Механическая обработка молока: сепарирование
Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и естественных (кровь, слизь и т. п.) примесей.
Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высокожирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока (бактериоотделение) и др. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций: плотность дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной среды (плазмы молока), или плотность дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей).
Сепарирование молока осуществляется в специальных машинах — сепараторах. Сепараторы, предназначенные для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, называют сепараторами-сливкоотделителями, а для очистки молока — сепарато-рами-молокоочистителями. Сепараторы-сливкоотделители с устройствами нормализации молока называются сепараторами-нормализаторами.
Механизм сепарирования очень сложен. Его основная сущность заключается в том, что под действием центробежной силы из потока молока выделяется жировая фаза. Скорость выделения жировых шариков (м/с) из молока можно определить по формуле Стокса
ν=(2ω2^) (рм-Рж)/9ц,
где ω — угловая скорость барабана сепаратора, рад/с; Л — средний радиус рабочей часта разделительной тарелки сепаратора, м; г—радиус жирового шарика, м; рм, рж —плотность соответственно молока и жира, кг/м3; μ—динамическая вязкость молока, Па с.
Действительную производительность сепаратора (м3/с) можно определить по формуле Г. И. Бремера с учетом технологического КПД сепаратора:
Q = β(θ,1 ΐ6ω2ΖίΕα) (^ах - i&n) (Рм - Рж)d'/μ,
где β — технологический КПД сепаратора (0,5—0,7); Ζ— число тарелок в барабане; а —угол подъема образующей конуса тарелки, град; Лтах, Amin — максимальный и минимальный радиусы тарелки, м; d — диаметр жирового шарика, м.
Технологический КПД сепаратора называют еще степенью или эффективностью сепарирования. Чем меньше жира остается в обезжиренном молоке, тем выше эффект сепарирования. Нормами определена допустимая массовая доля жира в обезжиренном молоке не более 0,05 %. При правильном сепарировании массовая доля жира в обезжиренном молоке может составлять до 0,03—0,01 %. Эффективность сепарирования определяют также следующим образом:
β = (ММЖМ - М0Ж0) 100 / (ММ,
где мш м0 — масса молока и обезжиренного молока, кг; Жм, Жа — массовая доля жира в молоке и обезжиренном молоке, %.
Скорость выделения жировой фазы из молока зависит от конструктивных особенностей сепаратора (угловой скорости барабана, числа и размеров разделительных тарелок), размеров жировых шариков и степени их дисперсности, плотности разделяемых фракций и вязкости молока. Кроме этого на эффективность выделения жировой фазы из молока влияют его чистота, кислотность, особенности количественного и качественного состава молока коров различных пород и другие свойства.
Увеличение угловой скорости вращения барабана сепаратора очень эффективно для повышения скорости выделения жировой фазы из молока. Однако требования прочности конструкции, надежности, безопасности, а также соображения износа, увеличения потерь на трение, конструктивные трудности ограничивают возрастание угловой скорости вращения барабана сепаратора. Все современные сепараторы работают на сверхкритической частоте вращения барабана — 100—150 с-1. Изменить частоту вращения барабана сепаратора можно только на заводе-изготовителе. Сепарирование молока на предприятиях начинают при поступлении молока в количестве, обеспечивающем непрерывную работу сепаратора в течение 20—30 мин, и достижении барабаном рабочей частоты вращения. Продолжительность разгона для сепараторов производительностью 1000—2000 л/ч составляет 3— 5 мин, а для сепараторов большей производительности — 6— 10 мин.
Массу сливок (кг), полученных при сепарировании, можно определить по формуле
Мся = Мм (Жм - Ж0) (100 - П)/[ 100 (Жсл - Ж0)
где Я— потери при сепарировании, %; — массовая доля жира в сливках, %.
