Техника сепарирования молока, расчёты при сепарировании

     Бактофугирование (бактериофугирование) можно рассматривать  как частный случай центробежной очистки, когда за счет повышенного  разделяющего фактора сепаратора наряду с обычными загрязнениями (механические примеси, скоагулировавшие белки) выделяется значительная часть микроорганизмов. Оно применяется в качестве дополнительной операции при тепловой обработке  молока (пастеризации). Это особенно эффективно при удалении спорообразующих  бактерий, которые оказываются наиболее стойкими при пастеризации. При пропускании  молока через одну бактофугу удаляется  приблизительно 90% содержащихся в молоке бактерий, при двух последовательных бактофугированиях - до 99%, что, безусловно, влияет на качество молока.

     Бактофуги (бактериофуги), как правило, отличаются от сепараторов очистителей не только более высокой частотой вращения барабана, но и наличием в стенке основания барабана сопел для  непрерывного вывода концентрата тяжелой  дисперсной фазы (бактофугата), представляющего  собой молоко, сильно загрязнённое бактериями. Кроме того, бактофуга  может быть снабжена устройством  и для центробежной периодической  выгрузки осадка, что позволяет осуществлять разгрузку в случае накопления шлама  и промывать барабан сепаратора циркуляционным способом без его разборки.  

     Бактофугат, составляющий 2 … 3% потока молока, затем  подвергают стерилизации и могут  смешивать с очищенным от бактерий молоком.

     Ещё раз необходимо подчеркнуть, что  бактериофугирование не исключает  последующей пастеризации или стерилизации молока, так как отдельные виды микроорганизмов (в том числе  и патогенные), плотность которых  практически равна плотности  молока, не могут быть выделены в сепараторе.

     Для нормализации молока в потоке используются сепараторы-сливкоотделители полугерметичного типа. Нормализация осуществляется путем  смешения потоков обезжиренного  молока и сливок в определённом соотношении (обеспечивается переток части сливок в обезжиренное молоко) после выхода продуктов сепарирования из сепаратора. Регулировка количества сливок, поступающих  в поток обезжиренного молока, осуществляется вручную или автоматически. Ручная регулировка осуществляется трехходовым краном, установленным  на патрубке для отвода сливок от сепаратора, причем этот кран соединяется патрубком  с линией отвода обезжиренного молока. Некоторые сепараторы комплектуются  такими приспособлениями для нормализации. Приспособление можно изготовить и  непосредственно на молочном предприятии. Однако точность ручного регулирования  невелика и, как правило, окончательная  нормализация осуществляется в ёмкостях хранения.

     Более сложной, но более эффективной, является система нормализации, в которой  используется датчик содержания жира в потоке нормализованного молока, но такие системы достаточно сложны и дорогостоящи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Получение высокожирных сливок и сепарирование  вторичных продуктов.

     Получение высокожирных сливок является неотъемлемой технологической операцией в  достаточно широко используемом в нашей  стране способе производства масла  преобразованием высокожирных сливок. Высокожирные сливки получают путем  сепарирования сливок средней жирности на сепараторах специальной конструкции. К группе высокожирных сливок (ВЖС) принято относить сливки с массовой долей жира 62%. За счет повышенного  содержания жира ВЖС характеризуются  повышенной вязкостью и пониженной стабильностью жировой эмульсии. Повышение массовой доли жира в сливках  свыше 73% приводит к деформации жировых  шариков. В таких сливках содержится пониженное количество оболочечного вещества, снижается электрический заряд  жировых шариков, уменьшается их подвижность в электрическом  поле, понижается устойчивость липопротеиновых  оболочек. Часть оболочек жировых  шариков разрушается, и молочный жир находится в свободном (дестабилизированном  состоянии). Дальнейшее повышение массовой доли жира до 91 … 95% приводит к уменьшению прослойки плазмы до критической  величины и эмульсия разрушается.

     Таким образом, сепарирование сливок носит  специфический характер и это  специфическое отличие необходимо учитывать при рассмотрении процесса разделения. По сути, классическое понимание  тонкослойного разделения в межтарелочном  зазоре как направленное движение жирового шарика к поверхности тарелки, в  условиях высокой концентрации частиц должно быть заменено. Процесс получения  высокожирных сливок может рассматриваться  как центробежное прессование, т.е. "выдавливание" влаги (плазмы) из жировой фракции или как уплотнение жировой фазы в результате деформации жировых шариков.

