Сразу же после очистки молоко охлаждают до 4…10°С и хранят при этой температуре до отправки на молокоприемные пункты.
Охлаждать молоко необходимо не только летом, но и зимой. Охлаждению подвергают также молоко после тепловой обработки.
Охлаждение молока можно проводить несколькими способами. Выбор способа охлаждения зависит от многих факторов, в том числе от типа охладителя, количества охлаждаемого молока, наличия холодной воды, добываемой из глубоких скважин, обеспеченности хозяйства электроэнергией для получения искусственного холода и др.
Наибольшее распространение получили различные оросительные охладители.
Охладители молока по конструкции делятся на плоские и круглые, открытого и закрытого типа; по числу рабочих секций – на одно- и двухсекционные; по режиму работы – на прямоточные (параллельные) и противоточные.
На рабочие поверхности оросительных охладителей молоко поступает самотеком или под напором (орошает поверхность) и стекает по ним тонким слоем навстречу или параллельно движущемуся по другой стороне поверхности хладоагенту. При этом теплота от молока через тонкую стенку аппарата передается охлаждающей жидкости, которой может быть холодная вода с температурой не выше 10°С; ледяная вода, охлаждаемая во фригаторах или на холодильных установках до температуры 0…+4 °С, или рассол, охлаждаемый на холодильных установках и имеющий минусовую температуру.
Охладители, в которых охлаждающая жидкость движется сверху вниз в одном направлении с молоком, называют параллельными или прямоточными; а охладители, в которых охлаждающая жидкость движется под напором навстречу охлаждаемому молоку, – противоточными. Противоточный режим охладителя наиболее эффективен.
Конечная температура молока тем ниже, чем меньше начальная температура молока и воды. Разность между температурой охлажденного молока и начальной температурой воды обычно составляет от 2 до 5°С. Чем лучше охладитель, тем меньше эта разность. Например, при начальной температуре воды 10°С в односекционном противоточном охладителе молоко можно охладить до температуры 12…15°С. Для достижения глубокого охлаждения необходимо использовать воду с более низкой температурой или рассол. Например для охлаждения молока до 8°С необходима вода о температурой 3…6°С, а для глубокого охлаждения молока до 4…6 °С применяют рассол, имеющий минусовую температуру (–10…–12°С).
Вода, пройдя через охладитель, получает от молока теплоту и нагревается до 16…19°С; в зимнее время эту воду используют для поения коров и телят.
При помощи холодной водопроводной воды, добытой из глубоких скважин, можно «отнять» от молока до 80…85% излишней теплоты и тем самым в 4…5 раз уменьшить мощность холодильных установок и соответственно расход электроэнергии.
Некоторые схемы охлаждения с применением одно- и двухсекционных охладителей, а также танков-охладителей показаны на рисунке 5.1. Применяя схемы а и б, молоко можно охладить до 10…15°С, схему в – до 8…10°С, схемы г и д – до 4…6 °С.
а – с использованием колодезной воды (после охлаждения воду сливают в канализацию или используют для поения животных в зимнее время); б – то же (вода циркулирует в замкнутой системе и поступает в охладитель после охлаждения окружающим воздухом); в – с использованием «ледяной» воды, охлаждаемой и холодильной установке; г – с применением двухсекционного охладителя, во второй секции которого циркулирует рассол, охлажденный до минусовой температуры на холодильной установке; д – с применением танка-охладителя
Наиболее эффективны пакетные оросительные охладители (например, ООМ-1000А) и пластинчатые охладители, которые являются универсальными агрегатами, так как снабжены очистителями молока.
Пластинчатый молочный охладитель типа ОМ состоит из набора теплообмеиных пластин 10 (рис. 5.2), подвешенных на двух горизонтальных штангах (нижняя 9 – направляющая), которые закреплены в стойке 11. Тонкостенные пластины из нержавеющей профилированной стали с прокладками 7 собирают в одну секцию. Благодаря резиновым прокладкам внутри секции образуются изолированные каналы для прохождения охлаждаемого молока и охлаждающей жидкости. Каналы соединяются со штуцерами 1 для входа и выхода молока и жидкости.
Молоко распределяется по нечетным каналам между пластинами, стекает по рифленым поверхностям пластин вниз. Охлаждающая жидкость, подаваемая насосом, поднимается по четным каналам и через пластину отбирает теплоту у молока. Таким образом, молоко быстро охлаждается до заданной температуры.
Пластинчатые охладители имеют высокую эффективность охлаждения, небольшую массу, они компактны, их легко можно подобрать в наиболее оптимальном сочетании.
Высокая эффективность охлаждения достигается благодаря профилированным тонкостенным пластинам, которые не только хорошо проводят теплоту, но и создают турбулентное движение молока и охлаждающей жидкости, при этом теплота отводится от молока сразу через две пластины.
Наиболее распространенные металлы для изготовления теплообменных пластин и деталей, соприкасающихся с молоком – никелесодержащая нержавеющая сталь и титан.
Ряд пластинчатых аппаратов имеют легкоразборную конструкцию, позволяющую быстро ослаблять пакет и сливать остаток жидкости без полной разборки аппарата.
При эксплуатации и техническом обслуживании пластинчатых охладителей нужно проявлять осторожность, чтобы не повредить фигурные резиновые прокладки, отделяющие одну пластину от другой.
Недостаток пластинчатых охладителей – большое число фигурных резиновых прокладок, которые требуют осторожного и умелого обращения с ними.
Высокопроизводительные пластинчатые охладители оснащены приборами автоматического контроля, регулирования и регистрации температуры охлаждения молока.
Охладитель снабжен центробежным очистителем, производительностью от 400 до 600 л/ч.
Технология и оборудование для сепарации и пастеризации молока.
Сливки от плазмы молока можно отделять двумя способами – отстаиванием и сепарированием.
Сепарирование молока – это механический способ разделения цельного молока на обезжиренное молоко и сливки с использованием для этого разности удельных весов и центробежной силы.
Преимущества сепарирования молока состоят в следующем:
степень обезжиривания достигает 99,98% против 70…75% при отстаивании;
возможность получения свежих сливок и обезжиренного молока для молодняка;
дополнительная очистка сливок и молока от механических примесей;
возможность регулировки жирности сливок в больших пределах.
Молоко сепарируют с помощью сепараторов.
Зооинженерные требования к сепараторам. К сепараторам предъявляют следующие требования:
конструкция сепаратора должна обеспечивать непрерывность процесса, быстроту разделения и возможность автоматизации;
наиболее полное выделение жира из молочной плазмы;
продолжительность работы сепаратора без остановок;
возможность регулировки жирности сливок в заданных пределах;
отсутствие пены во время сепарирования;
полное удовлетворение санитарно-гигиенических требований;
плавность и легкость хода, надежность и долговечность работы;
быстрота разборки и сборки;
простота устройства, удобство в эксплуатации и обслуживании.
Классификация сепараторов. Сепараторы для молока классифицируют по следующим показателям:
производственному назначению. К ним относятся: сливкоотделители, очистители с ручной очисткой грязевого пространства грязевой камеры и саморазгружающиеся, нормализаторы, универсальные сепараторы, специальные сепараторы для дробления жировых частиц (гомогенизаторы) и получения высокожирных сливок при любых температурах молока;
способу защиты процесса от доступа воздуха – открытые, полугерметические и герметические;
способу привода – с ручным, механическим и комбинированным приводом.
Конструкция сепараторов. Рассмотрим некоторые сепараторы.
Сепаратор СОМ-3-1000 состоит из станины, механизма привода, барабана и молочной посуды.
Основной рабочий орган – барабан. В него входят корпус с центральной трубкой, тарелкодержатель, пакет разделительных тарельчатых вставок, верхняя разделительная тарелка, крышка, уплотнительное кольцо и затяжная гайка.
Центральная трубка корпуса закрыта снизу. Ее ребро служит для установки в прорезь веретена барабана. Верхняя разделительная тарелка в центральной части имеет цилиндрическую вытяжку, в которой сбоку помещена впайка с отверстием для регулировочного винта. На поверхности разделительных тарелок находятся три отверстия, расположенные на 120° один относительно другого. Они образуют в пакете три канала для прохода молока. Зазор между тарелками 0,4…0,5 мм. Свободное пространство между пакетом тарелок и крышкой корпуса называют грязевым.
