Сепаратор для молока регулировка густоты сливок

17.04.2019

Содержание

Молочный сепаратор: устройство, принцип работы, применение
ПОЛУЧЕНИЕ И НОРМАЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОЖИРНЫХ СЛИВОК

Молочный сепаратор: устройство, принцип работы, применение

Цельное молоко, которое еще не проходило какой-либо обработки, содержит в себе множество компонентов, среди которых одно из важнейших значений имеет жир. И этот жир можно выделить из молока с минимальными затратами. Например, банку с молоком можно просто поставить в холодильник, и уже через один-два дня в ее верхней части образуется белый слой нежных сливок, которые являются ничем иным, как жиром. Однако выделение сливок из молока можно провести гораздо быстрее и проще, для этого нужно использовать центробежный сепаратор для молока.

Первый центробежный сепаратор появился в далеком 1878 году, это устройство оказалось очень удобным и эффективным, поэтому в короткие сроки получило самое широкое распространение. В наше время молочные сепараторы центробежного типа активно применяются и в пищевой промышленности, и в домашнем хозяйстве. Важную роль в этом сыграли несложное устройство, разумная стоимость и крайне простая эксплуатация сепараторов, особенно бытовых. Поэтому сегодня практически каждый фермер, содержащий даже одну корову, может без проблем получать из молока сливки, производить масло и многие другие продукты.

Типы сепараторов и продукты сепарации

На сегодняшний день существует несколько типов сепараторов, которые отличаются по назначению, области применения, конструкции и характеристикам.

Все сепараторы можно разделить на две большие категории по области применения:

• Промышленные сепараторы;

• Бытовые сепараторы.

Промышленные сепараторы, как нетрудно понять, используются в пищевой промышленности, они позволяют производить различную переработку молока в больших объемах (десятки тонн в сутки), это сложные аппараты, занимающие целые цеха. Бытовые сепараторы находят самое широкое применение среди частных фермеров, это простые по конструкции и эксплуатации аппараты, которые позволяют без лишних затрат времени и сил перерабатывать относительно небольшие объемы молока.

По своему назначению и области применения сепараторы делятся на довольно большое количество типов:

• Сливкоотделители – для разделения цельного молока на сливки и обрат (или, что то же самое, обезжиренное молоко);

• Нормализаторы – для производства молока с необходимой жирностью;

• Очистители – для удаления из молока пыли, посторонних примесей и различных загрязнений без разделения молока на составляющие его продукты;

• Универсальные – сепараторы, обеспечивающие отделение сливок, удаление загрязнений и выполнение других операций;

• Творожные сепараторы – для разделения творожного сгустка на творог и сыворотку;

• Кларификаторы – для осветления и гомогенизации молока;

• Сепараторы для осветления сыворотки;

• Сепараторы для обезжиривания сыворотки.

В пищевой и молочной промышленности находят применение все эти и некоторые другие (специализированные) типы сепараторов, в быту же используются только обычные сепараторы для получения сливок и сепараторы с функцией удаления из молока всех посторонних примесей (то есть, универсальные). Хотя де-факто, все бытовые сепараторы сегодня являются универсальными, так как они дают возможность получать сливки различной жирности и одновременно очищают молоко.

По конструкции сепараторы делятся на три типа:

• Открытые сепараторы – в этих аппаратах молоко на входе и полученные продукты на выходе контактируют с воздухом. Такие сепараторы наиболее просты по конструкции, они могут быть автономными и переносными, однако в них есть один недостаток – из-за контакта с воздухом молоко вспенивается, что ухудшает работу сепаратора;

• Полузакрытые сепараторы – в аппаратах этого типа молоко подается открытым способом (контактирует с воздухом), а получаемые продукты сепарации по герметичным трубопроводам поступают в закрытые емкости. Преимуществом сепараторов такого типа является чистота продуктов сепарации;

• Закрытые сепараторы – наиболее сложные сепараторы, в которых подача цельного молока и отвод продуктов сепарации осуществляется без доступа внешнего воздуха по герметичным трубопроводам. Такие сепараторы не являются самостоятельным оборудованием, а обязательно входят в состав линий по переработке молока и производству молочных продуктов.