     С этой точки зрения сепарирование  молока и получение высокожирных сливок отличаются между собой затратами  механической энергии, необходимой  для концентрирования жировой фракции. Если оценивать эти затраты по мощности установленных на сепараторах  электродвигателей, то удельные затраты  энергии при получении высокожирных сливок как минимум вдвое выше, чем при сепарировании молока. Поэтому целесообразно повышать жирность сливок, используемых затем  при производстве высокожирных сливок.

     Следует учитывать, что с повышением жирности сепарируемых сливок повышается жирность вторичного обезжиренного молока (пахты) при одновременном снижении количества этого продукта. В целом же отход  жира в пахту в массовом выражении  может не только не увеличиться, но даже снизиться. Повышение жирности исходных сливок, кроме того, отражается на показателях высокожирных сливок. В частности имеются сведения о том, что несколько снижается  содержание в них СОМО, но повышается степень дестабилизации жировых  шариков. Последнее явление, в свою очередь, способствует процессу маслообразования. Дестабилизация же эмульсии жира в исходных сливках является фактором, повышающим как производительность сепаратора, так и снижающим жирность вторичного обезжиренного молока. Считается, что дестабилизация в этом случае способствует образованию крупных жировых шариков, что в свою очередь благоприятствует процессу сепарирования сливок. Для этой цели даже предлагается использовать специальный дестабилизатор или специальный сливкоподготовитель.

     Для обеспечения устойчивости процесса сепарирования следует подбирать  сливки однородные по качеству, кислотностью не выше 25^oТ, одинаковой жирности и температуры, а также поддерживать постоянной частоту вращения барабана. Необходимо избегать дополнительного механического воздействия на сливки, например, в результате многократного перекачивания насосами, поскольку это, как правило, приводит к повышению степени дисперсности жира в сливках и ухудшает процесс разделения.

     Кислотность сливок, а более точно кислотность  их плазмы, оказывает существенное влияние на процесс сепарирования. При сепарировании сливок с повышенной кислотностью увеличивается отход  жира в пахту, резко возрастает степень  дестабилизации жировой эмульсии. Для  уменьшения этих показателей рекомендуется  снизить производительность сепаратора. Кроме того, следует учитывать, что  при сепарировании "кислых" сливок сокращается время непрерывной  работы сепараторов с ручной периодической выгрузкой осадка.

     Температура сепарируемых сливок может колебаться от 60 до 90^o С (предпочтительно 65 … 70^oС). При снижении температуры сепарирования сливок независимо от содержания влаги в получаемых высокожирных сливках наблюдается последовательное снижение количества СОМО, повышение содержания газовой фазы, повышение жирности вторичного обезжиренного молока, что объясняется повышением вязкости, как исходных сливок, так и получаемых высокожирных. При повышении температуры сепарирования - зависимость обратная.

     Процесс сепарирования сливок регулируют таким  образом, чтобы количество плазмы в  высокожирных сливках приближалось к нормируемому количеству её в готовом  продукте (масле), а отход жира во вторичное обезжиренное молоко не превышал бы установленных нормативов (0,4%). Регулировку  можно осуществлять, например, путем  снижения или увеличения подачи сливок в барабан сепаратора. При прочих равных условиях сепарирования уменьшение потока сливок в барабан позволяет  получить высокожирные сливки с повышенной массовой долей жира, уменьшить отход  жира в пахту. При этом в высокожирных сливках повышается и массовая доля СОМО.

     Продолжительность непрерывной работы сепаратора с  ручной периодической выгрузкой  осадка зависит от интенсивности  осаждения тяжелых дисперсных частиц в шламовом пространстве барабана. На количество образующегося осадка существенное влияние оказывает  механическая загрязненность сливок, их кислотность, кратность пастеризации сливок и её режимы. При повышенных температурах пастеризации и высокой  кислотности плазмы сливок сепараторы вынуждены останавливать уже  через 20 … 30 минут работы, поскольку  в этом случае в сепаратор поступают  сливки, в которых значительная часть  белков плазмы скоагулирована. Переработка  качественных сливок позволяет обеспечить работу сепаратора в соответствии с  его технической характеристикой.