Технологический процесс работы сепаратора заключается в следующем. Из поплавковой камеры молоко через центральную трубку барабана движется в его нижнюю часть и, поднимаясь через каналы пакета тарелок, распределяется между ними и движется от центра барабана к его периферии по межтарелочным пространствам. Более легкие жировые шарики выделяются из молока в межтарелочных пространствах и всплывают, образуя потоки в направлении оси барабана. Обезжиренное молоко движется к периферии барабана, где в грязевом пространстве из него выделяются механические примеси Очищенное обезжиренное молоко проходит над разделяющей тарелкой к отверстию для выхода его из барабана в молочную посуду. Сливки поднимаются к центральной трубке, движутся под верхней разделительной тарелкой и выводятся через отверстие регулировочного винта в сборник для сливок. Жирность сливок регулируют поворотом винта выходного отверстия для сливок.
Пастеризацией называется процесс нагрева молока до температуры 63…90°С при атмосферном давлении с целью уничтожения микроорганизмов и сохранения питательных свойств молока при хранении.
Тепловая обработка молока до температуры не менее 110°С называется стерилизацией.
Стерилизацию применяют при производстве особо стойкого в хранении цельного молока и молочных консервов, предназначенных для длительного хранения.
В производственной практике используют три режима пастеризации:
длительный – нагрев молока до температуры 63 °С с последующей выдержкой при этой температуре в течение 30 мин;
кратковременный – до температуры 72 ºС с выдержкой в течение 20…30 с;
мгновенный – до температуры 85…90 °С без выдержки.
Для создания тепловых режимов пастеризации и стерилизации на животноводческих фермах и комплексах применяют соответствующее оборудование.
Зооинженерные требования к пастеризаторам молока. Аппараты, применяемые для пастеризации молока и молочных продуктов, называют пастеризаторами. К ним предъявляют следующие требования:
обеспечение полного уничтожения микробов всех форм;
универсальность в отношении возможности обработки различных продуктов;
работа аппарата не должна ухудшать иммунобиологические, физические и химические свойства продуктов;
высокая производительность при малом расходе пара;
простота устройства и надежность в эксплуатации;
рабочие органы аппарата, соприкасающиеся с продуктом, должны быть стойкими против химических воздействий продукта и моющих жидкостей;
отсутствие потерь молока и молочных продуктов при пастеризации.
В зависимости от типа нагревателя при пастеризации используют тепловое воздействие (тепловое нагревание), холодное обеззараживание с использованием ультрафиолетового облучения и высокочастотного вибратора, электронагрев (индукционный и омический).
Классификация пастеризаторов. Аппараты для пастеризации молока, получившие наибольшее распространение в сельскохозяйственном производстве, подразделяются по следующим признакам:
по конструкции – открытого (с доступом воздуха) и закрытого (без доступа воздуха) типов; трубчатые и пластинчатые с вытеснительным барабаном; вакуумные и пароконтактные;
характеру выполнения процесса – непрерывного и периодического действия;
источнику использования энергии – тепловые и электрические;
режиму работы – длительной, кратковременной и мгновенной пастеризации.
Для пастеризации молока и молочных продуктов используют как отдельно пастеризаторы, так и системы, включающие в себя пастеризаторы и охладители, работающие в автоматизированном режиме.
Ванны длительной пастеризации типа ВДП отличаются по вместимости, габаритам и массе.
Пастеризатор паровой с двухсторонним обогревом (рис. 16.2) состоит из станины, на которой установлены барабан с механизмом привода, вертикального вала со шкивом и траверсой. Ванна и корпус паровой рубашки закреплены на опоре станины. Соединения уплотнены резиновыми прокладками. На ванне со стороны паровой рубашки предусмотрены капельные кольца для отвода конденсата. Крышка барабана крепится к ванне струбцинами.
Похожая информация.
С помощью такого комплекса, как оборудование для переработки молока, из сырого продукта вырабатываются различные виды пастеризованного компонентов, кефира нежирного, классического творога и сметаны. Все эти продукты являются востребованными на рынке. Реализовать их более выгодно, чем переработанную сырьевую массу.
Все оборудование для переработки молока, в комплексе состоит из нескольких видов и, каждый элемент молокоперерабатывающей цепи, выполняет свою индивидуальную функциональную задачу.
Состав линии для переработки молока
1. Емкостное оборудование для переработки молока, с помощью которого осуществляется рабочий процесс. Данный вид приспособлений состоит из всех типов тары, для приема и хранения молока: заквасочников, ванн длительной пастеризации и многого другого.
2. , используются с целью получения из цельного молока таких основных составляющих, как сливки и, обратные сепараторы, также помогают эффективно очищать молоко от наличия в них любых посторонних компонентов. Более того, комплектация сепараторов с помощью дополнительных приспособлений, позволяет разделить молоко на различные типы жирных ингредиентов. Пользоваться сепараторными механизмами возможно и в других сферах производительной деятельности для того, чтобы разделить аналогичные типы продуктовых изделий.
3. Гомогенизаторы. Данный вид такого комплекса, как оборудование по переработке молока, применяется организациями молочного производства. С их помощью создается мелкоизмельченная масса и высокодиспесионная эмульсия из молочных образований. Гомогенизаторами оборудуют предприятия, которые производят сливки, разнообразные типы застывших молокопродуктов и консервы с молочными составляющими.
4. К теплообменным установкам относят различные виды охладителей и пастеризаторов. Охладители молока работают на основе фреона, льда, охлажденной воды и пропиленгликоля. Лед в таких охладителях накапливается заранее, благодаря чему, устройство в работу может быть включено в любое время.
Это особенно важно при наличии разницы между тарифами на электроэнергию в разные периоды времени. Оборудование по переработке молока, которым пользуется молочная промышленность, охлаждают молоко. Делается это путем орошения емкости с помощью ледяной воды. Приспособления для обмена тепловой энергией функционируют с высокой скоростью.
5. Оборудование для переработки молока имеет в своей комплектации специальные пастеризаторы, которыми пользуются на молокоперерабатывающих заводах для того, чтобы уничтожить болезнетворные организмы. Данный процесс выполняется путем тепловой обработки сырья. Процесс пастеризации позволяет сохранить всю ценность продуктов в полной мере.
5. Эмульгаторы, диспергаторы. Использование данного вида приспособлений в такой промышленной линии, как оборудование для переработки молока, позволяет превратить порошкообразные и жидкие вещества во всевозможные эмульсии. Подобной аппаратурой пользуются на заводах, которые производят разные виды творожных сырков и паст, майонеза, маргарина, а также подобные виды продуктов.
6. Одной из наиболее востребованных линий, которой пользуется молочная промышленность, являются установки, применяемые для , мороженого, масла, сгущенного молока. Производственными линиями молочной промышленности являются также установки, которые позволяют восстанавливать сухое молоко.
7. Санитарно-гигиеническими установкам называют аппаратуру, которая используется для того, чтобы помыть и осуществить санитарную обработку всех видов устройств, которые имеют непосредственный контакт с молоком.
Практическое занятие № 2
Оборудование для механической обработки молока и молочных продуктов
2.1. Оборудование для разделения и концентрирования молока мембранными методами
К мембранным методам обработки молока относят ультрафильтрацию, обратный осмос и электродиализ.
Сущность всех мембранных методов - это разделение и концентрирование молочного сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления (ультрафильтрация и обратный осмос) или электрического поля (электродиализ).
Ультрафильтрацию используют для выделения белков из молока и молочной сыворотки; при обратном осмосе происходит концентрирование молочного сырья, так как через мембраны проходит только вода; электродиализу подвергают молочную сыворотку с целью ее деминерализации.
Исполнительный орган установок для фильтрации и обратного осмоса - полупроницаемая мембрана на основе ацетата целлюлозы и пористых полимерных материалов. Для ультрафильтрации применяют мембраны с размерами пор 500нм. Такие мембраны задерживают молекулы с размерами большими, чем размеры пор, и пропускают мелкие молекулы. Процесс ультрафильтрации проводят под давлением 0,1...0,5 МПа. Для обратного осмоса используют полупроницаемые мембраны с размерами пор менее 50 нм, процесс ведут при давлении 1...10 МПа.
