Молока от механических примесей

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 22Следующая ⇒

Фильтрованием называется процесс разделения неоднородных систем с твердой дисперсной фазой, основанный на задерживании твердых частиц пористыми перегородками, которые пропускают дисперсионнную среду.

Фильтрование - наиболее простой способ очистки молока, который осуществляется под действием сил тяжести или давления. При фильтровании молоко должно преодолеть сопротивление, оказываемое перегородкой фильтра, выполненной из металла или ткани. При прохождении молока через фильтрующую перегородку на ней задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедшей через фильтр.

Фильтры бывают периодического и непрерывного действия. Большинство из них работают в закрытом потоке под вакуумом или при избыточном давлении в системе. В зависимости от конструкции их делят на цилиндрические и дисковые. Цилиндрические фильтры периодического действия бывают с одноразовыми и многоразовыми фильтрующими элементами.

Периодически через 15-20 минут необходимо удалять загрязнения из фильтра. Эффективность очистки в значительной мере зависит от давления, при котором происходит процесс фильтрования. Обычно в цилиндрические фильтрационные установки молоко поступает при давлении 2× 10⁵ Па.

В настоящее время для фильтрования используются такие ткани, как марля, бязь, миткаль, фланель, ткани из лавсановых и полипропиленовых волокон. Эффективность очистки зависит от структуры ткани. Марля как фильтрующая ткань не обеспечивает необходимого качества очистки, так как через нее проходят все механические примеси, свойственные молоку. Полную очистку молока гарантируют лишь нетканые фильтры. В настоящее время для фильтрования молока используют фильтры различных конструкций. При фильтровании во фляги применяют цедилки с плоской или конусообразной решеткой, на которую закрепляется фильтрующая ткань. Этот способ очистки прост, но трудоемок. Кроме того, в процессе фильтрования на ткани скапливается отфильтрованный осадок, который при дальнейшем фильтровании размывается последующими порциями молока и проникает вместе с ним в емкость.

Существует способ фильтрования молока путем прокачивания его насосом через фильтрующую ткань. Этот способ обычно применяют при заполнении ванн, резервуаров или автомолцистерн. В этом случае на конце трубопровода закрепляется конструкция из металлических решеток с уложенными между ними фильтрами из тканей. Однако этот способ, с точки зрения качества очистки молока, менее эффективен, чем ручное фильтрование. Причиной является то, что механические примеси под действием давления, создаваемого насосом, сильно разбиваются, превращаются в пыль и проходят через фильтр. При проверке механической чистоты молока после такого способа очистки на ватном кружке не обнаруживается отдельных видимых частиц механических примесей, но ватный кружок становится весь серого цвета от слоя мелко раздробленной грязи. При фильтровании под давлением лучшую очистку молока обеспечивают нетканые материалы.

При доении со сбором в молокопровод применяются закрытые молочные фильтры, установленные в линии молокопровода. Такие фильтры входят в конструкцию доильных установок. Молоко, идущее по молокопроводу, проходя через фильтр, направляется в вакуумный охладитель, а затем в резервуар. Если ручное фильтрование позволяет практически использовать любое необходимое количество слоев ткани любой плотности, то в доильных установках эти возможности ограничены их конструктивными особенностями, которые позволяют использовать для фильтрования ткани такой плотности, которые не нарушают вакуумный режим доения. В Швеции разработан фильтр из прессованной бумаги специальной пропитки, который применяются в установке «Альфа-Ла-валь». Во Франции разработан фильтр из волокнистого материала, позволяющий удалять из молока частицы размером 30 мкм.

Таким образом, можно сделать вывод, что плотные нетканые материалы и бязь обеспечивают очистку молока до первой группы, но могут работать без замены при выдаивании до 200 коров. Синтетические ткани (лавсан, капрон) обеспечивают соответствующее качество молока, но не гарантируют очистку молока второй и третьей групп до первой.

Для эффективной очистки молока в доильных установках со сбором молока в молокопровод предложено устанавливать параллельно два молочных фильтра, соединенных между собой в общую систему посредством трехходовых кранов, позволяющих переключать фильтры в процессе доения для замены фильтрующих тканей. Предложенная схема позволяет использовать плотные ткани и улучшать очистку молока и может быть автоматизирована.

Фильтрационные аппараты с тканевыми перегородками имеют ряд недостатков: кратковременность безостановочной работы, необходимость частой разборки для промывки, возможность прорыва ткани, уменьшение производительности фильтров в зависимости от продолжительности работы.

