13. Способы первичной обработки молока и комплекс машин. Расчет объема молока, подлежащего обработке.

Молоко натуральное коровье  сырое – это молоко без извлечений и добавок молочных и немолочных компонентов, подвергнутое первичной обработке (очистке от механических примесей и охлаждению до 4±2⁰С после доения) и предназначенное для дальнейшей переработки.

В зависимости от микробиологических, органолептических и физико-химических показателей, его подразделяют на сорта: высший, первый, второй и несортовое.

Молоко получают от здоровых животных в хозяйствах, благополучных  по инфекционным болезням, согласно Ветеринарному законодательству. По качеству оно должно соответствовать ГОСТ Р 52054 – 2003.

Содержание токсичных элементов, афлотоксина М1, антибиотиков, ингибирующих веществ, радионуклидов, пестицидов, патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл и соматических клеток, в молоке должно соответствовать действующим санитарным нормам.

Базисная общероссийская норма массовой доли жира молока – 3,4%, базисная норма массовой доли белка – 3,0 %.

Молоко после доения должно быть профильтровано (очищено). Охлаждение  молока в хозяйствах производят не позднее 2 ч после доения до температуры 4±2⁰С.

Молоко перевозят специализированными транспортными средствами  в соответствии с правилами перевоза скоропортящихся грузов, действующими на данном виде транспорта, цистернах для пищевых жидкостей, металлических флягах и других видах тары, разрешенных органами здравоохранения России для контакта с молоком и молочными продуктами. Крышки тары закрывают герметично. Закатанные устройством крышки пломбируют.

Транспортируют молоко при его температуре от 2  до 8 ⁰С не боле 12 ч. При нарушении режимов транспортирования молоко относят к несортовому.

Молоко у сдатчика хранят при температуре 4±2⁰С не более 24 ч. При сдаче на предприятия молочной промышленности температура молока должна быть не выше 8 ⁰С.  Допускается, по договоренности  сторон, вывоз неохлажденного молока из хозяйств на перерабатывающие предприятия в течение не более 1ч после доения.

Молоко плотностью 1026 кг/м³, кислотностью 15  или 21 ⁰Т допускается принимать на основании контрольной (стойловой) пробы вторым сортом, если оно по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям соответствует требованиям стандарта. Срок действия результатов контрольной пробы не должен превышать 14 суток.

Молоко, полученное в первые 7 дней после отела и в последние  5 дней перед запуском приемке на пищевые цели не подлежит. Это требование обусловлено тем, что молозивный период у коров составляет в среднем 7 дней, а примесь 1 л молозива на 10 т молока не позволяет вырабатывать сырье высокого качества, поскольку в молоке будут присутствовать хлопья белка.

Особенно вредно наличие в молоке молозива при пастеризации, так как при температуре 60 ⁰С оно створаживается. Кроме того, в течение молозивного периода происходит постепенное изменение не только химических и биохимических показателей молозива, но и физических (плотность, вязкость, поверхностное натяжение) (рис.3.1), которые напрямую влияют на протекание технологических процессов обработки (переработки) молока.

При получении молока от коров и других млекопитающих животных в него попадают пылевые частицы, загрязнения с сосков и вымени, недостаточно промытого доильного оборудования. В молоке также могут присутствовать микроорганизмы и соматические клетки, свернувшийся белок и молочный сахар (особенно при поступлении в дойное стадо коров ранее 7 дней после отела). Поэтому перед охлаждением или последующей переработкой молоко должно быть очищено.

Для очистки молока от механических примесей применяют различного рода фильтрующие пористые перегородки или центробежные очистители. Качество очистки молока зависит от его температуры и продолжительности работы средств очистки. Наибольший эффект очистки молока достигается при его температуре 35…60^оС. Продолжительность работы средств очистки должна быть такой, чтобы скопившиеся в нем (на нем) механические загрязнения, разрушаясь под действием потока молока, не являлись источником повторного его загрязнения.

Для очистки молока применяются фильтры периодического и непрерывного действия.

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 м² лавсана заменяет 40 м² марли), обеспечивают высокую степень очистки молока при достаточно высокой и постоянной скорости фильтрования.

Цедилки (рис. 3.16) 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. 3.16 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.3.17), 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. Перед фильтрацией молоко нагревают до 30…40^оС. Фильтровальная ткань в таких аппаратах подлежит замене через 15-30 мин. работы, что является одним из основных его недостатков.

