Оборудование для очистки охлаждения и хранения молока. Оборудование для первичной обработки и переработки молока

Наиболее распространенный способ очистки молока на фермах - фильтрование. Имеется большое количество разновидностей фильтров, в качестве рабочих элементов которых применяют ват­ные диски, марлю, фланель, бумагу, металлическую сетку синте­тические материалы и др.

Ватные диски с гладкой или «вафельной» поверхностью хорошо очищают молоко и не требуют специального ухода. Использован­ные ватные диски заменяют новыми.

Медленная фильтрация молока через такие фильтры требует увеличения емкости фильтровальной камеры.

Марлевые фильтры обычно используются на фермах. Однако такие фильтры быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспе­чивают высокой степени чистоты молока.

Все большее применение на фермах находят фильтры из бумаги и синтетических тканей (энанта, лавсана и др). При правильном использовании 1 м фильтровальной ткани из лавсана заменяет 40 м марли. Одноразовые бумажные фильтры по сравнению с фильтрами многоразового использования позволяют получать мо­локо с меньшей механической загрязненностью.

Цедилки применяют для фильтрации молока, поступающего порциями. Они позволяют сгладить поток фильтруемого молока

1 - корпус; 2 - распорное кольцо; 3 - грязевой же­лоб; 4, 6 - решетки; 5 - фильтрующий элемент

Рис. 18.7. Цилиндрический фильтр:

1 - кольцо; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4,6 - уплотнительные про­кладки; 5 - каркас; 7 - переходник; 8 - гайка

стенкам решетки в желобок, откуда удаляются при про­мывке или замене фильтра. Цилиндрический фильтр применяют для фильтрации молока в потоке на доильных установках. Такой фильтр представляет собой цилиндрический элемент, выполненный из нержавеющей стали. Внутри корпуса 3 (рис. 18.7) фильтра имеется каркас 5, на кото­рый надевается фильтрующий элемент 2, закрепляемый резино­вым кольцом 1. Уплотнение фильтра в корпусе достигается рези­новыми прокладками.

Работает фильтр следующим образом. Молоко, текущее по мо-локопроводу, попадает в корпус фильтра, просачивается через фильтрующий материал, на котором оседают механические части­цы, и поступает в охладитель. Перед циркуляционной промывкой фильтрующий элемент удаляют из корпуса фильтра.

Для фильтрации молока в высокопроизводительных молочных линиях применяют конические и дисковые фильтры как в оди­нарном, так yi в парном исполнении производительностью

50б.7.20Ьо6дм 3 /ч.

Конический фильтр состоит из корпуса 3 (рис. 18.8), который снабжен подводящим 8 и отводя­щим 7 патрубками, а также крыш­кой 2 с вентилем 1 для выпуска воздуха. Внутри корпуса помеще­на молокоприемная чаша 4 с фильтрующим элементом 5, в ка­честве рабочего элемента которого используют лавсан. Для отсоеди­нения фильтра во время его про­мывки и чистки на отводном пат­рубке установлен кран 6.

Герметизация прилегания

крышки достигается резиновым шнуром прямоугольного сечения, уложенным в паз крышки. К кор-

Рис. 18.8. Конический фильтр:

1 - вентиль; 2 - крышка; 3 - корпус; 4 - моло­коприемная чаша; 5 - фильтрующий элемент; 6 - спускной кран; 7, 8 - патрубки

пусу крышка крепится при помощи специальных колпачковых гаек.

Молоко через патрубок 8 поступает в корпус фильтра, просачи­вается через фильтрующий элемент 5 и выходит из фильтра через кран в патрубок 7. По мере накопления осадка на фильтрующей ткани пропускная способность фильтра уменьшается.

Длительность безразборной работы конических фильтров в за­висимости от загрязненности молока составляет З...4ч. После за­сорения фильтрующего элемента работу фильтра прекращают и сменяют фильтрующую ткань. Для непрерывного процесса в мо­лочной линии устанавливают два попеременно работающих филь­тра, расположенных параллельно и соединенных трехходовым краном.

Дисковые фильтры отличаются от конических и других испол­нений развитой фильтрующей поверхностью, которая может регу­лироваться набором дисков 2 (рис. 18.9), покрытых фильтрующи­ми элементами 1 и закрепленных стопорами 3.

Длительность безразборной работы фильтров такой конструк­ции несколько ниже, чем конических, и для одинарного исполне­ния равна 2...3 ч.

Для очистки молока в поточной производственной линии наи­более удобен центробежный очиститель, который в отличие от фильтров не нуждается в смен­ных фильтрующих материалах.

Центробежный очиститель состоит из следующих основных узлов: барабана 7 (рис. 18.10), приводного механизма 2, при-емно-выводного устройства, электродвигателя и станины 1.

В чаше Останины приводно­го механизма укреплены два -*■ тормоза Зддя быстрой останов­ки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора 9, удерживающие бара­бан от произвольного враще­ния при разборке и сборке. Ос­нование барабана закрепляется на веретене приводного меха­низма с помощью фигурной гайки 5.

Рис. 18.9. Дисковый фильтр:

/ - фильтрующий элемент; 2 - диск; 3 - стопор

Рис. 18.10. Центробежный очисти­тель:

I - станина; 2 - приводной механизм;
} - тормоз; 4- чаша станины; 5- гайка
крепления барабана; 6 - патрубок выво­
да молока; 7- барабан; 8 - прижим; 9-
стопор; 10 - пробка для залива масла;

II - пульсатор; 12 - указатель уровня

масла; 13 - пробка слива масла

Приемно-выводное уст­ройство крепится к кожуху гайкой, а кожух к чаше ста­нины - прижимами 8. При­водной механизм размещен в станине, масляная ванна которой имеет отверстия для залива масла и его выпуска, закрываемые соответственно пробками 10 и 13. Уровень масла контролируется указа­телем 12, а число оборотов барабана - пульсатором //. Основной рабочий орган центробежного очистителя - барабан. На его основании 8 (рис. 18.11) в специальной проточке устанавливается тарелкодер-жатель 1, положение которого фиксируется штифтом 9.

Наружная поверхность тарелкодержателя имеет три шлица, на которые укладывается пакет промежуточных конических тарелок 2. Для удобства сборки все тарелки в барабане пронумерованы. На пакет промежуточных тарелок укладывается разделительная та­релка 3. Сверху барабан закрывается крышкой 4, которая вместе с тарелкой 3 образует напорную камеру.

Герметичность барабана между его основанием 8 и крышкой 4

обеспечивается уплотнитель-
ным кольцом 6. Положение
крышки относительно основа­
ния фиксируется шпонкой 7.
■ 2 Для соединения крышки с осно-

с? 4 ванием служит гайка 5, имею-

Рис. 18.11. Барабан очистителя:

1 - тарелкодержатель; 2 - пакет тарелок;

3 - разделительная тарелка; 4 - крышка;

5 - гайка; 6 - уплотнительное кольцо; 7 -

шпонка; 8 - основание; 9- штифт

Рис. 18.12. Технологическая схема центробеж­ной очистки:

1 - напорный диск; 2 - тарелки; 3 - грязевая ка­мера

щая левую трапецеидальную резьбу, что устраняет возможность самоот­винчивания гайки во время работы.

Приводной механизм состоит из горизонтального вала, связанного с вертикальным валом-веретеном вин­товой парой. Вращение горизонталь­ному валу от электродвигателя пере­дается через фрикционную муфту, которая обеспечивает постепенный разгон барабана до рабочей скорости.

Технологическая схема очистки представлена на рис. 18.12. Молоко

через дроссель, установленный на выходе из насоса с заданной производительностью, поступает в центральную трубку барабана, а затем в нижнюю часть тарелкодержателя и выводится к перифе­рии барабана. Под действием напора молоко проходит по зазорам между тарелками от периферии к центру.

Центробежными силами, развиваемыми в барабане, тяжелые частицы (механические примеси) отбрасываются к стенкам бара­бана, образуя на них плотный осадок, который удаляют из бараба­на после остановки.

Очищенное молоко вытесняется к центру барабана и попадает в напорную камеру, где захватывается неподвижным диском от­водного устройства и подается на дальнейшую обработку (пасте­ризацию, охлаждение).

