Большое содержание углеводов (40−60 г на 100 грамм продукта): хлеб (ржаной и пшеничный), фасоль, горох, шоколад, халва, пирожные.

Наиболее полезными считаются углеводы, которые проходят наименьшую обработку в процессе приготовления пищи. К примеру, — хлеб, приготовленный из цельных зерен, слабо проваренная овсяная каша, неочищенный рис. Эти полезная пища имеет большее количество волокон, помогающих организму удерживать уровень сахара в крови на нормальных цифрах.

Если вы употребляете слишком много углеводов, больше, чем может преобразоваться в глюкозу или гликоген (который откладывается в печени и мышцах), то в результате, как нам всем слишком хорошо известно, образуется жир. Когда телу нужно больше топлива, жир преобразуется обратно в глюкозу, и вес тела снижается.

Не относитесь к углеводам слишком пренебрежительно. Они в такой же степени необходимы для здоровья, как и остальные питательные вещества, и в грамме углеводов содержатся те же 4 калории, что и в грамме белка. Хотя не существует официальных норм потребления углеводов, рекомендуется минимум в 50 г в день, чтобы избежать кетоза, кислого состояния крови, которое может развиться, если для образования энергии используются преимущественно запасы жира.

Практическое использование. Углеводы составляют главную часть пищевого рациона человека, в связи с чем широко используются в пищевой и кондитерской промышленности (крахмал, сахароза и др.). Кроме того, в пищевой технологии применяют структурированные вещества полисахаридной природы, не имеющие сами по себе пищевой ценности, гелеобразователи, загустители, стабилизаторы суспензий и эмульсий (альгинаты, агар, пектины, растит. галактоманнаны и др.).

Превращения моносахаридов при спиртовом брожении лежат в основе процессов получения этанола, пивоварения, хлебопечения; другие виды брожения позволяют получать из сахаров биотехнологическими методами глицерин, молочную, лимонную, глюконовую к-ты и многие другие вещества.

Глюкозу, аскорбиновую кислоту, углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяют в медицине. Целлюлоза служит основой для получения вискозного волокна, бумаги, некоторых пластмасс, и другого. Сахарозу и растит, полисахариды рассматривают как перспективное возобновляемое сырье, способное в будущем заменить нефть в органической промышленности. Моносахариды используют в качестве доступных хиральных исходных соединений для синтеза сложных природных веществ неуглеводной природы.

1.2 Лактоза

Лактоза (молочный сахар)

(от лат. lac, родительный падеж lactis — молоко) — дисахарид, образованный остатками D-галактозы и D-глюкозы, по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов, а именно дисахаридов (биоз).

Первые сведения о молочном сахаре как составной части молока встречаются в работе итальянского ученного Фабрицио 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 под названием лактоза. Химическая формула лактозы С₁₂Н₂₂О₁₁, структурная Лактоза содержит 12 связанных атомов углеродов 22 атома водорода, 9 гидроксильных атомов, 1 эфирный и 1 карбоксильный. Лактоза может синтезироваться химическим и биологическим путем.

Теоретический химический синтез лактозы может быть осуществлен по равенству

С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О

^{глюкоза галактоза лактоза вода}

Механизм биологического образования лактозы в организме лактирующего животного до конца еще не выяснен. Если предложить, что лактоза синтезируется в организме, то единственным источником синтеза ее является глюкоза крови, приносимая к вымени. Глюкоза пространственной перестройкой (галактозогенезом) превращается в галактозу. В молоке, кроме лактозы, содержится другие углеводы и их производные. Из моносахаридов (моноз) молока важное значения имеет глюкоза и галактоза, являющиеся структурными элементами молекулы лактоза и ее гидролиза.