Рис. 3.17. 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 вакуумированный фильтр (см. рис. 3.11) применяется для очистки молока в потоке при доении коров со сбором молока в молокопровод.

Сепараторы - молокоочистители. Наиболее эффективная очистка молока достигается при применении центробежных молокоочистителей.  Сепаратор – очиститель состоит из корпуса 4, дна 1, тарелкодержателя 2, пакета тарелок 3, накидной гайки 6 и окна 5 для выпуска молока (рис. 3.18).

Работает сепаратор – молокоочиститель 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.

В межтарелочном пространстве барабана сепаратора – молокоочистителя условно можно выделить зону выделения примесей в осадок (I) и зону сброса их в продукт (II) (рис. 3.19). Очевидно, что частицы, проникающие через толщу молока в межтарелочном пространстве и удержавшиеся на поверхности тарелки, не перемещаясь при этом в сторону общего потока, попадают в зону I. Частица, не достигшие поверхности вышележащей тарелки или не удержавшиеся на ней при достижении ее, уносимые общим потоком, попадут в зону II, следовательно эффективность выделения примесей зависит от их размеров и расстояния между тарелками.

Режимы охлаждения молока. Качество молока, особенно его бактериологические показа­тели, в значительной степени зависит от длительности и тем­пературы его хранения. Известно, что свежевыдоенное молоко содержит особые бактерицидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и уничтожают их. Однако эти бактерицидные вещества очень нестойки при высоких температурах и легко распадаются, если молоко не подвергается немедленному охлаждению.

Размножение большинства  микроорганизмов, встречающих­ся  в молоке, резко замедляется при охлаждении его ниже 10°С и почти полностью прекращается при температуре около 2…4°С.

Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4…6°С, не более 12 ч. При более длительном хранении молока в условиях низких температур возникают пороки вкуса и конси­стенции.

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. 3.21) 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.

В некоторых оросительных охладителях в качестве хладоносителя применяют аммиак или фреон. При таком охлаждении в сек­цию снизу вводят жидкий хладагент, например, аммиак. В газооб­разном виде он отсасывается компрессором. Охладительные сек­ции в этом случае изготовляют из нержавеющей стали.

В поточных линиях доения коров и первичной обработки мо­лока применяют круглые оросительные охладители, работающие в закрытом потоке под вакуумом. Однако при одинаковой производительности с плоскими охладителями круглые имеют значитель­но большие габаритные размеры, что ограничивает их примене­ние.     

Емкостные охладители являются универсальным оборудовани­ем и служат для сбора, охлаждения и хранения молока. Широкое применение они получили на фермах, а также на молокоперерабатывающих предприятиях малой и средней мощности.

Молоко в емкостях охлаждается двумя способами: непосред­ственно кипящим хладагентом и посредством промежуточного хладоносителя.

Емкости с непосредственным охлаждением молока выпускают со встроенным или автономным холодильным агрегатом. Автоном­ным холодильным агрегатом, как правило, комплектуют емкости большой вместимости (1000 л и больше), так как в этом случае для эффективной работы агрегата возникает необходимость установки вентиляционного оборудования или рекуператора теплоты.

Емкость с непосредственным охлаждением молока состоит из ванны, в нижней части которой  находится щелевой испаритель, мешалки с приводом, откидных крышек и фреоновых трубопро­водов. Пространство между ванной и корпусом емкости заполне­но пенополиуретановой термоизоляцией, плотно прилегающей к стенке емкости. Корпус емкости изготовлен из неметаллического материала. Откидные крышки и небольшая высота емкости обес­печивают удобство ручной мойки.

Закрытые охладители бывают двух типов: трубчатые и пластинчатые.

Охладитель трубчатого типа состоит 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.

Рис. 3.21 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

Охладитель пластинчатого типа (рис. 3.22) 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.

Охладители производительностью до 1000 л/ч оснащены плас­тинами с площадью поверхности 0,043 м².

Рис. 3.22 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

Тепловая обработка молочного сырья проводится с целью его обеззараживания. Она должна обеспечить не только на­дежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первона­чальный состав и  физико-химические свойства. Степень физико-химических изменений составных частей молока зависит глав­ным образом от температуры и продолжительности тепловой обработки.