Мембранный аппарат - это устройство, состоящее из корпуса, мембраны, дренажного узла, крепежных деталей, конструктивных элементов для ввода исходного раствора и выхода концентрата и фильтрата, перемешивания и др. Для мембранного разделения применяют четыре типа аппаратов: плоскорамные, трубчатые, рулонные и с полыми волокнами. На рис. 2.1 показаны основные типы мембранных аппаратов.
Промышленные мембранные аппараты представляют собой пакеты, блоки, комплексы мембранных элементов: ячеек, секций, модулей. Мембранный аппарат обычно является частью мембранной установки периодического или непрерывного действия, в которую входят также насосы, дозирующие устройства, емкости для исходного раствора, фильтрата, концентрата и моющих растворов, соединительные трубопроводы и контрольно-измерительные приборы.
Ультрафильтрационная установка состоит из фильтрующего аппарата, насоса для подачи в аппарат продукта, насоса для проталкивания продукта через мембранные фильтры, соединительных трубопроводов и регулирующих вентилей.
Главной частью фильтрующего аппарата является полупроницаемая мембрана - тонкая пористая пленка, размеры пор которой менее 0,5 мкм. Пленка помещается на макропористую подложку, усиливающую ее механическую прочность. Обычно в качестве подложки применяется пористая нержавеющая листовая сталь толщиной 0,5...3 мм с порами 0,5...10 мкм.
Рис 2.1. Мембранные аппараты:
а - плоскорамный: 1- фланец, 2- мембрана, 3- дренажная пластина, 4- уплотнительная пластина, 5- разделительная пластина; б - трубчатый: 1- герметизирующий материал (компаунд), 2- корпус, 3- трубчатая мембрана; в - рулонный: 1- трубка для отвода фильтрата, 2- мембрана, 3- каналообразующий элемент (турбулизатор), 4- подложка – дренаж, 5- клеевое соединение; г - с полными волокнами: 1- подложка-дренаж, 2- шайба с полым волокном, 3- корпус, 4- полое волокно, 5- крышка.
На первой стадии в результате ультрафильтрации получают концентрат, содержащий от 3 до 15 % белка и лактозно-солевой раствор. На второй стадии лактозно-солевой раствор пропускают через обратноосмотическую мембрану и получают концентрированный раствор лактозы (10...20 %) и фильтрат, который представляет собой 1%-ный раствор солей.
Конструкции ультрафильтрационных установок для обработки молочных и пищевых продуктов разнообразны. В наиболее совершенных, например в системе «Сартокон-2», фильтруемая жидкость проталкивается с помощью насоса через тонкие каналы между двумя фильтрами.
Часть жидкости проходит через мембранные фильтры, а остальная попадает в емкость с исходным продуктом, чтобы вновь рециркулировать через систему. Непрерывный тангенциальный поток вдоль поверхности фильтра приводит к эффективной фильтрации, так как не позволяет задержанным частицам или веществам осесть на поверхности фильтров и блокировать их. Эффект очистки усиливается благодаря использованию в узком канале между фильтрами специальной сетки, вызывающей турбулентность потока.
В системе применяются модули «Микросарт» с мембранными фильтрами из ацетата целлюлозы или полиолефина с порами размерами 0,1; 0,3; 0,45 мкм или модули «Ультрасарт» с ультрафильтрами из триацетата целлюлозы или полисульфона с номинальной селективностью по молекулярной массе, 10000 и 5000.
Производительность системы «Сартокон-2» зависит от числа установленных в ней модулей, площадь поверхности которых может изменяться в пределах 0,7...4,9 м2 при ультрафильтрации и 0,7,..4,2 м2 при микрофильтрации.
2.2. Оборудование для разделения гетерогенных систем
Сущность процесса разделения (сепарирования) молока, как и любой гетерогенной системы, заключается в осаждении дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил.
При сепарировании молоко разделяется на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко).
По назначению различают сепараторы-молокоочистители, сепараторы-сливкоотделители, сепараторы для получения высокожирных сливок и универсальные со сменными барабанами.
По способу подачи молока и отвода продуктов сепарирования аппараты бывают открытые, полузакрытые и закрытые.
В открытых сепараторах производительностью до 0,3 кг/с подача молока, отвод сливок и обезжиренного молока происходят в соприкосновении с воздухом. В этом случае образуется молочная пена, ухудшающая условия эксплуатации сепараторов. В полузакрытых сепараторах производительностью 0,5... 1 кг/с молоко подается открытым способом, а отвод продуктов - закрытым под напором. В закрытых (герметических) сепараторах производительностью свыше 1 кг/с подача молока и отвод продуктов сепарирования происходят без доступа воздуха под давлением по трубам.
По способу удаления из барабана механических примесей и белкового сгустка сепараторы могут быть с ручной выгрузкой осадка (остановка сепаратора, разборка и очистка барабана), с периодической выгрузкой через окна в корпусе барабана (саморазгружающиеся) и с непрерывной выгрузкой осадка через сопла по периферии корпуса барабана (творожные).
В зависимости от типа привода сепараторы могут быть с ручным и электроприводом. Передача вращения от электродвигателя к барабану у сепараторов второй группы осуществляется с помощью винтовой пары или ременной передачи. Барабаны сепараторов небольшой производительности устанавливают непосредственно на валу двигателя.
Один из основных технологических параметров, характеризующих работу сепараторов, - температура сепарируемого или очищаемого продукта.
Молоко, направляемое на сепарирование или очистку, должно иметь температуру 40...45°С. Высокотемпературное сепарирование проводят при температуре 60...85˚С, при сепарировании холодного молока продукт имеет температуру 4...10˚С.
Основными узлами сепаратора любого типа (рис. 2.2) являются станина, состоящая из корпуса и чаши, барабан, приемно-выводное устройство и приводной механизм, включающий в себя вертикальный вал (веретено) и горизонтальный вал с зубчатым колесом.
В корпусе станины размещен приводной механизм, на вертикальном валу которого установлен барабан. Чаша станины закрыта крышкой, служащей для размещения приемно-выводного устройства. У саморазгружающихся и сопловых сепараторов имеется приемник осадка или сгущенной фракции (например, творожного сгустка). Электродвигатель фланцевого исполнения расположен сбоку от станины, и его вал соединяется с приводным механизмом через разгонную центробежную фрикционную муфту.
В зависимости от технологического назначения барабаны сепараторов различаются конструктивным исполнением (рис. 2.3).
Рис 2.2. Сепаратор - молокоочиститель полузакрытого типа с ручной выгрузкой осадка:
1- корпус станины, 2- тормоз, 3- приемно - выводное устройство, 4- крышка сепаратора, 5- чаша станины, 6- стопор барабана, 7- барабан, 8- вертикальный вал (веретено), 9- зубчатое колесо горизонтального вала.
Барабан сепаратора-сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка (рис. 2.4) состоит из основания, уплотнительного кольца, тарелкодержателя, пакета тарелок, разделительной тарелки, корпуса и стяжной гайки. Основание барабана имеет сложную форму и представляет собой днище с центральной трубкой. В трубке имеется три прямоугольных канала для прохода молока в тарелкодержатель. Верхняя часть трубки имеет резьбу для крепления стяжной гайки. На ободе основания сделан вырез под фиксатор корпуса, а на конической части основания - выступ для фиксации тарелкодержателя с пакетом тарелок. В центре основания имеется продолговатый выступ, обеспечивающий надежное зацепление барабана с вертикальным валом сепаратора.
Пакет из 48...56 тарелок служит для образования межтарелочного пространства, в котором происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко.
Зазор межтарелочного пространства создается тремя шипами высотой 0,4 мм, расположенными на внешней стороне каждой тарелки Последняя тарелка имеет шипы с обеих сторон, что позволяет образовать зазор не только с соседней тарелкой, но и с основанием барабана. В каждой тарелке по три отверстия; при сборке тарелок в пакет формируются вертикальные каналы, через которые молоко распределяется в межтарелочном пространстве.