Молочная промышленность — одно из важнейших направлений разведения крупного рогатого скота. Чтобы молочный продукт сохранил полезные качества, необходимо знать о правильной обработке и переработке. Сюда входит не только охлаждение и транспортировка на молочный завод, но и определение кислотности и жирности, контроль качества, санитарные пробы.

Парное цельное молоко чаще всего выступает в качестве сырья для получения молочных продуктов. Цельное молоко обладает рядом полезных для человека компонентов, но работа с таким сырьем очень сложна: оно поликомпонентно, имеет неадекватные технологично-функциональные свойства, повышенную активность биологических компонентов. Технология переработки молока призвана сохранить все полезные свойства, а также повысить срок хранения готового продукта и обогатить его витаминами. Технология переработки молока включает в себя целый комплекс самых разных биохимических и микробиологических, теплофизических и химических, а также биотехнологических мер.

Полный цикл переработки молока — схема

Технология переработки молока позволяет получить не только цельное молоко или пастеризованное, но и всевозможные молочные и кисломолочные продукты.

Современная технология переработки молока подразумевает обязательное очищение цельного продукта от избытков жира, поскольку повышенная жирность подходит не для всех людей, и может нанести вред здоровью. Базовое очищение включает в себя устранение любых непищевых включений.

Этапы переработки

Переработка молока сегодня — это результат многолетних российских и зарубежных исследований. Доение коров и первичная обработка молока (очистка и охлаждение) — важный момент для последующей переработки продукта. Чаще всего на крупных фермах доение коров осуществляется при помощи доильных аппаратов. Это облегчает доение, повышает надои и обеспечивает автоматическое попадание продукта в специальный герметичный резервуар.

От правильности хранения и своевременной перевозки на молокоперерабатывающий комбинат во многом зависят вкусовые качества продукта в дальнейшем.

Перевозка

Технология производства молока и молочных продуктов включает в себя несколько этапов. И перевозка- первый из них. Успешность перевозки зависит от выполнения нескольких обязательных требований:

• Быть быстрой,
• Цистерны автомобиля должны поддерживать определенный микроклимат,
• Автомобиль должен соответствовать санитарным нормам,
• Приемка молока должна происходить быстро,
• Цистерны для перевозки должны иметь специальную аппаратуру, следящую за температурой перевозимого продукта,
• Перевозка должна осуществляться только в цистернах, изготовленных из материалов, разрешенных для транспортировки пищевого продукта,
• Перевозка должна осуществляться в первые 20 часов после получения и охлаждения сырья.

Молоковоз для перевозки молока с фермы

Подготовка продукта к свертыванию

Второй этап в переработке — подготовка продукта к свертыванию. После того, как молочко было очищено — его пастеризуют. Одновременно с процессом пастеризации проводят процедуру вакуумного кондиционирования, чтобы удалить из продукта возможные примеси воздуха и газов, а также различных соединений. Вакуумное кондиционирование также улучшает свертываемость примерно на 20%.

Когда процесс закончен, продукт охлаждают, и отправляют либо в специальную ванну, либо в сыроизготовитель.

Танк для свертывания молока

Бактофигурирование

Для того, чтобы избежать роста численности газообразующих бактерий, в молочко вводят немного раствора калия и азотнокислого натрия. Данный процесс очень важен. Цельное молоко содержит очень много маслянокислых и молочнокислых ферментов, которые могут оказать негативное влияние на конечный молочный продукт. На сто грамм исходного молочного сырья добавляется около двадцати грамм химического соединения, а сам процесс бактофигурирования продолжается в среднем 12 часов.

Пастеризация

Пастеризация — вид термической обработки продукта, при которой молочко прогревается до нужной температуры (минимум 63 градуса). Это один из самых простых и доступных способов обеззараживания, при котором уничтожаются возбудители таких болезней, как бруцеллез, туберкулез, сальмонеллез.

Молочная продукция сегодня невозможна без пастеризации.

Существует три вида пастеризации:

• Длительная (минимальное время — 30 минут при температуре +63 + 66 градусов),
• Кратковременная (время обработки — 20 минут, температура нагревания + 73 +76 градусов),
• Моментальная (время обработки — несколько секунд, температура + 92 градуса).

Процесс стерилизации

Стерилизованное молоко не следует путать с пастеризованным. Стерилизация молока — процесс нагревания в особенных условиях, которые обеспечивают полное истребление и самих бактерий, и их спор. Стерилизация происходит при температуре свыше +130 градусов и при более высоком давлении. После завершения стерилизации, продукт проходит процесс охлаждения и расфасовки. Стерилизованное молоко отличается большим сроком хранения, но оно не пригодно для изготовления каких-либо молочных продуктов, а также отличается пониженным содержанием полезных бактерий и витаминов.

Гомогенизация

При стерилизации очень важным процессом является гомогенизация. Гомогенизация молока направлена на улучшение усвояемости продукта, а также предотвращение отстаивания сливок. Гомогенизация молока заключается в размельчение молочных жировых шариков.

Оборудование, необходимое для переработки

Любой молочный комбинат должен иметь необходимое оборудование для переработки молока. Минимальный список оборудования для молочного предприятия:

• Устройства по приему и последующему хранению переработанного молочка,
• Пластинчатые, порционные и трубчатые пастеризаторы,
• Сепараторы,
• Поршневые гомогенизаторы,
• Различные емкости,
• Оборудование для разлива и упаковки,
• Мощные компрессоры,
• Система трубопровода,
• Бойлеры,
• Система насосов,
• Специальный молочный фильтр.

Цех по переработке молока должен быть оснащен также надежной системой водоснабжения и электричества, иметь хорошую вентиляцию и пожарную безопасность, зону санитарного контроля.

Ванна для перемешивания молока

Любой завод по переработке молочного сырья должен иметь и анализатор качества.

Одна из самых популярных моделей на рынке — Лактан 1-4. Он показывает довольно точные данные, легкий и практичный, имеет автономное питание, и занесен в государственный реестр не только России, но и многих стран Азии и Европы.

Молочные продукты

Дальнейшая обработка и переработка зависит от того, какой вид продукта намерен получить молочный комбинат. Продукты переработки молока:

• Йогурты,
• Сливки,
• Масло,
• Айран,
• Творог,
• Кисломолочные напитки,
• Ацидофилин,
• Сметана,
• Мацони,
• Топленое масло.

Получение и польза обезжиренного молочка

Очень важным продуктом переработки является обезжиренное молоко, которое используется и для питья, и для приготовления прочих обезжиренных продуктов. Обрат или обезжиренное молоко получается при сепарировании цельного продукта на сливки. Если сливки стандартной жирности, то в обрат попадает от 0,03 до 0,06% жира. В обезжиренное молоко чаще всего попадают жировые шарики, имеющие диаметр менее 2 мкм. Отличается обезжиренное молоко и тем, что почти не содержит в себе белков молочных шариков, а также тем, что имеет большую биологическую ценность, чем цельное молоко. Также обезжиренное молоко намного богаче незаменимыми для организма человека аминокислотами: валином, лизином, лейцином, треонином, изолейцином, фенилаланином.

Определение жирности

Определение жира в молоке очень важно и для последующего использования, и для назначения стоимость продукта. Есть несколько способов, как определить жирность молока. Обычно на комбинатах и молочных фермах используют высокоточные жиромеры. Прибор способен определить жирность молока с погрешностью до тысячной доли процента. Минус устройства — цена и невозможность использования его дома. Для того, чтобы определить жирность молока в условиях домашней фермы, нужен обычный прозрачный стакан, высотой не менее 15 см, и мерная линейка. В десяти сантиметрах от дна стакана рисуется черта, до которой и наливается молочко. Стакан оставляется на семь-восемь часов при комнатной температуре — обычно этого времени достаточно для того, чтобы сливки отделились и поднялись. Толщина сливок измеряется линейкой. Чтобы определить жирность молока, необходимо толщину сливок поделить на десять, а полученный результат умножить на сто процентов.

