66757 (Оборудование для переработки молока), страница 2

Сепараторы классифицируют также по способу удаления осадка из барабана: с ручной выгрузкой осадка после их полной остановки и разборки барабана, центробежной периодической и непрерывной выгрузкой при непрерывной работе сепаратора.

Сепараторы состоят из следующих основных частей: станины в виде чаши, барабана, приемно-выводного устройства и приводного механизма.

На станине смонтированы все части и узлы сепаратора, в нижней ее части расположен приводной механизм. В чаше станины укреплены тормоза, стопоры, удерживающие барабан от произвольного вращения при сборке и разборке, а также приемно-выводное устройство. Внутренняя часть станины (картер) одновременно является масляной ванной.

Барабан (сепарирующее устройство) — исполнительный орган сепаратора, где молоко разделяется на фракции. Сепарирующее устройство бывает с верхним и нижним вводом молока. Наибольшее применение получили сепарирующие устройства с верхним вводом молока.

Конструкция сепарирующего устройства молокоочистителей и сливкоотделителей имеет следующие различия: в сливкоотделителе молоко в межтарелочное пространство поступает через отверстия в тарелках, а в молокоочистителях — с периферии, так как в тарелках молокоочистителя отсутствуют отверстия; приемно-выводное устройство молокоочистителя имеет один отводной патрубок (для очищенного молока), а сливкоотделителя — два (для сливок и обезжиренного молока); межтарелочный зазор у молокоочистителя больше (2—5 мм), чем у сливкоотделителя (0,6—0,8 мм); периферийное (грязевое) пространство молокоочистителя больше, чем сливкоотделителя.

Основные детали барабана (крышка, основание, затяжные кольца-гайки) изготовляют из поковок или штамповок из нержавеющей стали. Затяжные кольца имеют левую резьбу, что исключает возможность их самоотвинчивания при вращении барабана по часовой стрелке. Листы для изготовления тарелок барабана должны иметь маркировку завода — поставщика металла.

Торцевые уплотнительные кольца барабана должны быть изготовлены из упругих полимерных материалов, резиновые уплотнения барабана — из пищевой резины только формованием.

Все уплотнения барабана (полимерные и резиновые) должны быть стойкими к дезинфицирующим и моющим растворам и обладать следующими свойствами: теплостойкостью не менее 80 °С; нетоксичностью и отсутствием постороннего запаха; стойкостью в 20%-ных растворах азотной кислоты и едкого натра; работоспособностью в условиях давления 20—30 МПа.

1. Оборудование для гомогенизации молока

Этот способ механической обработки молока и жидких молочных продуктов служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивном перемешивании и транспортировании.

Гомогенизация сырья способствует:

при производстве пастеризованного молока и сливок —приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);

стерилизованного молока и сливок — повышению стойкости при хранении;

кисломолочных продуктов (сметаны, кефира, йогурта и др.) — повышению прочности и улучшению консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта;

сгущенных молочных консервов — предотвращению выделения жировой фазы при длительном хранении;

сухого цельного молока — снижению количества свободного молочного жира, не защищенного белковыми оболочками, что приводит к быстрому его окислению под действием кислорода атмосферного воздуха;

восстановленных молока, сливок и кисломолочных напитков — созданию наполненности вкуса продукта и предупреждению появления водянистого привкуса;

молока с наполнителями (какао идр.) — улучшению вкуса, повышению вязкости и снижению вероятности образования осадка.

Диспергирование жировых шариков, т. е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка идр.) в специальных машинах — гомогенизаторах.

Наибольшее распространение в молочной отрасли получила гомогенизация молока при продавливании его через кольцевую клапанную щель гомогенизирующей головки машины. Жировые шарики, проходя через эту щель, диспергируются. Необходимое давление создается насосом. При производстве цельного молока размер жировых шариков с 3—4 мкм уменьшается до 0,7—0,8 мкм.

Основным узлом современных гомогенизаторов клапанного типа является гомогенизирующая головка. Она может быть одно-или двухступенчатой. Вторая ступень обычно работает при более низком давлении, чем первая.

Применение одно- или двухступенчатой гомогенизации зависит от вида вырабатываемых молочных продуктов.

Двухступенчатую гомогенизацию с большим перепадом давления на обеих ступенях применяют при производстве высокожирных молочных продуктов (сливки, смеси мороженого и т. п.).

Она позволяет рассеивать (разбивать) образующиеся скопления жировых шариков. Для выработки других видов молочных продуктов, в том числе для питьевого молока, можно использовать одноступенчатую гомогенизацию.