Рис 2.3. Технологические схемы барабанов сепараторов различных типов:
а - барабан сепаратора - разделителя (сливкоотделителя), б - барабан сепаратора - осветлителя(молокоочистителя), в - барабан соплового сепаратора (творожного), г - барабан сепаратора с периодической выгрузкой осадка: 1- тарельчатые вставки, 2- осадок (сепараторная слизь), 3- тяжелая фракция (обезжиренное молоко), 4- легкая фракция (сливки), 5- осветленная жидкость (чистое молоко), 6- творожная сыворотка, 7- приемник творога, 8- творожный сгусток, 9- сопло, 10- напорный диск сливок, 11- напорный диск обезжиренное молока, 12- разгрузочные окна, 13- подвижное днище (поршень), 14- клапан управления движением поршня, 15- приемник осадка.
На верхней поверхности разделительной тарелки выполнены три ребра, обеспечивающие необходимый зазор между внутренней поверхностью корпуса барабана и разделительной тарелкой. В верхней цилиндрической части разделительной тарелки есть отверстие для отвода сливок.
Корпус барабана имеет коническую форму с некоторым расширением в основании, которое образует грязевое пространство. В нижней части корпуса с наружной стороны расположен фиксатор, входящий при сборке в вырез основания барабана. В верхней части шейки корпуса имеются два щелевых выходных канала для отвода обезжиренного молока, отверстие для выхода сливок и регулировочный винт, представляющий собой втулку с резьбой.
Количественное соотношение между сливками и обезжиренным молоком в сепараторах может изменяться в весьма широких пределах -от 1: 3 до 1:12. При этом необходимое соотношение достигается с помощью регулировочных устройств, принцип действия которых основан либо на изменении скорости истечения сливок или обезжиренного молока путем изменения напора, либо на изменении сечения выходного отверстия.
Рис.2.4. Барабан сепаратора - сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка: 1- стяжная гайка, 2- корпус барабана, 3- разделительная тарелка, 4- пакет тарелок, 5- тарелкодержатель, 6- уплотнительное кольцо, 7- основание барабана.
При первом способе регулировочный винт с отверстием неизменного сечения ввертывают внутрь. Скорость истечения сливок снижается, так как центробежная сила по мере приближения винта к оси вращения уменьшается, а с ней уменьшается и напор. Сливок при этом будет выходить меньше, но они будут более вязкими и содержать больше жира.
Второй способ регулирования жирности сливок реализован в полузакрытых сепараторах-сливкоотделителях. Отличительной особенностью барабана сепаратора такого типа является конструкция разделительной тарелки, в верхней части которой размещены две напорные камеры. В одной камере находится напорный диск сливок приемно-выводного устройства сепаратора. В камере, расположенной в горловине крышки барабана, размещен напорный диск обезжиренного молока. В таких сепараторах соотношение количества сливок и обезжиренного молока регулируется вентилями (дросселями), установленными на патрубках приемно-выводного устройства.
Более сложное устройство имеют барабаны сепараторов с периодической выгрузкой сепараторной слизи (осадка). В основании барабана (рис. 2.5) расположено подвижное днище (поршень). Уплотнение между основанием, а также крышкой барабана и поршнем обеспечивают уплотнительные кольца. На уровне стыка между поршнем и крышкой барабана размещены окна для выгрузки осадка. В верхнем положении поршня окна закрыты, при его опускании осадок выгружается через окна в приемник.
Рис. 2.5. Барабан сепаратора - сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка:
1- основание барабана, 2- подвижное днище (поршень), 3, 5- уплотнительные кольца, 4- окно для выгрузки осадка, 6- затяжное кольцо, 7- крышка барабана, 8- клапан разгрузки, 9- жиклер, 10- распределительное кольцо буферной воды.
Принцип работы барабана сепаратора-сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка основан на создании определенного перепада давления между молоком в барабане и жидкостью (буферной водой) под подвижным днищем (поршнем). Разгрузкой управляют с помощью гидравлической системы в ручном и автоматическом режимах. Основные элементы системы - гидроузел и пульт управления.
В состав гидроузла (рис. 2.6) входят фильтр, редуктор для регулирования давления воды в системе разгрузки барабана (буферной воды), манометры, электромагнитный вентиль для подачи размывочной воды в приемник осадка, ручные вентили для управления работой сепаратора вручную, а также трехходовой кран для подпитки водой полости под подвижным днищем (поршнем) барабана в закрытом положении.
Пульт управления включает в себя три реле времени, кнопки включения пульта и ручной разгрузки, сигнальные лампы и предохранители. Программное реле времени служит для установки интервала между разгрузками (30мин), а также управления работой двух других реле. Одно из них необходимо для управления работой электромагнитным вентилем подачи размывочной воды, второе-для регулирования времени разгрузки (0,2...0,5с) барабана сепаратора.
Гидравлическая система управления разгрузкой сепаратора воздействует на подвижное днище (поршень) барабана с помощью двух клапанов разгрузки, расположенных в корпусе барабана под углом 180°. Клапаны соединены высверленными в теле основания каналами с полостью под поршнем и устройством подачи буферной воды под основанием барабана. Они открываются в пространство между вертикальной стенкой барабана и кожухом сепаратора. Приемно-выводные устройства сепараторов предназначены для ввода молока в сепаратор и отвода продуктов сепарирования. У сепараторов открытого типа (рис. 2.7) приемно-выводное устройство представляет собой чашеобразную емкость, надеваемую на станину сепаратора.
Рис. 2.6. Схема подключения гидроузла саморазгружающегося сепаратора:
1- фильтр, 2, 6- вентили ручного управления, 3- электромагнитный вентиль подачи размывочной воды, 4- трехходовой кран режимов работы, 5- электромагнитный вентиль подачи буферной воды, 7, 9- манометры, 8- редуктор давления, РВ - реле времени.
Емкость состоит из приемной поплавковой камеры и двух распределительных камер с рожками для сливок и обезжиренного молока. Приемная поплавковая камера обеспечивает равномерную подачу молока, поступающего из емкости для хранения. Поплавковая камера имеет в центре трубку с калиброванным отверстием, его диаметр обеспечивает номинальную производительность сепаратора при определенном уровне молока, который поддерживается с помощью поплавка. При недостаточном уровне молока поплавок опускается и открывает доступ молока из емкости в камеру. При превышении номинального уровня поплавок закрывает сливное отверстие емкости с молоком, и уровень в камере понижается.
Элементы чашеобразной емкости сепаратора открытого типа изготовлены из листового металла (обычно луженого или нержавеющего стального листа), у сепараторов небольшой производительности-из полимерных материалов.
Для того чтобы обеспечить попадание вытекающих из отверстий в барабане сливок и обезжиренного молока в соответствующие распределительные камеры, вертикальные валы сепараторов открытого типа можно регулировать по высоте специальным винтом, расположенным под нижней опорой вертикального вала сепаратора. Вместе с валом опускается или поднимается барабан.
Рис. 2.7.Сепаратор-сливкоотделитель открытого типа:
1- чаша станины, 2- распределительная камера обезжиренного молока, 3- распределительная камера сливок, 4- приемная поплавковая камера, 5- поплавок, 6- днище чашеобразной емкости, 7- кран, 8- трубка поплавковой камеры, 9- винт регулировки жирности сливок, 10- пробка заливки масла, 11- кнопка пульсатора, 12- смотровое окно уровня масла, 13- пробка слива масла, 14- винт регулировки барабана по высоте.
У сепаратора малой производительности с электроприводом эта регулировка связана с подъемом или опусканием двигателя вместе с барабаном с помощью винта в днище корпуса сепаратора. Полузакрытые сепараторы имеют более сложную конструкцию приемно-выводного устройства (рис. 2.8), которое состоит из одного (для молокоочистителей) или двух (для сливкоотделителей) напорных дисков.
Напорный диск выполнен в виде двух плоских кружков, между которыми расположено несколько спиральных каналов для жидкости. С помощью концентрично расположенных патрубков каналы дисков соединены с отводными трубками, на концах которых находятся регулировочные вентили-дроссели.
По оси приемно-выводного устройства установлена центральная трубка, по которой молоко поступает в барабан. Трубка может быть соединена непосредственно с трубопроводом подачи молока или с поплавковой камерой, регулирующей подачу молока в сепаратор.