Химические и биохимические свойства лактозы

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

Гликозидная связь между монозами в лактозе может быть гидролизована химические или ферментотивно. Химический гидролиз лактозы может быть вызван действием сильных кислот (например соляной). 1 г. лактозы, нагретый до 100С, полностью гидролизуется на глюкозу и галактозу в течение 1 ч в 100 мл 10% - ной серной кислоты. Гидролиз соляной кислотой может протекать при низкой температуре (ниже 10С) и при нагревании. Гидролиз лактозы осуществляется труднее гидролиза сахарозы, на практике считают, что лактоза устойчива в кислых растворах.

В щелочных растворах лактоза окисляется до сахариновых кислот, а затем осмоляется — буреет. Щелочной распад лактозы носят энольный характер, а скорость его зависит от температуры. В результате нагревания лактоза и его водные растворы значительно изменяются, что определяет химизм технологических режимов. Кристаллы б — гидрата при нагревании до 87С начинают плавится, при 100С постепенно теряет кристаллизационную воду, а при 110С становится безводными.

Лактоза сравнительно легко подвергается воздействию ферментов продуцируемых микроорганизмами. Распад лактозы осуществляется под действием лактазы, продуцируемой стенками кишечника и микроорганизмами, при чем фермент действует на б — и в формы лактозы.

Теоретически по количеству молочной кислоты в молоке можно судить о степени разложении лактозы. Направленный гидролиз лактозы до моноз осуществляется так же ферментом в — галактозидазой. Лактоза не расщепляется ферментом пивных и хлебных дрожжей. На реакции брожения лактозы основа на производство кисломолочных продуктов, сыров. При получении молочного сахара брожения необходимо исключить.

1.3 Использование молочного сахара

Вырабатываемый промышленностью молочный сахар используют при приготовлении медицинских препаратов и в пищевой промышленности. В зависимости от потребителей молочная промышленность производить молочный сахар трех видов:

для медицинских препаратов рафинированный;

для антибиотиков, на технические цели и для рафинации — сахар — сырец;

для пищевой промышленности — очищенный, или пищевой.

Использование при производстве медицинских препаратов

При изготовлении медицинских препаратов молочного сахара используют в качестве инертного наполнителя, разбавителя или активного компонента. В этом случае совершенно чистый ингредиент — рафинированный, не влияющий на лечебные свойства препарата. Требования качеству оговариваются в специальной статье Государственной фармакопеи.

Содержание лактозы можно определить расчетным путем (сухие вещества минус примеси, без учета содержания глюкозы): для выработки медицинских препаратов желательно, что бы лактоза поступала в полиэтиленовых мешках в размолотом виде и без посторонних примесей, бактериально чистой: общее количество клеток в 1 г., не более 1000 сапрофитных бактерий; титр кишечной палочки не ниже 3 г., отсутствие бактерий группы сальмонелла и анаэробов.

Использование в пищевой промышленности

Молочный сахар в пищевой промышленности применяют при производстве некоторых видов карамели, помадки, шоколада и других кондитерских изделий. Лактоза стабилизирует и улучшает их окраску, вкус и запах.

В молочно-консервной промышленности лактозу применяют в качестве затравки для кристаллизации при производстве сгущенного молока. Используют «рафинированный молочный сахар, тщательно измельченный в тонкий порошок, который просеивают через сито не меньше чем 200 меш.

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

Рафинированная лактоза для производства сгущенных молочных консервов должна отвечать следующим требований:

Размер кристаллов для затравки до 3−4 мкм обусловлен тем, что максимальные кристаллы лактозы в молочных консервах равны 10 — 25 мкм.

углевод органический биохимический лактоза

2. Технологические схемы получения молочного сахара

Технологические схемы 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.

2.1 Производство молочного сахара-сырца из очищенной сыворотки

Первоначальная технологическая схема получения молочного 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 кристаллизацией лактозы в ушатах, отделением кристаллов отслоением и сушкой их в сушилках с огневым подогревом. Процесс усовершенствовали Чеботарев (1934) и сотрудники Ленинградского химико-технологического института молочной промышленности, внедрив выпаривание в концентраторах А. Фиалкова.

