Практическое занятие № 2

Оборудование для механической обработки молока и молочных продуктов

2.1. Оборудование для разделения и концентрирования молока мембранными методами

К мембранным методам обработки молока относят ультрафильтрацию, обратный осмос и электродиализ.

Сущность всех мембранных методов - это разделение и концентрирование молочного сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления (ультрафильтрация и обратный осмос) или электрического поля (электродиализ).

Ультрафильтрацию используют для выделения белков из молока и молочной сыворотки; при обратном осмосе происходит концентрирование молочного сырья, так как через мембраны проходит только вода; электродиализу подвергают молочную сыворотку с целью ее деминерализации.

Исполнительный орган установок для фильтрации и обратного осмоса - полупроницаемая мембрана на основе ацетата целлюлозы и пористых полимерных материалов. Для ультрафильтрации применяют мембраны с размерами пор 500нм. Такие мембраны задерживают молекулы с размерами большими, чем размеры пор, и пропускают мелкие молекулы. Процесс ультрафильтрации проводят под давлением 0,1...0,5 МПа. Для обратного осмоса используют полупроницаемые мембраны с размерами пор менее 50 нм, процесс ведут при давлении 1...10 МПа.

Мембранный аппарат - это устройство, состоящее из корпуса, мембраны, дренажного узла, крепежных деталей, конструктивных элементов для ввода исходного раствора и выхода концентрата и фильтрата, перемешивания и др. Для мембранного разделения применяют четыре типа аппаратов: плоскорамные, трубчатые, рулонные и с полыми волокнами. На рис. 2.1 показаны основные типы мембранных аппаратов.

Промышленные мембранные аппараты представляют собой пакеты, блоки, комплексы мембранных элементов: ячеек, секций, модулей. Мембранный аппарат обычно является частью мембранной установки периодического или непрерывного действия, в которую входят также насосы, дозирующие устройства, емкости для исходного раствора, фильтрата, концентрата и моющих растворов, соединительные трубопроводы и контрольно-измерительные приборы.

Ультрафильтрационная установка состоит из фильтрующего аппарата, насоса для подачи в аппарат продукта, насоса для проталкивания продукта через мембранные фильтры, соединительных трубопроводов и регулирующих вентилей.

Главной частью фильтрующего аппарата является полупроницаемая мембрана - тонкая пористая пленка, размеры пор которой менее 0,5 мкм. Пленка помещается на макропористую подложку, усиливающую ее механическую прочность. Обычно в качестве подложки применяется пористая нержавеющая листовая сталь толщиной 0,5...3 мм с порами 0,5...10 мкм.

Рис 2.1. Мембранные аппараты:

а - плоскорамный: 1- фланец, 2- мембрана, 3- дренажная пластина, 4- уплотнительная пластина, 5- разделительная пластина; б - трубчатый: 1- герметизирующий материал (компаунд), 2- корпус, 3- трубчатая мембрана; в - рулонный: 1- трубка для отвода фильтрата, 2- мембрана, 3- каналообразующий элемент (турбулизатор), 4- подложка – дренаж, 5- клеевое соединение; г - с полными волокнами: 1- подложка-дренаж, 2- шайба с полым волокном, 3- корпус, 4- полое волокно, 5- крышка.

На первой стадии в результате ультрафильтрации получают концентрат, содержащий от 3 до 15 % белка и лактозно-солевой раствор. На второй стадии лактозно-солевой раствор пропускают через обратноосмотическую мембрану и получают концентрированный раствор лактозы (10...20 %) и фильтрат, который представляет собой 1%-ный раствор солей.

Конструкции ультрафильтрационных установок для обработки молочных и пищевых продуктов разнообразны. В наиболее совершенных, например в системе «Сартокон-2», фильтруемая жидкость проталкивается с помощью насоса через тонкие каналы между двумя фильтрами.

Часть жидкости проходит через мембранные фильтры, а остальная попадает в емкость с исходным продуктом, чтобы вновь рециркулировать через систему. Непрерывный тангенциальный поток вдоль поверхности фильтра приводит к эффективной фильтрации, так как не позволяет задержанным частицам или веществам осесть на поверхности фильтров и блокировать их. Эффект очистки усиливается благодаря использованию в узком канале между фильтрами специальной сетки, вызывающей турбулентность потока.

В системе применяются модули «Микросарт» с мембранными фильтрами из ацетата целлюлозы или полиолефина с порами размерами 0,1; 0,3; 0,45 мкм или модули «Ультрасарт» с ультрафильтрами из триацетата целлюлозы или полисульфона с номинальной селективностью по молекулярной массе, 10000 и 5000.

Производительность системы «Сартокон-2» зависит от числа установленных в ней модулей, площадь поверхности которых может изменяться в пределах 0,7...4,9 м2 при ультрафильтрации и 0,7,..4,2 м2 при микрофильтрации.

2.2. Оборудование для разделения гетерогенных систем

Сущность процесса разделения (сепарирования) молока, как и любой гетерогенной системы, заключается в осаждении дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил.

При сепарировании молоко разделяется на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко).

По назначению различают сепараторы-молокоочистители, сепараторы-сливкоотделители, сепараторы для получения высокожирных сливок и универсальные со сменными барабанами.

По способу подачи молока и отвода продуктов сепарирования аппараты бывают открытые, полузакрытые и закрытые.

В открытых сепараторах производительностью до 0,3 кг/с подача молока, отвод сливок и обезжиренного молока происходят в соприкосновении с воздухом. В этом случае образуется молочная пена, ухудшающая условия эксплуатации сепараторов. В полузакрытых сепараторах производительностью 0,5... 1 кг/с молоко подается открытым способом, а отвод продуктов - закрытым под напором. В закрытых (герметических) сепараторах производительностью свыше 1 кг/с подача молока и отвод продуктов сепарирования происходят без доступа воздуха под давлением по трубам.

По способу удаления из барабана механических примесей и белкового сгустка сепараторы могут быть с ручной выгрузкой осадка (остановка сепаратора, разборка и очистка барабана), с периодической выгрузкой через окна в корпусе барабана (саморазгружающиеся) и с непрерывной выгрузкой осадка через сопла по периферии корпуса барабана (творожные).