Если требуется установить массу молока, необходимую для получения определенного количества сливок с заданной массовой долей жира, то предыдущая формула видоизменяется:
Мм = 100 МСЛ(ЖСЛ - Жа)/[(ЖМ - Жо) (100 - IT)]
Нормы предельно допустимых потерь массовой доли жира при выработке сливок на низовом молочном заводе и сепараторном отделении приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Норма потерь массовой доли жира, %
| Технологическая операция | Производительность сепаратора, л/ч | |
| до 3000 | 3000 и выше | |
| Взвешивание и очистка молока | 0,03 | 0,03 |
| Подогрев и сепарирование молока | 0,24 | 0,17 |
| Охлаждение и хранение сливок | 0,19 | 0,16 |
| Отбор проб для анализа и органолептической оценки | 0,04 | 0,04 |
Эффективность сепарирования молока
Эффективность сепарирования зависит от содержания жира в молоке, размеров и дисперсности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее они выделяются. Механическое и тепловое воздействия на молоко приводят к перераспределению в нем жировых шариков. Часть шариков агрегируется, образуя комочки, а крупные шарики дробятся на множество мелких. Поэтому необходимо сохранять исходные размеры жировых шариков и избегать больших механических воздействий на молоко до сепарирования при транспортировании его насосами, перемешивании, встряхивании, охлаждении, подогреве, пастеризации и т. п. Наименьшие потери жира с обезжиренным молоком наблюдаются при сепарировании парного молока, не подвергшегося механическому или тепловому воздействию.
Азербайджанская кухня рецепты. Шашлык любительский, люля-кебаб
Скорость выделения жировых шариков обратно пропорциональна вязкости молока, зависящей от температуры. Рекомендуемая температура молока при сепарировании составляет 35— 45 °С и соответствует температуре подогрева молока в секции рекуперации пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. Молоко с массовой долей жира 4 % и выше сепарируют с дополнительным подогревом и уменьшением подачи его в сепаратор.
Наряду с этим температурным режимом применяют и более жесткий — 60—90 "С. Высокотемпературное сепарирование целесообразно для получения высокожирных сливок с массовой долей жира до 82 %, так как сепарируют сливки 30—40%-ной жирности. Кроме этого сепарирование при высокой температуре упрощает технологическую схему переработки молока. Получаемые сливки и обезжиренное молоко можно использовать для дальнейшей переработки без пастеризации. Однако при высокотемпературном сепарировании усиливается дробление жировых шариков, образуется большое количество молочной слизи, резко повышается вспенивание молока, сливок и обезжиренного молока.
Как следствие этого, возрастают потери жира за счет увеличения массовой доли жира в обезжиренном молоке и в пахте при выработке сливочного масла методом сбивания сливок, а также потери сухих веществ при выработке белковых продуктов (творог и др.) за счет необратимой коагуляции белковых веществ, содержащихся в пене. Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке. Большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность, что снижает эффективность работы теплового оборудования. Пена прогревается хуже, чем основная масса продукта. Разница в температуре прогрева пены и продукта может составлять до 10—15 °С и привести к тому, что во вспененном пастеризованном продукте сохранится больше микроорганизмов, в том числе патогенных форм. Вспененное обезжиренное молоко труднее охладить до температуры заквашивания. В связи с этим возникают дополнительные затруднения при выработке обезжиренного творога. Поэтому не рекомендуется сепарировать молоко при повышенных температурах.
На практике применяют также сепарирование холодного молока температурой 4—20 "С. При сепарировании холодного молока на обычных сепараторах их производительность снижается до 50 %. Сливки, полученные при холодном сепарировании молока, имеют большую вязкость, чем после обычного сепарирования. Максимальную вязкость имеют сливки, полученные из сырого холодного молока. При сепарировании холодного молока жировые шарики дробятся меньше. Для холодной очистки молока применяют сепараторы марки ΑΧΟ. При холодной очистке исключается разбивание колоний бактерий и вследствие этого уменьшается бактериальная обсемененность, экономится энергия, сохраняются нативные свойства молока и поддерживается температура, неблагоприятная для развития микрофлоры.
Влияние чистоты и кислотности молока
Чистота и кислотность молока существенно влияют на эффективность его обезжиривания. Сепарирование загрязненного молока с повышенной кислотностью приводит к быстрому заполнению шламом грязевого пространства барабана сепаратора, периферийной части тарелок и частично межтарелочного пространства. Нарушается движение молока между разделительными тарелками и ухудшается его обезжиривание. Длительное хранение молока приводит к нарастанию его кислотности, что также уменьшает эффективность обезжиривания. При сепарировании молока после хранения в течение суток массовая доля жира в обезжиренном молоке увеличивается на 15—20 %. Для избежания повышения кислотности молоко необходимо сразу сепарировать, а получаемые сливки и обезжиренное молоко надо перерабатывать или охлаждать в случае резервирования. Для сепарирования необходимо использовать очищенное молоко кислотностью не более 20°С.
Какие типы стеновых панелей бывают в продаже.
