Сепарирование и нормализация молока кратко

Обновлено: 04.07.2024

Механическая обработка является неотъемлемой частью сложного технологического цикла переработки молока. Она заключается в механическом воздействии на молоко с целью его разделения на фракции (сливки и обезжиренное молоко), повышение гомогенности и однородности жировой фазы в молоке до и после разделения, а также в подготовке для получения одинакового соотношения массовой доли жира и сухих веществ в сырье и готовом продукте. Одной из технологической операции механической обработки молока является сепарирование молока

Сепарирование молока

Применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и природных примесей. Процесс сепарации молока представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы.

Разделение происходит благодаря различиям в плотности фракций молока: плотность дисперсной фазы (жир) меньше, чем дисперсионной среды (плазма молока).

Сепарирования молока осуществляется на специальном оборудовании – сепараторах. В зависимости от назначения, их разделяют на сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители.

На производстве сепарирование молока проводится при температуре 35-45°С, но иногда применяют и высокотемпературный режим. Молоко в данном случае нагревается до температуры 60-85°С.

Повышение температуры сепарирования выше 45 °С нецелесообразно, так как степень обезжиривания молока повышается незначительно, а энергетические затраты требуются большие.

Положительно влияет на отделение сливок увеличение частоты вращения барабана сепаратора и среднего радиуса рабочей части тарелки: чем больше внутренний диаметр барабана, тем интенсивнее обезжиривание. Этими факторами пользовались для разработки новых конструкций сепараторов.

Наименьший отход жира в обезжиренное молоко происходит при сепарировании парного молока, имеющего наименьшую кислотность, не подвергавшегося ни тепловой (нагревание, охлаждение), ни механической обработке.

При сепарировании холодного молока на сепараторе обычной конструкции высокая эффективность обезжиривания возможна лишь при значительном снижении производительности. Так, при температуре молока 5°С производительность сепаратора следует понизить на 50%, при 10°С – на 30%, при 15°С – на 20%. С понижением температуры жирность сливок увеличивается. Это связано с тем, что вязкость холодных сливок выше, поэтому они медленнее вытекают из сепаратора и дольше подвергаются воздействию центробежной силы.

Повышение жирности сливок достигается также уменьшением подачи подогретого молока в сепаратор, вследствие более длительного воздействия на молоко центробежной силы.

Наряду с указанным (оптимальным) температурным режимом возможно применение и более высоких температур сепарирования в пределах 60-85°С. Исследования показали, что при температурах сепарирования выше 40°С возрастает дробление жировых шариков, увеличивается пенообразование в сливках и обезжиренном молоке, происходит частичная денатурация сывороточных белков и белков оболочек жировых шариков. Эти процессы сопровождаются накоплением большого количества сепараторной слизи. В итоге больше жира отходит в обезжиренное молоко и в пахту при сбивании сливок в масло, больше накапливается сепараторной слизи и чаще приходится останавливать и мыть сепаратор. В то же время повышение температуры позволяет несколько увеличить производительность сепаратора, упростить технологическую схему, так как сливки и обезжиренное молоко получают пастеризованными.

Высокотемпературное сепарирование целесообразно для получения высокожирных сливок (ВЖС) с массовой долей жира до 82 %. Для этих целей сепарируют сливки 30—40%-ой жирности. Полученные сливки и обезжиренное молоко в дальнейшем можно использовать без пастеризации. Однако при таком сепарировании увеличивается дробление жировых шариков, резко повышается вспенивание молока, сливок и обезжиренного молока (ОБМ). Как следствие, увеличиваются потери жира за счет увеличения массовой доли жира в обезжиренном молоке и в пахте при выработке сливочного масла, а также потери сухих веществ при выработке белковых продуктов (творог и др.) за счет необратимой коагуляции белковых веществ, содержащихся в пене. Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке. Большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность, что снижает эффективность работы теплового оборудования. Пена прогревается хуже, чем основная масса продукта. Разница в температуре прогрева пены и продукта может составлять до 10—15 °С и привести к тому, что во вспененном пастеризованном продукте сохранится больше микроорганизмов, в том числе патогенных форм. Вспененное обезжиренное молоко труднее охладить до температуры заквашивания. Поэтому сепарировать молоко при повышенных температурах не рекомендуется.