1. Тепловая обработка молока

Тепловая обработка — одна из основных и необходимых технологических операций переработки молока, проводимых с целью обеззараживания. Эффективность тепловой обработки связана с термоустойчивостью молока, обусловливаемой его белковым, солевым составом и кислотностью, которые, в свою очередь, зависят от времени года, периода лактации, физического состояния и породы животных, режимов и рациона кормления и др.

При тепловой обработке молоко и молочные продукты претерпевают сложные изменения биохимических и физико-химических свойств, а также видоизменения составных частей молока. Цель тепловой обработки многообразна, а именно: снижение общего количества микроорганизмов и уничтожение патогенных форм, инактивация (разрушение) ферментов молока для повышения стойкости при длительном хранении, обеспечение специфических вкуса, запаха, цвета и консистенции, создание благоприятных температурных условий для проведения заквашивания, выпаривания, хранения, а также процессов механической обработки и др.

Тепловая обработка молока представляет собой комбинацию режимов воздействия температуры (нагрева или охлаждения) и продолжительности выдержки при этой температуре. Причем продолжительность выдержки при заданной температуре должна быть такой, чтобы был получен необходимый эффект. В молочной отрасли тепловая обработка проводится при температуре до 100 и свыше 100 °С.

При нагревании до 100 "С в молоке погибают только вегетативные формы, а при температуре более 100 "С — вегетативные и споровые формы. Основными процессами тепловой обработки молока, вызывающими подавление жизнедеятельности микроорганизмов, являются пастеризация и стерилизация. В качестве теплоносителя для пастеризации применяют горячую воду и водяной насыщенный пар, а для стерилизации — водяной насыщенный пар.

Кроме того, при тепловой обработке молоко подвергают охлаждению, подогреву (нагреву), термовакуумной обработке.

Режим тепловой обработки молока для выработки каждого вида продукции определен технологической инструкцией. При этом молоко нагревают до температуры пастеризации, а затем выдерживают и быстро охлаждают до требуемой температуры. Совмещение операций нагрева и охлаждения продиктовано технологическими и санитарными требованиями, а также возможностью использования теплоты горячего продукта.

Для этого горячий продукт направляется в специальную секцию аппарата (пластинчатого или трубчатого) для предварительного нагрева холодного продукта, поступающего на пастеризацию. Эту операцию называют регенерацией теплоты, а аппараты или их части — регенераторами или секциями регенерации. Применение этой операции позволяет получить определенную экономию тепловой энергии, расходуемой на пастеризацию.

Эффективность работы регенератора характеризуется коэффициентом регенерации. Он представляет собой отношение количества теплоты, возвращенной регенератором, к количеству теплоты, необходимой для нагревания продукта от начальной до конечной температуры, т. е. при которой продукт начинает обратное движение через регенератор.

Охлаждение и нагрев

Молочное сырье на предприятиях охлаждают с целью сохранения его качества и ограничения роста количества микроорганизмов перед обработкой. В табл. 4.1 приведены данные, показывающие рост количества микроорганизмов в молоке в зависимости от температуры охлаждения и продолжительности хранения.

Хранение молока при температуре выше 4,5 °С приводит к росту числа микроорганизмов. На практике молоко для кратковременного хранения охлаждают до 6—8 °С. Для длительного хранения (10—14 ч) молоко пастеризуют, а затем охлаждают. С целью увеличения сроков хранения молочные продукты охлаждают в процессе изготовления.

Нагревание (подогрев) не играет основной роли, а чаще всего выполняет вспомогательную (подготовительную) функцию в процессе переработки молока. Подогрев молока применяют перед сепарированием, гомогенизацией, а также в производстве различных молочных продуктов. При сепарировании нагревание молока снижает его вязкостные свойства, что положительно сказывается на отделении жировых шариков от плазмы молока и образовании сливок.

Перед сепарированием рекомендуется подогревать молоко до 35—40 °С. Перед гомогенизацией молоко также подогревают для снижения вязкости. Температура подогрева молока перед гомогенизацией составляет 60—65 "С.

1. Оборудование для пастеризации

Одним из простых видов аппаратов для нагревания и пастеризации молока являются ванны длительной пастеризации.

Нагревание молока в ваннах длительной пастеризации осуществляется горячей водой, подогреваемой паром непосредственно в рубашке, а охлаждение - ледяной водой, перегоняемой через рубашку.

Ванна длительной пастеризации состоит из вертикального илиндрического резервуара, изготовленного из кислостойкой нержавеющей стали и заключенного в двухстенный наружный корпус, воздушная прослойка которого выполняет роль термоизоляции. Межстенное пространство между молочным резервуаром и корпусом служит водяной рубашкой. Для подачи в нее пара под днищем внутреннего резервуара размещен паровой коллектор (барботер). Опорожнение межстенного пространства осуществляется через вентиль, а слив охлаждающей воды через трубу.

