Ogólna technologia żywności

Laboratorium

Laktoza

Technologia Chłodnictwa Żywności

Dzień zajęć: poniedziałek

Godz.: 8:00 - 12:00

Piotr Tylak

1.Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z laboratoryjnym sposobem otrzymywania albumin oraz laktozy z serwatki.

2.Wstęp teoretyczny.

Serwatka jest produktem odpadowym technologii produkcji serów. Jest niemal klarowną cieczą, będąca pozostałością po całkowitym ścięciu mleka krowiego. Zawiera blisko 5% laktozy, do 1% białka i ok. 0,5% tłuszczu oraz sole mineralne i witaminy. Stanowi połowę suchej masy mleka

Laktoza (cukier mlekowy) jest dwucukrem redukującym, charakteryzującym się małą rozpuszczalnością w wodzie i niskim stopniu słodyczy (13% słodyczy sacharozy). Krystalizacja laktozy może przebiegać w zagęszczonej serwatce naturalnej lub roztworach zagęszczonej serwatki, z której uprzednio usunięto białka powodujące zwolnienie procesu krystalizacji i obniżenie wydajności procesu. W skład białek serwatkowych wchodzą: laktoalbumina, laktoalbumina oraz immunoglobulina.

Przerób serwatki jest uzależniony od jej rodzaju. Serwatka podpuszczkowa może być poddawana bezpośrednio zagęszczaniu w temperaturze poniżej 65^oC do stężenia około 65%, a następnie przeprowadza się krystalizację laktozy. Roztwór macierzysty po odwirowaniu przeznacza się do suszenia, uzyskując niskobiałkowy koncentrat. W inny sposób serwatkę podpuszczkową poddaje się odbiałczaniu przez ogrzanie serwatki i zakwaszenie kwasem mlekowym do pH ok. 4,8. Po odwirowaniu zawiesiny albuminy serwatkę zagęszcza się i poddaje krystalizacji w celu otrzymania laktozy. Serwatkę kwasową lub serwatkę po kazeinie przerabia się wyłącznie poprzez proces odbiałczenia z użyciem wodorotlenku sodowego lub wapiennego. W serwatce tego typu jest mniej laktozy w suchej masie i wydajność krystalizacji z roztworu niepoddanego odbiałczaniu jest niska. Wytrącony osad albuminowy odwirowuje się lub oddziela na prasie filtracyjnej i poddaje suszeniu. Serwatkę odbiałczaną po przefiltrowaniu zagęszcza się do stężenia 65-70% s.s. i laktozę krystalizuje się przez powolne ochładzanie roztworu do temperatury 60 - 30^oC w czasie ok. 60 godzin. Wykrystalizowaną laktozę oddziela się od roztworu macierzystego stosując wirowanie. Roztwór macierzysty poddaje się zdrożdzowaniu lub przeznacza na pasze. Odwirowane kryształy laktozy przeważnie są rozpuszczone w wodzie i stężony roztwór filtruje się na gorąco z dodatkiem węgla aktywnego. Filtrat poddaje się krystalizacji i wirowaniu, uzyskując po wysuszeniu laktozę jednowodną o czystości farmaceutycznej. Laktoza jest również stosowana w przemyśle spożywczym do produkcji wyrobów cukierniczych i odżywek dla dzieci.

3.Część doświadczalna.

Oznaczono kwasowość serwatki poprzez miareczkowanie 0,1 N roztworem NaOH próbki o objętości 20 cm3.

Objętość 0,1 N NaOH potrzebna do zmiareczkowania próby = 9,4 cm³

9,4 cm³ NaOH - 20 cm³ serwatki

x - 100 cm³

x = 47 cm³

C₁ ∙ V₁ = C₂ ∙ V₂

V₂ =
cm³

Z definicji ^oSH wynika, że otrzymaliśmy 18,8 ^oSH

Obliczenie potrzebnej objętości roztworu 2 N NaOH do obniżenia kwasowości serwatki do
7 ^oSH :

