ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
СЕПАРИРОВАНИЕ
После изобретений шведом Лавалем специальной центрифуги, которую он назвал сепаратором, традиционный метод от-" Стой сливок сменился сепарированием.
Жировые шарики имеют меньшую плотность, чем молоко, поэтому они стремятся всплыть на поверхность. Процесс разделения, учитывая микроскопические размеры и сферическую форму жировых шариков, хорошо моделируется уравнением Стокса:
2гМрп-рж)
Где о —скорость подъема жирового шарика, м/с; г — радиус жирового шарика, м; рп и рж — плотность плазмы и жирового шарика, кг/м3; т| — вязкость молока, Па-с; g — ускорение свободного падения, м/сг.
Когда молоко в барабане сепаратора попадает в поле центробежных сил, жировые шарики выделяются в отдельную фракцию значительно быстрее, так как ускорение а в этом случае равно
Где п — частота вращении барабана, с-1; R. — удаление жирового шарика от оси вращения, м.
Помимо центробежных сил на эффективность сепарирования влияют температура жидких молочных продуктов, их вязкость и величина потока проходящих через сепаратор жидкостей. С повышением температуры снижается вязкость молока и разделение его на фракции происходит эффективнее. В таком же направлении действует и снижение поступления молока в барабан сепаратора.
С помощью специального винта регулируют величину потоков обезжиренного молока и сливок на выходе из сепаратора, задавая таким образом определенную жирность последних. Качество обезжиривания молока в сепараторе-сливкоотделителе оценивают по величине жировых шариков, оставшихся в обезжиренном молоке, и по массовой доле жира в последнем. Чем меньше средний диаметр жировых шариков в обезжиренном молоке, тем эффективность сепарирования выше.
Фракционирование молока и молочных продуктов в центробежном поле в настоящее время вышло далеко за границы выделения сливок (табл. 7).
Весьма разнообразны стали и конструктивные исполнения еепараторов. Например, в малых машинах ввод молока и вывод фракций осуществляется свободной струей (открытый тип). В крупные сепараторы молоко поступает под давлением, с напором отводятся и разделенные фракции (закрытый тип). Средние по размерам модели сепараторов занимают промежуточное положение. Молоко вводится свободной струей, а готовые фракции отводятся под напором (полузакрытый тип).
Достаточно разнообразны и способы выделения осадка (фу - , гата) из периферийной части сепарирующего устройства. В простейшем случае увеличивается объем периферийной части, из которой во время остановок вручную удаляется осадок. В крупных агрегатах отвод осадочной фракции осуществляется во время работы сепаратора: периодически, через регулируемые промежутки времени или непрерывно. Гидравлической системой переключения клапанов, открывающих или закрывающих отвод осадка, можно управлять вручную или автоматически.
Основной функцией сепаратора-молокоочистителя является выделение различного рода загрязнений молока: механических примесей, сгустков белка и крови, соматических клеток и т. д. В этом случае молоко подводится в периферийную часть сепарирующего устройства и агрегат снабжается специальной системой для периодического отвода осадка.
Периферийный подвод молока осуществляется и в сепараторах-нормализаторах. Внешняя часть пакета разделительных тарелок в таких агрегатах выполняет функции молокоочистите- лей, а центральная — от вертикальных каналов в пакете до вала — предназначена для частичного отделения сливок.
Примером сочетания в одном агрегате различных типовых конструктивных решений может служить также сепаратор-сливкоотделитель (рис. 4). Агрегат выполняет технологические операции по выделению из сыворотки мелких частиц казеина и молочного жира одновременно. В сепарирующем устройстве машины пакет разделительных тарелок выполнен комбинированным.
К агрегатам с узкой технологической специализацией можно отнести сепаратор-творогоотделитель, который выделяет творог из смеси сыворотки и творожного сгустка.
К сепараторам узкого профиля относится и агрегат для выделения кристаллов лактозы из маточного раствора. Принцип действия сепаратора адгезионно-инерционный. Отделение кристаллов и в этом случае происходит в центробежном поле, однако для разделения потоков фугата (кристаллов лактозы и мелассы) дополнительно используются адгезионные свойства маточного раствора.
Центрифуги для повторного сепарирования сливок при производстве масла методом преобразования высокожирных сливок
Рис. 4. Сепаратор-сливкоотделитель:
I — станина сепаратора; 2 — трубопровод гидросистемы; 3 — приемник для белкового фугата; 4 — корпус барабана; 5 — подвижное днище барабана; 6 — разгрузочное сопло; 7 — тарелкодержатель; 8 — конус барабана; 9 — кожух сепарирующего устройства; /0 — при - емно-отводное устройство; 11 — тарелки сливкоотделителя; 12 — тарелки отделителя казеиновой пыли; 13 — граничная тарелка, разделяющая верхний н нижний пакеты тарелок; 14 — клапан гидросистемы отличаются увеличенным расстоянием, между разделительными тарелками, выходом высокожирных сливок свободной струек, способностью работать при высоких температурах.
Созданы также специальные сепараторы-бактериоотделите - ли. Работают они по тому же принципу, что и молокоочистите- ли, но в этом случае в виде фугата отделяется биомасса бактерий, находящихся в молоке. Помимо трудностей с промышленным использованием бактофугата возникают определенные затруднения в протекании технологических процессов изготовления сыров.