В процессе нагревания, охлаждения и хранения молоко перемешивается пропеллерной мешалкой. Слив его из ванны осуществляется с помощью крана. Мешалка имеет привод, состоящий из электродвигателя и фрикционной передачи, закрепленных в общей плите. Температура продукта контролируется по термометру.

Ванна оборудована крышкой и тремя опорами. Ванну устанавливают в горизонтальном положении по уровню путем вращения регулировочных болтов в опорах ванны.

Ванна длительной пастеризации.

Работает ванна длительной пастеризации следующим образом. пар через коллектор (барботер) поступает в воду, заполняющую межстенное ространство, и нагревает ее до температуры до... 96°С. Конденсат пара смешивается с водой, излишки которой сливаются через переливную трубу.

Горячая вода через стенку внутреннего резервуара нагревает молоко. По достижении заданной температуры паровой вентиль частично прикрывают и выдерживают молоко при температуре пастеризации. Затем паровой вентиль полностью закрывают и открывают вентиль холодной воды, которая постепенно вытесняет из межстенного пространства горячую воду и охлаждает молоко.

После завершения технологического цикла молоко из ванны сливают, а внутренний резервуар ванны и все детали, соприкасающиеся с молоком, промывают моющим раствором и ополаскивают теплой водой.

Расход пара на пастеризацию 1000 кг молока в ваннах длительной пастеризации составляет 100... 140 кг, что в 4,5...5 раз больше, чем в современных пластинчатых установках. Последнее свидетельствует о низкой экономичности ванн длительной пастеризации и объясняется тем, что тепло, затраченное на предварительное нагревание воды в рубашке ванны, используется нерационально. Кроме того, в ваннах длительной пастеризации неприменима рекунерация тепла, которая широко используется в пластинчатых аппаратах.

Универсальный танк является более совершенной конструкцией резервуара -теплообменника для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов. Он может быть использован для охлаждения молока с 35 до 5...6°С и его хранения; для подогрева и пастеризации молока в интервале температур 75...90°С; для тепловой обработки сливок и выдержки их при низкой температуре в процессе созревания и подогрева перед сбиванием; для охлаждения молока и других жидких молочных продуктов с 90 до 20°С.

В сравнении с ваннами длительной пастеризации универсальные танки оборудованы более современной и эффективной системой нагревания и охлаждения, а также приборами контроля технологических параметров.

Универсальный танк состоит из внутреннего резервуара, заключенного в корпус. пространство между этими резервуарами и корпусом служит водяной рубашкой, в которой для повышения интенсивности движения рабочей жидкости (холодной и горячей воды) установлена труба - водогон. Через нее насосом вода из нижней части водяной рубашки подается под напором в боковое кольцевое пространство.

Между корпусом резервуара и обшивкой имеется воздушная прослойка, которая выполняет роль термоизоляции, предохраняющей обшивку 3 танка от нагревания или охлаждения, а также снижающей потери тепла и холода в окружающую среду.

Между днищами внутреннего резервуара и корпуса смонтирован трубчатый теплообменник, который соединяется с рассыльной магистралью или водоаккумуляционной холодильной установкой. Под теплообменником смонтирован барботер для подогрева воды паром. В нижней части внутреннего резервуара вмонтированы датчик дистанционного термометра, патрубок сливного крана и лопастная мешалка, которая приводится во вращение от вала электродвигателя.

Работает универсальный танк следующим образом. Перед началом пастеризации межстенное пространство танка заполняют водой до появления ее из переливной трубы. Затем заполняют танк молоком, включают мешалку и насос циркуляции воды. После этого в барботер пускают пар и доводят температуру воды до 90...96°С. Излишняя вода (от конденсации пара) сливается через переливную трубу.

После нагревания до заданной температуры, которую контролируют с помощью дистанционного термометра, молоко выдерживают в течение определенного времени, а затем прекращают подачу пара и пускают холодную воду. Циркуляционный насос при этом отключают. После вытеснения горячей воды через переливную трубу вновь включают насос и охлаждают молоко до температуры на 2-3 °С выше водопроводной воды. Для охлаждения молока до более низкой температуры водопроводную воду отключают, а в змеевик подают ледяную воду или рассол.

Мешалка и циркуляционный насос, перемешивая молоко и промежуточный хладоноситель, ускоряет процесс охлаждения молока.

Чтобы предотвратить нагревание охлажденного молока в период длительного хранения, мешалку и циркуляционный насос включают в работу через каждые 1.5...2ч.

К недостаткам универсальных резервуаров теплообменников, так же , как и ванн длительной пастеризации, можно отнести: отсутствие рекунерации тепла и постоянный контакт продукта с воздушной средой.