Фильтры обладают преимуществом перед сепараторами-молокоочисти-телями в том случае, если молоко очищается от частиц с плотностью ниже, чем плотность плазмы молока. Фильтр задерживает частицы определенного размера независимо от их плотности. Поэтому, если скот содержится на торфяной подстилке, то фильтры задерживают легкие торфяные частички, чего нельзя достичь с помощью сепараторов-молокоочистителей.

В настоящее время созданы и выпускаются комбинированные пленочно-зернистые фильтры Ф-0, 1 М.

Фильтр рассчитан на производительность до 10 м³/час, или до 5 тонн. Он представляет собой цельную конструкцию из двух секций, размещенных внутри корпуса диаметром 215 мм и высотой 280 мм из прозрачного пищевого материала. Верхняя секция грубой очистки изготовлена из нержавеющей сетки с проходными отверстиями диаметром 0, 4 мм; для формирования тангенциального (параллельного сетке) потока очищаемого молока в ее центре находится рассекатель. Нижняя секция тонкой очистки заполнена гранулами из белого электрокорунда - шлифзерна или титана, которые удерживает опорная сетка.

Очистка проходит в два этапа. При доении, когда молоко течет в фильтре сверху вниз, проходя пространство между верхним фланцем и фильтрующей сеткой первой секции, оно освобождается от крупных механических примесей, а тангенциальный поток отбрасывает их на периферийные участки, и сетка самоочищается. Затем молоко поступает во вторую - зернистую секцию, где оно окончательно освобождается от примесей.

Мойку (регенерацию) фильтра ведут без разгерметизации корпуса и демонтажа за счет обратного тока промывочной жидкости. Во второй секции за счет того, что моющий раствор поступает снизу вверх, создается режим псевдосжиженного слоя, когда гранулы, поднимаясь вверх, интенсивно перемешиваются, а задержанные ими частицы механических примесей поток подхватывает и выносит сначала в первую секцию, затем за пределы фильтра в сливную линию.

Долговечность фильтрующего материала составляет более 5 лет (марли - 10 дней, вафельной ткани - 45 дней, лавсана - 6 месяцев).

Фильтр можно использовать и за счет молекулярных сил адгезии для холодной очистки молока, благодаря технологии изготовления фильтрующих элементов.

Центробежная очистка молока

Центробежная очистка - наиболее совершенный способ очистки молока от механических примесей с использованием сепараторов-молокоочистителей, состоящих из барабана с тарелками. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, обладая большей плотностью, чем плазма молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи.

Схема процесса очистки, представленная на рис. 2, заключается в следующем. Молоко, подвергаемое очистке, поступает по центральной трубке в тарелкодержатель, из которого направляется в шламовое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. Затем молоко поступает в межтарелочные пространства и по зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднимается вверх и выходит через отверстия в крышке барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве и завершается в межтарелочных пространствах.

Центробежная очистка позволяет удалять из молока не только механические примеси, но и слизь, сгустки молока, эпителий, форменные элементы крови. Количество выделяемых примесей доходит до 0, 02-0, 06 % массы молока, пропущенного через молокоочиститель. В зависимости от конструкции молокоочистителя центробежная очистка позволяет удалять от 90 до 660 мг слизи из 1 л молока.

В молокоочистителях очищенное молоко не соприкасается с осевшими примесями. Одновременно с очисткой от механических примесей при данном способе удаляется часть некоторых бактерий, главным образом спорообразующих, что объясняется различием их физических свойств. Бактериальные клетки имеют размеры в пределах 0, 8-6, 0 мкм, а размеры белковых частиц молока значительно меньше: даже наиболее крупные из них - частицы казеинаткальцийфосфатного комплекса - достигают размера 0, 1-2, 0 мкм.

Молоко на ферме целесообразно очищать при температуре 30-35 °С, т.е. сразу после выдаивания. Это исключает необходимость расхода энергии на подогрев молока перед очисткой, и в этих условиях происходит более эффективное осаждение механических загрязнений вследствие увеличения скорости движения частиц.

Очистка при 35-45 °С, разрушая колонии микроорганизмов, интенсифицирует их рост в процессе последующего хранения. Отмечено более быстрое снижение термостойкости очищенного молока по сравнению с неочищенным.