     Поскольку состав масла контролируется практически  только по содержанию влаги, следует  учитывать, что возможные колебания  СОМО в высокожирных сливках могут  быть причиной перерасхода жира (пониженное содержание СОМО) или выработки масла  с нестандартным содержанием  жира (повышенное содержание СОМО). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Сепарирование пахты.

     Жирность  пахты (вторичного обезжиренного молока), получаемой при производстве масла  методом преобразования ВЖС может  регулироваться в процессе сепарирования  сливок и в конечном итоге иметь  сравнительно небольшую величину (до 0,2%). Пахту, получаемую при производстве масла сбиванием, учитывая её достаточно высокую жирность (0,7 … 0,8%) целесообразно  сепарировать.

     Как эмульсия пахта обладает отличными  от молока свойствами. Во-первых, жировые  шарики в пахте более мелкодисперсны, во-вторых, при сбивании в плазму пахты переходит белковое оболочечное  вещество жировых шариков, что, в  свою очередь, увеличивает плотность  плазмы, и, в-третьих, сами жировые шарики в пахте имеют оболочку больше, чем в молоке. Все эти фактору  и предопределяют более низкую разделяемость (способность к центробежному  разделению) системы "жир - плазма" в пахте, чем в молоке. Кроме  того, необходимо учитывать тот факт, что в процессе сбивания пахта  интенсивно насыщается воздухом, что, безусловно, отрицательно сказывается  на эффективности обезжиривания.

     Пахту сепарируют непосредственно, в смеси  с молоком или обезжиренным молоком. Эффективность непосредственного  сепарирования пахты зависит  от её жирности, температуры процесса и производительности сепаратора. Чем  выше исходная жирность пахты, тем, естественно, процесс более эффективен, поскольку  возрастает количество получаемых сливок. Причем, жирность сливок в этом случае должна быть сравнительно небольшой, т.е. не выше 20%, а лучше даже до 15%.

     Повышение температуры сепарируемого продукта до определенного уровня положительно сказывается на эффективности разделения. Однако, так же как и при сепарировании  горячего молока, при температуре 60^oС и более происходит дробление жировых шариков, которые переходя в обезжиренный продукт снижают эффект сепарирования. Кроме того, при определении температуры сепарирования следует учитывать качество продукта, в первую очередь кислотность пахты. При кислотности не выше 18^oТ температуру пахты перед сепарированием можно устанавливать на уровне 35 … 40^oС. При кислотности пахты 19 … 20^oТ нагревать её целесообразно до температуры не выше 20^oС. В противном случае скоагулировавший при нагревании белок приведёт к быстрому забиванию шламового пространства барабана сепаратора осадком. По этой же причине крайне сложно просепарировать пахту, полученную при производстве кисло-сливочного масла. Для сепарирования пахты можно использовать сепараторы-сливкоотделители для молока, но производительность сепаратора при этом должна быть снижена, причем снижение может быть в достаточно широком диапазоне, т.е. от 20 до 80% от номинального значения.

     При нагревании пахты перед сепарированием она частично деаэрируется, что позволяет  снизить отрицательное влияние  на процесс обезжиривания наличия  воздуха в продукте. Но более эффективно проводить перед сепарированием пахты её деаэрацию, например, вакуумированием.

     Процесс сепарирования пахты в смеси  с цельным молоком несколько  отличен от непосредственного сепарирования  пахты. Во-первых, потому, что идет разделение более концентрированной эмульсии, для чего собственно и предназначен сепаратор-сливкоотделитель. Во-вторых, есть основания предполагать, что  крупные жировые шарики молока будут  агрегатироваться с мелкими частицами  пахты, что должно положительно отразиться на эффективности обезжиривания.

     Наиболее  рационально сепарировать при соотношении  молока и пахты 1:1. Причем, преимущество сепарирования пахты в смеси  с молоком позволяет получить сливки нормальной (30 … 35%) жирности, а  также использовать сепаратор без  снижения производительности.