С помощью регулировочных вентилей можно изменять жирность получаемых сливок. Интенсивность потока сливок измеряется ротаметром-сливкомером, представляющим собой корпус с находящимся в нем поплавком. На поплавке установлен шток, который входит в стеклянную градуированную трубку. Чем интенсивнее движение потока сливок, тем выше поднимается поплавок. По положению головки штока относительно шкалы трубки оценивается расход сливок за единицу времени.
При работе сепаратора поступающее в барабан молоко вытесняет продукты сепарирования в напорные камеры. Вращаясь вместе с этими камерами, сливки, обезжиренное или очищенное цельное молоко захватываются спиральными каналами неподвижных дисков. При этом скоростной напор вращающейся жидкости переходит в напор статический, в результате чего в каналах дисков давление продуктов сепарирования поднимается до 250...300 кПа. С помощью этого давления сливки и обезжиренное молоко перемещаются по трубопроводам в теплообменные аппараты из емкости для хранения. Таким образом, сепаратор выполняет функции насоса.
Рис. 2.8. Приемно-выводное устройство полузакрытого сепаратора сливкоотделителя:
1- напорный диск сливок, 2- напорный диск обезжиренного молока, 3- патрубок вывода продуктов сепарирования, 4- регулировочный вентиль сливок, 5, 7- манометры, 6- центральная трубка входа молока, 8- регулировочный вентиль обезжиренного молока.
В герметичном сепараторе молоко на сепарирование подается в барабан снизу, через полый вертикальный вал, который нижним концом выходит под станину. На конце вала закреплены диски насосного устройства, которые, вращаясь вместе с валом, играют роль напорного колеса и нагнетают молоко в барабан. Молоко попадает под тарелкодержатель, а затем по вертикальным каналам, образованным отверстиями в тарелках, распределяется по их пакету. Сливки в таком барабане собираются в центральной трубке тарелкодержателя и выводятся из барабана под давлением, создаваемым на входе сепаратора напорным устройством.
Обезжиренное молоко, пройдя между разделительной тарелкой и крышкой барабана, попадает в камеру напорного диска и выводится из сепаратора. Герметические сепараторы обеспечивают наиболее полное выделение жировой фазы из молока, так как в процессе работы их барабана отсутствуют вспенивание и образование воздушных пузырьков, нарушающих разделение молока.
В современных сепараторах-сливкоотделителях в обезжиренное молоко попадают жировые шарики, размер которых составляет меньше 0,1 мкм, при этом в обезжиренном молоке остается 0,02...0,05 % жира (табл. 2.1).
При производстве многих молочных продуктов в качестве сырья используют молоко определенной жирности, например с содержанием жира 3,2 или 3,5 %. Такое молоко называют нормализованным, а процесс приведения молока к стандартной жирности - нормализацией. Простейший способ нормализации молока заключается в добавлении к нему в определенной пропорции обезжиренного молока или сливок и смешивании их в емкости. Более удобным является способ нормализации молока в потоке, который осуществляется с помощью сепараторов-сливкоотделителей, оборудованных приспособлением для нормализации, которое установлено на приемно-выводном устройстве сепаратора.
На рис. 2.9 показано одно из устройств для нормализации молока в потоке с помощью сепаратора-сливкоотделителя. Трубопровод выхода сливок соединен патрубком с трубопроводом отвода обезжиренного молока. На выходе сливок установлен дроссель. В процессе нормализации молока часть сливок по патрубку направляется к выходу из сепаратора и, смешиваясь с обезжиренным молоком, образует нормализованную смесь. Избыток сливок выходит через трубопровод. При полностью открытом дросселе сепаратор работает как сливкоотделитель. Ручка дросселя имеет форму колпачка, закрывающего цилиндрическую часть корпуса дросселя, на котором нанесена шкала. С помощью этой шкалы приспособление для нормализации устанавливают на заданную жирность молока по таблице. Точность нормализации молока по содержанию жира с помощью такого приспособления ± 0,2 %.
В зависимости от технологического назначения большинство сепараторов в своем устройстве имеет особенности.
Табл.2.1. Техническая характеристика сепараторов сливкоотделителей.
Показатель | Открытый с ручной выгрузкой осадка | Полузакрытый с ручной выгрузкой осадка |
||||
Производительность, м3/ч | ||||||
Частота вращения барабана, с-1 | ||||||
Объем грязевого пространства, дм3 | ||||||
Габаритные размеры, мм | ||||||
Масса без электродвигателя, кг |
Так, в сепараторах для высокожирных сливок увеличены расстояния между тарелками (до 0,6 мм), а также между тарелками и тарелкодержателем. Приемник высокожирных сливок (жирностью 82...85%) и патрубок для их отвода имеют больший уклон. Подача сепарируемых сливок (жирностью 30...40%) в сепаратор регулируется с помощью крана. Настройка сепаратора на получение высокожирных сливок для различных видов сливочного масла производится изменением количества сливок и давления на выходе пахты (по манометру с помощью регулирующего поршня)
Колл" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">коллекторными высокооборотными электродвигателями однофазного тока напряжением 220 В.
Поскольку сепараторы в качестве привода оснащены асинхронными электродвигателями промышленной частоты 50 с частотой вращения не более 50 с-1, к приводному механизму, который обеспечивает вращение барабана сепаратора с частотой 80с-1, предъявляют особые требования.
Наиболее распространенная схема приводного механизма сепаратора приведена на рис. 2.10. Электродвигатель приводит во вращение ведущую часть муфты, колодки которой под действием центробежной силы прижимаются к внутренней цилиндрической части полумуфты, жестко установленной на горизонтальном валу привода. На этом же валу закреплено зубчатое колесо для передачи вращения от горизонтального вала сепаратора к вертикальному. Последний имеет многозаходную винтовую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом.
Рис. 2.10 Схема приводного механизма сепаратора.
1- электродвигатель, 2- ведущая часть центробежной разгонной муфты, 3- ведомая часть муфты, 4- горизонтальный вал, 5- зубчатое колесо, 6- упругая горловая опора, 7- барабан, 8- вертикальный вал.
Движение в зубчатой паре привода сепаратора осуществляется по принципу винтовой пары, в которой вертикальный вал является винтом, а колесо - сектором. При движении винтовая нарезка вертикального вала с большой скоростью (до 25 м/с) скользит по зубьям колеса, поэтому для уменьшения их износа винтовую пару изготовляют из материалов с малым коэффициентом трения и хорошей износостойкостью. Не менее важное значение имеют точность изготовлении и чистота обработки поверхностей зацепления.
Винтовая передача приводного механизма сепаратора в процессе работы должна обязательно смазываться, для чего в картере станины сепаратора имеются пробки для заливки и слива смазки.
Важно отметить, что зубчатая пара привода сепаратора передает вращение в двух направлениях: от электродвигателя к барабану в процессе его разгона и работы, а также от барабана, обладающего большой инерцией, к электродвигателю при выключении сепаратора. Объясняется это многозаходной (11заходов) конструкцией винта и большим углом наклона его зуба. Передаточное отношение у винтовых пар сепараторов находится в пределах 3...6.
Одной из важнейших особенностей приводного механизма сепараторов является наличие так называемой упругой горловой опоры, т. е. установка верхнего подшипника вертикального вала с возможностью некоторой свободы перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого между верхним подшипником, расположенным под основанием барабана, и его гнездом в станине сепаратора вводят упругий элемент. У малых сепараторов это может быть резиновая втулка. У более производительных - группа радиально расположенных пружин сжатия (обычно шесть под углом 60° друг к другу).
Неточности изготовления и взаимного расположения деталей барабана при сборке приводят к некоторому смещению оси вертикального вала, вращающегося в подшипниках, относительно оси вращения барабана. Возникновение в этом случае центробежной силы отрицательно влияет на работу сепаратора. Наличие упругого элемента в горловой опоре позволяет барабану в определенных пределах самобалансироваться (барабан наклоняет вертикальный вал таким образом, чтобы центр его тяжести совпадал с геометрической осью вращения барабана).
Для амортизации вертикальных колебаний барабана вертикальный вал сепаратора опирается на пружину, расположенную под нижним подшипником.