Бутирометр

Прибор для измерения жирности молока (жиромер) — бутирометр. Бутирометры широко используются в молочной промышленности, но применение их дома может быть даже опасным. Работает прибор для определения жирности молока так: сначала в него наливается 10 мл серной кислоты. Далее к кислоте добавляют около 11 мл молока. Очень важно постараться не допустить смешения жидкостей. Следующий шаг — добавление одного миллилитра изоамилового спирта. Обязательно все делать в указанной последовательности, иначе полученные результаты не будут точны. Бутирометр следует закрыть плотной, лучше резиновой, пробкой и перемешать все содержимое. Прибор помещается на пять минут в водяную баню с температурой около 64 — 66 градусов. Далее бутирометр вставляется в центрифугу и центрифугируют не более пяти — семи минут. Последний этап — помещение устройства на три минуты в водяную баню. Процент жира отобразиться на шкале устройства.

Какое молочко более жирное

Есть ли разница в жирности молока, какое молоко жирнее — утреннее или вечернее? Молочко утреннее богаче жирами. Объяснение этому простое — между доением вечерним и утренним проходит больше времени. Усваивается молочко утреннее гораздо легче, а вот вечернее — жирнее, и содержит больший процент сливок. Именно поэтому вечернее молочко лучше подходит для приготовления самых разных молочных продуктов.

Но жирность надоя зависит не только от того, во сколько доят буренку, но и от того, что она ела, а также от периода лактации.

Кислотность

Определение кислотности молока также немаловажный момент в процессе переработки. Кислотность учитывают и при оценке сырья, и при последующем использовании. Разные виды молока могут иметь разную кислотность, и значительно отличаться друг от друга. Зависит это и от породы буренки, и от сезона, и от возраста, и от того, утром был надой или вечером.

Питьевое молоко и молочные продукты должны производиться только из свежего сырья с кислотностью около 17-18 %. Если кислотность сырья выше на несколько процентов — это допустимо. Если она составляет 22-23%, то сырье относится к несвежему, и не допускается для переработки на заводе.

Определить кислотность продукта можно так: в стакан пипеткой наливают около 10 мл продукта, потом добавляют дистиллированную воду — 20 мл, несколько капель фенолфталеина. Смесь титруют раствором едкого натрия до образования бледно — розового оттенка. Объем щелочи, которая потребовалась на титрование смеси, умножают на десять. А результат и есть кислотность.

Микробология

Микробиология молока и молочных продуктов — важная научная составляющая любого этапа переработки. Разные виды молока от разных коров обладают разной микрофлорой. Опасные болезнетворные бактерии могут проживать в сосках вымени, а также в молочных каналах, и с доением попасть в парное молочко. Правильное и быстрое охлаждение и последующее хранение молока позволит избежать быстрого развития негативной микрофлоры. Если оставить парное молочко при комнатной температуре, то за сутки число болезнетворных бактерий в нем может возрасти в три раза. А в охлажденном до +8 градусов молочке количество микробов в разы меньше.

При охлаждении очень важно не допустить замерзания. Такое сырье будет непригодным для последующего использования. Точка замерзания молока — 0,525 — 0,565 градусов.

Средний инкубационный период микробов — около двух суток. Через 40-48 бактерии начинают стадию активного размножения и продукт прокисает, становится непригодным для употребления. Именно поэтому важно вовремя охладить молочко перед его транспортировкой на молочный завод, и исключить любой контакт с воздухом.

Современная технология молока и молочных продуктов имеет целый ряд процессов, направленных на снижение патогенных микробов и бактерий в конечном молочном продукте.

Любой молочный продукт также обладает своей микробиологией. Самым безопасным продуктом с точки зрения микробиологии является сгущенка. В ней может сохраниться только незначительное количество споровых бактерий. Объясняется это тем, что сгущенное молоко подвергается и пастеризации, и стерилизации. Сухое молоко менее безопасно. При производстве сухого молока происходит кратковременный нагрев продукта, а сушка выполняется при недостаточно высокой температуре. Результат — готовый продукт может содержать споры многих бактерий и даже плесневых грибков. Микрофлора сыров и любых кисломолочных продуктов очень зависит от качества изначального сырья, но чаще всего представлена бактериями и организмами, которые отвечают за процесс скисания и квашения.

Ветеринарно-санитарная экспертиза

Производство молока и молочных продуктов — это еще не конечный этап переработки. Перерабатывающий завод отправляет не только готовое молоко и молочные продукты на экспертизу. Поступившее на завод для переработки сырье также проходит специальную экспертизу. Цель ветсанэкспертизы — контроль качества и безопасности на всех этапах переработки — от приемки и до реализации.

ВСЭ молока состоит из:

• Изучение сопроводительных документов (ветеринарные свидетельства, техническая документация на транспортное средство, сертификаты соответствия),
• Осмотра цистерны,
• Отбор проб сырья,
• Органолептического исследования сырья,
• Определения физико-химических свойств сырья,
• Определения температуры,
• Определения кислотности и жирности,
• Определения плотности сырья,
• Определения чистоты сырья,
• Определения остатка сухого обезжиренного и сухого в сырье (сомо),
• Определения коли-титра сырья,
• Определения соматических клеток,
• Выявления качества пастеризации продукта,
• Выявления наличия фосфотазы щелочной,
• Определения фалисификации сырья,
• Определения присутствия ингибирующих компонентов.

Иметь необходимую документацию от санитарно-ветеринарной службы должен и сам молокозавод, а также ферма по разведению и содержанию крс.

Машины и оборудование для первичной обработки молока. Типы и общая оценка очистки молока

Очистка молока - это удаление различных механических включений и примесей. Учитывая зависимость отиспользуемых доильных установок применяют:

Фильтры в виде марли, сложенной в три-пять слоев, фланели - два-три слоя, марли с прослойками из ваты, латунные, капроновые и лавсановые сетки;

Сепараторы-очистители (центробежная очистка молока).

К материалам для фильтров предъявляют следующие требования:

Высокая гигроскопичность и способность задерживать примеси мелких размеров;

Сохранение в загрязненном состоянии высокой влагопроводимости;

Сравнительно легкое отделœение накопленных загрязнений при промывке фильтров;

Минимальное и устойчивое гидравлическое сопротивление;

Высокая механическая прочность и стойкость к истиранию нитей фильтра при многократных изгибах и натяжениях;

Низкая стоимость материала для фильтра.

Пропускная способность фильтра, кг/ч:

где F- общая площадь фильтра, м 2 ; V - скорость протекания молока через фильтр, м/ч; р - плотность молока, кг/м 3 .

Общая площадь фильтра, м 2:

где F 0 - площадь сечения одного отверстия фильтра, м 2 ; п - число отверстий.

Скорость протекания молока через фильтр, м/ч,

где μ - коэффициент истечения молока (ц = 0,8); g -ускорение силы тяжести, м/с 2 ; h - высота столба продукта над фильтром, м.

Площадь фильтрующей ткани, крайне важно й для фильтрации молока, м 2 ,

где М - количество молока, подлежащего фильтрации, л; q - количество молока, проходящего через 1 м 2 фильтрующей ткани, л/м 2 .

При очистке молока с использованием сепаратора-очистителя определяют время непрерывной работы, ч,

, (32)

где V г р - объём грязевого пространства барабана, л; Р - процент отложения сепараторной слизи от общего объёма пропускаемого молока (Р= 0,03...0,06 %); L - производительность очистителя, л/ч.

Вместимость грязевого пространства барабана сепаратора-очистителя, л,

, (33)

где R max и R min - максимальный и минимальный радиусы грязевого пространства, см; Н - высота пакета тарелок барабана, см.

При очистке из молока удаляются механические и частично бактериологические примеси, что улучшает его качество, создаются предпосылки более длительного хранения.

Учитывая зависимость отвыполнения, фильтры для молока разделяют на: открытые и закрытые. В открытых молоко проходит сквозь фильтровальную перегородку под воздействием гидростатического давления, потому они имеют низкую производительность и быстро загрязняются. В закрытых фильтрах молоко проходит сквозь ткань под давлением.

Цедилки открытого типа используют при доении в переносные ведра. Фильтры - цедилки устанавливают на горловинах фляг, молочных танках и других емкостях.