Молочные белки под действием теплоты денатурируют. Наибо­лее чувствительны к нагреванию сывороточные белки, которые денатурируют при температурах выше 65°С, казеин же обла­дает высокой тепловой стойкостью. При температурах выше 100°С начинается частичное разложение лактозы, в результате которого молоко приобретает специфический вкус, запах и цвет (бурый). Молочный жир при нагревании до 100°С практически не меняется. В процессе тепловой обработки частично разру­шаются витамины, особенно водорастворимые (С, В₁₂, тиамин и др.), а также инактивируются ферменты (редуктаза, фосфатаза пероксидаза). Минеральные соли в результате перехода растворимых солей кальция и фосфора в нерастворимое со­стояние частично выпадают в осадок. Изменение составных частей молока, вызывающих отрицательное влияние на пищевую ценность и органолептические показатели, должно быть незна­чительным.

К видам тепловой обработки относятся пастеризация, стери­лизация и термизация.

 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).

Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели па­тогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации. Из патогенных микроорганизмов более устойчи­выми к тепловой обработке являются бактерии туберкулеза.

Эффект пастериза­ции зависит от температуры (t) и продолжительности тепловой обработки (τ), взаимосвязь которых установлена в виде следующего уравнения: ln τ = 36,84—0,48t, где 36,84 и 0,48 — по­стоянные величины. В зависимости от этих факторов различают три режима пастеризации: длительная — при тем­пературе 60…63°С с выдержкой 30 мин, кратковременная — при 74…78 °С с выдержкой 20 с; моментальная — при 85…87 °С или 95…98°С без выдержки.

Одновременно с процессом пастеризации для улучшения органолептических показателей молока  и сливок проводится их дезодорация. Изменение органолептических показателей проис­ходит вследствие наличия в молоке летучих веществ и газов, особенно кислорода, обусловливающих  нежелательные вкус  и запах   Кислород,    присутствующий  в молоке,    при хранении способствует окислению жировой фракции и разрушению вита­минов. Для удаления этих нежелательных веществ из молока используют  вакуум - дезодорационные установки. Дезодорация осуществляется обычно при температуре 65…70°С и разреже­нии 0,04-0,06 МПа в течение 4-5 с. При этих условиях моло­ко закипает, и вместе с парами удаляются нежелательные газы и летучие вещества.

Дезодораторы бывают с инжекцией острого пара в продукт при атмосферном давлении и вакуумные.

В первом случае продукт перед поступлением в дезодоратор смешивается с очищенным острым паром, в результате чего улуч­шается степень его дезодорирования.

В вакуумных дезодораторах предварительно нагретый продукт поступает в перфорированную камеру (рис. 3.23) с отражателем.

Рис. 3.23.  Вакуум-термическая установка: 1 – вакуум-насос; 2 – обратный клапан; 3 – конденсатор;  4 – термометр; 5 – воздушный клапан; 6 – вакуумметр; 7 – обратный клапан; 8 – крышка-отражатель; 9 – перфорированная камера; 10 – шарообразные тела; 11 – вакуум-камера; 12 – насос для продукта; 13 – электро­двигатель

Газы удаляются из камеры с помощью эжекторного конденсатора. Продукт откачивается специальным насосом.

Такую установку можно применять как самостоятельно, так и в комплектах технологического оборудования.

Одной из разновидностей пастеризации является термизация.

Термизация — это тепловая обработка молока с целью увели­чения продолжительности его хранения путем снижения его общей бактериальной обсемененности. Ее проводят при темпе­ратуре 65°С в течение 15с. Термизация в качестве низкотем­пературной кратковременной тепловой обработки рекомендована для повышения стойкости сырого молока при хранении.

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. 3.24) 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. 3.24 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

Обрабатываемый продукт из накопительной емкости с помо­щью первого центробежного насоса подается в нижний цилиндр теплообменного аппарата, где нагревается паром до температуры 50...60^ОС и переходит в верхний цилиндр. Здесь он пастеризуется при  80...90 °С.

Второй насос предназначен для подачи молока из первого ци­линдра во второй. Следует отметить, что в трубчатых пастериза­ционных установках скорость движения различных продуктов неодинакова. В установке для пастеризации сливок скорость их перемещения в трубах теплообменного аппарата 1,2 м/с. В процессе теплообмена сливки поступают в цилиндры пастеризатора  с помощью одного центробежного насоса. Скорость перемеще­ния молока за счет применения двух насосов выше и составляет 2,4 м/с.

Преимуществами трубчатых пастеризационных установок по сравнению с пластинчатыми являются значительно меньшие ко­личество и размеры уплотнительных прокладок, а недостатками — большие габариты и высокая металлоемкость; кроме того, при чи­стке и мойке этих установок требуется свободное пространство со стороны торцов цилиндров теплообменного аппарата.