Однако центробежная очистка молока не позднее, чем через 2 часа от начала выдаивания не ухудшает стойкость молока при хранении. Если же подвергать очистке молоко, хранившееся более 2-х часов на ферме без охлаждения, стойкость его резко снижается. Несвоевременная центробежная очистка не дает положительного эффекта в повышении качества товарного молока. Для повышения стойкости молока первичную обработку и, главным образом, центробежную очистку его необходимо проводить в стадии бактериостатической фазы. Хранение молока после выдаивания в течение 2-х часов приводит к потере бактерицидных свойств молока, - идет усиленное нарастание микрофлоры, поэтому период возможного хранения молока следует считать от начала выдаивания, а не после доения, так как сам процесс доения может длиться в зависимости от условий на ферме от 1-го до 4-х часов и более.

Рис. 2. Схема работы сепарирующего устройства молокоочистителя:

1 - исходное молоко; 2 - очищенное молоко; 3 - частицы, образующие осадок; 4 - осадок (слизь)

Центробежные молокоочистители размещают в поточных линиях обработки молока после емкости-накопителя. От емкости-накопителя молоко в молокоочиститель подается насосом. Подача молока в молокоочиститель без насоса не допустима, так как в этом случае не выдерживается предусмотренное давление в сепараторе-молокоочистителе, вследствие чего происходит нарушение коллоидной структуры молока.

Таким образом, учитывая все вышеизложенное, центробежной очистке, по возможности, следует отдавать предпочтение; наиболее эффективной является очистка в потоке с доением.

Очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей считается достаточно эффективной, если количество центрифужного осадка составляет не более 0, 001 мл на 10 мл очищенного молока.

Для очистки молока на молочных заводах без подогрева рекомендуется применять специальные сепараторы с автоматической выгрузкой осадка типа А1-ОХО (холодная очистка). Молоко, обработанное на этом сепараторе, по степени очистки соответствует первой группе. В сепараторе-молокоочистителе А1-ОХО не происходит подсбивание жира, он может работать продолжительное время без остановки на чистку и мойку, что значительно сокращает применение ручного труда.

Сепараторы-молокоочистители имеют следующие особенности:

1) в барабанах значительно меньше тарелок, чем в сепараторах-сливкоот-делителях (48-56 тарелок);

2) расстояние между тарелками составляет 1-2 мм (в сепараторе-слив-коотделителе 0, 4 мм);

3) тарелки не имеют отверстий, а зазор между ними и тарелкодержателем увеличен;

4) вместо шипиков на тарелках приварены планочки;

5) в барабане нет верхней разделительной тарелки;

6) грязевое пространство увеличено.

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 осадка через окна в корпусе барабана (саморазгружающиеся сепараторы).

Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток в поле центробежной силы перспективно использование сепаратора-бактериоотдели-теля. Первые попытки осуществить бактофугирование молока были сделаны в 50-е годы XX столетия. Но успешное применение этого способа в промышленности началось лишь в 70-80-е годы ХХ в. после создания сепаратора-бактериоотделителя с высокой степенью выделения микроорганизмов. Эффективность выделения микроорганизмов на нем достигает 98 %, совмещение процесса бактериоотделения с тепловой обработкой молока повышает эффективность до 99, 9 %.

Сепаратор-бактериоотделитель конструктивно не отличается от сепаратора-молокоочистителя. Однако выгрузка жидкого осадка из сепаратора-бакте-риоотделителя осуществляется через сопла непрерывно, поэтому с осадком удаляется около 1, 5 % жидкой фазы молока.

В сепараторах-бактериотделителях при частоте вращения барабана 250-300 с^-1и температуре стерилизуемого продукта в пределах 65-75 °С в бактериофугат, составляющий 2-3 % массы молока, удаляется до 99, 97 % всех микробов, в том числе полностью выделяется кишечная палочка, и на 90 % - все споровые микроорганизмы. Если бактериотделение проводят при 30 °С, то количество микроорганизмов в молоке уменьшается только на 80 %. Более результативно бактериотделение в две ступени. Известно, что при бактериотделении существенных изменений в молоке не происходит. Бактериоотделение не влияет на гетерогенность белковых фракций. Отмечено уменьшение показателя седиментации и повышение тепловой стойкости молочного сырья.

В молочной промышленности для очистки молока находят применение также сепараторы-диспергаторы, которые предназначены не только для очистки молока, но и для частичной его гомогенизации. Сущность процесса состоит в том, что молоко, поступая в сепаратор-диспергатор, обезжиривается. Образовавшиеся сливки подвергаются воздействию гомогенизирующей турбины, расположенной в верхней части корпуса сепаратора. В пакете тарелок этого сепаратора выделяются лишь крупные жировые шарики, а мелкие уходят с молоком. Далее гомогенизированные сливки смешиваются с поступающим молоком и снова направляются в нижнюю часть корпуса для повторного обезжиривания. По эффективности процесс диспергирования жира соответствует гомогенизации в плунжерном гомогенизаторе при давлении 7-8 МПа. В процессе диспергирования из молока выделяются механические примеси.

Сепарирование молока

Сепарирование - это процесс разделения продукта на фракции с различной плотностью во вращающемся сепарирующем устройстве - барабане. Применение сепарирования позволяет получать сливки; высокожирные сливки; творог из смеси сыворотки и творожного сгустка; кристаллы лактозы из маточного раствора; биомассу бактерий, находящихся в молоке.

3.3.1. Основные закономерности процесса сепарирования молока

Физическая сущность процесса сепарирования молока, как и любой гетерогенной системы, заключается в осаждении дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил. Дисперсной фазой в молоке являются частицы молочного жира сферической формы.

Жировые шарики имеют меньшую плотность, чем молоко, поэтому они стремятся всплыть на поверхность. Процесс разделения, учитывающий микроскопические размеры и сферическую форму жировых шариков, хорошо моделируется уравнением Стокса в поле действия центробежных сил.

(10)

где V - скорость подъема жирового шарика, м/с;

r - радиус жирового шарика, м;

p_пи p_ж - плотности плазмы и жирового шарика, кг/м³;

m - вязкость молока, Па× с;

n - частота вращения барабрана, с ^–1;

R - средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, м.

В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров и плотности жировых шариков, габаритов и скорости вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. Приведенная формула не характеризует весь процесс разделения, она только демонстрирует скорость движения жировой частицы при выделении ее из общей массы молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора. В сыром молоке этот процесс происходит быстрее, благодаря более активной агглютинации жировых шариков, в пастеризованном - медленнее.

Жировые шарики в межтарелочном пространстве вращающегося барабана сепаратора участвуют в сложном движении, потому что движение потока молока - ламинарное, а частиц в молоке - плоскопараллельное, без завихрений.

3.3.2. Факторы, влияющие на эффективность процесса сепарирования

На процесс сепарирования молока в первую очередь оказывает влияние чистота и свежесть молока. Чем меньше в молоке механических примесей и ниже титруемая кислотность, тем дольше работает сепаратор без остановки; кислотность молока перед сепарированием не должна превышать 22 °Т. Существует мнение, что с повышением кислотности молока нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование. Однако, если проследить процесс сепарирования молока с разной кислотностью, можно наблюдать, что в начале сепарирования молоко с повышенной кислотностью обезжиривается так же, как и свежее, но с увеличением продолжительности процесса сепарирования степень разделения ухудшается, хотя вязкость молока при повышении кислотности до 30 °Т практически не повышается. Процессы, происходящие с белковой частицей в этот период, не нарушают её первоначальной структуры в такой степени, чтобы она оказывала влияние на внутрижидкостное трение, вплоть до начала видимого образования сгустка (40 °Т).

При сепарировании молока с повышенной кислотностью в грязевом пространстве сепаратора накапливаются, кроме обычной грязевой массы, также и взвешенные частицы белка. Чем выше кислотность, тем быстрее и больше выделяется белка в грязевое пространство в процентном отношении к просепарированному молоку.

Процесс обезжиривания в этот момент (пока идет заполнение грязевого пространства белком) не ухудшается, только незначительная часть жира с белком уносится в грязевое пространство. После заполнения грязевого пространства взвешенные частицы белка начинают накапливаться в межтарелочном пространстве, в результате чего сепарирующий объем барабана уменьшается, качество сепарирования значительно ухудшается. Происходит косвенное влияние кислотности молока на обезжиривание, как при сепарировании подогретого, так и холодного молока.

Нарастание кислотности молока приводит к изменению химических и физических свойств молока коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев. В результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

Одним из необходимых условий разделения молока на фракции является возможность проникновения жирового шарика через слой жидкости в межтарелочном пространстве, при этом, чем больше диаметр жирового шарика, тем этот процесс идет быстрее.

