4 Механічна обробка молока і молочних продуктів

Класифікація обладнання

Під механічною обробкою молока і молочних продуктів розуміють технологічні процеси, що не приводять до зміни хімічного складу вихідного продукту.

Найбільш розповсюджений вид механічної обробки молока — його поділ на фракції як неоднорідної системи. Молоко в цьому випадку піддається очищенню від забруднень або з нього виділяють жир у вигляді вершків.

Сироватка або знежирене молоко за допомогою мембранних методів розділяється на фільтрат і концентрат.

Іншим, не менш розповсюдженим видом механічної обробки молока і молочних продуктів, є їхня гомогенізація. Вона служить для зміни фізичних властивостей молока і молочних продуктів шляхом дроблення жирових часток, запобігає розшаруванню молока або вершків при їхньому зберіганні. Гомогенізація вершкового масла і плавленого сиру поліпшує смакові якості продуктів і умови їхнього зберігання.

Механічна обробка молока і молочних продуктів здійснюється за допомогою фільтрів, мембранних фільтраційних апаратів, сепараторів, центрифуг і гомогенізаторів.

          Фільтри

У фільтрах видалення з молока і молочних продуктів різних механічних домішок, осаду й окремих складових компонентів відбувається за допомогою пористої перегородки, здатної пропускати рідину, але затримувати зважені в ній тверді частки.

Основною частиною будь-якого фільтра є фільтрувальний елемент, у якості якого використовуються тканини з волокон рослинного і тваринного походження, а також із синтетичних, скляних, керамічних і металевих матеріалів. Фільтрувальні елементи, виготовлені із синтетичних волокон (полівінилхлоридні, поліамідні, лавсанові), за своїми властивостями у багатьох відношеннях перевершують бавовняні і вовняні, тому що сполучать високу механічну міцність з термостійкістю і несприйнятливістю до впливу мікроорганізмів.

Металеві елементи виконуються у виді сіток і тканин з нержавіючих сталей, а також перфорованих листів. Останні звичайно використовуються при фільтруванні рідин, що містять грубодисперсні частки, і як опорні перегородки для фільтрувальних тканин.

У молочній промисловості застосовуються фільтри періодичної і безперервної дії. Більшість з них працює у закритому потоці під вакуумом або при надлишковому тиску в системі.

В залежності від конструкції фільтруючого елемента фільтри поділяються на циліндричні і дискові.

Циліндричні періодичної дії бувають з одноразовими і багаторазовими фільтруючими елементами.

Циліндричний фільтр із фільтруючим елементом багаторазової дії являє собою циліндричний корпус (рисунок 23) з конічним днищем і сферичною кришкою. Знизу корпусів розташовані патрубки для підведення продукту і відводу очищеного молока. Всередині корпуса знаходяться дві латунні сітки з фільтруючою тканиною: внутрішньою і зовнішньою. Молоко під тиском надходить через патрубок у фільтр і послідовно проходить внутрішню і зовнішню сітки. З фільтра молоко видаляється через патрубок.

Рисунок 23 – Циліндричний фільтр:

1 – кришка; 2 гумова прокладка; 3 – корпус; 4 – зовнішня сітка;         5 – внутрішня сітка; 6 – патрубок, що відводить; 7 – патрубок, що підводить; 8 – підставка

Дисковий фільтр періодичної дії складається з корпуса (рисунок 24), закритого зверху кришкою і клапаном. Збоку корпуса розміщений патрубок для входу молока, знизу — патрубок із трубою для виходу молока з фільтра. Усередині корпуса встановлений набір дисків з отворами. Між дисками затиснуті фільтруючі елементи.  

Рисунок 24 – Дисковий фільтр:

1 – корпус; 2 – патрубок для входу молока; 3 – стійки; 4 – патрубок для виходу молока; 5 – циліндричний стакан; 6 – фільтруючий елемент;        7 – отвір; 8 – диск; 9 – клапан для випуску повітря; 10 – кришка

           Сепаратори

Фізична сутність процесу сепарування молока, як і будь-якої гетерогенної системи, полягає в осадженні дисперсної фази в поле дії гравітаційних і відцентрових сил.

Молочні сепаратори за призначенням поділяються на вершковідділювачі, нормалізатори, сепаратори для одержання високожирних вершків, молокоочисники й універсальні зі змінними барабанами. За способом подачі молока і відводу продуктів сепаратори розділяються на відкриті, напівзакриті, закриті.

У відкритих подача молока, відвід вершків і обрата відбуваються у зіткненні з повітрям. У цьому випадку утворюється молочна піна, що погіршує умови експлуатації сепараторів. Продуктивність до 0,3 кг/с.