А. Розанов 34 разработал промышленную схему производства сахара — сырца с включением специального оборудования: подогревателей, вакуум-аппаратов, центрифуг, фильтр — прессов и вакуум-сушилок. По результатам разработки поточно-механизированной линии производства молочного сахара-сырца (А. Фиалков и И. Нейштадт, 1959) были созданы ванны для отваривания альбумина, сушилки, кристаллизаторы.

Внесение реагентов осуществляют для коагуляции белков. Их вносят в нагретую сыворотку для подкисления подсырочной сыворотки до 30−35Т и раскисления ее до творожной сыворотки до 10−15Т.

Сыворотку подкисляют молочной кислотой, которая образуется в процессе брожения лактозы. Кислотность специально приготовленной кислой сыворотки достигает 150−200Т, или 1500 г молочной кислоты на 100 л. Для подкисления можно так же использовать соляную и трихлоруксусную кислоту. Серная кислота образуется с солями кальция нерастворимые соединения, что снижает эффективность выпаривания.

Подкисление кислой сыворотки и соляной кислотой по эффективности удаления белка равноценны. Однако кислую сыворотку следует предварительно 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 сыворотки кислой, исходя из потерь лактозы, обходится в 1 р. 70 к. (Л. Соколова, 1955). Кроме того, емкость ванн или танков для приготовления кислой сыворотки составляет обычно 5−10 т, т. е. они занимают значительную площадь.

При подкислении соляной кислотой на 1 т сыворотки требуется более двух литров (33%-ной концентрации). Ее стоимость (Угличский производственно-экспериментальный завод) составляет 8 коп. При использовании соляной кислоты не расходуется молочный сахар. Широкое распространение соляной кислоты в промышленности, несмотря на ее явное преимущество перед кислой сывороткой, сдерживается затруднениями при ее внесении в сыворотку, что связанно 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 подкисления мелассой равна 20−25 Т.

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

При раскислении углекислым натрием сыворотка в процессе 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, в этом случае кристаллизат имеет тенденцию к загустению, а на греющей поверхности вакуум — аппарата появляется значительный осадок в виде молочного камня.

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

Появление нагара зависит главным образом от наличия кальция, поэтому интересно проследить за его изменениями в процессе коагуляции белковой сыворотки.

При раскислении сыворотки известковым молоком количество кальция в очищенной сыворотке увеличивается. Следовательно, часть кальция, введенного в сыворотку, остается в растворе способствуя в дальнейшем выпаривания осадков на греющую поверхность вакуум-аппарата и загустеванию кристаллизата при хранении. Часть кальция остается в сыворотке после хлоркальциевого способа коагуляции.

Проведенные исследования подтверждают целесообразность кислотно-щелочного способа коагуляции с использованием для раскисления раствора едкого натра.

Для внесения щелочи рекомендуется использовать установку.

Количество реагентов, необходимых для изменения кислотной сыворотки, можно рассчитать по формуле:

К_п * К_н

К_р= К_ф

где К_р — количество реагентов для изменения кислотности сыворотки;

К_п — количество реагентов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

Кн — величина градусов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

К_ф — величина градусов, на которую изменилась кислотность сыворотки, а предварительной пробе.

Очистка сыворотки осуществляется после после обработки реагентами. Ее оставляют для отстоя хлопьев белка на 1 — 1,5 ч. Часть хлопьев белка всплывает (особенно при обработке свежей сыворотки), а часть оседает в конусную часть ванны. Об окончании отстоя судят по прозрачности сыворотки с учетом предыдущих выработок. Для контроля можно рекомендовать предварительно спускать сыворотку, наблюдая за цветом жидкости. Сливают сыворотку, постепенно опуская подвижную трубу или через патрубок, установленный на уровне отстоя альбуминного молока.