В этом случае на жировой шарик действуют сила потока новых порций молока, центробежные силы, отбрасывающие его к периферии, и силы выделившихся жировых шариков, двигающихся к центру. Более крупный жировой шарик достигает поверхности быстрее. Шарики диаметром менее 1, 5 мкм большей частью, двигаясь по кривой, не успевают приблизиться к поверхности тарелки и уносятся потоком обезжиренного молока, ухудшая степень обезжиривания. Таким образом, чем больше в молоке будет шариков диаметром менее 1, 5 мкм, тем хуже степень обезжиривания его.

Существенное влияние на процесс сепарирования оказывает плотность жировых шариков. С увеличением размеров жировых шариков и плотности молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. В то же время повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фазы, так как вязкость среды препятствует движению шарика к поверхности низлежащей тарелки. Следует отметить, чем вязкость больше, тем больше времени требуется шарику для преодоления этого пространства.

Свежевыдоенное молоко имеет свою истинную ненарушенную структуру и характеризуется определенным числовым значением истинной вязкости, которая зависит от массовой доли жира, СОМО, степени дисперсности жира. В процессе хранения и переработки молока структура его изменяется, изменяется и численное значение вязкости. Изменение структуры молока в производстве связано с дестабилизацией и кристаллизацией жира, агрегированием жировых шариков, свертыванием и денатурацией белков.

При механическом или тепловом воздействии на хранившееся молоко образовавшаяся структура его разрушается, и вязкость понижается почти до первоначальной. К обратимым процессам относятся: кристаллизация жира, агрегирование жировых шариков и кислотное свертывание белка в начальный период - до образования сгустка. Изменение структуры молока, в котором участвует дестабилизация жира и денатурация белка, необратимо, и вязкость молока уже не восстанавливается до истинной. Процессы, которые способствуют образованию структурной вязкости, ухудшают сепарирование. Обратимые процессы можно направить на улучшение качества разделения молока на фракции при сепарировании.

При повышении температуры обработки и при механическом воздействии на молоко происходит разрушение структуры, приобретенной сырым молоком за время хранения. При повышении температуры до 40 °С жировые шарики молока переходят в жидкое состояние, вязкость его понижается почти до первоначальной (как у свежевыдоенного), что способствует улучшению процесса сепарирования.

Оптимальной температурой сепарирования является 35-45 °С, что обеспечивает хорошее обезжиривание. Иногда применяют высокотемпературное сепарирование при температуре 60-85 °С. При увеличении температуры сепарирования повышается производительность сепарирования. Однако высокотемпературное сепарирование имеет ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков. Процесс сепарирования осуществляют и при низких температурах (так называемое холодное сепарирование характеризуется значительно меньшими энергетическими затратами). Но сепарирование при низких температурах на обычных сепараторах приводит к снижению их производительности почти в 2 раза из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

При сепарировании холодного молока на обычных сепараторах возникают трудности, которые препятствуют нормальному разделению молока на фракции - сливки и обезжиренное молоко:

1) возрастающая вязкость молока;

2) увеличивающаяся жирность и вязкость сливок и «залипание» сливками барабана сепаратора.

С понижением температуры молока до (4±2) °С абсолютная вязкость его возрастает, в результате чего повышается сопротивление продвижению жирового шарика в слое молока межтарелочного пространства сепаратора. Для преодоления возросшего сопротивления необходимо увеличить действие центробежной силы в барабане сепаратора на жировой шарик за счет повышения числа оборотов или увеличения диаметра барабана.

Увеличение диаметра тарелок необходимо произвести до таких размеров, чтобы произошло выделение жировых шариков диаметром 1, 5 мкм при низких температурах в такой же степени, как при сепарировании молока с температурой (40±5) °С. Если увеличивать скорость вращения барабана сепаратора, исходя из расчетной формулы с учетом вязкости молока, то для развития требуемой центростремительной силы, позволяющей преодолеть возросшее сопротивление, потребуется увеличить число оборотов барабана сепаратора в минуту с 6500 до 9500. Это практически невозможно.