Все бытовые сепараторы имеют открытую конструкцию, а полузакрытые и закрытые сепараторы применяются только на молокозаводах и иных предприятиях пищевой промышленности.

Если говорить о бытовых сепараторах, то они делятся на две категории по типу привода;

• С ручным приводом;

• С электрическим приводом.

Наиболее современные, удобные и производительные сепараторы, оборудованные электрическим приводом. Однако даже в наше время не теряют актуальности сепараторы с ручным приводом, так как они обладают большей автономностью, совершенно не зависят от наличия или стабильности электроснабжения, а главное – имеют очень доступную стоимость. Хотя ручные сепараторы требуют определенных затрат сил и утомляют оператора, но иногда это единственная возможность переработать молоко.

В дальнейшем мы будем говорить только о бытовых сепараторах, которые представляют наибольший интерес для фермеров.

Устройство и принцип действия типичного бытового сепаратора

В основу работы сепаратора положен процесс разделения (или сепарации, отчего, собственно, аппарат и получил свое название) молока с помощью центробежных сил. Сепарация молока возможна благодаря тому, что этот продукт является не гомогенной жидкостью, а дисперсной смесью ряда компонентов, имеющих тонкодисперсное состояние. Проще говоря, вещества, составляющие молоко, собираются в микроскопические шарики, которые более или менее свободно плавают в растворе.

В первую очередь, дисперсное состояние имеет входящий в состав молока жир (который составляет основу сливок), поэтому шарики жира наиболее просто отделить от молока. Это возможно благодаря тому, что жир и обрат имеют различную плотность – благодаря этому, в частности, происходит накопление сливок в верхней части банки с молоком, так как шарики жира легче молока и с течением времени просто-напросто всплывают.

Однако процесс разделения молока на сливки и обрат будет идти быстрее, если молоко вращать с большой частотой в специальной емкости. Под воздействием центробежных сил обрат, имеющий высокую плотность, будет концентрироваться у стенок вращающегося сосуда, а более легкие шарики жира будут стремиться к оси вращающегося сосуда. Спустя какое-то время молоко в этой емкости разделится на два заметных слоя разной толщины, более широкий слой белесоватой жидкости – это обрат (обезжиренное молоко), тонкий слой белой густой массы – сливки.

Собственно, в этом и заключается принцип работы молочного сепаратора, однако в нем разделение молока на сливки и обрат осуществляется не простой емкостью, а с помощью вращающегося с высокой скоростью (от 10 до 13 и более тысяч оборотов в минуту) барабана. Также в сепараторе реализован отвод сливок и обрата, исключающий смешивание этих продуктов.

Как устроен барабан? Не слишком сложно. Основу барабана составляет пакет конусообразных разделительных тарелок, имеющих перфорацию и расположенные по окружности шипы небольшой длины. Тарелки укладываются друг на друга, образуя пакет, шипы не дают им слипнуться и образуют межтарелочное пространство, в котором как раз и происходит разделение молока. Перфорация в тарелках выполнена таким образом, что при сборе их в пакет образуется шесть вертикальных каналов. Пакет разделительных тарелок надевается на стакан, который установлен на основании, и сверху вся эта конструкция через уплотнительные прокладки закрывается крышкой.

В верхней тарелке (которая называется распределительной) и в крышке предусмотрены отверстия для отвода сливок и обрата, в верхней тарелке также встроен винт регулировки жирности сливок. Здесь же находится грязевая полость сферической формы, в которой накапливаются посторонние примеси, присутствующие в молоке, казеин и т.д.