Рис. 68. Цилиндрические фильтры с элементами многократного (а) и одноразового (б) использования:

1,7 -уплотнящие прокладки; 2 - корпус; 3 - фильтровальный элемент; 4 - кольцо; 5 - гайка; 6 – переходник; 8 -каркас; 9 – пробка; 10 – молокопровод.

Современные доильные агрегаты оснащены цилиндрическими молочными фильтрами (рис.68), установленными последовательно в линии молокопровода.

На практике используют молочные фильтры, рабочими элементами которых являются: ватные диски, марля, фланец, бумага, металлическая сетка, синтетические ткани (лавсан и тому подобное).

Сравнительно с хлопковыми фильтровальными элементами синтетические материалы имеют более стабильную скорость фильтрования, более высокую бактериологическую чистоту и прочность, легко моются и стерилизуются. При этом даже использование самых совершенных фильтровальных материалов не обеспечивает полной очистки молока от механических, а тем более бактериальных включений. Вместе с тем, поверхность фильтра быстро загрязняется слоем примесей, который влечет увеличение количества бактерий в молоке, проходящее сквозь такой загрязненный слой. В случае же длительного использования фильтра, остатки органических примесей разлагаются и резко увеличивают микробную флору.

В последнее время приобрели распространение одноразовые фильтры из бумаги. Οʜᴎ проще в эксплуатации и обеспечивают лучшую очистку молока.

Значительно более совершенным способом фильтрования и очистки молока является центробежная очистка. В этом случае молоко очищается не только от механических включений, а также от слизи, сгустков эпителия и крови, которые появляются в молоке при заболевании вымя. В отличие от фильтрования при центробежной очистке молоко не размывает загрязнений, которые откладываются в грязевом пространстве очистителя.

Для фермерских молочных, а также молокоперерабатывающих предприятий промышленность выпускает центробежные сепараторы-очистители разных типоразмеров по производительности. Οʜᴎ отличаются большой пропускной способностью, надежностью в работе, обеспечивают высокое качество очистки молока.

Машины и оборудование для первичной обработки молока. Типы и общая оценка очистки молока - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Машины и оборудование для первичной обработки молока. Типы и общая оценка очистки молока" 2017, 2018.

Практическое занятие № 2

Оборудование для механической обработки молока и молочных продуктов

2.1. Оборудование для разделения и концентрирования молока мембранными методами

К мембранным методам обработки молока относят ультрафильтрацию, обратный осмос и электродиализ.

Сущность всех мембранных методов - это разделение и концентрирование молочного сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления (ультрафильтрация и обратный осмос) или электрического поля (электродиализ).

Ультрафильтрацию используют для выделения белков из молока и молочной сыворотки; при обратном осмосе происходит концентрирование молочного сырья, так как через мембраны проходит только вода; электродиализу подвергают молочную сыворотку с целью ее деминерализации.

Исполнительный орган установок для фильтрации и обратного осмоса - полупроницаемая мембрана на основе ацетата целлюлозы и пористых полимерных материалов. Для ультрафильтрации применяют мембраны с размерами пор 500нм. Такие мембраны задерживают молекулы с размерами большими, чем размеры пор, и пропускают мелкие молекулы. Процесс ультрафильтрации проводят под давлением 0,1...0,5 МПа. Для обратного осмоса используют полупроницаемые мембраны с размерами пор менее 50 нм, процесс ведут при давлении 1...10 МПа.

Мембранный аппарат - это устройство, состоящее из корпуса, мембраны, дренажного узла, крепежных деталей, конструктивных элементов для ввода исходного раствора и выхода концентрата и фильтрата, перемешивания и др. Для мембранного разделения применяют четыре типа аппаратов: плоскорамные, трубчатые, рулонные и с полыми волокнами. На рис. 2.1 показаны основные типы мембранных аппаратов.

Промышленные мембранные аппараты представляют собой пакеты, блоки, комплексы мембранных элементов: ячеек, секций, модулей. Мембранный аппарат обычно является частью мембранной установки периодического или непрерывного действия, в которую входят также насосы, дозирующие устройства, емкости для исходного раствора, фильтрата, концентрата и моющих растворов, соединительные трубопроводы и контрольно-измерительные приборы.

Ультрафильтрационная установка состоит из фильтрующего аппарата, насоса для подачи в аппарат продукта, насоса для проталкивания продукта через мембранные фильтры, соединительных трубопроводов и регулирующих вентилей.

Главной частью фильтрующего аппарата является полупроницаемая мембрана - тонкая пористая пленка, размеры пор которой менее 0,5 мкм. Пленка помещается на макропористую подложку, усиливающую ее механическую прочность. Обычно в качестве подложки применяется пористая нержавеющая листовая сталь толщиной 0,5...3 мм с порами 0,5...10 мкм.

Рис 2.1. Мембранные аппараты:

а - плоскорамный: 1- фланец, 2- мембрана, 3- дренажная пластина, 4- уплотнительная пластина, 5- разделительная пластина; б - трубчатый: 1- герметизирующий материал (компаунд), 2- корпус, 3- трубчатая мембрана; в - рулонный: 1- трубка для отвода фильтрата, 2- мембрана, 3- каналообразующий элемент (турбулизатор), 4- подложка – дренаж, 5- клеевое соединение; г - с полными волокнами: 1- подложка-дренаж, 2- шайба с полым волокном, 3- корпус, 4- полое волокно, 5- крышка.

На первой стадии в результате ультрафильтрации получают концентрат, содержащий от 3 до 15 % белка и лактозно-солевой раствор. На второй стадии лактозно-солевой раствор пропускают через обратноосмотическую мембрану и получают концентрированный раствор лактозы (10...20 %) и фильтрат, который представляет собой 1%-ный раствор солей.

Конструкции ультрафильтрационных установок для обработки молочных и пищевых продуктов разнообразны. В наиболее совершенных, например в системе «Сартокон-2», фильтруемая жидкость проталкивается с помощью насоса через тонкие каналы между двумя фильтрами.

Часть жидкости проходит через мембранные фильтры, а остальная попадает в емкость с исходным продуктом, чтобы вновь рециркулировать через систему. Непрерывный тангенциальный поток вдоль поверхности фильтра приводит к эффективной фильтрации, так как не позволяет задержанным частицам или веществам осесть на поверхности фильтров и блокировать их. Эффект очистки усиливается благодаря использованию в узком канале между фильтрами специальной сетки, вызывающей турбулентность потока.

В системе применяются модули «Микросарт» с мембранными фильтрами из ацетата целлюлозы или полиолефина с порами размерами 0,1; 0,3; 0,45 мкм или модули «Ультрасарт» с ультрафильтрами из триацетата целлюлозы или полисульфона с номинальной селективностью по молекулярной массе, 10000 и 5000.

Производительность системы «Сартокон-2» зависит от числа установленных в ней модулей, площадь поверхности которых может изменяться в пределах 0,7...4,9 м2 при ультрафильтрации и 0,7,..4,2 м2 при микрофильтрации.

2.2. Оборудование для разделения гетерогенных систем

Сущность процесса разделения (сепарирования) молока, как и любой гетерогенной системы, заключается в осаждении дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил.

При сепарировании молоко разделяется на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко).

По назначению различают сепараторы-молокоочистители, сепараторы-сливкоотделители, сепараторы для получения высокожирных сливок и универсальные со сменными барабанами.

По способу подачи молока и отвода продуктов сепарирования аппараты бывают открытые, полузакрытые и закрытые.

В открытых сепараторах производительностью до 0,3 кг/с подача молока, отвод сливок и обезжиренного молока происходят в соприкосновении с воздухом. В этом случае образуется молочная пена, ухудшающая условия эксплуатации сепараторов. В полузакрытых сепараторах производительностью 0,5... 1 кг/с молоко подается открытым способом, а отвод продуктов - закрытым под напором. В закрытых (герметических) сепараторах производительностью свыше 1 кг/с подача молока и отвод продуктов сепарирования происходят без доступа воздуха под давлением по трубам.