18,8 ^oSH - 7 ^oSH = 11,8 ^oSH

100 ml 0,25 N - 11,8 ^oSH

100 ml 2 N - (11,8 ^oSH : 8) = 1,475

600 ml 2 N - (1,475 ∙ 6 ) = 8,85 cm³

Połowę obliczonej ilości roztworu wodorotlenku sodowego dodano do serwatki umieszczonej w zlewce o pojemności 1,5 dm³ o ogrzewano do temperatury ok. 85ºC. Wprowadzono stopniowo pozostałą porcję roztworu wodorotlenku i kontynuowano ogrzewanie w temperaturze ok. 93ºC przez 10 minut

Zawiesinę białek serwatkowych oddzielono pod zmniejszonym ciśnieniem na lejku Büchnera na przegrodzie z bibuły i tkaniny filtracyjnej. Oddzieloną na lejku albuminę wysuszono w suszarce

Zawartość suchej substancji w serwatce klarownej wyniosła 5,15^oBx.

Objętość serwatki po przesączeniu wynosiła 527 ml.

W serwatce do analizy pobranej na początku ćwiczenia oznaczono zawartość suchej substancji oraz zawartość laktozy metodą polarymetryczną.

s.s. = 6,5 ^oBx

odczyt z sacharymetru = 3,5^oS

Odbiałczoną i klarowną serwatkę poddano zagęszczeniu w zestawie do destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem do uzyskania stężenia 58,9ºBx

Zagęszczoną serwatkę o masie 57,528 g przeniesiono do zlewki wprowadzono kryształy zaszczepowe i pozostawiono w lodówce na tydzień. Po tygodniu kryształy odsączono na lejku Büchnera, osuszono je w suszarni owiewowej w temperaturze 85ºC. Otrzymano po wysuszeniu 20,369 g laktozy. Odważkę 5,006 g laktozy krystalicznej rozpuszczono w 50 cm³ wody (temp. 50ºC), dodano 2 cm³ octanu ołowiawego, 4 cm³ fosforanu sodowego i kilku kropli 5N roztworu amoniaku. Po ustaleniu równowagi mutamerów roztwór przesączono i wyznaczono skręcalność.

Odczyt z sacharymetru = 13,8^oS

Procentowa zawartość laktozy w laktozie surowej:

Metodą Kjeldahla oznaczono zawartość białka w osuszonej albuminie wydzielonej z serwatki:

Gdzie:

a - objętość w cm³ 0,1M NaOH do zmiareczkowania 50 cm³ około 0,1M HCl (próba odniesienia)

b - objętość w cm³ 0,1M NaOH do miareczkowania nadmiaru kwasu w badanej próbie

f - faktor NaOH

n - stosunek objętości kolby miarowej do objętości roztworu poddanego destylacji

p - sucha substancja badanego materiału w %

Obliczono wydajność wyodrębnienia albuminy z 1 dm³ serwatki:

2,10 g ∙ 26,625 % = 0,6550 g

Gdzie: 2,10 g - masa surowca użytego do Kjeldahla

26,625 % - zawartość białka w wysuszonej albuminie

0,6550 g - 600 ml

x - 1000 ml

x = 1,092 g

Obliczono wydajność wyodrębnienia albuminy z 100 g suchej masy serwatki:

1,092 g - 58,9 g

x - 100 g

x = 1,8397 g

Gdzie: 58,9 g - stężenie zagęszczonej serwatki

Obliczono wydajność wyodrębnienia laktozy z 1 dm³ serwatki:

20,369 g ∙ 86,8 % = 17,680 g

Gdzie: 20,369 g - masa skrystalizowanej laktozy

86,8 % - czystość laktozy

17,680 g - 600 ml

x - 1000 ml

x = 29,46 g

Obliczono wydajność wyodrębnienia laktozy z 100 g suchej masy serwatki:

29,46 g -

x - 100 g

x = 95,032 g

Gdzie: 31g - zawartość suchej masy w laktozie skrystalizowanej

4. Wnioski.

Czystość uzyskanej laktozy wyniosła 86,8 %

Wydajność wyodrębnienia albuminy serwatki wyniosła 1,092g na 1 dm³ oraz 1,8397 g na
100 g suchej substancji.

Wydajność wyodrębnienia laktozy z serwatki wyniosła 29,46 g na 1 dm³ oraz 95,032 g na
100 g suchej substancji.

Obliczone na podstawie doświadczeń wydajności obrazują, że uzysk laktozy z serwatki jest znacznie większy niż albumin.

---