Барабан располагается в верхней части корпуса (станины) сепаратора, он устанавливается на шпиндель редуктора, с помощью которого приводится во вращение с необходимой скоростью. На барабан надевается несложная конструкция, в которой объединены приемники сливок и обрата – в них из барабана поступают продукты сепарации. Из приемников выходят отводные рожки, через которые продукты сепарации стекают в подставленные емкости.

Сепаратор закрывается крышкой, в верхней части которой находится поплавковая камера, которая обеспечивает дозированную подачу молока в барабан. На крышку устанавливатеся молочная чаша большой емкости – в нее наливается молоко, которое через отверстие в нижней части поступает поплавковую камеру и в барабан.

В нижней части корпуса сепаратора находится электродвигатель с муфтой и редуктором или ручной привод шестереночного типа. В случае электрического сепаратора на его корпус выведена кнопка включения, а иногда и другие органы управления. В ручных сепараторах на боковой части корпуса предусмотрена съемная ручка.

Бытовой сепаратор имеет разборную конструкцию, что необходимо для очистки и промывки всех деталей после сепарации молока.

Принцип работы бытового сепаратора

Работает сепаратор просто. Молоко из чаши через поплавковую камеру поступает в верхнюю часть барабана, где через полость в стакане стекает вниз, под пакет тарелок. Под воздействием центробежных сил молоко поступает в вертикальные каналы пакета тарелок и распределяется в межтарельчатом пространстве. Здесь оно разделяется на две фракции – сливки, которые движутся в сторону оси барабана, и обрата, который собирается на периферии барабана. Потоки сливок и обрата поднимаются в верхнюю часть барабана, и через отводные отверстия в верхней тарелке поступают в приемники сливок и обрата, а через них – в отводные рожки и в подставленные емкости.

Изменение жирности сливок достигается поворотом винта в верхней тарелке. При установке винта в то или иное положение производится плавное или ступенчатое изменение соотношения количество сливок и обрата. В современных бытовых сепараторах это соотношение может изменяться от 1:4 до 1:10, иногда встречаются аппараты с максимальным отношением 1:12. Жирность сливок растет с увеличением отношения количества сливок и обрата, однако на максимальную жирность продуктов сепарации в конечном итоге влияет жирность используемого молока.

Принцип, заложенный в регулировки жирности, очень прост. По оси винта проходит отверстие, через которое осуществляется отбор сливок из барабана и подача их в приемник сливок. При ввинчивании винта сливки отбираются из наиболее близкого к оси вращения барабана слоя, где они имеют максимальную жирность – в этом случае выход сливок уменьшается, но их жирность растет. При вывинчивании винта отбор сливок производится из слоев, более удаленных от оси барабана, а значит, и менее жирных. В этом случае выход сливок растет, но их жирность падает.

Такой принцип работы заложен во всех сепараторах-сливкоотделителях, сепараторы иных типов могут несколько отличаться устройством и работой, однако здесь мы о них говорить не будем.

Приемы работы с сепаратором

Главный принцип, которым следует руководствоваться при использовании сепаратора, очень прост – нужно следовать тем рекомендациям, которые даны производителем аппарата в инструкции по эксплуатации. Однако есть несколько общих приемов работы с сепаратором, которые подходят для аппаратов всех типов.

Перед работой сепаратор нужно собрать – собрать барабан, установить его на шпиндель, поставить приемники сливок и обрата, закрыть крышкой и установить молочную чашу. Затем нужно налить молоко, включить сепаратор, отрегулировать поток сливок и обрата, и произвести сепарацию. При нормальной работе сепаратор должен издавать ровный звук, в нем не должны возникать вибрации, удары и т.д.

Важно отметить, что в электрический сепаратор нельзя наливать молоко сразу после включения – обычно требуется от 4 до 10 минут на «разгон» барабана. Связано это с наличием муфты, которая предотвращает поломку редуктора и мотора при резком включении. Электродвигатель сразу после включения начинает вращаться со значительной скоростью, но благодаря муфте редуктор и барабан сначала вращаются довольно медленно, и только через несколько минут выходят на рабочий режим.