По способу удаления из барабана механических примесей и белкового сгустка сепараторы могут быть с ручной выгрузкой осадка (остановка сепаратора, разборка и очистка барабана), с периодической выгрузкой через окна в корпусе барабана (саморазгружающиеся) и с непрерывной выгрузкой осадка через сопла по периферии корпуса барабана (творожные).

В зависимости от типа привода сепараторы могут быть с ручным и электроприводом. Передача вращения от электродвигателя к барабану у сепараторов второй группы осуществляется с помощью винтовой пары или ременной передачи. Барабаны сепараторов небольшой производительности устанавливают непосредственно на валу двигателя.

Один из основных технологических параметров, характеризующих работу сепараторов, - температура сепарируемого или очищаемого продукта.

Молоко, направляемое на сепарирование или очистку, должно иметь температуру 40...45°С. Высокотемпературное сепарирование проводят при температуре 60...85˚С, при сепарировании холодного молока продукт имеет температуру 4...10˚С.

Основными узлами сепаратора любого типа (рис. 2.2) являются станина, состоящая из корпуса и чаши, барабан, приемно-выводное устройство и приводной механизм, включающий в себя вертикальный вал (веретено) и горизонтальный вал с зубчатым колесом.

В корпусе станины размещен приводной механизм, на вертикальном валу которого установлен барабан. Чаша станины закрыта крышкой, служащей для размещения приемно-выводного устройства. У саморазгружающихся и сопловых сепараторов имеется приемник осадка или сгущенной фракции (например, творожного сгустка). Электродвигатель фланцевого исполнения расположен сбоку от станины, и его вал соединяется с приводным механизмом через разгонную центробежную фрикционную муфту.

В зависимости от технологического назначения барабаны сепараторов различаются конструктивным исполнением (рис. 2.3).

Рис 2.2. Сепаратор - молокоочиститель полузакрытого типа с ручной выгрузкой осадка:

1- корпус станины, 2- тормоз, 3- приемно - выводное устройство, 4- крышка сепаратора, 5- чаша станины, 6- стопор барабана, 7- барабан, 8- вертикальный вал (веретено), 9- зубчатое колесо горизонтального вала.

Барабан сепаратора-сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка (рис. 2.4) состоит из основания, уплотнительного кольца, тарелкодержателя, пакета тарелок, разделительной тарелки, корпуса и стяжной гайки. Основание барабана имеет сложную форму и представляет собой днище с центральной трубкой. В трубке имеется три прямоугольных канала для прохода молока в тарелкодержатель. Верхняя часть трубки имеет резьбу для крепления стяжной гайки. На ободе основания сделан вырез под фиксатор корпуса, а на конической части основания - выступ для фиксации тарелкодержателя с пакетом тарелок. В центре основания имеется продолговатый выступ, обеспечивающий надежное зацепление барабана с вертикальным валом сепаратора.

Пакет из 48...56 тарелок служит для образования межтарелочного пространства, в котором происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко.

Зазор межтарелочного пространства создается тремя шипами высотой 0,4 мм, расположенными на внешней стороне каждой тарелки Последняя тарелка имеет шипы с обеих сторон, что позволяет образовать зазор не только с соседней тарелкой, но и с основанием барабана. В каждой тарелке по три отверстия; при сборке тарелок в пакет формируются вертикальные каналы, через которые молоко распределяется в межтарелочном пространстве.

Рис 2.3. Технологические схемы барабанов сепараторов различных типов:

а - барабан сепаратора - разделителя (сливкоотделителя), б - барабан сепаратора - осветлителя(молокоочистителя), в - барабан соплового сепаратора (творожного), г - барабан сепаратора с периодической выгрузкой осадка: 1- тарельчатые вставки, 2- осадок (сепараторная слизь), 3- тяжелая фракция (обезжиренное молоко), 4- легкая фракция (сливки), 5- осветленная жидкость (чистое молоко), 6- творожная сыворотка, 7- приемник творога, 8- творожный сгусток, 9- сопло, 10- напорный диск сливок, 11- напорный диск обезжиренное молока, 12- разгрузочные окна, 13- подвижное днище (поршень), 14- клапан управления движением поршня, 15- приемник осадка.

На верхней поверхности разделительной тарелки выполнены три ребра, обеспечивающие необходимый зазор между внутренней поверхностью корпуса барабана и разделительной тарелкой. В верхней цилиндрической части разделительной тарелки есть отверстие для отвода сливок.

Корпус барабана имеет коническую форму с некоторым расширением в основании, которое образует грязевое пространство. В нижней части корпуса с наружной стороны расположен фиксатор, входящий при сборке в вырез основания барабана. В верхней части шейки корпуса имеются два щелевых выходных канала для отвода обезжиренного молока, отверстие для выхода сливок и регулировочный винт, представляющий собой втулку с резьбой.

Количественное соотношение между сливками и обезжиренным молоком в сепараторах может изменяться в весьма широких пределах -от 1: 3 до 1:12. При этом необходимое соотношение достигается с помощью регулировочных устройств, принцип действия которых основан либо на изменении скорости истечения сливок или обезжиренного молока путем изменения напора, либо на изменении сечения выходного отверстия.

Рис.2.4. Барабан сепаратора - сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка: 1- стяжная гайка, 2- корпус барабана, 3- разделительная тарелка, 4- пакет тарелок, 5- тарелкодержатель, 6- уплотнительное кольцо, 7- основание барабана.

При первом способе регулировочный винт с отверстием неизменного сечения ввертывают внутрь. Скорость истечения сливок снижается, так как центробежная сила по мере приближения винта к оси вращения уменьшается, а с ней уменьшается и напор. Сливок при этом будет выходить меньше, но они будут более вязкими и содержать больше жира.

Второй способ регулирования жирности сливок реализован в полузакрытых сепараторах-сливкоотделителях. Отличительной особенностью барабана сепаратора такого типа является конструкция разделительной тарелки, в верхней части которой размещены две напорные камеры. В одной камере находится напорный диск сливок приемно-выводного устройства сепаратора. В камере, расположенной в горловине крышки барабана, размещен напорный диск обезжиренного молока. В таких сепараторах соотношение количества сливок и обезжиренного молока регулируется вентилями (дросселями), установленными на патрубках приемно-выводного устройства.

Более сложное устройство имеют барабаны сепараторов с периодической выгрузкой сепараторной слизи (осадка). В основании барабана (рис. 2.5) расположено подвижное днище (поршень). Уплотнение между основанием, а также крышкой барабана и поршнем обеспечивают уплотнительные кольца. На уровне стыка между поршнем и крышкой барабана размещены окна для выгрузки осадка. В верхнем положении поршня окна закрыты, при его опускании осадок выгружается через окна в приемник.

Рис. 2.5. Барабан сепаратора - сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка:

1- основание барабана, 2- подвижное днище (поршень), 3, 5- уплотнительные кольца, 4- окно для выгрузки осадка, 6- затяжное кольцо, 7- крышка барабана, 8- клапан разгрузки, 9- жиклер, 10- распределительное кольцо буферной воды.

Принцип работы барабана сепаратора-сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка основан на создании определенного перепада давления между молоком в барабане и жидкостью (буферной водой) под подвижным днищем (поршнем). Разгрузкой управляют с помощью гидравлической системы в ручном и автоматическом режимах. Основные элементы системы - гидроузел и пульт управления.

В состав гидроузла (рис. 2.6) входят фильтр, редуктор для регулирования давления воды в системе разгрузки барабана (буферной воды), манометры, электромагнитный вентиль для подачи размывочной воды в приемник осадка, ручные вентили для управления работой сепаратора вручную, а также трехходовой кран для подпитки водой полости под подвижным днищем (поршнем) барабана в закрытом положении.

Пульт управления включает в себя три реле времени, кнопки включения пульта и ручной разгрузки, сигнальные лампы и предохранители. Программное реле времени служит для установки интервала между разгрузками (30мин), а также управления работой двух других реле. Одно из них необходимо для управления работой электромагнитным вентилем подачи размывочной воды, второе-для регулирования времени разгрузки (0,2...0,5с) барабана сепаратора.