У сепараторов большой производительности вертикальные колебания барабана воспринимаются группой пружин, установленных в горловой опоре вертикального вала параллельно его оси. Сепараторы производительностью до 1000 л/ч таких пружин не имеют, так как масса их барабанов сравнительно невелика. Вместе с этим небольшие колебания вертикального вала могут привести к заклиниванию нижнего подшипника, и для того чтобы этого избежать, подшипник выполняют сферическим. Частоту вращения барабана сепаратора контролируют с помощью стрелочного тахометра и специального устройства - пульсатора. Особенность его работы заключается в том, что при нажатии кнопки пульсатора рукой при каждом обороте эксцентрикового вала ощущается один толчок. Эксцентриковый вал через червячную пару соединен с шестерней, служащей для привода тахометра и пульсатора и установленной на горизонтальном валу механизма привода сепаратора. В инструкции к сепаратору указано число толчковое минуту, которое должен иметь пульсатор при номинальной частоте вращения барабана. Тахометр показывает частоту вращения горизонтального вала привода сепаратора, значение которой также указано в инструкции.
Барабаны сепараторов обладают большой кинетической энергией, и при отключении двигателя сепаратор продолжает вращаться в течение довольно длительного времени. У высокопроизводительных сепараторов время падения оборотов до нуля занимает несколько десятков минут. Так как после окончания цикла работы сепараторы необходимо разобрать, очистить от осадка и промыть (за исключением саморазгружающихся с циркуляционной мойкой), с целью экономии времени обслуживающего персонала сепараторы оборудуют специальными тормозными устройствами. Такое устройство представляет собой две колодки с накладками из фрикционного материала. Через подпружиненный стержень они соединены с ручкой и расположены в чаше сепаратора под углом 180° друг к другу. В таком тормозном устройстве колодки воздействуют на наружную стенку барабана.
В некоторых конструкциях привода, в том числе у саморазгружающихся сепараторов, тормоз устанавливают в корпусе разгонной центробежной муфты. В этом случае колодка тормоза прижимается к наружной поверхности чаши муфты, жестко соединенной с горизонтальным валом привода. У сепараторов средней производительности в чаше станины имеются стопорные болты для фиксации барабана при его чистке и мойке. Для этого при заворачивании они входят в гнездо корпуса барабана.
2.3. Оборудование для гомогенизации молока и молочных продуктов
Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.
Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.
Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.
Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем. В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы.
При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 2.11). На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.
Рис.2.11. Гомогенизирующая головка.
I- первая ступень, II - вторая ступень, 1- седло клапана, 2- клапан, 3- шток, 4- нажимной винт, 5- стакан, 6- пружина, 7 ,8- корпуса.
Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 2.12) состоит из станины, корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.
Рис. .2.12. Гомогенизатор А1-ОГМ-5
1- электродвигатель, 2- станина с приводом, 3- кривошипно-шатунный механизм с системами смазки и охлаждения, 4- блок плунжерный с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, 5- манометрическая головка, 6- гомогенизирующая головка, 7- клиноременная передача.
Станина изготовлена из швеллеров и снаружи обшита листовой сталью. Внутри ее установлен электродвигатель на плите, которая крепится к станине шарнирно на двух кронштейнах.
Плунжерный блок состоит из корпуса плунжера, манжетных уплотнений, всасывающих и нагнетательных клапанов и седел клапанов. При работе одной плунжерной пары жидкость поступает к гомогенизирующей головке пульсирующим потоком. С целью его выравнивания в гомогенизаторах обычно применяют трехплунжерные насосы, приводимые в действие
коленчатым валом, у которого колена смещены на 120° относительно друг друга.
К плунжерному блоку болтами крепятся двухступенчатая гомогенизирующая головка, манометрическая головка и предохранительный клапан, расположенный с противоположной стороны гомогенизирующей головки. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, позволяющее уменьшить амплитуду колебаний стрелки манометра во время работы гомогенизатора. Привод гомогенизатора включает в себя электродвигатель и ременную передачу.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликовых подшипниках, шатунов и ведомого шкива. Шатуны соединены с ползунами шарнирно.
Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 2.2).
Табл.2.2. Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов
Показатель | |||
Производительность, м3/ч | |||
Рабочее давление, МПа | |||
Температура обрабатываемого продукта, ºС | |||
Число плунжеров | |||
Ход плунжеров, мм | |||
Частота вращения коленчатого вала, с-1 | |||
Число ступеней гомогенизатора | |||
Мощность электродвигателя, кВт | |||
Габаритные размеры, мм | 1430×1110×1640 | 1480×1110×1640 |
|
Масса, кг |
В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.
Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей - 12, 16 или 24.
Гомогенизатор-пластификатор (рис. 2.13) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода. Привод позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (с помощью вариатора) в пределах 0,2,..0,387 с-1. Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 с-1 . Принцип работы машины заключается в следующем. Сливочное масло подается в бункер, откуда с помощью двух шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, продавливается через ротор и из насадки с диафрагмой выходит в бункер фасовочного аппарата.
Рис. 2.13. Гомогенизатор М6-ОГА для сливочного масла:
1- колесо, 2- станина, 3- корпус, 4- крепление насадки, 5- насадка, 6- замок, 7- шнековая камера, 8- бункер, 9- пульт управления, 10- шнеки.
Для предотвращения налипания масла рабочие органы гомогенизатора смазывают перед началом работы специальным шрячим раствором. Производительность гомогенизатора зависит от частоты вращения подающих шнеков и составляет 0,76... 1,52 м3/ч. Мощность привода машины 18,3 кВт.
Гомогенизатор ЯЗ-ОГЗ предназначен для обработки расплавленной сырной массы при производстве плавленых сыров и состоит из следующих частей: основания, корпуса, комплекта гомогенизирующего инструмента, бункера, выгрузного устройства и привода.
Основание служит для крепления на нем составных частей гомогенизатора. В корпусе размещены рабочие узлы и уплотняющие устройства.
Гомогенизирующий инструмент (рис. 2.14) для подачи, измельчения и перемешивания расплавленной сырной массы выполнен в виде подвижных и неподвижных ножей, разделенных распорными кольцами, а также загрузочного лопастного колеса и выгрузного ротора. Подвижные ножи имеют специальные пазы, выполненные под определенным углом к торцевой поверхности, что способствует перемещению измельчаемого продукта к выгрузному устройству. Вал гомогенизирующего инструмента вращается с частотой 49 с-1.
Бункер для приема и накопления сырной массы имеет теплоизоляционную рубашку.
Выгрузное устройство в виде двух труб, соединенных между собой с помощью крана, служит для отвода гомогенизированной массы в дозатор фасовочного автомата.
Рис. 2.14. Комплект гомогенизирующего инструмента гомогенизатора:
1- неподвижное кольцо, 2- подвижное кольцо, 3- лопастное кольцо, 4- бункер, 5- подвижной нож, 6- корпус, 7- неподвижный нож, 8- выгрузной ротор, 9- вал гомогенизатора.
Привод состоит из двигателя мощностью 11 кВт, предназначенного для передачи вращения от вала к подвижной части гомогенизирующего инструмента.
Обработка продукта на гомогенизаторе ЯЗ-ОГЗ осуществляется следующим образом. Расплавленная сырная масса периодически или непрерывно подается в бункер гомогенизатора. Под действием разрежения, создаваемого загрузочным лопастным колесом, продукт поступает в гомогенизирующий инструмент, в котором, проходя последовательно через подвижные и неподвижные ножи, гомогенизируется и подается к выгрузному устройству.
Использование гомогенизатора позволяет отказаться от технологической операции процеживания сырной массы с целью удаления ее нерасплавленных частиц.
2.4. Оборудование для предварительного обезвоживания творожной и казеиновой массы
К этому оборудованию можно отнести сепараторы для обезвоживания творожного сгустка, аппараты дли отделения сыворотки и центрифуги. Большая часть этого оборудования описывается в разделах, посвященных производству соответствующих видов продукции (сыр, творог и т. д.).
Центрифуги, применяемые в молочной промышленности, могут быть отстойными и фильтрующими, периодического и непрерывного действия.