В зависимости от типа привода сепараторы могут быть с ручным и электроприводом. Передача вращения от электродвигателя к барабану у сепараторов второй группы осуществляется с помощью винтовой пары или ременной передачи. Барабаны сепараторов небольшой производительности устанавливают непосредственно на валу двигателя.

Один из основных технологических параметров, характеризующих работу сепараторов, - температура сепарируемого или очищаемого продукта.

Молоко, направляемое на сепарирование или очистку, должно иметь температуру 40...45°С. Высокотемпературное сепарирование проводят при температуре 60...85˚С, при сепарировании холодного молока продукт имеет температуру 4...10˚С.

Основными узлами сепаратора любого типа (рис. 2.2) являются станина, состоящая из корпуса и чаши, барабан, приемно-выводное устройство и приводной механизм, включающий в себя вертикальный вал (веретено) и горизонтальный вал с зубчатым колесом.

В корпусе станины размещен приводной механизм, на вертикальном валу которого установлен барабан. Чаша станины закрыта крышкой, служащей для размещения приемно-выводного устройства. У саморазгружающихся и сопловых сепараторов имеется приемник осадка или сгущенной фракции (например, творожного сгустка). Электродвигатель фланцевого исполнения расположен сбоку от станины, и его вал соединяется с приводным механизмом через разгонную центробежную фрикционную муфту.

В зависимости от технологического назначения барабаны сепараторов различаются конструктивным исполнением (рис. 2.3).

Рис 2.2. Сепаратор - молокоочиститель полузакрытого типа с ручной выгрузкой осадка:

1- корпус станины, 2- тормоз, 3- приемно - выводное устройство, 4- крышка сепаратора, 5- чаша станины, 6- стопор барабана, 7- барабан, 8- вертикальный вал (веретено), 9- зубчатое колесо горизонтального вала.

Барабан сепаратора-сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка (рис. 2.4) состоит из основания, уплотнительного кольца, тарелкодержателя, пакета тарелок, разделительной тарелки, корпуса и стяжной гайки. Основание барабана имеет сложную форму и представляет собой днище с центральной трубкой. В трубке имеется три прямоугольных канала для прохода молока в тарелкодержатель. Верхняя часть трубки имеет резьбу для крепления стяжной гайки. На ободе основания сделан вырез под фиксатор корпуса, а на конической части основания - выступ для фиксации тарелкодержателя с пакетом тарелок. В центре основания имеется продолговатый выступ, обеспечивающий надежное зацепление барабана с вертикальным валом сепаратора.

Пакет из 48...56 тарелок служит для образования межтарелочного пространства, в котором происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко.

Зазор межтарелочного пространства создается тремя шипами высотой 0,4 мм, расположенными на внешней стороне каждой тарелки Последняя тарелка имеет шипы с обеих сторон, что позволяет образовать зазор не только с соседней тарелкой, но и с основанием барабана. В каждой тарелке по три отверстия; при сборке тарелок в пакет формируются вертикальные каналы, через которые молоко распределяется в межтарелочном пространстве.

Рис 2.3. Технологические схемы барабанов сепараторов различных типов:

а - барабан сепаратора - разделителя (сливкоотделителя), б - барабан сепаратора - осветлителя(молокоочистителя), в - барабан соплового сепаратора (творожного), г - барабан сепаратора с периодической выгрузкой осадка: 1- тарельчатые вставки, 2- осадок (сепараторная слизь), 3- тяжелая фракция (обезжиренное молоко), 4- легкая фракция (сливки), 5- осветленная жидкость (чистое молоко), 6- творожная сыворотка, 7- приемник творога, 8- творожный сгусток, 9- сопло, 10- напорный диск сливок, 11- напорный диск обезжиренное молока, 12- разгрузочные окна, 13- подвижное днище (поршень), 14- клапан управления движением поршня, 15- приемник осадка.

На верхней поверхности разделительной тарелки выполнены три ребра, обеспечивающие необходимый зазор между внутренней поверхностью корпуса барабана и разделительной тарелкой. В верхней цилиндрической части разделительной тарелки есть отверстие для отвода сливок.

Корпус барабана имеет коническую форму с некоторым расширением в основании, которое образует грязевое пространство. В нижней части корпуса с наружной стороны расположен фиксатор, входящий при сборке в вырез основания барабана. В верхней части шейки корпуса имеются два щелевых выходных канала для отвода обезжиренного молока, отверстие для выхода сливок и регулировочный винт, представляющий собой втулку с резьбой.

Количественное соотношение между сливками и обезжиренным молоком в сепараторах может изменяться в весьма широких пределах -от 1: 3 до 1:12. При этом необходимое соотношение достигается с помощью регулировочных устройств, принцип действия которых основан либо на изменении скорости истечения сливок или обезжиренного молока путем изменения напора, либо на изменении сечения выходного отверстия.

Рис.2.4. Барабан сепаратора - сливкоотделителя открытого типа с ручной выгрузкой осадка: 1- стяжная гайка, 2- корпус барабана, 3- разделительная тарелка, 4- пакет тарелок, 5- тарелкодержатель, 6- уплотнительное кольцо, 7- основание барабана.

При первом способе регулировочный винт с отверстием неизменного сечения ввертывают внутрь. Скорость истечения сливок снижается, так как центробежная сила по мере приближения винта к оси вращения уменьшается, а с ней уменьшается и напор. Сливок при этом будет выходить меньше, но они будут более вязкими и содержать больше жира.

Второй способ регулирования жирности сливок реализован в полузакрытых сепараторах-сливкоотделителях. Отличительной особенностью барабана сепаратора такого типа является конструкция разделительной тарелки, в верхней части которой размещены две напорные камеры. В одной камере находится напорный диск сливок приемно-выводного устройства сепаратора. В камере, расположенной в горловине крышки барабана, размещен напорный диск обезжиренного молока. В таких сепараторах соотношение количества сливок и обезжиренного молока регулируется вентилями (дросселями), установленными на патрубках приемно-выводного устройства.