Вторая трудность состоит в том, что в процессе сепарирования холодного молока межтарелочное пространство барабана сепаратора и канал выхода сливок постепенно заполняются сливками повышенной вязкости и жирности 45-60 % и разделение прекращается. Механизм «залипания» состоит в том, что первые порции сливок, выделенные в межтарелочном пространстве сепаратора, двигаясь наружу, задерживаются на холодных стенках тарелок и каналах выхода, образуя пристенный слой, толщина которого увеличивается за счет притока новых порций. Из слоя сливок выпрессовывается влага, жирность их увеличивается, возрастает вязкость. Проход для выхода сливок уменьшается, происходит самоторможение, и через несколько минут после начала сепарирования межтарелочное пространство постепенно от центра к перифирии заполняется сливками повышенной жирности, тарелки «залипают». Молоко в этом случае движется по промытому каналу в барабане без разделения.

Кроме этого, на эффективность сепарирования влияет интенсивность поступления молока. Уменьшение поступления молока в сепаратор по сравнению с паспортными данными способствует более полному его обезжириванию и наоборот.

Изменение частоты вращения барабана сепаратора, особенно ее уменьшение, снижает эффективность сепарирования в результате уменьшения центробежной силы.

Эффективность сепарирования возрастает при сепарировании молока приблизительно одной жирности; при сепарировании более жирного молока необходимо уменьшать приток молока в барабан сепаратора и повышать температуру исходного молока.

Содержание жира в сливках влияет на протекание процесса сепарирования: нормальный процесс осуществляется при получении сливок 30-35 % жирности; при более высокой жирности возрастает жирность обезжиренного молока. Ухудшение обезжиривания с повышением жирности сливок объясняется тем, что на выходе сливок из барабана создается сопротивление. Плывущий вверх по касательной к тарелке слой сливок растягивается от цента к перифирии, к большому диаметру тарелки. Здесь и происходит унос части жировых шариков с потоком обезжиренного молока.

Перекачивание молока, особенно подогретого, насосами, высокотемпературная тепловая обработка молока перед сепарированием, хранение в течение длительного времени, повышенная кислотность, приводят к значительному нарушению естественной дисперсности жировых шариков, изменению свойств эмульсии молочного жира, что в конечном счете ведет к сверхнормативному отходу жира в обезжиренное молоко, излишним потерям жира при сепарировании.

Норма расхода молока на 1 т сливок (кг) с учетом потерь выражается следующей зависимостью:

(11)

где Ж_м, Ж_о, Ж_сл- соответственно массовые доли жира в цельном и обезжиренном молоке, сливках, %;

П - норма потерь молока при сепарировании, %.

Процесс сепарирования в сепараторе определяется в следующей последовательности и схематично представлен на рис. 3.

Рис. 3. Схема работы сепаратора-сливкоотделителя

1 - исходное молоко; 2 - легкая фракция (сливки); 3 - тяжелая фракция (обезжиренное молоко)

Цельное молоко по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается в верхнюю часть комплекта тарелок и растекается между ними. В межтарелочном пространстве жировые шарики, как более легкая фракция молока, движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлен измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко, как более тяжелая фракция, направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на котором установлен манометр и регулировочный вентиль.

Регулировочный вентиль предназначен для регулирования массовой доли жира в получаемых сливках, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количествах и массовой доле жира в поступающем молоке уменьшение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них, и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.

По конструктивным признакам различают сепараторы открытого, полузакрытого и закрытого типа. В сепараторах открытого типа ввод продукта и выход фракций осуществляют свободной струей, т.е. вход и выход не герметизированы, полузакрытого - вывод отсепарированных фракций герметизирован, закрытого - ввод продукта и вывод фракций герметизирован.

По способу выгрузки осадка различают сепараторы с ручной выгрузкой осадка (периодической), центробежной пульсирующей выгрузкой осадка, центробежной непрерывной выгрузкой осадка.

Производительность сепараторов зависит от конструкции и технологического назначения и достигает 50 000 л/час. Для обеспечения высокой эффективности разделения продукта сепарирующее устройство работает на сверх критической частоте вращения 100-120 об/сек, температура сепарирования должна быть 35-45 °С.

По назначению сепараторы бывают следующих видов: сепараторы-моло-коочистители, сепараторы-бактериоотделители, сепараторы-сливкоотделители, сепараторы-нормализаторы, сепараторы для высокожирных сливок, сепараторы-диспергаторы, сепараторы-творогоотделители, сепараторы-отделители белка от сыворотки.

Сепаратор-сливкоотделитель предназначен для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко. Качество работы сепаратора оценивается по массовой доле жира, остающегося в обезжиренном молоке (0, 01-0, 05 %). Массовая доля жира в сливках составляет 10-40 %.

В сепарирующем устройстве продукт распределяется тонкими слоями между тарелками. Более легкие частицы перемещаются к оси вращения сепарирующего устройства, а более тяжелые - к его периферии. В зазоре между тарелками частицы с различной плотностью движутся в разных направлениях. Жировые частицы, поступающие в зазор между тарелками, движутся вместе с потоком молока вниз, а затем оседают на нижней тарелке и направляются по ее поверхности к оси вращения. Более тяжелые грязевые частицы попадают в межтарелочный зазор с периферии сепарирующего устройства и, двигаясь с потоком молока вверх, оседают на верхней тарелке. Внутри сепарирующего устройства потоки сливок и обезжиренного молока не смешиваются, так как они разделены глухой перегородкой, образованной верхней и разделительной тарелками пакета тарелок. Для регулирования жирности сливок предназначены регулировочный вентиль и ротаметр, которые установлены на трубопроводе. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке увеличение расхода сливок приводит к уменьшению массовой доли жира в них и, наоборот, уменьшение количества выходящих сливок влечет за собой повышение массовой доли жира в сливках.

Сепаратор с пульсирующей выгрузкой осадка работает по программе, заложенной в систему управления. Сепарирование молока происходит при закрытых каналах. При накоплении на периферии сепарирующего устройства твердого осадка каналы открываются, и осадок выбрасывается в приемный бункер. Отверстия для разгрузки закрываются, и процесс повторяется через промежуток времени, заложенный в программе.

Сепаратор-нормализатор предназначен для получения сливок и нормализации молока по жиру в соответствии с требованиями нормативной документации. В сепараторе-нормализаторе поверхность тарелок различна по назначению: периферийная часть предназначена для очистки молока, а центральная часть - для выделения сливок. Конструкция сепаратора-нормализатора базируется на конструкции сепаратора-сливкоотделителя. Количество сливок контролируется ротаметром и регулируется краном. На выходе сливок и обезжиренного молока устанавливаются дополнительные устройства, которые позволяют часть выводимых сливок из сепаратора направлять в поток обезжиренного молока. При смешивании получается нормализованная смесь.

Сепаратор для получения высокожирных сливок предназначен для получения сливок с высокой массовой долей жира (70, 0-85, 0 %) и эксплуатируется обычно в поточных линиях производства масла. Конструкция этого сепаратора несколько отличается от сепаратора-сливкоотделителя открытого типа. Вследствие высокой вязкости перерабатываемого продукта (сливок) размеры межтарелочных зазоров, а также размер зазоров между тарелками и тарелкодержателями в сепараторе высокожирных сливок увеличены, производительность снижена и регулировка массовой доли жира в высокожирных сливках производится регулятором на линии пахты. Через 1, 5–2, 0 часа работы сепаратор периодического действия необходимо останавливать для выгрузки осадка, мойки и чистки.

Сепаратор-диспергатор предназначен не только для очистки молока, но и для частичной его гомогенизации. В пакете тарелок этого сепаратора выделяются лишь крупные жировые шарики, а мелкие уходят с молоком. Сначала сливки поступают в камеру диспергатора и проходят через неподвижный диск с лопастями в кольцевой канал. Далее гомогенизированные сливки смешиваются с поступающим молоком. После чего молоко направляется в напорную камеру и под давлением удаляется в отводящее устройство.

К сепараторам для выделения тяжелой фракции относятся сепараторы-молокоочистители, сепараторы-отделители белка от сыворотки, сепараторы-бактериоотделители.

Сепаратор-отделитель белка от сыворотки предназначен для очистки сыворотки от казеиновой пыли и выделения жира. В сепарирующем устройстве сепаратора на тарелкодержателе установлен комбинированный пакет тарелок. В верхней части происходит разделение продукта на молочный жир и сыворотку, а в нижней сыворотка очищается от казеиновой пыли. Осветленная сыворотка и молочный жир выводятся через напорные устройства в трубопроводы, а казеиновая пыль оседает на периферии сепарирующего устройства и периодически удаляется через разгрузочные устройства.

Сепаратор-творогоотделитель открытого типа с непрерывной выгрузкой творога через сопла предназначен для обезвоживания творога и входит в линию по производству творога раздельным способом.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