Сепарирование молока на производстве

Сепарирование молока – это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Процесс сепарирования осуществляется под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Процесс сепарирования молока подчиняется закону Стокса:

где v – скорость выделения жировых шариков, см/с; n – частота вращения барабана сепаратора, с -1 ; R – средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; r – радиус жирового шарика, см; r, r₁ – плотность плазмы и жира, кг/м 3 , m – вязкость, Па×с.

В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и скорости вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность как плазмы, так и цельного молока. Следовательно молоко с большей плотностью будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции.

Кроме того, существенное влияние на процесс сепарирования оказывают кислотность и температура молока.

Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев, в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

Повышение температуры молока способствует снижению его вязкости и переходу жира в жидкое состояние, что улучшает процесс сепарированиия. Оптимальной температурой сепарирования является 35–45 °С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание.

Наряду с сепарированием при температуре 35–45 °С иногда применяют высокотемпературное сепарирование при температуре 60–85 °С. При увеличении температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.

Большое внимание уделяется сепарированию при низких температурах, так называемому сепарированию холодного молока. Однако сепарирование при низкой температуре на обычных сепараторах приводит к снижению их производительности почти в 2 раза из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Процесс сепарирования в сепараторе осуществляется в следующей последовательности (рис. ). 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 движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на котором установлены манометр и регулировочный вентиль (кран).

Регулировочный вентиль предназначен для регулирования жирности получаемых сливок, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке уменьшение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.

Исходя из массового соотношения сливок и обезжиренного молока можно определить требуемую жирность сливок. Определив расчетным путем соотношение между массами слизок и обезжиренного молока, устанавливают это соотношение при помощи регулировочного устройства.

На молочные предприятия молоко поступает с разным содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жир и СОМО должны содержаться в определенном количестве или соотношении. В этой связи необходима нормализация сырья.

Нормализация – это процесс регулирования состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта.

При нормализации исходного (цельного) молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования или к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Массы сливок и обезжиренного молока, необходимых для добавления к исходному молоку, рассчитываются по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной, части молока.

Одним из простейших способов нормализации по жиру является нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока). Добавление нормализующего компонента осуществляется при тщательном перемешивании смеси в емкости.

Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке (рис. .), когда непрерывный поток нормализуемого молока смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.

Нормализация молока с использованием сепаратора-сливкоотделителя осуществляется в следующем порядке: нормализуемое молоко подается на сепаратор-сливкоотделитель, где разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Затем полученные сливки и обезжиренное молоко смешиваются в потоке в требуемом соотношении, а часть сливок (при Ж_М>Ж_НМ) или обезжиренного молока (при Ж_М

Дата добавления: 2016-11-24 ; просмотров: 3420 | Нарушение авторских прав

Сепарирование и нормализация молока

Сепарирование молока – это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Процесс сепарирования молока подчиняется закону Стокса:

v = (2/9) (2р/60) Rr2n2 (с-с1/м)

где v – скорость выделения жировых шариков, см/с; R – средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; r-радиус жирового шарика, см; n – частота вращения барабана сепаратора, С -1 ; с, с₁, – плотность плазмы и жира, кг/м3; м – динамическая вязкость, Па * с.

В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Следовательно, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции.

Кроме того, существенное влияние на сепарирование оказывают кислотность и температура молока.

Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

Повышение температуры молока способствует снижению его вязкости и переходу жира в жидкое состояние, что улучшает сепарирование. Оптимальная температура сепарирования 35. 45 °С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание. Схема работы сепарирующего устройства показана на рисунке 1.

Наряду с сепарированием при 35. 45 °С иногда применяют высокотемпературное сепарирование при 60. 85 °С. С увеличением температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.

Рис.1. Схема работы сепарирующего устройства: а – молокоочистителя; б – сливкоотделителя; / – исходное молоко; 2 – легкая фракция (очищенное молоко или сливки); 3 – частицы, образующие осадок; 4 – осадок (слизь); 5 – тяжелая фракция (обезжиренное молоко)

Большое внимание уделяют сепарированию при низких температурах, так называемому сепарированию холодного молока. Однако сепарирование при низкой температуре на обычных сепараторах приводит к снижению их производительности почти вдвое из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Процесс сепарирования в сепараторе осуществляется в такой последовательности (рис.1, б). 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 движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на котором установлены манометр и регулировочный вентиль (кран).