У напівзакритих подача молока здійснюється відкритим способом, а відвід продуктів — закритим,під напором, створюваним барабаном сепаратора. Продуктивність 0,5-1,0 кг/с

У закритих (герметичних) сепараторах подача молока і відвід продуктів сепарування відбуваються без доступу повітря під тиском трубами. Продуктивність понад 1,0 кг/с.

За способом видалення з барабана механічних домішок і білкового згустку сепаратори поділяються на сепаратори з ручним вивантаженням осаду (зупинка сепаратора, розбирання й очищення барабана), з періодичним відцентровим вивантаженням осаду через вікна в корпусі барабана (саморозвантажні) і з безперервним вивантаженням осаду через сопла по периферії корпуса барабана (сирні).

У залежності від типу привода сепаратори можуть бути з ручним приводом і з електроприводом через  редуктор, що підвищує оберти.

Передача обертання від електродвигуна до барабана в сепараторах другої групи здійснюється за допомогою гвинтової пари або пасової передачі. Барабани сепараторів з невеликою продуктивністю встановлюються безпосередньо на валу двигуна.

Одним з основних технологічних параметрів, що характеризують роботу сепараторів, є температура продукту, що сепарується або очищається.

Сепаратори для сепарування або очищення молока розраховані на обробку продукту температурою 40-45°С.

Сепаратори для одержання високожирних вершків призначені для сепарування й очищення вершків з масовою часткою жиру 30-40% і температурою 65-95°С.

Сепаратори для холодного очищення молока служать для роботи з продуктом при температурі 4-10°С.

Основними вузлами сепаратора будь-якого типу є (рисунок 25) станина, що складається з корпуса і чаші, барабан, приймально-вивідний пристрій і привідний механізм, що включає в себе вертикальний вал (веретено) і горизонтальний вал із зубчастим колесом.

У корпусі станини розміщається приводний механізм, на вертикальному валові якого встановлюється барабан. Чаша станини закрита кришкою, що служить для розміщення приймально-вивідного пристрою.

Рисунок 25 – Сепаратор-молокоочисник напівзакритого типу з ручним вивантаженням осаду

1 – корпус станини; 2 – гальмо; 3- приймально-вивідний пристрій; 4 – кришка сепаратора; 5 – чаша станини; 6 – стопор барабана; 7 – барабан; 8 – вертикальний вал (веретено); 9 – зубчасте колесо горизонтального вала

У саморозвантажних і соплових сепараторів є приймач осаду або згущеної фракції (наприклад, сирного згустку). Електродвигун фланцевого виконання розташований збоку станини і його вал з’єднується з приводним механізмом через розгінну відцентрову фрикційну муфту.

У залежності від технологічного призначення сепараторів їхні барабани розрізняються не тільки схемами (рисунок 26), але і конструктивним виконанням.

Рисунок 26 – Технологічні схеми сепараторів різних типів:

а – барабан сепаратора-роздільника (вершковідділювача); б – барабан сепаратора-освітлювача (молокоочисника); в – барабан соплового сепаратора (сирного); г – барабан сепаратора з періодичним відцентровим вивантаженням осаду (ліворуч — вихід осаду закритий, праворуч — відкритий): 1 – тарілчасті вставки; 2 – осад (сепараторний слиз); 3 – важка фракція (знежирене молоко); 4 – легка (вершкова) фракція; 5 – просвітлена рідина (чисте молоко); 6 – сирна сироватка; 7 – приймач сиру; 8 – сирний згусток; 9 – сопло; 10 – напірний диск вершків; 11- напірний диск знежиреного молока; 12 – розвантажувальні вікна; 13 – рухливе днище (поршень); 14 – клапан керування рухом поршня; 15 – приймач осадку

У сепараторів відкритого типу приймально-вивідний пристрій являє собою так званий молочний посуд, що надягається на чашу станини (рисунок 27) сепаратора.

Рисунок 27 – Сепаратор-вершковіддільник відкритого типу:

1 – чаша станини; 2 – розподільна камера знежиреного молока; 3 – розподільна камера вершків; 4 – прийомна поплавкова камера; 5 – поплавець; 6 – молочний резервуар; 7 – крап; 8 – трубка поплавкової камери; 9 – гвинт регулювання .жирності вершків; 10 – пробка заливання олії; 11- кнопка пульсатора; 12 – оглядове вікно рівня олії; 13 – пробка зливу олії; 14 – гвинт регулювання барабана по висоті

У сучасних сепараторах-вершковіддільниках в знежирене молоко потрапляють жирові кульки, розмір яких складає менше 0,1 мкм, при цьому в знежиреному молоці залишається 0,02-0,05% жиру (таблиця 5).

При виробництві багатьох молочних продуктів як сировина використовується молоко визначеної жирності, наприклад, із змістом жиру 3,2 або 3,5%. Таке молоко називають нормалізованим, а процес приведення молока до стандартної жирності – нормалізацією.

Найпростіший спосіб нормалізації молока полягає в додаванні до нього у визначеній пропорції знежиреного молока або вершків. Ці компоненти змішуються у резервуарах.

Таблиця 5 – Технічна характеристика сепараторів-вершковіддільників

Показники Значення показників для сепараторів-вершковіддільників продуктивністю, л /год.
0,05 0,6 1,0 3,0 5,0 7,0 12,5 15,0 20,0
Тип Відкритий, з ручним вивантаженням осаду Напівзакритий, з ручним вивантаженням осаду Напівзакритий з автоматичним відцентровим вивантаженням осаду
Частота обертання барабана,с-1 200 126 133 108 100 108 83 83 83
Обсяг бруд-ного прос-тору, дм3 0,008 0,08 0,380 3,000 4,000 4,000
Потужність електродви-гуна, кВт 0,08 0,5 0,55 4,0 5,5 11,0 22,6 30,0 34,0
Габаритні розміри, мм 326х
297х
480
770х
756х
913
755х
415х
700
900х
680х
1365
860х
590х
1445
1300х
1000х
1600
1550х
1800х
1850
1700х
1500х
2000
1700х
1750х
2100
Маса без електро-двигуна, кг 4,5 995 70 428 442 950 1630 2100 2400

            Гомогенізатори

В сучасних технологічних процесах виробництва молочної продукції одним з нормативних є гомогенізація. Цей процес представляє собою подрібнення жирових кульок молока або молочного продукту (дисперсна фаза) та одночасний рівномірний їх розподіл у плазмі молочного продукту (дисперсійна фаза). Гомогенізація використовується як для обробки сировини для молочної промисловості: незбираного або знежиреного молока та вершків, яку планується направити на подальшу обробку, так і для обробки кінцевого молочного продукту. Мета гомогенізації – механічна стабілізація дисперсної фази для перешкоджання процесам розділення фаз, тобто утворення відстою вершків на поверхні продукту. Процес цей для молочної промисловості вкрай небажаний, а у деяких її галузях – навіть неприпустимий. При розшаруванні продукту зростає швидкість його скисання, погіршуються (або припиняються) тривалі процеси дозрівання та ферментації при виробництві кисломолочної продукції, зменшуються строки зберігання отриманого продукту, що особливо важливо при зберіганні молочних консервів. Згідно з рівнянням Стокса, під час розділення відіграє найбільшу роль діаметр частки, бо впливає на швидкість розділення, яка пропорційна квадрату діаметра частки. Отже після гомогенізації, що зменшує діаметр жирової кульки, час з’явлення відстою збільшується. До гомогенізації середній розмір жирової кульки молока коливається за оцінками різних авторів у межах 2,5 – 4 мкм, після неї – менше 1 мкм.

 Крім зменшення розшарування продукту використання гомогенізації має такі переваги:

  • Зменшуються відходи жиру у сироватку при виробництві сиру у 8 – 10 разів, що дозволяє значно зменшити витрати цінного компонента молока – молочного жиру;
  • Гомогенізовані молочні та вершкові суміші для морозива легше збиваються та дають готовий продукт з кращим смаком та ніжнішою консистенцією;
  • Збільшення поверхні жирової фази полегшує засвоєння молочного жиру організмом людини;
  • Смакові та сенсорні властивості покращуються завдяки одночасному збільшенню в’язкості та покращенню консистенції.

У розвинутих країнах Америки та Західної Європи гомогенізація поряд з пастеризацією (стерилізацією) є нормативним процесом та використовується у всіх без виключень технологічних процесах молочної промисловості.

У наш час у молочній промисловості існує досить великий спектр машин для гомогенізації. У представленій класифікації гомогенізатори поділені за трьома ознаками: за продуктивністю, за принципом дії та за робочим тиском (рисунок 28).

Рисунок 28 – Класифікація гомогенізаторів

Принцип дії – це головний чинник при доборі гомогенізатора для певної технологічної лінії. Саме від нього залежить ефективність гомогенізації, питомі витрати енергії та вартість машини. Не менш важливими для гомогенізатора є такі параметри як продуктивність та робочий тиск. Про їх важливість свідчить той факт, що за цими параметрами обирається тип насосу – істотніший вузол, від якого, головним чином, буде залежати механічний коефіцієнт корисної дії машини. Крім того, деякі види гомогенізаторів можуть бути тільки високого або тільки низького тиску. Наприклад, ультразвукові, роторні та вакуумні працюють лише при низькому тиску, а такі, як клапанні, існують як високого, так і середнього тиску.

Отже проаналізуємо конструкції даних типів гомогенізаторів та визначимо основні їх недоліки та переваги.