Более сложное устройство имеют барабаны сепараторов с периодической выгрузкой сепараторной слизи (осадка). В основании барабана (рис. 2.5) расположено подвижное днище (поршень). Уплотнение между основанием, а также крышкой барабана и поршнем обеспечивают уплотнительные кольца. На уровне стыка между поршнем и крышкой барабана размещены окна для выгрузки осадка. В верхнем положении поршня окна закрыты, при его опускании осадок выгружается через окна в приемник.

Рис. 2.5. Барабан сепаратора - сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка:

1- основание барабана, 2- подвижное днище (поршень), 3, 5- уплотнительные кольца, 4- окно для выгрузки осадка, 6- затяжное кольцо, 7- крышка барабана, 8- клапан разгрузки, 9- жиклер, 10- распределительное кольцо буферной воды.

Принцип работы барабана сепаратора-сливкоотделителя с периодической выгрузкой осадка основан на создании определенного перепада давления между молоком в барабане и жидкостью (буферной водой) под подвижным днищем (поршнем). Разгрузкой управляют с помощью гидравлической системы в ручном и автоматическом режимах. Основные элементы системы - гидроузел и пульт управления.

В состав гидроузла (рис. 2.6) входят фильтр, редуктор для регулирования давления воды в системе разгрузки барабана (буферной воды), манометры, электромагнитный вентиль для подачи размывочной воды в приемник осадка, ручные вентили для управления работой сепаратора вручную, а также трехходовой кран для подпитки водой полости под подвижным днищем (поршнем) барабана в закрытом положении.

Пульт управления включает в себя три реле времени, кнопки включения пульта и ручной разгрузки, сигнальные лампы и предохранители. Программное реле времени служит для установки интервала между разгрузками (30мин), а также управления работой двух других реле. Одно из них необходимо для управления работой электромагнитным вентилем подачи размывочной воды, второе-для регулирования времени разгрузки (0,2...0,5с) барабана сепаратора.

Гидравлическая система управления разгрузкой сепаратора воздействует на подвижное днище (поршень) барабана с помощью двух клапанов разгрузки, расположенных в корпусе барабана под углом 180°. Клапаны соединены высверленными в теле основания каналами с полостью под поршнем и устройством подачи буферной воды под основанием барабана. Они открываются в пространство между вертикальной стенкой барабана и кожухом сепаратора. Приемно-выводные устройства сепараторов предназначены для ввода молока в сепаратор и отвода продуктов сепарирования. У сепараторов открытого типа (рис. 2.7) приемно-выводное устройство представляет собой чашеобразную емкость, надеваемую на станину сепаратора.

Рис. 2.6. Схема подключения гидроузла саморазгружающегося сепаратора:

1- фильтр, 2, 6- вентили ручного управления, 3- электромагнитный вентиль подачи размывочной воды, 4- трехходовой кран режимов работы, 5- электромагнитный вентиль подачи буферной воды, 7, 9- манометры, 8- редуктор давления, РВ - реле времени.

Емкость состоит из приемной поплавковой камеры и двух распределительных камер с рожками для сливок и обезжиренного молока. Приемная поплавковая камера обеспечивает равномерную подачу молока, поступающего из емкости для хранения. Поплавковая камера имеет в центре трубку с калиброванным отверстием, его диаметр обеспечивает номинальную производительность сепаратора при определенном уровне молока, который поддерживается с помощью поплавка. При недостаточном уровне молока поплавок опускается и открывает доступ молока из емкости в камеру. При превышении номинального уровня поплавок закрывает сливное отверстие емкости с молоком, и уровень в камере понижается.

Элементы чашеобразной емкости сепаратора открытого типа изготовлены из листового металла (обычно луженого или нержавеющего стального листа), у сепараторов небольшой производительности-из полимерных материалов.

Для того чтобы обеспечить попадание вытекающих из отверстий в барабане сливок и обезжиренного молока в соответствующие распределительные камеры, вертикальные валы сепараторов открытого типа можно регулировать по высоте специальным винтом, расположенным под нижней опорой вертикального вала сепаратора. Вместе с валом опускается или поднимается барабан.

Рис. 2.7.Сепаратор-сливкоотделитель открытого типа:

1- чаша станины, 2- распределительная камера обезжиренного молока, 3- распределительная камера сливок, 4- приемная поплавковая камера, 5- поплавок, 6- днище чашеобразной емкости, 7- кран, 8- трубка поплавковой камеры, 9- винт регулировки жирности сливок, 10- пробка заливки масла, 11- кнопка пульсатора, 12- смотровое окно уровня масла, 13- пробка слива масла, 14- винт регулировки барабана по высоте.

У сепаратора малой производительности с электроприводом эта регулировка связана с подъемом или опусканием двигателя вместе с барабаном с помощью винта в днище корпуса сепаратора. Полузакрытые сепараторы имеют более сложную конструкцию приемно-выводного устройства (рис. 2.8), которое состоит из одного (для молокоочистителей) или двух (для сливкоотделителей) напорных дисков.

Напорный диск выполнен в виде двух плоских кружков, между которыми расположено несколько спиральных каналов для жидкости. С помощью концентрично расположенных патрубков каналы дисков соединены с отводными трубками, на концах которых находятся регулировочные вентили-дроссели.

По оси приемно-выводного устройства установлена центральная трубка, по которой молоко поступает в барабан. Трубка может быть соединена непосредственно с трубопроводом подачи молока или с поплавковой камерой, регулирующей подачу молока в сепаратор.

С помощью регулировочных вентилей можно изменять жирность получаемых сливок. Интенсивность потока сливок измеряется ротаметром-сливкомером, представляющим собой корпус с находящимся в нем поплавком. На поплавке установлен шток, который входит в стеклянную градуированную трубку. Чем интенсивнее движение потока сливок, тем выше поднимается поплавок. По положению головки штока относительно шкалы трубки оценивается расход сливок за единицу времени.

При работе сепаратора поступающее в барабан молоко вытесняет продукты сепарирования в напорные камеры. Вращаясь вместе с этими камерами, сливки, обезжиренное или очищенное цельное молоко захватываются спиральными каналами неподвижных дисков. При этом скоростной напор вращающейся жидкости переходит в напор статический, в результате чего в каналах дисков давление продуктов сепарирования поднимается до 250...300 кПа. С помощью этого давления сливки и обезжиренное молоко перемещаются по трубопроводам в теплообменные аппараты из емкости для хранения. Таким образом, сепаратор выполняет функции насоса.