Отстойную центрифугу непрерывного действия для предварительного обезвоживания творожной массы в настоящее время применяют сравнительно редко.
Фильтрующая центрифуга периодического действия для обезвоживания молочного сахара состоит из ротора, кожуха, привода и пульта управления. Ротор цилиндрической формы изготовлен из нержавеющей стали. Его перфорированная поверхность снабжена металлической сеткой. Для повышения прочности ротор имеет два бандажа. Отверстия ротора диаметром 5 мм расположены в шахматном порядке с шагом 20 мм. Ротор закреплен на валу электродвигателя, установленного на основании с шаровой опорой Привод крепят болтами с резиновыми амортизаторами . Ротор и привод закрыты стальным кожухом. Для загрузки ротора продуктом предусмотрена загрузочная воронка. Крышка имеет блокирующее устройство.
Контрольные вопросы.
1. Какова средняя продолжительность непрерывной работы фильтров различного типа? 2. За счет чего повышается эффективность ультрафильтрации молочной сыворотки в системе «Сартокон-2»? 3. В каких случаях очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей неэффективна? 4. Какие факторы влияют на процесс сепарирования молока? 5. Как регулируют жирность молока в сепараторах-сливкоотделителях различного типа? 6. В каких сепараторах подача молока в барабан осуществляется снизу? 7. Как осуществляется нормализация в сепараторах-сливкоотделителях? 8. Какие факторы влияют на гомогенизацию молока? 9. При каком давлении осуществляется гомогенизация на первой и второй ступенях? 10. Для чего гомогенизаторы комплектуют трехплунжерными насосами?
Министерство образования и науки
Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого
Институт сельского хозяйства и природных ресурсов
Кафедра механизация с/х машин
Контрольная
работа на тему
«Механизация
машинного доения коров. Оборудование
для первичной обработки и
переработки на ферме»
Содержание:
1 Механизация
первичной обработки и переработки молока
………….……3
- Оборудование
для очистки молока…………………………..…..4
Оборудование для охлаждения молока………………………….7
Пастеризация молока…………………………………………..…11
Стерилизация молока……………………………………………..13
1 МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА
Молоко
– скоропортящийся продукт. При
благоприятных условиях в нем
быстро развиваются микроорганизмы.
Поэтому качество молока и молочных
продуктов зависит от своевременной
его обработке и переработки.
Первичная
обработка молока проводится для
сохранения его санитарно- гигиенических,
пищевых и технологических свойств.Первичная
обработка молока включает в себя очистку
его от механических примесей, охлаждение,
хранение, транспортировка.
Переработка
молока (получение сливок, сметаны,
масла, сыров) – проведение операций,
направленных на изменение его первоначальных
свойств и качеств.
Для механизации
первичной обработки и переработки
молока наша промышленность выпускает
разнообразные машины и оборудование:
охладители, очистители-охладители, холодильные
установки, пастеризаторы, сепараторы,
маслоизготовители.
- Оборудование
для очистки молока
Фильтры периодического действия применяются при доении со сбором молока в переносные ведра и устанавливаются на горловинах фляг и танков. В качестве рабочих элементов таких фильтров применяются ватные диски, марля, фланель, бумага, металлическая сетка, синтетические материалы.
Ватные диски с гладкой или вафельной поверхностью хорошо очищают молоко, но медленно его фильтруют, что требует увеличения поверхности фильтра. После использования диски уничтожают.
Марлевые фильтры широко применяются на фермах и комплексах, особенно в настоящее время. Однако они быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспечивают надлежащей степени очистки молока.
Лавсановые фильтры имеют более высокую прочность ткани (1 м 2 лавсана заменяет 40 м 2 марли), обеспечивают высокую степень очистки молока при достаточно высокой и постоянной скорости фильтрования.
Цедилки (рис. 1) состоят из чашеобразного корпуса, двух конических решеток, фильтрующего элемента и грязевого желоба. Конусовидная форма решеток увеличивает фильтрующую поверхность, а также способствует лучшей очистке молока, поскольку нерастворенные загрязнения скользят по стенке решетки в желобок.
Рис. 1 Цедилка: 1 – верхняя решетка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – нижняя решетка
Фильтры непрерывного действия применяются в доильных установках с поточными молочными линиями и в линиях первичной обработки молока. Такие фильтры могут работать как при избыточном, так и вакуумметрическом давлениях.
Цилиндрический фильтр с подачей молока под избыточном давлением. Молоко под давлением 200 кПа подается через входной патрубок 7 фильтра (рис.2), заполняя пространство между фильтровальной тканью 6 и внутренним цилиндром. Проходя через фильтровальную ткань и сетку, очищенное молоко выходит через патрубок 8. Герметичность сборки фильтра достигается установкой под крышку 2 резиновой прокладки. Скопившийся воздух выходит через кран в крышке. Для контроля давления на патрубке 7 устанавливается манометр.
Рис. 2. Цилиндрический фильтр: 1 – наружный цилиндр; 2 – крышка; 3 – опора; 4, 5 – луженые сетки; 6 – фильтровальная ткань; 7 – патрубок для впуска молока; 8 – патрубок для выпуска молока; 9 – слив
Цилиндрический
вакуумированныйфильтр
применяет ся
для очистки молока в потоке при доении
коров со сбором молока в молокопровод.
Сепараторы
- очистители.
Наиболее эффективная
очистка молока достигается при применении
центробежных очистителей (рис. 3).
Рис.
3.
Технологическая схема сепаратора-очистителя:
1 – вал барабана; 2 – основание корпуса; 3 – гайка; 4 – корпус барабана; 5 – тарелки; 6 – гайка молокопровода; 7 – молочный патрубок; 8 – приемная трубка; 9 – тарелкодержатель; 10 – грязевая камера; 11 – напорный диск.
Работает сепаратор – очиститель следующим образом. Через открытый кран молокоприемника молоко поступает в приемную поплавковую камеру, обеспечивающую постоянством расхода постоянный напор. Затем молоко через калиброванное отверстие поступает в центральную трубку барабана сепаратора, в котором оседает большая часть механических примесей. Далее молоко, проходя через пространство пакета тарелок, дополнительно очищается и, собираясь в центральной части барабана, выходит через боковое окно в корпусе барабана в сборник.
1.2
Оборудование для охлаждения
молока
Существует
много способов охлаждения молока на
фермах. Различают искусственный
и естественный способы охлаждения
молока. Охладители молока делят по следующим
основным признакам:
- характеру
соприкосновения с окружающим
воздухом - открытые оросительные,
закрытые и проточные;
- профилю
рабочей поверхности - трубчатые и
пластинчатые;
- числу
секций - одно- и многосекционные;
- конструкции
- одно- и многорядные;
- форме
- плоские и круглые;
- продвижению
продукта - под напором или
с использованием вакуума; под
действием собственной массы;
- направлению
движения теплообменивающихся сред
- противоточные, прямоточные и с перекрестным
движением.
Наиболее
распространенным считается пластинчатый
охладитель противоточного типа.
Открытый
оросительный охладитель (рис. 3) представляет
собой вертикальную стенку из горизонтальных
труб, размещенных одна над другой. Внутри
труб циркулирует вода или рассол. Охлаждаемое
молоко стекает на поверхность труб из
распределительного желоба и собирается
в сборнике. Для уменьшения габаритных
размеров охладительных установок их
изготовляют в виде параллельных секций.
В этом случае желоб распределяет молоко
на каждую секцию.
Рис. 3 Открытый оросительный
охладитель
: а
- односекционный
(вид общий): 1 - распределительный желоб;
2 – трубчатые секции охлаждения; 3 – желоб
для сбора охлажденного молока; 4 – сливной
патрубок; 5 – коллектор; б
– принципиальная
схема работы
Плоские
оросительные противоточные охладители
и их температурные графики (рис. 4).
Молоко
проходит через сетку отверстий
в дне верхнего желоба 2
и стекает тонкой пленкой по рабочей поверхности
3
охладителя, состоящей из ряда горизонтальных
труб, соединенных коллектором 1
ввиде змеевика, по которым противотоком
движется охлаждающая жидкость. Далее
охлажденное молоко стекает в нижний желоб
5
, откуда через сливной патрубок поступает
в молокосборную емкость.
Рис.