Найбільш розповсюдженими на виробництві залишаються клапанні (щілинні) гомогенізатори. У таких гомогенізаторах (рисунок 29) необхідний тиск (10 – 25 МПа) створюється багатосекційним плунжерним насосом з приводом від електродвигуна потужністю 10 – 40 кВт. Плунжерний насос — це об’ємний насос, витісняючим органом якого є плунжер, що відрізняється від поршня меншим діаметром, завдяки чому можна досягти вищого напору при меншій подачі. З погляду гідравліки, плунжерний насос не відрізняється від поршневого. При однаковому протіканні робочого процесу характеризуються простішою експлуатацією, завдяки відсутності змінних деталей (поршневих кілецьманжет тощо.)

Рисунок 29 – Схема гомогенізатора клапанного типу

1 – запобіжний клапан; 2 – вихідний патрубок; 3 – корпус; 4 – гвинт;
5 – пружина; 6 – клапан гомогенізуючої головки; 7 – манометр; 8-нагнітальний клапан; 9 – всмоктуючий клапан; 10 – плунжер; 11 – привідний механізм

Молоко через всмоктуючий клапан 9 подається у плунжерний насос. При нагнітальному русі плунжера 10 відкривається нагнітальний клапан 8 і молоко під тиском потрапляє у вузький кільцевий зазор, що утворюється між сідлом та клапаном 6, при підніманні клапана, долаючи силу стиснення пружини 5. Розмір кільцевого зазору регулюється гвинтом 4. Тиск контролюється манометром 7. Ширина кільцевого зазору дорівнює приблизно 0,1 мм. Швидкість проходження молока крізь нього 150 – 200 м/с. Продуктивність цих машин 800 – 5000 кг/год
(таблиця 6).

Таблиця 6 – Технічна характеристика гомогенізаторів для молока і рідких молочних продуктів

Показники Марка гомогенізатора
К5-ОГА-1,2 А1-ОГМ-2,5 А1-ОГМ-5
Продуктивність, л/год 1200 2500 5000
Робочий тиск гомогенізатора, мПа 20 20 20
Температура  продукту, що обробляється, ºС 45…85 45…85 45…85
Число плунжерів 3 3 3
Хід плунжерів, мм 40 40 60
Частота обертання колінчастого валу, с-1 5,65 4,33 5,65
Число ступенів гомогенізатора 2 2 2
Потужність електродвигуна, кВт 16,7 18,5 37
Габаритні розміри, мм 965х930х1400 1430х1110х1640 1480х1110х1640
Маса, кг 850 1610 1710

Переваги клапанних гомогенізаторів:

  • висока ступінь гомогенізації;
  • широка освоєність та масовий промисловий випуск.

Недоліки клапанних гомогенізаторів:

  • висока вартість;
  • дуже низький технологічний коефіцієнт корисної дії (0,0018%);
  • дуже високі питомі витрати енергії (6,5 – 7,6 кВт/т);
  • відсутність конструкцій з продуктивністю менше 800 л/год.;
  • висока маса, металомісткість та габаритні розміри;
  • високі вимоги до якості очищення продукту;
  • складна конструкція;
  • необхідність у двоступінчастій обробці.

Іншим відомим способом гомогенізації є ультразвукова гомогенізація. Вона заснована на кавітації рідини, що викликається у машин з електромеханічним збудником за допомогою віброелемента 1 (рисунок 30). Цим елементом звичайно є лопать, встановлена у резонансному блоці 3.

Рисунок 30 – Схема процесу ультразвукової гомогенізації

1- віброелемент; 2- контрольно-регулюючий пристрій; 3- резонансний блок

Переваги ультразвукової гомогенізації:

  • легкість регулювання ступеню гомогенізації;
  • можливість створити машини практично з будь–якою продуктивністю;
  • невибагливість до забруднення оброблюваного продукту;
  • поєднання гомогенізації з бактеріальним очищенням.

Недоліки ультразвукової гомогенізації:

  • недостатня вивченість ультразвукової гомогенізації;
  • невелика ступінь гомогенізації, мінімальний діаметр жирових кульок не перевищує 1,48 мкм;
  • складна конструкція машин з електромеханічним збудником;
  • висока чутливість до пульсації насосу.

Вакуумний гомогенізатор працює з використанням метода вводу енергії у потік рідини на основі процесів адіабатного скипання перегрітої рідини. Метод емульгування полягає у наступному: попередньо нагрітий продукт з температурою 75 – 95 0С подається у вакуумну камеру, де підтримується тиск 0,01 – 0,02 МПа. Продукт, що потрапив у вакуумну камеру, перегрівається, у результаті чого виникає вибухоподібне скипання, яке призводить до руйнування жирових кульок.

Основним елементом апарата (рисунок 31) є вакуумна камера 2, яка представляє собою полий резервуар діаметром 300 мм та висотою 800 мм. Увід продукту здійснюється через трубопровід 1, який закінчується сопловим пристроєм. Вихід отриманого продукту здійснюється через патрубок 3 у нижньому днищі. Пари та повітря всмоктуються через бічний патрубок 4 водокільцевим вакуумним насосом. Продуктивність – 1 т/год.

Рисунок 31 – Вакуумний однокамерний гомогенізатор

1- патрубок з сопловим пристроєм для вводу продукту;   2- вакуумна камера; 3- патрубок для вводу емульсії; 4 – патрубок для відводу парів та повітря; 5 – водокільцевий вакуумний насос

У двокамерному вакуумному гомогенізаторі необхідна температура знижена до 60…800С. Такий пристрій представляє собою дві вакуумні камери, в першій підтримується тиск 0,15×105 … 0,3×105 Па, в другій – 0,03×105 … 0,15×105 Па.

Молоко, підігріте до 60…80 0С, розпилюється послідовно в першій та другій вакуумних камерах.

Переваги вакуумних гомогенізаторів:

  • зниження кислотності та збільшення термостійкості молока;
  • деаерація та дезодорація продукту;
  • часткове знищення шкідливої мікрофлори молока;
  • можливість створити машини з широким діапазоном продуктивностей;
  • невеликі питомі витрати енергії;
  • можливість поєднання з пастеризатором (стерилізатором).

Недоліки вакуумних гомогенізаторів:

  • невисокий ступінь перемішування продукту;
  • мінімальний ступінь гомогенізації, діаметр жирових кульок близько 2,3 – 2,4 мкм;
  • великі габаритні розміри машини;
  • необхідність у підігріванні продукту до 60 – 95 0С, що викликає незворотні наслідки в структурі продукту та вимагає додаткових енерговитрат.

Роторні гомогенізатори застосовуються для зміни консистенції таких молочних продуктів як плавлені сири і вершкове масло. В обробленому з їх допомогою продукті водна фаза диспергується, внаслідок чого продукт краще зберігається.

Принцип роботи роторного гомогенізатора полягає у наступному: продукт подається у бункер, звідки за допомогою двох шнеків, що обертаються у протилежних напрямках, продавлюється через ротор і з насадки з діафрагмою виходить у бункер фасовочного апарату. Для запобігання налипання продукту на робочі органи машини останні змащуються перед початком роботи спеціальним гарячим розчином.

Переваги роторних гомогенізаторів:

  • простота конструкції;
  • широкий діапазон продуктивностей;
  • широка промислова освоєність;
  • невеликі розміри та металомісткість.

Недоліки роторних гомогенізаторів:

  • застосовуються тільки для продуктів з високою густиною;
  • диспергується лише водяна фаза, ступінь подрібнення жирових кульок мінімальний;
  • необхідність у періодичному змащенні робочих органів.

Відцентровий гомогенізатор (рисунок 32) являє собою два диски, один з яких 2 – нерухомий, а інший 8 – обертовий, з’єднаний з валом двигуна 9. Рухомий диск має кільцеобразні виступи з отворами 4, 5, 6. Ці виступи входять у пази на нерухомому диску.

Рисунок 32 – Відцентровий гомогенізатор

1-корпус; 2- кришка; 3- патрубок для виходу емульсії; 4–6- кільця з отворами; 7- патрубок для виходу емульсії; 8- обертовий диск; 9- електродвигун; 10- станина

Продукт подається у вхідний патрубок 3 та потрапляє на перше внутрішнє кільце з отворами 4, що прикріплене до обертового диску. Крізь наявні на периферії цього кільця отвори суміш потрапляє на друге нерухоме кільце на кришці та переливається на друге обертове кільце 5, а потім на третє 6. При відповідній частоті обертання валу двигуна у міждисковому просторі виникають зони зі зниженим та підвищеним тиском: утворюються бульбашки пари, які періодично зхлопуються, що призводить до гідравлічного удару. Це явище відоме як кавітація. Кавітація призводить до руйнування жирових кульок молока та інтенсивного перемішування продукту. Але поряд з цим поверхні, які зазнають гідравлічного удару, швидко руйнуються. Відводиться продукт під дією відцентрових сил через патрубок 7.

Переваги відцентрового гомогенізатора:

  • невеликі питомі витрати енергії;
  • широкий діапазон продуктивностей;
  • невелика маса, габаритні розміри та металомісткість;
  • невибагливість до забруднення твердими частками;
  • можливість його використання як насоса для перекачування молока.

Недоліки відцентрового гомогенізатора:

  • невеликий ступінь гомогенізації;
  • швидке зношування робочих органів машини, внаслідок чого забруднюється оброблюваний продукт;
  • необхідність у зміцненні поверхневого шару робочих органів спеціальною обробкою або використанням спеціальних твердих сплавів, що збільшує вартість машини.