Рис. 2.8. Приемно-выводное устройство полузакрытого сепаратора сливкоотделителя:

1- напорный диск сливок, 2- напорный диск обезжиренного молока, 3- патрубок вывода продуктов сепарирования, 4- регулировочный вентиль сливок, 5, 7- манометры, 6- центральная трубка входа молока, 8- регулировочный вентиль обезжиренного молока.

В герметичном сепараторе молоко на сепарирование подается в барабан снизу, через полый вертикальный вал, который нижним концом выходит под станину. На конце вала закреплены диски насосного устройства, которые, вращаясь вместе с валом, играют роль напорного колеса и нагнетают молоко в барабан. Молоко попадает под тарелкодержатель, а затем по вертикальным каналам, образованным отверстиями в тарелках, распределяется по их пакету. Сливки в таком барабане собираются в центральной трубке тарелкодержателя и выводятся из барабана под давлением, создаваемым на входе сепаратора напорным устройством.

Обезжиренное молоко, пройдя между разделительной тарелкой и крышкой барабана, попадает в камеру напорного диска и выводится из сепаратора. Герметические сепараторы обеспечивают наиболее полное выделение жировой фазы из молока, так как в процессе работы их барабана отсутствуют вспенивание и образование воздушных пузырьков, нарушающих разделение молока.

В современных сепараторах-сливкоотделителях в обезжиренное молоко попадают жировые шарики, размер которых составляет меньше 0,1 мкм, при этом в обезжиренном молоке остается 0,02...0,05 % жира (табл. 2.1).

При производстве многих молочных продуктов в качестве сырья используют молоко определенной жирности, например с содержанием жира 3,2 или 3,5 %. Такое молоко называют нормализованным, а процесс приведения молока к стандартной жирности - нормализацией. Простейший способ нормализации молока заключается в добавлении к нему в определенной пропорции обезжиренного молока или сливок и смешивании их в емкости. Более удобным является способ нормализации молока в потоке, который осуществляется с помощью сепараторов-сливкоотделителей, оборудованных приспособлением для нормализации, которое установлено на приемно-выводном устройстве сепаратора.

На рис. 2.9 показано одно из устройств для нормализации молока в потоке с помощью сепаратора-сливкоотделителя. Трубопровод выхода сливок соединен патрубком с трубопроводом отвода обезжиренного молока. На выходе сливок установлен дроссель. В процессе нормализации молока часть сливок по патрубку направляется к выходу из сепаратора и, смешиваясь с обезжиренным молоком, образует нормализованную смесь. Избыток сливок выходит через трубопровод. При полностью открытом дросселе сепаратор работает как сливкоотделитель. Ручка дросселя имеет форму колпачка, закрывающего цилиндрическую часть корпуса дросселя, на котором нанесена шкала. С помощью этой шкалы приспособление для нормализации устанавливают на заданную жирность молока по таблице. Точность нормализации молока по содержанию жира с помощью такого приспособления ± 0,2 %.

В зависимости от технологического назначения большинство сепараторов в своем устройстве имеет особенности.

Табл.2.1. Техническая характеристика сепараторов сливкоотделителей.

Показатель	Открытый с ручной выгрузкой осадка	Полузакрытый с ручной выгрузкой осадка
Производительность, м3/ч
Частота вращения барабана, с-1
Объем грязевого пространства, дм3
Габаритные размеры, мм
Масса без электродвигателя, кг

Так, в сепараторах для высокожирных сливок увеличены расстояния между тарелками (до 0,6 мм), а также между тарелками и тарелкодержателем. Приемник высокожирных сливок (жирностью 82...85%) и патрубок для их отвода имеют больший уклон. Подача сепарируемых сливок (жирностью 30...40%) в сепаратор регулируется с помощью крана. Настройка сепаратора на получение высокожирных сливок для различных видов сливочного масла производится изменением количества сливок и давления на выходе пахты (по манометру с помощью регулирующего поршня)

Колл" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">коллекторными высокооборотными электродвигателями однофазного тока напряжением 220 В.

Поскольку сепараторы в качестве привода оснащены асинхронными электродвигателями промышленной частоты 50 с частотой вращения не более 50 с-1, к приводному механизму, который обеспечивает вращение барабана сепаратора с частотой 80с-1, предъявляют особые требования.

Наиболее распространенная схема приводного механизма сепаратора приведена на рис. 2.10. Электродвигатель приводит во вращение ведущую часть муфты, колодки которой под действием центробежной силы прижимаются к внутренней цилиндрической части полумуфты, жестко установленной на горизонтальном валу привода. На этом же валу закреплено зубчатое колесо для передачи вращения от горизонтального вала сепаратора к вертикальному. Последний имеет многозаходную винтовую нарезку, входящую в зацепление с зубчатым колесом.

Рис. 2.10 Схема приводного механизма сепаратора.

1- электродвигатель, 2- ведущая часть центробежной разгонной муфты, 3- ведомая часть муфты, 4- горизонтальный вал, 5- зубчатое колесо, 6- упругая горловая опора, 7- барабан, 8- вертикальный вал.

Движение в зубчатой паре привода сепаратора осуществляется по принципу винтовой пары, в которой вертикальный вал является винтом, а колесо - сектором. При движении винтовая нарезка вертикального вала с большой скоростью (до 25 м/с) скользит по зубьям колеса, поэтому для уменьшения их износа винтовую пару изготовляют из материалов с малым коэффициентом трения и хорошей износостойкостью. Не менее важное значение имеют точность изготовлении и чистота обработки поверхностей зацепления.

Винтовая передача приводного механизма сепаратора в процессе работы должна обязательно смазываться, для чего в картере станины сепаратора имеются пробки для заливки и слива смазки.

Важно отметить, что зубчатая пара привода сепаратора передает вращение в двух направлениях: от электродвигателя к барабану в процессе его разгона и работы, а также от барабана, обладающего большой инерцией, к электродвигателю при выключении сепаратора. Объясняется это многозаходной (11заходов) конструкцией винта и большим углом наклона его зуба. Передаточное отношение у винтовых пар сепараторов находится в пределах 3...6.