Гидравлическая система управления разгрузкой сепаратора воздействует на подвижное днище (поршень) барабана с помощью двух клапанов разгрузки, расположенных в корпусе барабана под углом 180°. Клапаны соединены высверленными в теле основания каналами с полостью под поршнем и устройством подачи буферной воды под основанием барабана. Они открываются в пространство между вертикальной стенкой барабана и кожухом сепаратора. Приемно-выводные устройства сепараторов предназначены для ввода молока в сепаратор и отвода продуктов сепарирования. У сепараторов открытого типа (рис. 2.7) приемно-выводное устройство представляет собой чашеобразную емкость, надеваемую на станину сепаратора.

Рис. 2.6. Схема подключения гидроузла саморазгружающегося сепаратора:

1- фильтр, 2, 6- вентили ручного управления, 3- электромагнитный вентиль подачи размывочной воды, 4- трехходовой кран режимов работы, 5- электромагнитный вентиль подачи буферной воды, 7, 9- манометры, 8- редуктор давления, РВ - реле времени.

Емкость состоит из приемной поплавковой камеры и двух распределительных камер с рожками для сливок и обезжиренного молока. Приемная поплавковая камера обеспечивает равномерную подачу молока, поступающего из емкости для хранения. Поплавковая камера имеет в центре трубку с калиброванным отверстием, его диаметр обеспечивает номинальную производительность сепаратора при определенном уровне молока, который поддерживается с помощью поплавка. При недостаточном уровне молока поплавок опускается и открывает доступ молока из емкости в камеру. При превышении номинального уровня поплавок закрывает сливное отверстие емкости с молоком, и уровень в камере понижается.

Элементы чашеобразной емкости сепаратора открытого типа изготовлены из листового металла (обычно луженого или нержавеющего стального листа), у сепараторов небольшой производительности-из полимерных материалов.

Для того чтобы обеспечить попадание вытекающих из отверстий в барабане сливок и обезжиренного молока в соответствующие распределительные камеры, вертикальные валы сепараторов открытого типа можно регулировать по высоте специальным винтом, расположенным под нижней опорой вертикального вала сепаратора. Вместе с валом опускается или поднимается барабан.

Рис. 2.7.Сепаратор-сливкоотделитель открытого типа:

1- чаша станины, 2- распределительная камера обезжиренного молока, 3- распределительная камера сливок, 4- приемная поплавковая камера, 5- поплавок, 6- днище чашеобразной емкости, 7- кран, 8- трубка поплавковой камеры, 9- винт регулировки жирности сливок, 10- пробка заливки масла, 11- кнопка пульсатора, 12- смотровое окно уровня масла, 13- пробка слива масла, 14- винт регулировки барабана по высоте.

У сепаратора малой производительности с электроприводом эта регулировка связана с подъемом или опусканием двигателя вместе с барабаном с помощью винта в днище корпуса сепаратора. Полузакрытые сепараторы имеют более сложную конструкцию приемно-выводного устройства (рис. 2.8), которое состоит из одного (для молокоочистителей) или двух (для сливкоотделителей) напорных дисков.

Напорный диск выполнен в виде двух плоских кружков, между которыми расположено несколько спиральных каналов для жидкости. С помощью концентрично расположенных патрубков каналы дисков соединены с отводными трубками, на концах которых находятся регулировочные вентили-дроссели.

По оси приемно-выводного устройства установлена центральная трубка, по которой молоко поступает в барабан. Трубка может быть соединена непосредственно с трубопроводом подачи молока или с поплавковой камерой, регулирующей подачу молока в сепаратор.

С помощью регулировочных вентилей можно изменять жирность получаемых сливок. Интенсивность потока сливок измеряется ротаметром-сливкомером, представляющим собой корпус с находящимся в нем поплавком. На поплавке установлен шток, который входит в стеклянную градуированную трубку. Чем интенсивнее движение потока сливок, тем выше поднимается поплавок. По положению головки штока относительно шкалы трубки оценивается расход сливок за единицу времени.

При работе сепаратора поступающее в барабан молоко вытесняет продукты сепарирования в напорные камеры. Вращаясь вместе с этими камерами, сливки, обезжиренное или очищенное цельное молоко захватываются спиральными каналами неподвижных дисков. При этом скоростной напор вращающейся жидкости переходит в напор статический, в результате чего в каналах дисков давление продуктов сепарирования поднимается до 250...300 кПа. С помощью этого давления сливки и обезжиренное молоко перемещаются по трубопроводам в теплообменные аппараты из емкости для хранения. Таким образом, сепаратор выполняет функции насоса.

Рис. 2.8. Приемно-выводное устройство полузакрытого сепаратора сливкоотделителя:

1- напорный диск сливок, 2- напорный диск обезжиренного молока, 3- патрубок вывода продуктов сепарирования, 4- регулировочный вентиль сливок, 5, 7- манометры, 6- центральная трубка входа молока, 8- регулировочный вентиль обезжиренного молока.

В герметичном сепараторе молоко на сепарирование подается в барабан снизу, через полый вертикальный вал, который нижним концом выходит под станину. На конце вала закреплены диски насосного устройства, которые, вращаясь вместе с валом, играют роль напорного колеса и нагнетают молоко в барабан. Молоко попадает под тарелкодержатель, а затем по вертикальным каналам, образованным отверстиями в тарелках, распределяется по их пакету. Сливки в таком барабане собираются в центральной трубке тарелкодержателя и выводятся из барабана под давлением, создаваемым на входе сепаратора напорным устройством.

Обезжиренное молоко, пройдя между разделительной тарелкой и крышкой барабана, попадает в камеру напорного диска и выводится из сепаратора. Герметические сепараторы обеспечивают наиболее полное выделение жировой фазы из молока, так как в процессе работы их барабана отсутствуют вспенивание и образование воздушных пузырьков, нарушающих разделение молока.

В современных сепараторах-сливкоотделителях в обезжиренное молоко попадают жировые шарики, размер которых составляет меньше 0,1 мкм, при этом в обезжиренном молоке остается 0,02...0,05 % жира (табл. 2.1).

При производстве многих молочных продуктов в качестве сырья используют молоко определенной жирности, например с содержанием жира 3,2 или 3,5 %. Такое молоко называют нормализованным, а процесс приведения молока к стандартной жирности - нормализацией. Простейший способ нормализации молока заключается в добавлении к нему в определенной пропорции обезжиренного молока или сливок и смешивании их в емкости. Более удобным является способ нормализации молока в потоке, который осуществляется с помощью сепараторов-сливкоотделителей, оборудованных приспособлением для нормализации, которое установлено на приемно-выводном устройстве сепаратора.

На рис. 2.9 показано одно из устройств для нормализации молока в потоке с помощью сепаратора-сливкоотделителя. Трубопровод выхода сливок соединен патрубком с трубопроводом отвода обезжиренного молока. На выходе сливок установлен дроссель. В процессе нормализации молока часть сливок по патрубку направляется к выходу из сепаратора и, смешиваясь с обезжиренным молоком, образует нормализованную смесь. Избыток сливок выходит через трубопровод. При полностью открытом дросселе сепаратор работает как сливкоотделитель. Ручка дросселя имеет форму колпачка, закрывающего цилиндрическую часть корпуса дросселя, на котором нанесена шкала. С помощью этой шкалы приспособление для нормализации устанавливают на заданную жирность молока по таблице. Точность нормализации молока по содержанию жира с помощью такого приспособления ± 0,2 %.

В зависимости от технологического назначения большинство сепараторов в своем устройстве имеет особенности.

Табл.2.1. Техническая характеристика сепараторов сливкоотделителей.

Показатель	Открытый с ручной выгрузкой осадка	Полузакрытый с ручной выгрузкой осадка
Производительность, м3/ч
Частота вращения барабана, с-1
Объем грязевого пространства, дм3
Габаритные размеры, мм
Масса без электродвигателя, кг

Так, в сепараторах для высокожирных сливок увеличены расстояния между тарелками (до 0,6 мм), а также между тарелками и тарелкодержателем. Приемник высокожирных сливок (жирностью 82...85%) и патрубок для их отвода имеют больший уклон. Подача сепарируемых сливок (жирностью 30...40%) в сепаратор регулируется с помощью крана. Настройка сепаратора на получение высокожирных сливок для различных видов сливочного масла производится изменением количества сливок и давления на выходе пахты (по манометру с помощью регулирующего поршня)

Колл" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">коллекторными высокооборотными электродвигателями однофазного тока напряжением 220 В.