Регулировочный вентиль предназначен для регулирования жирности получаемых сливок, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке уменьшение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.

Исходя из соотношения масс сливок и обезжиренного молока можно найти требуемую жирность сливок. Определив расчетным путем соотношение между массами сливок и обезжиренного молока, устанавливают это соотношение при помощи регулировочного устройства.

На молочные предприятия молоко поступает с разным содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жир и СОМО должны быть в определенном количестве или соотношении. В связи с этим необходима нормализация сырья.

Нормализация – это регулирование состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта.

При нормализации исходного (цельного) молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования или к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Массы сливок и обезжиренного молока, необходимых для добавления к исходному молоку, рассчитывают по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной части молока.

Один из простейших способов нормализации по жиру – нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока). Нормализующий компонент добавляют при тщательном перемешивании смеси в емкости.

Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке (рис.2, а), когда непрерывный поток нормализуемого молока смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.

Нормализация молока с использованием сепаратора-сливкоотделителя осуществляется в таком порядке: нормализуемое молоко подается на сепаратор-сливкоотделитель, где разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Затем полученные сливки и обезжиренное молоко смешиваются в потоке в требуемом соотношении, а часть сливок (при Жм > Жн м) или обезжиренного молока (при Жи ЖИ. м; б – при Жч

На протяжении всего существования человечества, люди искали действенные способы для увеличения хранения продуктов питания. Раньше это были глубокие ямы, обложенные сеном или льдом. Но с развитием технологий стали появляться новые, эффективные способы, в числе которых механическая обработка еды или сепарирование.

Что это такое и для чего нужно?

Сепарирование молока – это важный этап переработки, в ходе которого происходит разделение молока на сливки и обезжиренную часть (обрат). Данный процесс не только продлевает срок хранения, позволяет получить разные виды кисломолочного продовольствия, но и способствует механическому очищению этого натурального продукта от различных примесей.

Как осуществлялась процедура раньше и сейчас?

Некоторое время назад процесс сепарирования представлял собой такую процедуру: молоко ставили в холодное место, где более тяжелая часть (вода) уходила на дно, а сливки оставались сверху. Такой способ назывался гравитационным. Его минусы были весьма очевидны:

• Молоко занимало место в холодильнике.
• Оно могло прокиснуть раньше, чем просепарироваться.
• Качество сливок при таком сепарировании было низким.

Сегодня же механическая обработка осуществляется на специальном оборудовании, которое так и называется – сепараторы. Различают сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители.

Как выбрать оборудование?

• Если у вас несколько коров/коз и вы решили открыть маленький бизнес по изготовлению кисломолочных продуктов, то вам подойдет аппарат с производительностью не меньше чем 100 л/час. Например, «Мотор СИЧ СЦМ-100-19» или «Сокол MS 100 металлический».
• Если вы начинающий фермер или собираетесь использовать прибор в домашних условиях, то для вас лучшим вариантом будет устройство с производительностью 80 л/час. Например «Фермер ЭС-01 80 литров» или «Пензмаш Салют ЭСБ02-04 80 л».
• Если вы хотите делать сливки или масло во время летнего отдыха на даче, т.е. делать это не регулярно, сезонно, то вам будет достаточно сепаратора от 50л/час. Таких как «Урал М» и «Гидроагрегат Березка».
• Если вы рассчитываете на полноценное фермерское хозяйство, выбирайте оборудование с производительностью от 500л/час. Такой как «Мотор СИЧ 500».

Устанавливать сепаратор следует на краю ровной поверхности в отапливаемом помещении.