4 Плоские оросительные
противоточные охладители:
А)
–
двухсекционный; б)
– односекционный;
в)
– схема работы охладителя;
1
– нижний желоб; 2
– коллектор; 3
– поверхность охлаждения;
4
– верхний желоб; 5
– рабочая поверхность рассольной секции;
6
– входной патрубок охлаждающей жидкости
Закрытые
охладители бывают двух типов: трубчатые
и пластинчатые.Охладитель трубчатого
типасостоит из двойных труб, вставленных
одна в другую и помещенных в общий теплоизолированный
кожух. Охлаждаемое молоко движется по
центральной трубе, а хладоноситель -
противотоком по кольцевому зазору. Охладители
трубчатого типа могут иметь две секции:
охлаждения холодной водой и рассолом.
Охладитель
пластинчатого типа(рис. 5)представляет
собой теплообменный аппарат, рабочая
поверхность которого выполнена из отдельных
параллельно сомкнутых пластин. Он состоит
из главной стойки с верхней и нижней горизонтальными
штангами, нажимной плиты и гайки. На верхней
штанге подвешивают теплообменные рабочие
пластины с рифленой поверхностью. Между
ними, благодаря резиновым прокладкам,
образуются каналы, по которым протекают
охлаждаемый продукт и хладоноситель.
Все пластины уплотняются нажимными плитой
и гайками. Основными параметрами, характеризующими
пластинчатый охладитель, являются тип
и число теплообменных пластин. Размеры,
форма и профили их поверхностей разнообразны.
Рис. 5 Схема охладителя
пластинчатого типа:
1 - штуцера; 2 – верхнее
отверстие; 3 – кольцевые резиновые прокладки;
4 – граничная пластина; 5 – винт; 6 – нажимная
плита; 7 – большая резиновая прокладка;
8 – нижнее отверстие; 9 – штанга; 10 – теплообменная
пластина; 11 – стойка
Искусственные
способы заключаются в обработке
его с помощью холодильных
машин и установок.
Для охлаждения
и хранения молока на животноводческих
фермах и комплексах выпускают молочныетанки,
которые в свою очередь подразделяются
на танки-охладители и танки-термосы.
Танки-охладители
– наиболее совершенное технологическое
оборудование молочных ферм, обеспечивающее
глубокое охлаждение молока и его
хранение в охлажденном виде в
условиях ферм, которыеподразделяются
на танки с автономной системой охлаждения
(табл1) и непосредственным охлаждением
(табл. 2).
ТАБЛИЦА
1
Технические характеристики резервуаров
для молока
с автономной
системой охлаждения
Таблица
2
Технические характеристики танков-охладителей
с непосредственным
охлаждением молока
Танки
–термосы имеют термоизоляцию, обеспечивающие
хранение в них охлажденного молока.
1.3 Пастеризация молока
Пастеризация
–это тепловая обработка молока с целью
уничтожения вегетативных форм микрофлоры,
в том числе патогенных. Режим пастеризации
должен обеспечить также получение заданных
свойств готового продукта, в частности
органолептических показателей (придать
вкус, нужную вязкость, плотность сгустка).
Оборудование
для пастеризации
молока.
Молоко и молочные продукты
пастеризуют в специальных емкостях, трубчатых
пастеризационных установках, а также
в пластинчатых пастеризационно - охладительных
установках.
К первым
относят ванны длительной пастеризации
и универсальные ванны.
Трубчатая
пастеризационная установка
(рис. 6) состоит
из двух центробежных насосов, трубчатого
аппарата, возвратного клапана, конденсатоотводчиков
и пульта управления с приборами контроля
и регулирования технологического процесса.
Основной
элемент установки - двухцилиндровый
теплообменный аппарат, состоящий из верхнего
и нижнего цилиндров, соединенных между
собой трубопроводами. В торцы цилиндров
вварены трубные решетки, в которых развальцовано
по 24 трубы диаметром 30мм. Трубные решетки
из нержавеющей стали имеют выфрезерованные
короткие каналы, соединяющие последовательно
концы труб, образуя, таким образом, непрерывный
змеевик общей длиной около 30 м. Торцевые
цилиндры закрывают крышками с резиновыми
уплотнениями для обеспечения герметичности
аппарата и изолирования коротких каналов
друг от друга.
Пар подается
в межтрубное пространство каждого
цилиндра. Отработавший пар в виде конденсата
выводится с помощью термодинамических
конденсатоотводчиков.
Нагреваемое
молоко движется во внутритрубном пространстве,
проходя последовательно нижний
и верхний цилиндры. На входе пара
установлен регулирующий клапан подачи
пара, а на выходе молока из аппарата
- возвратный клапан, с помощью
которого недопастеризованное молоко
автоматически направляется на повторную
пастеризацию. Возвратный клапан связан
через регулятор температуры с термодатчиком,
расположенным также на выходе молока
из аппарата. Установка снабжена манометрами
для контроля за давлением пара и молока.
Рис.
6 Трубчатая пастеризационная
установка:
1 - центробежные насосы
для молока; 2- конденсатоотводчики; 3,
4- патрубки для отвода конденсата; 5, 6,
7, 8- молокопроводы; 9-возвратный клапан;
10- регулирующий клапан подачи пара; 11
- предохранительные клапаны; 12 - паропровод;
13 -манометры для пара; 14-патрубок для
выхода пастеризованного молока; 15- манометр
для молока; 16- пульт управления; 17- верхний
барабан; 18- нижний барабан; 19- рама
и т.д.................
Под механической обработкой молока и молочных продуктов понимается следующее: очистка молока от механических и биологических загрязнений, сепарирование молока, гомогенизация молока, молочных продуктов и молочных смесей, диспергация многокомпонентных молочных смесей.
Очистка молока
Очистка молока производится либо с помощью фильтров грубой очистки или посредством центробежной очистки на сепараторах. Очистка молока необходима для удаления биологических загрязнений, содержащихся в цельном коровьем молоке в виде огромного количества микроорганизмов и бактериальных клеток. Поскольку невозможно очистить молоко полностью, применяется пастеризация или стериллизация молока.
Сепарирование молока и молочных продуктов
Сепарирование молока производится с целью выделения жировой составляющей цельного молока для производства нормализованных по жирности молочных продуктов из отсепарированного молока и производства молочных продуктов из сливок (сливки пастеризованные, сливочное масло, сметана и прочие). Сепарирование молока производится на сепараторах-сливкоотделителях центробежного типа.
Сепарирование сливок производится с целью получения высокожирных сливок в линиях поточного производства сливочного масла методом их прямого преобразования. используются сепараторы высокожирных сливок.
Сепарирование производистя при поточном производстве творога путем отделения творожного сгустка от сыворотки.
Сепарирование сыворотки производится на сепараторах осветлителях с целью выделения "полезной" составляющей - белковых соединений из подсырной и творожной сыворотки.
Гомогенизация молока и молочных продуктов
Гомогенизация молока обеспечивает раздробление жировых шариков полидисперсного цельного молока на дисперсную фазу. Гомогенизация является обязательным процессом, улучшающим свойства молочных продуктов. Гомогенизация производится при производстве питьевого молока, при подготовке молока к производству кисломолочных напитков и продуктов, при производстве сметаны, сгущенного молока, сливочного масла, и других молочных продуктов там, где это необходимо в соответствии с технологическим процессом. Гомогенизация осуществляется путем экстремального механического воздействия на жировую фазу молока путем продавливания с высокой скоростью сквозь узкие щели. Устройства, осуществляющие гомогнизацию, называются гомогенизаторами.
Диспергация молочных продуктов
Диспергация необходима при производстве молочных продуктов из комбинированного сырья (сухое молоко, растительные жиры, другие компоненты) путем создания высокодисперсной эмульсии различных сред. Для этих целей служит аппарат - диспергатор.
Диспергаторы широко используются для: восстановления цельного молока из сухого, при производстве сгущенного молока, при производстве смеси мороженого, при производстве сметаны с добавлением жиров не молочного происхождения и т.д.
Компания Протемол поставляет всю необходимую номенклатуру молочного оборудования для механической обработки. Более подробная информация представлена в соответствующих разделах сайта. Ссылки находятся в левом меню.