Одной из важнейших особенностей приводного механизма сепараторов является наличие так называемой упругой горловой опоры, т. е. установка верхнего подшипника вертикального вала с возможностью некоторой свободы перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого между верхним подшипником, расположенным под основанием барабана, и его гнездом в станине сепаратора вводят упругий элемент. У малых сепараторов это может быть резиновая втулка. У более производительных - группа радиально расположенных пружин сжатия (обычно шесть под углом 60° друг к другу).

Неточности изготовления и взаимного расположения деталей барабана при сборке приводят к некоторому смещению оси вертикального вала, вращающегося в подшипниках, относительно оси вращения барабана. Возникновение в этом случае центробежной силы отрицательно влияет на работу сепаратора. Наличие упругого элемента в горловой опоре позволяет барабану в определенных пределах самобалансироваться (барабан наклоняет вертикальный вал таким образом, чтобы центр его тяжести совпадал с геометрической осью вращения барабана).

Для амортизации вертикальных колебаний барабана вертикальный вал сепаратора опирается на пружину, расположенную под нижним подшипником.

У сепараторов большой производительности вертикальные колебания барабана воспринимаются группой пружин, установленных в горловой опоре вертикального вала параллельно его оси. Сепараторы производительностью до 1000 л/ч таких пружин не имеют, так как масса их барабанов сравнительно невелика. Вместе с этим небольшие колебания вертикального вала могут привести к заклиниванию нижнего подшипника, и для того чтобы этого избежать, подшипник выполняют сферическим. Частоту вращения барабана сепаратора контролируют с помощью стрелочного тахометра и специального устройства - пульсатора. Особенность его работы заключается в том, что при нажатии кнопки пульсатора рукой при каждом обороте эксцентрикового вала ощущается один толчок. Эксцентриковый вал через червячную пару соединен с шестерней, служащей для привода тахометра и пульсатора и установленной на горизонтальном валу механизма привода сепаратора. В инструкции к сепаратору указано число толчковое минуту, которое должен иметь пульсатор при номинальной частоте вращения барабана. Тахометр показывает частоту вращения горизонтального вала привода сепаратора, значение которой также указано в инструкции.

Барабаны сепараторов обладают большой кинетической энергией, и при отключении двигателя сепаратор продолжает вращаться в течение довольно длительного времени. У высокопроизводительных сепараторов время падения оборотов до нуля занимает несколько десятков минут. Так как после окончания цикла работы сепараторы необходимо разобрать, очистить от осадка и промыть (за исключением саморазгружающихся с циркуляционной мойкой), с целью экономии времени обслуживающего персонала сепараторы оборудуют специальными тормозными устройствами. Такое устройство представляет собой две колодки с накладками из фрикционного материала. Через подпружиненный стержень они соединены с ручкой и расположены в чаше сепаратора под углом 180° друг к другу. В таком тормозном устройстве колодки воздействуют на наружную стенку барабана.

В некоторых конструкциях привода, в том числе у саморазгружающихся сепараторов, тормоз устанавливают в корпусе разгонной центробежной муфты. В этом случае колодка тормоза прижимается к наружной поверхности чаши муфты, жестко соединенной с горизонтальным валом привода. У сепараторов средней производительности в чаше станины имеются стопорные болты для фиксации барабана при его чистке и мойке. Для этого при заворачивании они входят в гнездо корпуса барабана.

2.3. Оборудование для гомогенизации молока и молочных продуктов

Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.

Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.

Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем. В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы.

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. 2.11). 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.2.11. 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.

Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 2.12) состоит из станины, корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.

Рис. .2.12. Гомогенизатор 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.

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. 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.

Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 2.2).

Табл.2.2. Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов

Показатель
Производительность, м3/ч
Рабочее давление, МПа
Температура обрабатываемого продукта, ºС
Число плунжеров
Ход плунжеров, мм
Частота вращения коленчатого вала, с-1
Число ступеней гомогенизатора
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, мм		1430×1110×1640	1480×1110×1640
Масса, кг

В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.

Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей - 12, 16 или 24.

Гомогенизатор-пластификатор (рис. 2.13) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода. Привод позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (с помощью вариатора) в пределах 0,2,..0,387 с-1. Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 с-1 . Принцип работы машины заключается в следующем. Сливочное масло подается в бункер, откуда с помощью двух шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, продавливается через ротор и из насадки с диафрагмой выходит в бункер фасовочного аппарата.

Рис. 2.13. Гомогенизатор М6-ОГА для сливочного масла:

1- колесо, 2- станина, 3- корпус, 4- крепление насадки, 5- насадка, 6- замок, 7- шнековая камера, 8- бункер, 9- пульт управления, 10- шнеки.

Для предотвращения налипания масла рабочие органы гомогенизатора смазывают перед началом работы специальным шрячим раствором. Производительность гомогенизатора зависит от частоты вращения подающих шнеков и составляет 0,76... 1,52 м3/ч. Мощность привода машины 18,3 кВт.

Гомогенизатор ЯЗ-ОГЗ предназначен для обработки расплавленной сырной массы при производстве плавленых сыров и состоит из следующих частей: основания, корпуса, комплекта гомогенизирующего инструмента, бункера, выгрузного устройства и привода.

Основание служит для крепления на нем составных частей гомогенизатора. В корпусе размещены рабочие узлы и уплотняющие устройства.

Гомогенизирующий инструмент (рис. 2.14) для подачи, измельчения и перемешивания расплавленной сырной массы выполнен в виде подвижных и неподвижных ножей, разделенных распорными кольцами, а также загрузочного лопастного колеса и выгрузного ротора. Подвижные ножи имеют специальные пазы, выполненные под определенным углом к торцевой поверхности, что способствует перемещению измельчаемого продукта к выгрузному устройству. Вал гомогенизирующего инструмента вращается с частотой 49 с-1.

Бункер для приема и накопления сырной массы имеет теплоизоляционную рубашку.

Выгрузное устройство в виде двух труб, соединенных между собой с помощью крана, служит для отвода гомогенизированной массы в дозатор фасовочного автомата.