Факторы, влияющие на процесс

Существует несколько факторов, которые влияют на качество сепарации:

• Густота жидкости. Чем она больше, тем ниже качество получаемого продукта. Степень густоты можно уменьшить при помощи нагрева молока.
• Жирность молока. Чем оно больше, тем медленнее происходит процесс сепарирования. Для того, чтобы увеличить его скорость, необходимо увеличить количество тарелок для очищения, которые находятся в самом приборе.
• Неправильные технические процессы. Они также влияют на скорость сепарации, замедляя её. Это происходит потому, что грубые насосы деформируют частицы жира при промышленной перекачки молока. Когда частицы круглой формы и крупного размера, разделение происходит вразы быстрее.

Температура исходного продукта – основной критерий, который влияет на качество конечного результата. Оптимальный режим для бытовых сепараторов – 35-45°С.

Технология производства в промышленных масштабах

На производстве сепарирование молока происходит при температуре 35-45°С.

Сам процесс включает несколько этапов:

1. Приём сырья от поставщиков.
2. Подготовительный процесс.
3. Непосредственно само производство.
4. Отправка на проверку.

На производстве следует руководствоваться следующим принципом: перед сепарированием нежелательно подвергать молоко значительному механическому воздействию — перемешиванию, перекачиванию насосами, встряхиванию, так как при этом происходит дробление жировых шариков и повышение отхода жира в обезжиренное молоко.

Подготовка козьего

Вот основные советы, которых необходимо придерживаться:

• Важно дать отстояться молоку перед сепарированием.
• Нельзя закрывать его наглухо, иначе появится козий привкус. Лучше прикрыть его марлей или салфеткой.
• Температура молоко должна быть около 37-40°С.

Коровьего

Для проведения процедуры необходимо учитывать ряд показателей – кислотность, жирность, какой температуры должен быть продукт, чтобы его можно было сепарировать, допустимо ли использовать парное молоко и другие нюансы.

• Очищение молока. Чтобы к вам в тарелку или сепаратор не попала грязь, следует пропустить молоко через фильтр. Можно использовать специальную бумагу или марлю для того, чтобы избавиться от мелких, инородных частиц, например, шерсти.
• Жирность молока. За этим тоже нужно следить. Самое оптимальное значение для сепарирования – 3%.
• Кислотность. Не выше 20°Т.
• Температура. Молоко следует предварительно нагреть до 30-35°С и только тогда начинать сепарирование.
• Перед сепарированием НЕ следует подвергать молоко излишним механическим движениям – перемешиванию и т.д.
• Для хранения молоко нужно охладить до 10°С.
• Для снижения бактериальной загрязненности можно пастеризовать молоко, нагревая его до 65°С в течении 20-30 минут. Затем его можно охладить и отправить либо на хранение, либо в сепаратор.

Лучше всего сепарировать свежее парное молоко, так как оно лучше обезжиривается.

Но это нужно делать ещё во время дойки (то есть сразу). Также есть возможность пропускать парное молоко через сепаратор после кратковременного хранения (1,5-2 ч).

Как правильно сепарировать в домашних условиях?

Козье

Сепарирование козьего и коровьего молока немного отличаются. Сначала рассмотрим этот процесс для козьего:

1. Подготовить молоко к сепарации (принципы смотрите выше).
2. Нагреть его до нужной температуры (37-40°С).
3. Прогреть сепаратор теплой водой, залив её в молокоприёмник.
4. Залить молоко в сепаратор и начать вращение.
5. При гладком шуме открыть сепараторный ключ. Важно делать это медленно и аккуратно!
6. Отрегулировать тумблер так, чтобы получившаяся сметана вытекала тонкой струей.

Сепарирование завершено. Теперь переходим ко второму этапу:

1. Прогоните молоко повторно, чтобы убрать остатки жира с сепаратора.
2. Поместите просепарированные сливки в теплое место на сутки.

Чтобы сметана получилась вкуснее, заполняйте банку не до конца (примерно на 4/5 от всего объема).

Коровье

Ознакомьтесь, как пропускают через сепаратор коровье молоко.

Чтобы получить сливки по средством сепарирования коровьего молока, следует придерживаться следующего плана:

1. Подготовительный этап. Необходимо прогреть сепаратор, пропустив через его барабан горячую воду (около 70°С). После достижения нормального вращения, можно заливать молоко, которое уже заранее подогрето до 30°С.
2. Основной этап. Подвяжите на приёмник сепаратора марлю, а затем увеличьте скорость вращения рукоятки до 65 об/мин. Если вы используете сепаратор с электроприводом – включите его в сеть. После этого откройте кран приёмника. При этом следует периодически подливать молоко в сепаратор, чтобы не прерывать процесс.

Вы можете регулировать жирность сливок с помощью сливного винта. Чтобы увеличить жирность сливок – поверните винт вправо, чтобы уменьшить её – влево.

Когда процесс будет закончен – залейте в приемник 1 л. обрата и, не вращая, выключите аппарат. Когда всё вытечет из отверстия для сливок можно перекрывать кран приёмника.

Заключительный этап. Последнее, что необходимо сделать – это разобрать аппарат и промыть каждую деталь холодной водой, содовым теплым раствором и чистой водой. Затем нужно разложить детали отдельно друг от друга для просушки.

Все детали в сепараторе должны прилегать плотно друг к другу. Не должно быть никаких щелей и зазоров между ними.

Как отличить от цельного?

Существует несколько универсальных параметров, как отличить, сепарированное перед вами молоко или цельное:

• Внешний вид и консистенция. Обезжиренное молоко (обрат) выглядит как однородная жидкость без каких-либо примесей.
• Вкус и запах сепарированного молока должны быть чистым, без каких-либо посторонних привкусов. Однако допустим легкий кормовой привкус.
• Цвет. Сепарированное молоко обычно блеклое, с легким синеватым оттенком.

Основное отличие обезжиренного молока сепаратором от цельного, которое нельзя увидеть невооруженным глазом, — это пониженное содержание жира. Такое свойство позволяет использовать молоко во время диет. Кроме того, оно насыщенно различными минералами (цинком, железом, марганцем) и витаминами, такими как А, В (фолиевая кислота, тиамин, пантотеновая кислота), С, D и другими.

Зная все эти особенности, вы без труда поймете, какое молоко прошло механическую обработку, а какое нет.

Возможные проблемы и пути их решения

Проблемы, связанные с технической стороной и оборудованием:

Проблема №1: Белковые хлопья быстро заполняют грязевую емкость барабана. Это происходит из-за того, что в сепарации участвует молоко с повышенной кислотностью.

Последствия: Снижение скорости сепарирования молока.

Решение: Регулярное ручное очищение сепаратора.
Проблема №2: Увеличение молочнокислых бактерий, которое происходит из-за повышения температуры при сепарировании до 45°С.

Последствия: Быстрая порча продукта.

Решение: Использование молока, которое нагрето до 20-30°С.
Проблема №3: Снижение эффективности процесса из-за увеличения расстояния между тарелками барабана.

Решение: Увеличение количества этих тарелок и регулярная эксплуатация сепаратора.

Причины, по которым сепаратор не отделяет сливки от молока:

1. Вы заливаете слишком много молока. Решить эту проблему достаточно просто: регулировать подачу можно специальными флажками.
2. Недостаточная скорость сепаратора. Чтобы избежать этого, разгоняйте ротор аппарата сильнее.
3. Вы заливаете слишком горячее молоко в сепаратор. Температура молока не должна превышать 40°С.
4. Ошибка при сборке устройства. Вы что-то поставили не на своё место. Для решения этой проблемы можно обратиться к профессионалу или воспользоваться инструкцией.
5. Зазоры между деталями устройства. Тщательно проверяйте их наличие при сборке аппарата.

Немного о густоте сливок

Нормальная густота сливок колеблется между 24 и 28% жира.

• Для того, чтобы быть уверенным, достаточной ли густоты сливки, необходимо знать, насколько жирно сепарируемое молоко и какой процент сливок отделяет сепаратор.
• При средней жирности молока в 4 %, сепаратор должен отделять 15 % сливок.
• При 3 % жира в молоке нужно, чтобы сепаратор отделял 12 % сливок и т.д.

Ввиду того, что % жира в молоке русских коров в среднем около 4 %, то надо установить сливочный винт на 15 %.

Теперь вы знаете все секреты качественного сепарирования молока. Следуйте все принципам, которые были описаны в статье и тогда вы сможете насладиться различными видами кисломолочной продукции, не причинив при этом вреда здоровью.