На рисунку 33 представлений зубчастий гомогенізатор. Як і у відцентрового гомогенізатора основними його вузлами є нерухомий диск, або корпус 1 та рухомий диск 3, що утворюють гомогенізуючу головку 2. На поверхнях рухомого та нерухомого дисків виконана зубчаста нарізка.

Рисунок 33 – Загальний вид зубчастого гомогенізатора

1-корпус; 2 – гомогенізуюча головка 3- ротор; 4- муфта; 5- електродвигун

Продукт подається у впускний патрубок та потрапляє у гомогенізуючу головку, де її розвинена зубчаста поверхня при обертанні з великою швидкістю забезпечує перетираючий вплив на продукт.

Переваги зубчастих млинів:

  • невеликі питомі витрати енергії;
  • широкий діапазон продуктивностей;
  • невелика металомісткість та габаритні розміри.

Недоліки зубчастих млинів:

  • складність у виготовленні прецизійної зубчастої поверхні, завдяки чому підвищується її вартість;
  • потреба у високій точності збирання машини;
  • швидке зношення робочих поверхонь та забруднення продукту;
  • високі вимоги до відсутності твердих домішок у оброблюваному продукті.

Сутність струменевого метода гомогенізації полягає у тому, що подрібнення жирових кульок здійснюється як у соплі форсунки (емульгуючому каналі) в результаті турбулентних пульсацій та завихрювань, так і при виході з нього в результаті перепаду швидкостей, які виникають при ударі об пластину (струменева гомогенізація з нерухомим відбивачем), або при швидкому гальмуванні жирової кульки при зіткненні двох потоків емульсії (протитечійно-струменева гомогенізація).

У струменевому гомогенізаторі з нерухомим відбивачем (рисунок 34) потік молока 2, виходячи з форсунки 1, вдаряється об відбивач – металеву пластинку 3. При цьому відбувається руйнування жирових кульок та частково – перемішування продукту.

Рисунок 34 – Схема струменевої гомогенізації:

а) протитечійно-струменевої, б) з відбивачем: 1-форсунка; 2- струмінь продукту;  3- відбивач

Одним з прикладів реалізації цього принципу є гомогенізатор з обертовим ротором і тангенціальними каналами з дроселюючими насадками на кінцях, а також кільцевим відбивачем. Молоко, проходячи каналами ротора, розпилюється дроселюючими пристроями та з великою швидкістю вдаряється об кільцевий відбивач. При цьому жирові кульки розбиваються. У цій конструкції ротор обертається за рахунок реактивних сил струменів молока, яке під тиском подається у ротор.

Швидкість удару об відбивач цих струменів буде дорівнювати різниці між швидкістю струменя відносно насадки та коловою швидкістю форсунки. Отже енергія, що витрачається на обертання ротора, буде зменшувати коефіцієнт корисної дії машини.

Основним вузлом струменево-вихрового гомогенізатора Я9-ОЖЗ є блок емульгування 5, який має шість отворів діаметром 5 мм (рисунок 35). У комплект емульсора входить відцентровий насос 1, манометр 3, роздільник 4 та приєднувальний  трубопровід 2.  Гомогенізація  продукту  відбувається при  зіткненні струменів молока зі стінками та завихренні потоків рідини.

Рисунок 35 – Загальний вид струменево-вихрового гомогенізатора

1 – насос; 2 – трубопровід; 3 – манометр; 4 – розділювач; 5 – блок емульгування

Протитечійно-струменева гомогенізація відбувається при зіткненні двох струменів молока 2, які виходять зі співвісно розташованих форсунок 1 (рисунок 34, а). При зіткненні струменів, що мають однакові показники швидкості та розміри факелів, з’являється досить великий градієнт швидкостей потоку продукту, що обумовлює появу напружень зсуву, які деформують та руйнують жирову кульку. Відносна швидкість струменя, що стикається з протилежним струменем, збільшується у 2 рази в порівнянні з струменевою гомогенізацією з відбивачем. У результаті при подібному  механізмі руйнування при протитечійно-струменевій гомогенізації зменшуються витрати енергії. Крім того, відбувається більш якісне перемішування продукту. Ще одна перевага протитечійно-струменевої гомогенізації полягає у тому, що її легко поєднати з миттєвою стерилізацією та пастеризацією. При  цьому до форсунок підводиться пара, або форсунки нагріваються за допомогою ніхромової спіралі, яка розжарюється електричним струмом. Підвищення температури продукту перед гомогенізацією значно полегшить та зробить більш ефективним сам процес гомогенізації у результаті зменшення в’язкості та поверхневого натягу молока.

В останні роки в іноземних виданнях з’явилися публікації про вплив високого тиску на харчові продукти. При цьому знешкоджується шкідлива мікрофлора продукту, а також відбуваються позитивні зміни в мікроструктурі молока. Подібні наслідки можна отримати і під невисоким тиском за допомогою циклічної обробки (чергуванням значення тиску), що також є перспективним напрямком, який можна реалізувати в протитечійно-струменевій гомогенізації.