После отстоя сыворотку фильтруют через ткань или центрифугируют на очистителях 167. Цикл работы очистителя зависит от степени предварительного отстоя (его определяют практически). Обычно через один очиститель производительность 5000 л/ч можно пропускать до 8 т отстоявшейся сыворотки (две ванны). Следует тщательно следить за 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 сыворотки осуществляют на вакуум-аппаратах. Аппарат для сгущения сыворотки под вакуумом должен быть герметичным с подводом тепла и удалением из него воздуха (разряжение) до требуемой температуры кипения. Степень разрежения выражают величиной абсолютного давления, или вакуума. Вторичный или соковый, пар, образующейся при кипении сыворотки, конденсируется при соприкосновении с холодной водой или стенкой, охлаждаемой водой. Воздух, поступающий в аппарат с сывороткой и через не плотности, удаляют паром паровыми и и механическими вакуум-насосами. Применяют выпарные аппараты только из нержавеющей стали.

Кристаллизация лактозы осуществляется с учетом качества сиропа по длительному (до 35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режимам. Для контроля за уходом процесса можно воспользоваться температурами. О правильности проведения процесса можно судить по форме (пирамида) и размеру (в среднем 0,5 мм) кристаллов, содержанием лактозы в мелассе и консистенции кристаллизата.

Конструкция кристаллизатора обеспечивает выполнение всех технологических операций процесса выделения лактозы из сиропа.

Кристализзат, освобожденный от хлопьевидного белкового осадка и промытый водой, на центрифугирование на центрифуги фильтрующего типа, фактор разделения превышает 500. В производстве молочного сахара используют центрифугу ОЦС фильтрующего типа, периодического действия с ручной верхней выгрузкой осадка.

2.2 Это интересно

Что такое непереносимость лактозы

Не прошло и часа с того момента как вы закончили наслаждаться мороженным или любимым сыром, а в желудке у вас уже появилась тяжесть, дискомфорт, и стали беспокоить газы. Вас в очередной раз выручает лекарство, которое в последнее время вы держите всегда под рукой. И каждый раз вы спрашиваете себя: «Ну почему у меня такой чувствительный желудок?» Если у человека после приема молока или молочных продуктов чувствуется тошнота, бывает вздутие живота, газы или даже диарея, то скорей всего причиной таких симптомов может быть непереносимость лактозы. Если вы у себя обнаружили такую реакцию на молочные продукты, то вы не одиноки! До 70% населения земного шара страдают непереносимостью лактозы.

Сахар, который содержится в молочных продуктах, и есть та самая лактоза. В нашем тонком кишечнике есть фермент, который ответственен за выработку лактозы. В его задачу входит — расщеплять лактозу на глюкозу и галактозу. Когда это происходит, сахар впитывается в кровоток. А если лактозы недостаток, то нерасщепленная лактоза попадает в толстый кишечник и начинает там бродить, вследствие чего появляются кислоты и газы.

Это состояние и называется непереносимостью лактозы. Это как раз и приводит к тому, что у человека появляются все вышеперечисленные симптомы. В первые годы жизни человека, происходит выработка наибольшего количества лактозы. А затем постепенно ее выработка уменьшается. Многие даже и не замечают этого, т.к. происходит это постепенно.

Может быть это аллергия?

Некоторые воспринимают такую реакцию организма на молоко, как аллергию. Так чтоже это аллергия или непереносимость? Аллергологи считают, что пищевая аллергия это редкость, 1−2% населения подвержены ей. Какая разница между симптомами аллергии и непереносимостью? Признаки пищевой аллергии появляются в результате того, что иммунная система образовывает защиту — гистамин — против того что человек съел или выпил. Симптомы аллергии такие: отек губ, а может быть и языка, сыпь, удушье. А если у человека непереносимость лактозы, ничего такого нет. Аллергические реакции обнаруживаются сразу после приема пищи, а непереносимость лактозы где-то через час.

Непереносимость лактозы у младенцев

Если такая проблема у младенцев, то из-за диареи, которая обычно бывает в таких случаях может произойти обезвоживание организма. Здесь обязательно надо посоветоваться с педиатром. Часто врачи в таких случаях советуют переходить на смеси. Это может снять неприятные симптомы.