Перед сепарированием нежелательно подвергать молоко значительному механическому воздействию – перемешиванию, перекачиванию насосами, встряхиванию, так как при этом происходит дробление жировых шариков и повышение отхода жира в обезжиренное молоко. При длительном хранении молока (до 20 ч) на ферме в охлажденном состоянии возрастает кислотность, вязкость и плотность, что снижает степень обезжиривания молока на 12-17%.

В процессе сепарирования из молока выделяются механические включения. Они откладываются на внутренней поверхности барабана, постепенно заполняя грязевое, а затем и межтарелочное пространство. Проход обезжиренного молока к периферии в этом случае затрудняется, оно поднимается между тарелками и частично выходит через канал для сливок, резко понижая их жирность. Поэтому для сепарирования необходимо использовать предварительно очищенное молоко кислотностью не выше 20°Т. А при сепарировании загрязненного молока с ручной выгрузкой осадка из грязевого пространства, необходимо через 1-1,5 ч останавливать сепаратор и мыть или заменять грязный барабан чистым.

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

v = (2/9) (2π/60) Rr2n2 (ρ-ρ1/μ)

где v - скорость выделения жировых шариков, см/с; R - средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; r-радиус жирового шарика, см; n - частота вращения барабана сепаратора, С-1; ρ, ρ1, - плотность плазмы и жира, кг/м3; μ - динамическая вязкость, Па * с.

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

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

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

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

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

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

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

Процесс сепарирования в сепараторе осуществляется в такой последовательности (рис.1, б). Цельное молоко по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается в верхнюю часть комплекта тарелок и растекается между ними. В межтарелочном пространстве жировые шарики как более легкая фракция молока движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на котором установлены манометр и регулировочный вентиль (кран).

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

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

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

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

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

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

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

Нормализация молока - снижение или повышение содержания жира или сухих обезжиренных веществ при производстве молока и молочных продуктов. Нормализацию при производстве молочных продуктов рекомендуется проводить до тепловой обработки.

Основой расчета нормализации является уравнение материального баланса по любой составной части молока, например, по содержанию жира.

(2)

гдеМ_г,М_с,М_п - соответственно количество готового продукта, сырья и побочных продуктов, кг;

Ж_г,Ж_с, Ж_п, - соответственно массовая доля жира в готовом продукте, сырье и побочных продуктах, %.

Существует несколько способов нормализации. Рассмотрим их подробнее.

Периодический способ, или нормализация смешением. Часть молока сепарируют. Полученное обезжиренное молоко смешивают с основной партией нормализуемого молока (в случае избытка жира). В случае пониженного содержания жира в цельном молоке его смешивают с полученными сливками.

Необходимое количество обезжиренного молока или сливок для нормализации исходного молока определяют по формулам, выведенным из уравнения материального баланса (2).

Нормализация в потоке(рис.4, а). Когда непрерывный поток нормализуемого молока смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.

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

(2)

гдеМ_г,М_с,М_п - соответственно количество готового продукта, сырья и побочных продуктов, кг;

Ж_г,Ж_с, Ж_п, - соответственно массовая доля жира в готовом продукте, сырье и побочных продуктах, %.

Существует несколько способов нормализации. Рассмотрим их подробнее.

Каким образом происходит нормализация молока?

Cодержание:

Зачем нужна нормализация молока.

На производство молоко-сырье поступает из сельскохозяйственных комплексов и ферм.

Перед приемкой лаборант берет пробы и делает экспертизу по физико-химическим и органолептическим характеристикам.

Показатель жирности и содержания по сухому
веществу у каждой коровы является разным,
поэтому каждая партия молока-сырья, поступающего на комбинат, имеет различные показатели.

Однако, показатель жирности регламентируется ГОСТом на молочную продукцию и должен соответствовать маркировке на упаковке. Для этого и необходим процесс нормализации.

Что такое нормализация молока.

Это процесс приведения продукта к определенному показателю по жирности.

Молоко-сырье разделяется на обрат и сливки с помощью сепараторов. Процесс нормализации заключается в разбавлении молока либо сливками, либо обратом, в зависимости от процента жирности, который необходимо получить.

Например, молоко-сырье пришло на производство с жирностью 4,0%. Для изготовления продукта с жирностью 5% в сырье добавляются сливки. Для изготовления молока питьевого 2,5% добавляется обрат (обезжиренное молоко).

Нормализация не подразумевает добавление каких-либо посторонних компонентов, соответственно, натуральность и качество продукта не изменяются.

Читайте также: