Сепарирование молока

Сепарирование молока

Сепарирование - это процесс разделения продукта на фракции с различной плотностью во вращающемся сепарирующем устройстве – барабане. Применение сепарирования позволяет получать сливки и обезжиренное молоко. 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:

сеп=8, 77×n²×R×r²× , (10)

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

r - радиус жирового шарика, м;

- плотности плазмы и жирового шарика, кг/м³;

- вязкость молока, Па×с;

n – частота вращения барабана, с^-1;

R- средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, м.

В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции молока находится в прямой зависимости от размеров и плотности жировых шариков, габаритов и скорости вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока.

На процесс сепарирования молока влияют некоторые факторы. В первую очередь оказывает влияние чистота и свежесть молока. Чем меньше в молоке механических примесей, тем ниже титруемая кислотность, тем дольше работает сепаратор без остановок. Кислотность молока перед сепарированием не должна превышать 22⁰С. Так как с повышением кислотности молока нарастает вязкость. Это затрудняет сепарирование.

При сепарировании молока с повышенной кислотностью в грязевом пространстве сепаратора накапливаются, кроме обычной грязевой массы, также 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.

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.

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 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.

Перекачивание молока, особенно подогретого, насосами, высокотемпературная тепловая обработка молока перед сепарированием, хранение в течение длительного времени 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.

При механическом или тепловом воздействии на хранившееся молоко образовавшаяся структура его разрушается, и вязкость понижается почти до первоначальной. 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.

Оптимальной температурой сепарирования является 35-45⁰С, что обеспечивает хорошее обезжиривание. Иногда применяют высокотемпературное сепарирование при температуре 60-85⁰С. При увеличении температуры сепарирования повышается производительность сепарирования. Однако высокотемпературное сепарирование имеет ряд недостатков:

1. увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира;

2. сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока;

3. возрастание раздробления жировых шариков.

Процесс сепарирования осуществляют и при низких температурах (так называемое холодное сепарирование). Но сепарирование при низких температурах на обычных сепараторах приводит к снижению их производительности почти в 2 раза из-за повышенной 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:

- возрастающая вязкость молока;

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

С понижением температуры молока до (4±2)⁰С абсолютная вязкость 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)ºС.

На эффективность сепарирования влияет интенсивность поступления молока в сепаратор по сравнению с паспортными данными, что 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 центра к периферии, к большому диаметру тарелки. Здесь и происходит унос части жировых шариков с потоком обезжиренного молока.

Процесс сепарирования

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, движется к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлен измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко, как более тяжелая фракция, направляется 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. Регулировочный вентиль вкручивают, в результате масса сливок уменьшается, но массовая доля жира увеличивается.

12 3 Следующая ⇒