Рис. 2.14. Комплект гомогенизирующего инструмента гомогенизатора:

1- неподвижное кольцо, 2- подвижное кольцо, 3- лопастное кольцо, 4- бункер, 5- подвижной нож, 6- корпус, 7- неподвижный нож, 8- выгрузной ротор, 9- вал гомогенизатора.

Привод состоит из двигателя мощностью 11 кВт, предназначенного для передачи вращения от вала к подвижной части гомогенизирующего инструмента.

Обработка продукта на гомогенизаторе ЯЗ-ОГЗ осуществляется следующим образом. Расплавленная сырная масса периодически или непрерывно подается в бункер гомогенизатора. Под действием разрежения, создаваемого загрузочным лопастным колесом, продукт поступает в гомогенизирующий инструмент, в котором, проходя последовательно через подвижные и неподвижные ножи, гомогенизируется и подается к выгрузному устройству.

Использование гомогенизатора позволяет отказаться от технологической операции процеживания сырной массы с целью удаления ее нерасплавленных частиц.

2.4. Оборудование для предварительного обезвоживания творожной и казеиновой массы

К этому оборудованию можно отнести сепараторы для обезвоживания творожного сгустка, аппараты дли отделения сыворотки и центрифуги. Большая часть этого оборудования описывается в разделах, посвященных производству соответствующих видов продукции (сыр, творог и т. д.).

Центрифуги, применяемые в молочной промышленности, могут быть отстойными и фильтрующими, периодического и непрерывного действия.

Отстойную центрифугу непрерывного действия для предварительного обезвоживания творожной массы в настоящее время применяют сравнительно редко.

Фильтрующая центрифуга периодического действия для обезвоживания молочного сахара состоит из ротора, кожуха, привода и пульта управления. Ротор цилиндрической формы изготовлен из нержавеющей стали. Его перфорированная поверхность снабжена металлической сеткой. Для повышения прочности ротор имеет два бандажа. Отверстия ротора диаметром 5 мм расположены в шахматном порядке с шагом 20 мм. Ротор закреплен на валу электродвигателя, установленного на основании с шаровой опорой Привод крепят болтами с резиновыми амортизаторами . Ротор и привод закрыты стальным кожухом. Для загрузки ротора продуктом предусмотрена загрузочная воронка. Крышка имеет блокирующее устройство.

Контрольные вопросы.

1. Какова средняя продолжительность непрерывной работы фильтров различного типа? 2. За счет чего повышается эффективность ультрафильтрации молочной сыворотки в системе «Сартокон-2»? 3. В каких случаях очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей неэффективна? 4. Какие факторы влияют на процесс сепарирования молока? 5. Как регулируют жирность молока в сепараторах-сливкоотделителях различного типа? 6. В каких сепараторах подача молока в барабан осуществляется снизу? 7. Как осуществляется нормализация в сепараторах-сливкоотделителях? 8. Какие факторы влияют на гомогенизацию молока? 9. При каком давлении осуществляется гомогенизация на первой и второй ступенях? 10. Для чего гомогенизаторы комплектуют трехплунжерными насосами?

Наиболее распространенный способ очистки молока на фермах - фильтрование. Имеется большое количество разновидностей фильтров, в качестве рабочих элементов которых применяют ват­ные диски, марлю, фланель, бумагу, металлическую сетку синте­тические материалы и др.

Ватные диски с гладкой или «вафельной» поверхностью хорошо очищают молоко и не требуют специального ухода. Использован­ные ватные диски заменяют новыми.

Медленная фильтрация молока через такие фильтры требует увеличения емкости фильтровальной камеры.

Марлевые фильтры обычно используются на фермах. Однако такие фильтры быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспе­чивают высокой степени чистоты молока.

Все большее применение на фермах находят фильтры из бумаги и синтетических тканей (энанта, лавсана и др). При правильном использовании 1 м фильтровальной ткани из лавсана заменяет 40 м марли. Одноразовые бумажные фильтры по сравнению с фильтрами многоразового использования позволяют получать мо­локо с меньшей механической загрязненностью.

Цедилки применяют для фильтрации молока, поступающего порциями. Они позволяют сгладить поток фильтруемого молока

1 - корпус; 2 - распорное кольцо; 3 - грязевой же­лоб; 4, 6 - решетки; 5 - фильтрующий элемент

Рис. 18.7. Цилиндрический фильтр:

1 - кольцо; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4,6 - уплотнительные про­кладки; 5 - каркас; 7 - переходник; 8 - гайка

стенкам решетки в желобок, откуда удаляются при про­мывке или замене фильтра. Цилиндрический фильтр применяют для фильтрации молока в потоке на доильных установках. Такой фильтр представляет собой цилиндрический элемент, выполненный из нержавеющей стали. Внутри корпуса 3 (рис. 18.7) фильтра имеется каркас 5, на кото­рый надевается фильтрующий элемент 2, закрепляемый резино­вым кольцом 1. Уплотнение фильтра в корпусе достигается рези­новыми прокладками.

Работает фильтр следующим образом. Молоко, текущее по мо-локопроводу, попадает в корпус фильтра, просачивается через фильтрующий материал, на котором оседают механические части­цы, и поступает в охладитель. Перед циркуляционной промывкой фильтрующий элемент удаляют из корпуса фильтра.

Для фильтрации молока в высокопроизводительных молочных линиях применяют конические и дисковые фильтры как в оди­нарном, так yi в парном исполнении производительностью

50б.7.20Ьо6дм 3 /ч.

Конический фильтр состоит из корпуса 3 (рис. 18.8), который снабжен подводящим 8 и отводя­щим 7 патрубками, а также крыш­кой 2 с вентилем 1 для выпуска воздуха. Внутри корпуса помеще­на молокоприемная чаша 4 с фильтрующим элементом 5, в ка­честве рабочего элемента которого используют лавсан. Для отсоеди­нения фильтра во время его про­мывки и чистки на отводном пат­рубке установлен кран 6.

Герметизация прилегания

крышки достигается резиновым шнуром прямоугольного сечения, уложенным в паз крышки. К кор-

Рис. 18.8. Конический фильтр:

1 - вентиль; 2 - крышка; 3 - корпус; 4 - моло­коприемная чаша; 5 - фильтрующий элемент; 6 - спускной кран; 7, 8 - патрубки

пусу крышка крепится при помощи специальных колпачковых гаек.

Молоко через патрубок 8 поступает в корпус фильтра, просачи­вается через фильтрующий элемент 5 и выходит из фильтра через кран в патрубок 7. По мере накопления осадка на фильтрующей ткани пропускная способность фильтра уменьшается.

Длительность безразборной работы конических фильтров в за­висимости от загрязненности молока составляет З...4ч. После за­сорения фильтрующего элемента работу фильтра прекращают и сменяют фильтрующую ткань. Для непрерывного процесса в мо­лочной линии устанавливают два попеременно работающих филь­тра, расположенных параллельно и соединенных трехходовым краном.

Дисковые фильтры отличаются от конических и других испол­нений развитой фильтрующей поверхностью, которая может регу­лироваться набором дисков 2 (рис. 18.9), покрытых фильтрующи­ми элементами 1 и закрепленных стопорами 3.

Длительность безразборной работы фильтров такой конструк­ции несколько ниже, чем конических, и для одинарного исполне­ния равна 2...3 ч.

Для очистки молока в поточной производственной линии наи­более удобен центробежный очиститель, который в отличие от фильтров не нуждается в смен­ных фильтрующих материалах.

Центробежный очиститель состоит из следующих основных узлов: барабана 7 (рис. 18.10), приводного механизма 2, при-емно-выводного устройства, электродвигателя и станины 1.

В чаше Останины приводно­го механизма укреплены два -*■ тормоза Зддя быстрой останов­ки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора 9, удерживающие бара­бан от произвольного враще­ния при разборке и сборке. Ос­нование барабана закрепляется на веретене приводного меха­низма с помощью фигурной гайки 5.

Рис. 18.9. Дисковый фильтр:

/ - фильтрующий элемент; 2 - диск; 3 - стопор

Рис. 18.10. Центробежный очисти­тель:

I - станина; 2 - приводной механизм;
} - тормоз; 4- чаша станины; 5- гайка
крепления барабана; 6 - патрубок выво­
да молока; 7- барабан; 8 - прижим; 9-
стопор; 10 - пробка для залива масла;

II - пульсатор; 12 - указатель уровня

масла; 13 - пробка слива масла

Приемно-выводное уст­ройство крепится к кожуху гайкой, а кожух к чаше ста­нины - прижимами 8. При­водной механизм размещен в станине, масляная ванна которой имеет отверстия для залива масла и его выпуска, закрываемые соответственно пробками 10 и 13. Уровень масла контролируется указа­телем 12, а число оборотов барабана - пульсатором //. Основной рабочий орган центробежного очистителя - барабан. На его основании 8 (рис. 18.11) в специальной проточке устанавливается тарелкодер-жатель 1, положение которого фиксируется штифтом 9.

Наружная поверхность тарелкодержателя имеет три шлица, на которые укладывается пакет промежуточных конических тарелок 2. Для удобства сборки все тарелки в барабане пронумерованы. На пакет промежуточных тарелок укладывается разделительная та­релка 3. Сверху барабан закрывается крышкой 4, которая вместе с тарелкой 3 образует напорную камеру.

Герметичность барабана между его основанием 8 и крышкой 4

обеспечивается уплотнитель-
ным кольцом 6. Положение
крышки относительно основа­
ния фиксируется шпонкой 7.
■ 2 Для соединения крышки с осно-

с? 4 ванием служит гайка 5, имею-

Рис. 18.11. Барабан очистителя:

1 - тарелкодержатель; 2 - пакет тарелок;

3 - разделительная тарелка; 4 - крышка;

5 - гайка; 6 - уплотнительное кольцо; 7 -

шпонка; 8 - основание; 9- штифт

Рис. 18.12. Технологическая схема центробеж­ной очистки:

1 - напорный диск; 2 - тарелки; 3 - грязевая ка­мера

щая левую трапецеидальную резьбу, что устраняет возможность самоот­винчивания гайки во время работы.

Приводной механизм состоит из горизонтального вала, связанного с вертикальным валом-веретеном вин­товой парой. Вращение горизонталь­ному валу от электродвигателя пере­дается через фрикционную муфту, которая обеспечивает постепенный разгон барабана до рабочей скорости.

Технологическая схема очистки представлена на рис. 18.12. Молоко

через дроссель, установленный на выходе из насоса с заданной производительностью, поступает в центральную трубку барабана, а затем в нижнюю часть тарелкодержателя и выводится к перифе­рии барабана. Под действием напора молоко проходит по зазорам между тарелками от периферии к центру.

Центробежными силами, развиваемыми в барабане, тяжелые частицы (механические примеси) отбрасываются к стенкам бара­бана, образуя на них плотный осадок, который удаляют из бараба­на после остановки.

Очищенное молоко вытесняется к центру барабана и попадает в напорную камеру, где захватывается неподвижным диском от­водного устройства и подается на дальнейшую обработку (пасте­ризацию, охлаждение).

П ервичная обработка молока подразумевает целый комплекс операций, которые направлены на его сохранение в свежем виде до момента доставки на переработку либо потребителю. В состав первичной обработки молока входят:

1) – очистка молока;

2) – фильтрация молока;

3) – охлаждение молока;

4) – пастеризация молока.

О чистка молока от механических примесей различного характера используется с целью улучшения его качества. В зависимости от применяемых доильных установок используются фильтры следующих типов: фланелевые, марлевые, из капроновой, лавсановой либо латунной сетки, а также сепараторы-очистители, которые задействуются при центробежной очистке молока.

М олоко является скоропортящимся продуктом и состоит более чем из 100 разных веществ:

1) воды – порядка 87,5%;

2) молочный жир – 2,9-5,0%;

3) молочных сахар – 4,5-4,8%;

4) белки – 2,7-3,7%.

П ри машинном доении источниками загрязнения служат:

1) – загрязнённое вымя;

2) – молокопроводы, а также доильные аппараты, прошедшие некачественную промывку;

3) – воздух коровников, обсеменённый бактериями. Он всасывается в молокопроводы посредством камер коллекторов установок для доения.