Переваги протитечійно-струменевої гомогенізації:

  • невеликі питомі витрати енергії;
  • широкий діапазон продуктивностей;
  • можливість створення машин з продуктивністю, яку можна регулювати в процесі роботи;
  • малі габаритні розміри та металоємкість;
  • невибагливість до засмічення продукту;
  • можливість поєднання гомогенізації та миттєвої стерилізації продукту в одній машині;
  • досить висока ступінь гомогенізації;
  • простота та надійність конструкції.

Недоліки струменевої гомогенізації:

  • недостатня дослідженість процесу протитечійно-струменевої гомогенізації;
  • промислова неосвоєність (особливо протитечійно-струменевих гомогенізаторів).

Вихровий гомогенізатор складається з двох співвісно розташованих циліндричних камер різних діаметрів. Продукт уводиться тангенціально в камеру з більшим діаметром, закручується та виходить з камери меншого діаметра. Швидкість обертання рідини при переході з більшого циліндра у менший зростає у згоді з законом збереження моменту кількості руху. У центральній частині камери при кільцевому русі рідини виникає розрідження, куди спрямовується навколишній продукт. Потім знов утворюється розрідження при витіканні і т.д. У такому гомогенізаторі подрібнення жирових кульок головним чином відбувається за рахунок турбулізації рідини.

Переваги вихрового гомогенізатора:

  • невеликі питомі витрати енергії;
  • широкий діапазон продуктивностей;
  • нечутливість до засмічення продукту;
  • надійність конструкції;
  • висока ступінь перемішування продукту.

Недоліки вихрового гомогенізатора:

  • невелика ступінь гомогенізації;
  • недостатня вивченість процесу.

Комбінування двох способів гомогенізації у одній машині (або послідовна обробка продукту у двох різних гомогенізаторах) доцільна для виправлення недоліків основного способу гомогенізації (або недоліків першої машини). Так, на підприємствах, де застосовуються щілинні гомогенізатори, замість двоступінчастої обробки в цих машинах вигідно на другій стадії обробки, яка необхідна для перешкоджання злипанню часток жиру, використати дешевий відцентровий гомогенізатор. Завдяки цьому питомі витрати енергії значно зменшаться. Або поєднати конструкцію струменевої  гомогенізації з відбивачем, у якій недостатня ступінь перемішування продукту, але досить висока ступінь гомогенізації, з вихровою, яка, навпаки, має невелику ступінь гомогенізації, але добре перемішує продукт. Гідродинамічний вібратор можна використовувати для попередньої або кінцевої обробки суміші, поєднуючи його майже з будь-яким іншим гомогенізатором з метою збільшення ступеня подрібнення та перемішування, з одночасним зменшенням бактеріального забруднення.

Серед недоліків, властивих комбінованим машинам, одним з головних є збільшення їх вартості. Досить великі труднощі представляє собою процес поєднання їх у одну поточно-технологічну лінію, тому що залежність основних параметрів (тиску та продуктивності) для різних видів гомогенізаторів описується різними формулами. Крім того, для більшості з описаних вище способів гомогенізацій спектр продуктивностей промислово освоєних машин недостатньо широкий. З цієї причини виключно важко створити комбіновані гомогенізатори з регулюванням продуктивності. Зважаючи на це, ефективніше все-таки  розвивати один з попередньо перелічених способів для створення нової високоефективної машини.

 

Рисунок 36 – Перспективні види гомогенізуючих пристроїв

У результаті аналізу існуючих способів гомогенізації можливо виділити найбільш перспективні з них. Такими є вакуумні, ультразвукові, відцентрові та струменеві (рисунок 36). Основним напрямком подальшого їх вдосконалення повинно бути ретельне дослідження для створення ефективних гомогенізаторів, що будуть відповідати усім сучасним вимогам.

31 Comments

  1. How many weeks’ holiday a year are there? buy cheap imipramine Wilzig says his foundation supports charities that “battle hatred, violence and Post Traumatic Stress Disorder.” He has given would-be attendees until Aug. 5 to make their “donations” or risk missing out on the wild escapades he frequently hosts in his 15,000 square foot medieval style party palace out East.

  2. What do you want to do when you’ve finished? kamagra uk discreet Scientists with the British Antarctic Survey and other institutions drilled through the ice sheet to dig up clean sediment samples from the bottom of Lake Hodgson, which is on the Antarctic Peninsula and 305 feet (93 meters) deep.

  3. I’d like to change some money styku 3d body scanner cost There’s something different about Jill Zarin’s face … The ‘Real Housewives of New York City’ star debuted what appears to be tightened up mug at the TV Land Awards on April 10. Zarin, 47, claims she hasn’t had any work done, telling PopEater, ‘If I did, I would be the first to admit it.’