Поскольку сепараторы в качестве привода оснащены асинхронными электродвигателями промышленной частоты 50 с частотой вращения не более 50 с-1, к приводному механизму, который обеспечивает вращение барабана сепаратора с частотой 80с-1, предъявляют особые требования.

Наиболее распространенная схема приводного механизма сепаратора приведена на рис. 2.10. Электродвигатель приводит во вращение ведущую часть муфты, колодки которой под действием центробежной силы прижимаются к внутренней цилиндрической части полумуфты, жестко установленной на горизонтальном валу привода. На этом же валу закреплено зубчатое колесо для передачи вращения от горизонтального вала сепаратора к вертикальному. Последний имеет многозаходную винтовую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом.

Рис. 2.10 Схема приводного механизма сепаратора.

1- электродвигатель, 2- ведущая часть центробежной разгонной муфты, 3- ведомая часть муфты, 4- горизонтальный вал, 5- зубчатое колесо, 6- упругая горловая опора, 7- барабан, 8- вертикальный вал.

Движение в зубчатой паре привода сепаратора осуществляется по принципу винтовой пары, в которой вертикальный вал является винтом, а колесо - сектором. При движении винтовая нарезка вертикального вала с большой скоростью (до 25 м/с) скользит по зубьям колеса, поэтому для уменьшения их износа винтовую пару изготовляют из материалов с малым коэффициентом трения и хорошей износостойкостью. Не менее важное значение имеют точность изготовлении и чистота обработки поверхностей зацепления.

Винтовая передача приводного механизма сепаратора в процессе работы должна обязательно смазываться, для чего в картере станины сепаратора имеются пробки для заливки и слива смазки.

Важно отметить, что зубчатая пара привода сепаратора передает вращение в двух направлениях: от электродвигателя к барабану в процессе его разгона и работы, а также от барабана, обладающего большой инерцией, к электродвигателю при выключении сепаратора. Объясняется это многозаходной (11заходов) конструкцией винта и большим углом наклона его зуба. Передаточное отношение у винтовых пар сепараторов находится в пределах 3...6.

Одной из важнейших особенностей приводного механизма сепараторов является наличие так называемой упругой горловой опоры, т. е. установка верхнего подшипника вертикального вала с возможностью некоторой свободы перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого между верхним подшипником, расположенным под основанием барабана, и его гнездом в станине сепаратора вводят упругий элемент. У малых сепараторов это может быть резиновая втулка. У более производительных - группа радиально расположенных пружин сжатия (обычно шесть под углом 60° друг к другу).

Неточности изготовления и взаимного расположения деталей барабана при сборке приводят к некоторому смещению оси вертикального вала, вращающегося в подшипниках, относительно оси вращения барабана. Возникновение в этом случае центробежной силы отрицательно влияет на работу сепаратора. Наличие упругого элемента в горловой опоре позволяет барабану в определенных пределах самобалансироваться (барабан наклоняет вертикальный вал таким образом, чтобы центр его тяжести совпадал с геометрической осью вращения барабана).

Для амортизации вертикальных колебаний барабана вертикальный вал сепаратора опирается на пружину, расположенную под нижним подшипником.

У сепараторов большой производительности вертикальные колебания барабана воспринимаются группой пружин, установленных в горловой опоре вертикального вала параллельно его оси. Сепараторы производительностью до 1000 л/ч таких пружин не имеют, так как масса их барабанов сравнительно невелика. Вместе с этим небольшие колебания вертикального вала могут привести к заклиниванию нижнего подшипника, и для того чтобы этого избежать, подшипник выполняют сферическим. Частоту вращения барабана сепаратора контролируют с помощью стрелочного тахометра и специального устройства - пульсатора. Особенность его работы заключается в том, что при нажатии кнопки пульсатора рукой при каждом обороте эксцентрикового вала ощущается один толчок. Эксцентриковый вал через червячную пару соединен с шестерней, служащей для привода тахометра и пульсатора и установленной на горизонтальном валу механизма привода сепаратора. В инструкции к сепаратору указано число толчковое минуту, которое должен иметь пульсатор при номинальной частоте вращения барабана. Тахометр показывает частоту вращения горизонтального вала привода сепаратора, значение которой также указано в инструкции.

Барабаны сепараторов обладают большой кинетической энергией, и при отключении двигателя сепаратор продолжает вращаться в течение довольно длительного времени. У высокопроизводительных сепараторов время падения оборотов до нуля занимает несколько десятков минут. Так как после окончания цикла работы сепараторы необходимо разобрать, очистить от осадка и промыть (за исключением саморазгружающихся с циркуляционной мойкой), с целью экономии времени обслуживающего персонала сепараторы оборудуют специальными тормозными устройствами. Такое устройство представляет собой две колодки с накладками из фрикционного материала. Через подпружиненный стержень они соединены с ручкой и расположены в чаше сепаратора под углом 180° друг к другу. В таком тормозном устройстве колодки воздействуют на наружную стенку барабана.

В некоторых конструкциях привода, в том числе у саморазгружающихся сепараторов, тормоз устанавливают в корпусе разгонной центробежной муфты. В этом случае колодка тормоза прижимается к наружной поверхности чаши муфты, жестко соединенной с горизонтальным валом привода. У сепараторов средней производительности в чаше станины имеются стопорные болты для фиксации барабана при его чистке и мойке. Для этого при заворачивании они входят в гнездо корпуса барабана.

2.3. Оборудование для гомогенизации молока и молочных продуктов

Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.

Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.

Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем. В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы.

При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 2.11). На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.

Рис.2.11. Гомогенизирующая головка.

I- первая ступень, II - вторая ступень, 1- седло клапана, 2- клапан, 3- шток, 4- нажимной винт, 5- стакан, 6- пружина, 7 ,8- корпуса.

Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 2.12) состоит из станины, корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.

Рис. .2.12. Гомогенизатор А1-ОГМ-5

1- электродвигатель, 2- станина с приводом, 3- кривошипно-шатунный механизм с системами смазки и охлаждения, 4- блок плунжерный с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, 5- манометрическая головка, 6- гомогенизирующая головка, 7- клиноременная передача.

Станина изготовлена из швеллеров и снаружи обшита листовой сталью. Внутри ее установлен электродвигатель на плите, которая крепится к станине шарнирно на двух кронштейнах.

Плунжерный блок состоит из корпуса плунжера, манжетных уплотнений, всасывающих и нагнетательных клапанов и седел клапанов. При работе одной плунжерной пары жидкость поступает к гомогенизирующей головке пульсирующим потоком. С целью его выравнивания в гомогенизаторах обычно применяют трехплунжерные насосы, приводимые в действие

коленчатым валом, у которого колена смещены на 120° относительно друг друга.

К плунжерному блоку болтами крепятся двухступенчатая гомогенизирующая головка, манометрическая головка и предохранительный клапан, расположенный с противоположной стороны гомогенизирующей головки. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, позволяющее уменьшить амплитуду колебаний стрелки манометра во время работы гомогенизатора. Привод гомогенизатора включает в себя электродвигатель и ременную передачу.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликовых подшипниках, шатунов и ведомого шкива. Шатуны соединены с ползунами шарнирно.

Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 2.2).

Табл.2.2. Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов

Показатель
Производительность, м3/ч
Рабочее давление, МПа
Температура обрабатываемого продукта, ºС
Число плунжеров
Ход плунжеров, мм
Частота вращения коленчатого вала, с-1
Число ступеней гомогенизатора
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, мм		1430×1110×1640	1480×1110×1640
Масса, кг

В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.

Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей - 12, 16 или 24.

Гомогенизатор-пластификатор (рис. 2.13) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода. Привод позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (с помощью вариатора) в пределах 0,2,..0,387 с-1. Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 с-1 . Принцип работы машины заключается в следующем. Сливочное масло подается в бункер, откуда с помощью двух шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, продавливается через ротор и из насадки с диафрагмой выходит в бункер фасовочного аппарата.