Чтобы достичь лучших результатов сепарации, нужно использовать или парное молоко, только что полученное от коровы, или молоко, подогретое до температуры 35 — 45°C.

После переработки молока сепаратор разбирается, все его детали тщательно промываются, и обязательно очищается грязевая полость верхней тарелки. Затем все детали просушиваются и кладутся на хранение.

В целом, молочный сепаратор – простое, надежное и эффективное устройство, которое помогает на дому организовать переработку молока и получать различные молочные продукты без значительных затрат времени, сил и средств.

Статьи на тему:

Молочные породы коров Джерсейская порода: буренка с Ла-Манша

Все о молочных продуктах: бесконечное многообразние форм и вкусов

Бурая латвийская: гостья с берегов Прибалтики

ПОЛУЧЕНИЕ И НОРМАЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОЖИРНЫХ СЛИВОК

КИСЛОМОЛОЧНЫЕ И ПАСТООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ

Высокожирные сливки можно получить однократным сепарированием непосредственно из молока, но обычно пользуются повторным сепарированием сливок средней жирности (32— 35%). Их предварительно пастеризуют при температуре 85— 87 °С и при выработке вологодского масла —93—95°С и сразу же направляют на повторное сепарирование. Высокие температуры (70—90 °С), снижая вязкость сливок, облегчают получение и вытекание из сепаратора высокожирных сливок.

Процесс получения высокожирных сливок можно разделить на две стадии, которые различаются по механизму концентрации жировых шариков и по затратам механической энергии. На первой стадии под действием центробежной силы жировые шарики, преодолевая сопротивление плазмы, концентрируются до содержания жира 62—64% и максимально приближаются друг к другу.

При высоких температурах сепарирования жир в жировых шариках полностью жидкий, поэтому оболочки глобул находятся в состоянии предельной гидратированности и, несмотря на максимальное сближение их поверхностей, самопроизвольного разрушения оболочек во время сепарирования не происходит. Однако концентрация жира в сливках до 62—65% является предельной, выше которой происходит удаление в плазму наиболее гидратированных липопротеиновых комплексов, в первую очередь фосфатидов. На первой стадии затрачивается энергии меньше и концентрирование жира протекает быстрее.

При уплотнении и вытеснении плазмы из просветов происходит трение шариков друг о друга, они деформируются и их оболочки в связи с этим растягиваются. Жировые шарики еще больше теряют оболочечного вещества, оболочки становятся тоньше, уменьшаются стабильность и прочность оболочек, происходит процесс гидрофобизации жировых шариков. Критическая толщина оболочки жирового шарика, при которой сохраняется стабильность жировой эмульсии, составляет 40 мкм.

Оболочечное вещество, перешедшее в плазму, уходит в пахту или осаждается на стенках вместе с сепараторной слизью. На второй стадии расходуется значительно больше энергии, чем на первой. По мере увеличения содержания жира в высокожирных сливках повышаются затраты энергии на концентрирование жира в связи с увеличением сопротивления плазмы движению по узким капиллярам и увеличением поверхности раздела плазма — жир вследствие дополнительной деформации жировых’ шариков. Процесс фильтрации плазмы через узкие капилляры проходит медленно, и по мере концентрации жира он замедляется и производительность сепаратора снижается.

Максимальная концентрация жира в сливках, которой можно достигнуть без дестабилизации жировых шариков, составляет 83,5%. Дальнейшее увеличение жирности сливок может привести к потере жировыми шариками оболочек и вытапливанию жира, из рожка сепаратора будет вытекать желтый молочный жир, сепаратор быстро забьется сепараторной слизью, резко снизится его производительность и повысится отход жира в обезжиренное молоко.

В результате удаления дисперсионной среды и плотной упаковки жировых шариков при сепарировании между ними образуются очень тонкие адсорбционно-гидратные пленки, от свойств которых зависит устойчивость жировой эмульсии. Важно обеспечить как можно более полное сохранение оболочек жировыми шариками в сливках, поскольку в дальнейшем при охлаждении эмульсии в маслообразователе оболочки ограничивают размеры образующихся кристаллов жира, способствуя образованию пластичной и гомогенной консистенции в готовом продукте.

Для обеспечения устойчивости процесса необходимо на сепарирование направлять сливки одинаковой жирности, свежие, с кислотностью плазмы не выше 24 °Т, чистые, поддерживать одинаковую температуру сепарирования, постоянную частоту вращения барабана сепаратора. Производительность сепаратора регулируют так, чтобы жирность пахты была не больше 0,4%. С уменьшением содержания жира в высокожирных сливках облегчается процесс сепарирования, снижается отход жира в пахту, повышается производительность сепараторов. Производительность сепаратора регулируют изменением притока сливок в барабан. С ростом притока сливок в барабан сепаратора эффективность сепарирования снижается, увеличивается жирность пахты и уменьшается жирность сливок. С увеличением жирности сепарируемых сливок повышается производительность сепаратора, растет жирность пахты при одновременном уменьшении ее количества, поэтому суммарный отход жира в пахту не увеличивается. Кроме того, снижается содержание СОМО и увеличивается степень дестабилизации жировой эмульсии. С повышением жирности исходных сливок с 30 до 41% массовая доля СОМО уменьшалась с 1,92 до 1,66%, а степень дестабилизации увеличивалась на 6,5%. Так же содержание СОМО в высокожирных сливках увеличивалось с 1,87 до 2,4% при сепарировании сливок, выдержанных сутки при 0—2 °С.

Чтобы обеспечить высокое качество сепарирования, необходимо проводить его при температурах ие ниже 70 °С, не применять двойной пастеризации, вызывающей Дестабилизацию жировых шариков, поддерживать постоянный приток сливок, используя для этого поплавковую камеру, так как уменьшение подачи сливок может привести к дестабилизации жировой эмульсии, своевременно освобождать сепаратор от сепараторной слизи.

При снижении температуры сепарируемых сливок в связи с увеличением их вязкости независимо от жирности сливок в них снижается количество СОМО, повышается содержание газовой фазы, возрастает жирность пахты. С повышением температуры сепарирования с 80 до 90 °С, наоборот, массовая доля СОМО в высокожирных сливках увеличивается на 0,1—0,15% и повышается степень дестабилизации на 12—17% жировой эмульсии в связи со снижением стабильности оболочек жировых шариков. С повышением температуры сепарируемых сливок увеличивается денатурация сывороточных белков: при 85°С денатурирует 22—30%, а при 90°С полностью коагулированные сывороточные белки переходят на поверхности оболочек жировых шариков, поэтому при получении высокожириых сливок повышается содержание в них СОМО.

С повышением кислотности сливок увеличиваются их вязкость и степень перехода оболочечного вещества с жировых ша — / риков в плазму, что, в свою очередь, вызывает снижение эффективности сепарирования, заметное увеличение содержания жира в пахте, повышается степень дестабилизации жировой фазы, сепаратор быстро забивается сепараторной слизью и значительно сокращается продолжительность его работы. С увеличением кислотности плазмы исходных сливок с 18,4 до 23,8°Т степень дестабилизации эмульсии жира увеличивается на 37,8%.

Высокожирные сливки после сепаратора поступают в двух — стенную ванну с мешалкой, где при необходимости их нормализуют по содержанию влаги пахтой или пастеризованными сливками, последние улучшают вкус масла. Если содержание влаги в высокожирных сливках завышено, их нормализуют жиром или высокожирными сливками с более низким содержанием плазмы. Линию обычно комплектуют тремя такими ваннами, чем обеспечивается поточность производства.