  4. Will I have to work shifts? glimepiride 2 mg tablets price “I’m speaking out as a son. I was appalled when I read the Daily Mail on Saturday and I saw they said he hated Britain. It’s a lie. I’m even more appalled that they’ve repeated that lie today and they’ve gone further and described my father’s legacy as ‘evil’. ‘Evil’ is a word reserved for particular cases and I wasn’t willing to let that stand.

  5. One moment, please phd diet whey 2kg offers Malala has been living in Great Britain since undergoing major surgery there following the shooting. A week before greeting the queen, she met with President Barack Obama and first lady Michelle Obama at the White House. She released a statement challenging the U.S. on drone strikes in Pakistan and saying more effort should be put into promoting education in her home nation. On Oct. 8, she released her memoir, in which she writes about the shooting and her determination to keep advocating for education for young girls in Pakistan.

  6. Could you transfer $1000 from my current account to my deposit account? get plavix for free Louisiana native Eric Guillot, who trains longshot Moreno, has gone so far as to get voodoo dolls of Pletcher and his two horses to help his chances, but Pletcher already has taken care of the curse.

  7. A Second Class stamp can you drink berocca before bed Apple TV only supports Apple devices with AirPlay capabilities, so your friend with a Nexus 7 can’t join in the fun. Plus, if you want to view something from a different device, you’ll have to disconnect one and then connect the other – no connecting multiple devices at once.

  8. I came here to work ibuprofen 400mg tablets Apart from the futility of linking Obamacare to the fiscal issues, the concern of senior Republicans is that their party will take a huge public relations hit if they are blamed for the fiscal strife, as it did in the mid 1990s after successive government shutdowns precipitated by Republican budget demands.

  9. A law firm where can i buy fluticasone propionate cream It’s been observance that bankruptcy judges never support employees. They always support the corporation. In the case, the judge will support the city and state. But, you have to wonder how Detroit got this way. Of course, GM and other U.S. auto makers were managed by people who simply didn’t get for many years. The Japanese whooped their rear-ends. It took a taxpayer bailout to set them straight at least for the time being. It is also interesting that the media never tells the full story. A majority of civil servants are paid substantially less than the private side. And they do necessary work that many Americans simply won’t do. In part, this is way they got defined-benefit plans. But, Americans need to thank Republican thugs in Congress and conservative voters, especially Christian conservatives, for fighting tooth and nail to do away with defined benefit plans. They should also thank the U.S. Chamber of Commerce for working so diligently to do away with them as well. All in the name of profits and the Christian conservative generally philosophy of “personal responsibility.” Conservatism is the really problem with America.

  10. I’m about to run out of credit januvia 100 mg tablet price in usa But they have been hammered in opinion polls and pressuredby allies in the business community who worry the brinkmanshipis killing jobs and slowing the economy. Republicans worry thatthe standoff could imperil lawmakers in competitive districts,giving Democrats an increased chance of winning control of theHouse next year.

  11. I like it a lot the kooler net worth 2019 Troops order a crowd in downtown Rangoon (Yangon) to disperse in front of sule pagoda sealed off by barbed wires on August 26, 1988. Hundreds of thousand people gathered two kilometers away to demand democracy and the end of the 26 years old authoritarian regime. 8888 Uprising was a national uprising demanding democracy that took place on August 8, 1988 in Burma (now Myanmar).

  12. A financial advisor hair color specialist around me I would be curious to see if this technology could be applied to automotive windows since many of us spend so much time travelling in our vehicles…. If so, I wonder how many hurdles they will have to go through in regards to current window tinting regulations concerning dark vehicle windows.

  13. Canada>Canada how much do omeprazole cost at walmart Manning had already pleaded guilty to 10 of the less serious of the 22 charges in a deal that at the time would’ve gotten him an expected 20 years in prison. Today a military judge announced the court’s finding on the rest of the charges, a majority of them guilty verdicts, for espionage, theft and fraud. However, Manning managed to avoid the charge of aiding the enemy, which could have carried with it a life sentence.

  14. I’m on work experience compare price levitra With this idea in place I also knew that in order to highlight their physique or their equipment I needed a relatively simple setup. It started with a grey seamless backdrop shoehorned into a small curtained off space in a room with six other photographers and their respective mini-studios. I then set up one Profoto Acute2R 2400 pack with two heads and medium strip softboxes on each side of the studio at a relatively low setting to highlight the athletes profile and add depth to the images.

  15. Its like you read my mind! You appear to know a lot about this, like you wrote the book in it or something.
    I think that you can do with a few pics to drive the message home a bit, but
    instead of that, this is fantastic blog. A fantastic read.

    I will definitely be back.

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*