Рис. 2.13. Гомогенизатор М6-ОГА для сливочного масла:

1- колесо, 2- станина, 3- корпус, 4- крепление насадки, 5- насадка, 6- замок, 7- шнековая камера, 8- бункер, 9- пульт управления, 10- шнеки.

Для предотвращения налипания масла рабочие органы гомогенизатора смазывают перед началом работы специальным шрячим раствором. Производительность гомогенизатора зависит от частоты вращения подающих шнеков и составляет 0,76... 1,52 м3/ч. Мощность привода машины 18,3 кВт.

Гомогенизатор ЯЗ-ОГЗ предназначен для обработки расплавленной сырной массы при производстве плавленых сыров и состоит из следующих частей: основания, корпуса, комплекта гомогенизирующего инструмента, бункера, выгрузного устройства и привода.

Основание служит для крепления на нем составных частей гомогенизатора. В корпусе размещены рабочие узлы и уплотняющие устройства.

Гомогенизирующий инструмент (рис. 2.14) для подачи, измельчения и перемешивания расплавленной сырной массы выполнен в виде подвижных и неподвижных ножей, разделенных распорными кольцами, а также загрузочного лопастного колеса и выгрузного ротора. Подвижные ножи имеют специальные пазы, выполненные под определенным углом к торцевой поверхности, что способствует перемещению измельчаемого продукта к выгрузному устройству. Вал гомогенизирующего инструмента вращается с частотой 49 с-1.

Бункер для приема и накопления сырной массы имеет теплоизоляционную рубашку.

Выгрузное устройство в виде двух труб, соединенных между собой с помощью крана, служит для отвода гомогенизированной массы в дозатор фасовочного автомата.

Рис. 2.14. Комплект гомогенизирующего инструмента гомогенизатора:

1- неподвижное кольцо, 2- подвижное кольцо, 3- лопастное кольцо, 4- бункер, 5- подвижной нож, 6- корпус, 7- неподвижный нож, 8- выгрузной ротор, 9- вал гомогенизатора.

Привод состоит из двигателя мощностью 11 кВт, предназначенного для передачи вращения от вала к подвижной части гомогенизирующего инструмента.

Обработка продукта на гомогенизаторе ЯЗ-ОГЗ осуществляется следующим образом. Расплавленная сырная масса периодически или непрерывно подается в бункер гомогенизатора. Под действием разрежения, создаваемого загрузочным лопастным колесом, продукт поступает в гомогенизирующий инструмент, в котором, проходя последовательно через подвижные и неподвижные ножи, гомогенизируется и подается к выгрузному устройству.

Использование гомогенизатора позволяет отказаться от технологической операции процеживания сырной массы с целью удаления ее нерасплавленных частиц.

2.4. Оборудование для предварительного обезвоживания творожной и казеиновой массы

К этому оборудованию можно отнести сепараторы для обезвоживания творожного сгустка, аппараты дли отделения сыворотки и центрифуги. Большая часть этого оборудования описывается в разделах, посвященных производству соответствующих видов продукции (сыр, творог и т. д.).

Центрифуги, применяемые в молочной промышленности, могут быть отстойными и фильтрующими, периодического и непрерывного действия.

Отстойную центрифугу непрерывного действия для предварительного обезвоживания творожной массы в настоящее время применяют сравнительно редко.

Фильтрующая центрифуга периодического действия для обезвоживания молочного сахара состоит из ротора, кожуха, привода и пульта управления. Ротор цилиндрической формы изготовлен из нержавеющей стали. Его перфорированная поверхность снабжена металлической сеткой. Для повышения прочности ротор имеет два бандажа. Отверстия ротора диаметром 5 мм расположены в шахматном порядке с шагом 20 мм. Ротор закреплен на валу электродвигателя, установленного на основании с шаровой опорой Привод крепят болтами с резиновыми амортизаторами . Ротор и привод закрыты стальным кожухом. Для загрузки ротора продуктом предусмотрена загрузочная воронка. Крышка имеет блокирующее устройство.

Контрольные вопросы.

1. Какова средняя продолжительность непрерывной работы фильтров различного типа? 2. За счет чего повышается эффективность ультрафильтрации молочной сыворотки в системе «Сартокон-2»? 3. В каких случаях очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей неэффективна? 4. Какие факторы влияют на процесс сепарирования молока? 5. Как регулируют жирность молока в сепараторах-сливкоотделителях различного типа? 6. В каких сепараторах подача молока в барабан осуществляется снизу? 7. Как осуществляется нормализация в сепараторах-сливкоотделителях? 8. Какие факторы влияют на гомогенизацию молока? 9. При каком давлении осуществляется гомогенизация на первой и второй ступенях? 10. Для чего гомогенизаторы комплектуют трехплунжерными насосами?

С помощью такого комплекса, как оборудование для переработки молока, из сырого продукта вырабатываются различные виды пастеризованного компонентов, кефира нежирного, классического творога и сметаны. Все эти продукты являются востребованными на рынке. Реализовать их более выгодно, чем переработанную сырьевую массу.

Все оборудование для переработки молока, в комплексе состоит из нескольких видов и, каждый элемент молокоперерабатывающей цепи, выполняет свою индивидуальную функциональную задачу.

Состав линии для переработки молока

1. Емкостное оборудование для переработки молока, с помощью которого осуществляется рабочий процесс. Данный вид приспособлений состоит из всех типов тары, для приема и хранения молока: заквасочников, ванн длительной пастеризации и многого другого.

2. , используются с целью получения из цельного молока таких основных составляющих, как сливки и, обратные сепараторы, также помогают эффективно очищать молоко от наличия в них любых посторонних компонентов. Более того, комплектация сепараторов с помощью дополнительных приспособлений, позволяет разделить молоко на различные типы жирных ингредиентов. Пользоваться сепараторными механизмами возможно и в других сферах производительной деятельности для того, чтобы разделить аналогичные типы продуктовых изделий.

3. Гомогенизаторы. Данный вид такого комплекса, как оборудование по переработке молока, применяется организациями молочного производства. С их помощью создается мелкоизмельченная масса и высокодиспесионная эмульсия из молочных образований. Гомогенизаторами оборудуют предприятия, которые производят сливки, разнообразные типы застывших молокопродуктов и консервы с молочными составляющими.

4. К теплообменным установкам относят различные виды охладителей и пастеризаторов. Охладители молока работают на основе фреона, льда, охлажденной воды и пропиленгликоля. Лед в таких охладителях накапливается заранее, благодаря чему, устройство в работу может быть включено в любое время.

Это особенно важно при наличии разницы между тарифами на электроэнергию в разные периоды времени. Оборудование по переработке молока, которым пользуется молочная промышленность, охлаждают молоко. Делается это путем орошения емкости с помощью ледяной воды. Приспособления для обмена тепловой энергией функционируют с высокой скоростью.

5. Оборудование для переработки молока имеет в своей комплектации специальные пастеризаторы, которыми пользуются на молокоперерабатывающих заводах для того, чтобы уничтожить болезнетворные организмы. Данный процесс выполняется путем тепловой обработки сырья. Процесс пастеризации позволяет сохранить всю ценность продуктов в полной мере.

5. Эмульгаторы, диспергаторы. Использование данного вида приспособлений в такой промышленной линии, как оборудование для переработки молока, позволяет превратить порошкообразные и жидкие вещества во всевозможные эмульсии. Подобной аппаратурой пользуются на заводах, которые производят разные виды творожных сырков и паст, майонеза, маргарина, а также подобные виды продуктов.

6. Одной из наиболее востребованных линий, которой пользуется молочная промышленность, являются установки, применяемые для , мороженого, масла, сгущенного молока. Производственными линиями молочной промышленности являются также установки, которые позволяют восстанавливать сухое молоко.

7. Санитарно-гигиеническими установкам называют аппаратуру, которая используется для того, чтобы помыть и осуществить санитарную обработку всех видов устройств, которые имеют непосредственный контакт с молоком.