Трубчатые установки эффективны в том случае, если последу­ющий процесс обработки молока проводят при температуре, не­значительно отличающейся от температуры пастеризации.

Пастеризационно - охладительные установки применяют для теп­ловой обработки молока, сливок и смеси мороженого. Конструк­ция каждой из таких установок имеет свои особенности, которые отражены при описании оборудования для производства различ­ных молочных продуктов.

Пастеризационно-охладительные установки работают в режиме кратковременной пастеризации при 75…76 ˚С с выдержкой нагретого молока около 20 с в поточном трубчатом выдерживателе 6 (рис.3.25).

Сырое молоко поступает из танка в уравнительный бак 4, где поплавковым регулятором поддерживается его постоянный уровень. Насос 3 подает молоко через стабилизатор потока в регенеративную секцию пластинчатого аппарата 1, по которому молоко, подогретое до 60…62˚С, выходит в один из центробежных очистителей 2. Очистка молока перед пастеризацией повышает эффективность работы пастеризатора и является одним из условий надежной пастеризации. Она предохраняет пластины пастеризационной секции от преждевременного образования пригара, понижающего теплопередачу и производительность аппарата.

Рис. 3.25.  Схема установки ОПФ-1: 1 – пластинчатый аппарат; 2 – сепаратор-молокоочиститель; 3 – центробежный насос; 4 – уравнительный бак; 5 – перепускной клапан; 6 – выдерживатель; 7 – насос горячей воды; 8 – бойлер; 9 – инжектор; 10 – пульт управления; I – секция первой регенерации; II – секция второй регенерации; III – секция пастеризации; IV – секция водяного охлаждения; V –  рассольного охлаждения

Полугерметические очистители обладают обеспенивающим действием. Они задерживают и разрушают пену молока, поэтому она не попадает в секцию пастеризации. Пена способствует образованию пригара и затрудняет прогревание всех частиц молока до температуры пастеризации. Очиститель имеет напорный диск, играющий роль центробежного насоса. Под его действием молоко проходит через секцию пастеризации, в которой нагревается до 74…76˚С горячей водой, поступающей из бойлера. Охлаждение пастеризованного молока происходит в регенеративной, водяной и рассольной секциях.

В пастеризационно - охладительной  установке УОМ-ИК-1 кроме секций выдерживателя и пластинчатого теплообменного аппарата имеется секция инфракрасного электронагрева. Она состоит из трубок кварцевого стекла U-образной формы с отражателями из анодированного алюминия. В секции 16 трубок (10 основных, 4 регулирующих ре­жим нагрева и 2 дополнительных), на которые навита спираль из нихрома. Трубки включены в сеть параллельно.

Пластинчатые пастеризационно - охладительные установки по сравнению с другими типами тепловых аппаратов имеют ряд преимуществ:

- малая рабочая вместимость, что позволяет приборам автомати­ки более точно отслеживать ход технологического процесса (в пластинчатой установке рабочая вместимость в 3 раза меньше, чем у трубчатой такой же производительности);

- способность работать достаточно эффективно при минималь­ном тепловом напоре;

- минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода (тепло­вая изоляция обычно не требуется);

- существенная экономия (80 - 90 %) теплоты в секциях регенера­ции (удельный расход пара в пластинчатых установках в 2 - 3 раза меньше, чем в трубчатых, и в 4 - 5 раз, чем в емкостных теплооб­менниках);

- малая установочная площадь (пластинчатая установка занимает примерно в 4 раза меньшую поверхность, чем трубчатая аналогич­ной производительности);

- возможность менять число пластин в каждой секции, что по­зволяет адаптировать теплообменный аппарат к конкретному тех­нологическому процессу;

- возможность безразборной циркуляционной мойки аппара­туры.

Наиболее высокими технологическими показателями среди отечественных установок обладают модульные автоматизирован­ные пастеризационно - охладительные установки с электронагре­вом типа «Поток Терм 500/1000/3000».

Особенностью этих установок является высокий коэффициент регенерации теплоты (0,9), система подготовки горячей воды с электронагревом и четырехсекционный пластинчатый теплооб­менник (две секции регенерации, секция пастеризации и секция охлаждения). В последнем резиновые прокладки выполнены из патентованного материала и соединены с пластинами специаль­ными зажимами, т. е. без помощи клея. Техническая характерис­тика данного типа приведена в табл. 3.6.