Часть влаги в высокожирных сливках находится в связанном состоянии с белком оболочек жировых шариков и аналитически не определяется. Но после преобразования высокожирных сливок в масло оболочки жировых шариков разрушаются и связанная вода высвобождается. Фактическое содержание связанной воды эмпирически уточняют путем сравнения анализов содержания влаги в высокожирных сливках и в масле. Но чтобы ие выработать масло с завышенным против стандарта содержанием влаги, принимают количество связанной воды 0,5— 0,6%, а нормализацию высокожирных сливок проводят иа 0,2— 0,3% ниже стандарта. Если нормализацию проводят пахтой, то для повышения влажности 100 кг сливок на 1% добавляют 1,33 кг пахты.

После нормализации сливки тщательно перемешивают. При нормализации не следует выдерживать сливки в ваинах, чтобы не допустить испарения влаги, которое ослабляет аромат масла и может привести к различному содержанию влаги в отдельных ящиках; кроме того, в процессе выдержки может произойти вытапливание жира, что в дальнейшем может привести к образованию в готовом продукте мучнистой консистенции. Поэтому ванны заполняют высокожирными сливками поочередно и в том же порядке их освобождают. После нормализации ванны закрывают крышками во избежание испарения и загрязнения, и сразу же сливки направляют в маслообразователь, периодически их через каждые 10—15 мин перемешивая, чтобы избежать отстоя.

Жирность сливок регулируют в зависимости от требований производства. При эксплуатации открытых сепараторов жирность сливок регулируют сливочным винтом, установленным в верхней части разделительной тарелки на выходе сливок из барабана. Жирность их увеличивается при ввинчивании, когда внутренний конец его располагается ближе к оси барабана, где собираются сливки. Для уменьшения жирности сливок регулировочный винт вывинчивают, вращая его влево. Внутренний конец его при этом удаляется от оси барабана и попадает в слои менее жирных сливок. При постоянном количестве поступающего в барабан сепаратора молока изменение положения регулировочного винта меняет количество выходящих сливок и соответственно обезжиренного молока.

Количество сливок, получаемых при сепарировании молока, можно определить по формуле

где Мм — количество сепарируемого молока, кг.
О результатах сепарирования судят по степени обезжиривания. Допустимая жирность обезжиренного молока не более 0,05 %. При правильном сепарировании жирность обезжиренного молока можно устойчиво получать 0,03—0,01 %.
Для проверки объемного соотношения выхода сливок и обезжиренного молока в процессе сепарирования одновременно (за равное время) отбирают их пробы. Определив в отобранных пробах количество сливок и обезжиренного молока, находят соотношение между ними и ориентировочно массовую долю жира в сливках по формуле

Пример. Определить жирность сливок в количестве 131,4 кг, полученных при сепарировании 1000 кг молока 4 %-ной жирности. Жирность обезжиренного молока 0,05 %,

Достоверность результатов, получаемых при использовании указанных формул, можно проверить по жировому балансу: подсчетом количества жира, поступившего с молоком и содержащегося в сливках и обезжиренном молоке.
Проверим по жировому балансу точность формулы и правильность сделанных расчетов. В 1000 кг молока 4 %-ной жирности содержится 40 кг жира, В 131,4 кг сливок 30 %-ной жирности содержится 39,55 кг жира, а в 868,6 кг обезжиренного молока — 0,44. Общее количество жира в сливках и обезжиренном молоке составляет 40 кг (39,55 + 0,44). Следовательно, расчеты проведены правильно.
Отношение объемов сливок и обезжиренного молока определяют непосредственным замером за определенный отрезок времени; одновременно наполняя кружку сливками, определяют количество обезжиренного молока, полученного за это время. В данном конкретном случае это соотношение составляет 1:7,6, т. е. из 7,6 л молока получается 1 кг сливок и 6,6 кг обезжиренного молока.
Для получения сливок с определенным содержанием жира сливочный винт устанавливают в зависимости от жирности молока.