Когда у ребенка рвота, скорее всего это признак очень редкого заболевания как галактоземия. Галактоза появляется в процессе расщепления лактозы лактазой, но позже она должна превратиться в глюкозу. Если будет накопление галактозы, то это приведет к серьезным проблемам с печенью, почками, а так же повлияет на умственное развитие, гипогликемии и возможно к катаракте. Поэтому, как можно скорее исключите лактозу из меню такого ребенка!

Сегодня нет метода, который помог бы организму вырабатывать лактозу. Радует то, что это не опасно для жизни. С этим можно жить.

Кто-то методом научного тыка определил сам, какие продукты он переносит, а про какие лучше забыть. Или дело может быть даже не в самих продуктах, а в их количестве. Некоторые отказались от молочных продуктов вообще. Кальций есть в некоторых овощах, в рыбе и орехах.

Существуют специальные препараты, которые содержат лактазу, и помогают расщеплять лактозу.

2.3 Получение D-лактозы из молока

Обоснование:

Получение D-лактозы я выбрала из-за доступности исходных веществ, и интереса к получению различных веществ из природных соединений.

Методика получения:

D-лактоза из молока Сырье и реактивы:

молочная сыворотка 3 л метиловый спирт 100 мл хлористоводородный фенилгидразин, ацетат натрия.

Сыворотку, оставшуюся после удаления казеина, сильно упаривают кипячением в фарфоровой чашке. Растворенный в сыворотке альбумин коагулирует. Его отфильтровывают через полотно. Раствор снова выпаривают до тех пор, пока из него не начтет выделяться лактоза. Выпавший после охлаждения сырой кристаллический продукт отсасывают на бюхнеровской воронке и сушат. Упаривая дальше маточный раствор на водяной бане, получают вторую порцию лактозы.

Выход сырого продукта 20—23 г.

Чтобы получить чистую лактозу, растворяют сырой продукт в возможно малом количестве горячей воды (8—10 мл) и приливают 100 мл метилового спирта до появления мути. Через несколько часов начинают выпадать кристаллы. Как и в других случаях, кристаллизацию можно ускорить трением стеклянной палочки о стенки стакана. Выпавший в течение ночи продукт отсасывают и промывают спиртом.

Выход чистой лактозы 17—19 г т. пл. моногидрата 201,6″; т. пл. безводной 223°.

Ход работы и наблюдения

1. Я упаривала сыворотку кипячением в фарфоровой чашке, с целью коагуляции альбумина, который выпадал в чашке белым творожистым осадком. Из-за большого объема исходного вещества (1 литр) операции 1−3 повторялись по 5 раз, каждый с новым количеством вещества. После упаривания всей сыворотки у меня осталось 0,6 литра сырья.

2. После упаривания сыворотку отфильтровала через хлопчатобумажную ткань, чтобы отделить альбумин от сырья. Остается 0,5 литра сырья.

3. Далее сыворотка подверглась дальнейшему упариванию до выделения лактозы. В неотфильтрованном виде — белый хлопьевидный осадок. Охладила реакционную смесь до комнатной температуры. V=0,2 литра.

4. Охлажденный маточный раствор отфильтровала на бюхнеровской воронке, кристаллы оставила сушиться. Сырой продукт имеет молочно-белый цвет.

5. Высушенные кристаллы растворяю в 25 мл спирта для очистки. Чистый продукт белый порошок. Выход продукта: 0,5 г, что составляет 10% от методики. (С учетом того что количества всех веществ были уменьшены в 3 раза по сравнению с методическими данными).

Заключение

Я выполнила работу по синтезу лактозы из молочной сыворотки, получив на выходе небольшое количество довольно чистого продукта. В процессе выполнения работы познакомилась с материалом из области химии природных соединений.

1. Лазурьевский Г. В., Терентьева И. В., Шамшурин А. А. Практические работы по химии природных соединений. М, 1961.

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Лактоза