Технология и оборудование для очистки и охлаждения молока.
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.
Пастеризациейназывается 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.