Стерилизация молока — это тепловая обработка  (выше 100 °С) с целью повышения стойкости в хранении путем уничтожения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов.

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.       

    Сливкоотделительный барабан (рис.3.27) состоит из корпуса, пакета разделительных тарелок, тарелкодержателя, крышки, уплотнительного кольца и затяжной гайки. Верхняя разделительная тарелка имеет в центральной части цилиндрическую вытяжку, в которой сбоку помещена впайка с отверстием для регулировочного винта. Разделительные тарелки имеют отверстия, образующие в пакете три канала для прохождения молока. Свободное пространство между пакетом тарелок и крышкой корпуса образует грязевик. Зазор

Рис. 3.27. Схема работы барабана-сливкоотделителя: 1 – дно; 2 – пакет разделительных тарелок; 3 – тарелкодержатель; 4 – корпус; 5 – винт регулировки жирности сливок; 6 – накидная гайка

между парами тарелок в разных конструкциях составляет 0,3-0,5 мм. Процесс работы сепаратора-сливкоотделителя: молоко из поплавковой камеры через центральную трубку и каналы тарелкодержателя поступает по каналам пакета тарелок и движется от центра барабана к его периферии по межтарелочным пространствам. Более легкая фракция (жир) выделяется из молока в межтарелочных пространствах и всплывает в направлении оси барабана. Снятое молоко идет к периферии барабана, где в грязевике из него выделяются механические примеси. Очищенное молоко (обрат) проходит над разделяющей тарелкой к отверстиям для выброса. Обрат выбрасывается в молочную посуду и собирается в емкость. Сливки поднимаются вокруг центральной трубки, проходя под разделительной верхней тарелкой, и выбрасываются через отверстие регулировочного винта в сборник для сливок сепаратора. Поворотами винта изменяют выход и жирность сливок. Разделяемый поток молока, состоящий из частиц плазмы плотностью_П и жировых шариков плотностью _Ж, во вращающемся барабане сепаратора попадает в поле действия центробежных сил. При этом на каждую взвешенную частицу (жировой шарик) действует центробежная сила I_Ц, отбрасывающая частицу со скоростью отстоя U_C.

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, рассчитывают 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, 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_Н.М) или обезжиренного молока (при Ж_М < Ж_Н.М) отводится как избыточный продукт.

Гомогенизация — это процесс обработки молока (сливок), заключающийся в раздроблении (диспергировании) жи­ровых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. Известно, что при хранении свежего молока и сливок из-за разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплывание жировой фракции. Скорость отстаивания жира зависит от размеров жировых ша­риков, вязкости, от возможности соединения жировых шариков друг с другом. Как известно, размеры жировых шариков ко­леблются в широких пределах — от 0,5 до 18 мкм. Согласно формуле Стокса скорость выделения (всплывания) жирового шарика прямо пропорциональна квадрату его радиуса. В про­цессе гомогенизации размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз (до 0,5—1,0 мкм), а скорость всплывания их соответственно уменьшится примерно в 100 раз.

Механизм дробления жировых шариков, схематично пред­ставленный на рис. 3.30, заключается в следующем. В гомогени­зирующем клапане на границе седла гомогенизатора и клапан­ной щели имеется порог резкого изменения сечения потока,  следовательно, и изменения скорости движения. При переходе от малых скоростей движения к высоким происходит деформа­ция жирового шарика: его передняя часть, включаясь в поток в гомогенизирующей щели с большой скоростью, вытягивается в нить и дробится на мелкие капельки. Таким образом, степень раздробленности, или эффективность гомогенизации, зависит, прежде всего, от скорости потока при входе в гомогенизирующую головку.

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. 3.31). 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. 3.30. Схема дробления жировых шари­ков в клапанной щели гомогенизатора: d — диаметр отверстия в седле клапана; V_O— скорость движения молока в клапане; Vо — скорость в пограничном сечении; Р_O — дав­ление в клапане; V₁— скорость движения в щели клапана; Р₁ — давление в щели кла­пана; h— высота в щели клапана

Гомогенизатор с двухсту­пенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 3.31) состоит из станины, корпуса, плун­жерного блока, гомогени­зирующей головки, приво­да и кривошипно - шатунного механизма.

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.

Рис. 3.31. 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

Рис. 3.32. Гомогенезатор 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

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.

Gразов=55%(40%)Gсут при 2-х(3-х) разовом доении