Б ольшую роль в деле сохранения молока играет его охлаждение. Свежевыдоенное молоко способно останавливать развитие микроорганизмов в первые 2-3 часа после доения, поэтому ему требуется охлаждение сразу по окончании доения. Охлаждение с 37 до 10 град. Цельсия повышает бактерицидный период до 24 ч, а если молоко охлаждается до 5 град. Цельсия, то до 36 ч.

О хлаждение молока производится при помощи ванн длительного охлаждения, а также охладителей различной конструкции.

М аксимальная эффективность охлаждения молока достигается за счёт применения молочных охладителей, отличающихся по методу охлаждения и конструкции. Таковыми являются:

1) – оросительные аппараты открытого и закрытого исполнения;

2) – параллельно- и противоточные охладители;

3) – пластинчатые охладители;

4) – трубчатые охладители.

Ш ирокое распространение получили пластинчатые охладители противоточного типа. Холодильными агентами, которые отбирают через стенки охладителя теплоту молока, являются вода либо рассол, охлаждённые посредством холодильных установок.

Рис. 1. Пластинчатый охладитель. Схема работы.

1) – Боковина;

2) – Пластина;

3) – Прокладка;

4) – Шланг отвода тёплой воды;

5) – Шланг отвода молока;

6) – Шланг отвода холодной воды;

7) – Шланг отвода охлаждённого молока.

Пластинчатый охладитель [рис. 1] способен функционировать не только в противоточном, но и в прямоточном режимах. Работа пластинчатых охладителей в прямоточном режиме основана на применении рассола (в качестве охладителя), который охлаждён до отрицательных температур. Суть противоточного режима заключается в охлаждении молока до температуры, которая превышает начальную температуру агента охлаждения на 3 град. Цельсия.

В состав пластинчатого охладителя входит комплект пластин (нержавеющая сталь), изолированных посредством резиновых прокладок одна от другой. Для соединения пластин применены боковины, стянутые болтами. Разделёнными выполнены каналы для охлаждающей жидкости и молока. Если в качестве агента охлаждения используется вода, то применяется схема противопотока воды и молока.

К оличество пластин, расположенных в рабочем пакете, служит для определения поверхности теплообмена, а также производительности охладителя, подсчёт которой производится с учётом начальной температуры агента охлаждения и молока, которые участвуют в теплообмене, и необходимой (конечной) температуры молока.

Расчётный режим работы охладителей согласно соотношению подачи молока, а также охлаждающей воды – 1:3, а если в качестве агента охлаждения применён рассол, то 1:2.

П ластинчатые охладители являются частью молокоочистительных установок ОМ-1А и ОМ-1, а также автоматизированных установок ООУ-М и ООТ-М, обеспечивающих двухступенчатое охлаждение. Охлаждение молока в первой секции происходит за счёт водопроводной воды, тогда как во второй осуществляется процесс доохлаждения молока рассолом либо водой, которая охлаждалась посредством холодильной машины.

Рис. 2. Очиститель-охладитель ОМ-1А. Конструктивно-технологическая схема.

1) – Электродвигатель;

2) – Станина с механизмом привода;

3) – Центрифуга;

4) – Шланг;

5) – Шланг;

6) – Охладитель молока;

7) – Тройник доильной установки;

8) – Молокоприёмник доильной установки;

9) – Корпус фильтра доильной установки;

10) – Шланг.

Очиститель-охладитель молока ОМ-1 [рис. 1] служит для центробежной очистки, а также охлаждения молока непосредственно на молочных фермах. Он агрегатируется с доильными установками, снабжёнными молокопроводом и производящими доение в переносные вёдра. Очиститель-охладитель молока ОМ-1 функционирует вместе с доильной установкой, являясь завершающим элементом в поточной (технологической) линии доения и первичной молокообработке. Агент охлаждения – вода из скважины либо холодильной установки.

В состав очистителя-охладителя молока входят центрифуга (3) и охладитель молока (6), размещённые на плите вкупе со шлангами: вакуумным (5), подвода молока (4), подачи молока (10), прошедшего очистку, в охладитель. Центрифуга (3) имеет барабан, механизм привода с электродвигателем (1), а также приёмно-выводное устройство. Остановка барабана (при выключении электродвигателя) и его фиксация (при сборке/разборке) осуществляется посредством расположенных в приводном механизме пары стопоров и тормозов.

П риводной механизм включает в себя горизонтальный вал, оснащённый муфтой фрикционно-центробежного типа, вертикальный вал, пульсатор (с его помощью определяется частота вращения барабана – 7900-8300 мин -1). Для крепления барабана на веретене (вертикальном валу) используется гайка. С горизонтального вала привода вращение передаётся на веретено, а также на барабан посредством червячной пары. Плавный пуск очистителя в работу обеспечивает фрикционно-центробежная муфта.

Д ля быстрого (тонкослойного) охлаждения молока в закрытом потоке применён охладитель молока, в основе которого лежит набор зажатых между прижимной и упорной плитами теплопередающих пластин. Трёхкратный расход воды (начальная температура – 7-9 град Цельсия) приводит к температурному перепаду между охлаждённым молоком и входящей водой – до 2 град. Цельсия.

М олоко (температура 24-35 град. Цельсия), за счёт разряжения, которое подводится от молокоприёмника (8) шлангом (5) к штуцеру приёмно-выводного устройства, подаётся из корпуса фильтра доильной установки (с молокопроводом) в межтарелочные области барабана центрифуги, который вращается. Воздействие центробежной силы отбрасывает примеси, присутствующие в молоке на стенку грязевой камеры, где они и остаются. Молоко после очистки и прохождения между тарелками барабана нагнетается посредством напорного диска в охладитель молока (6) (его межпластинчатые каналы), попутно отдавая теплоту потоку охлаждающей воды, движущемуся навстречу, и направляется в молочный резервуар. Насос нагнетает холодную воду из водоохлаждающей установки в расположенные по соседству с молочными водяные (межпластинчатые) каналы охладителя. После встречного прохождения воды по отношению к молочному потоку и его охлаждения она подаётся обратно в установку.

В случае агрегатирования машины ОМ-1А с установками для доения (ДАС-2Б, АД-100А), в которых сбор молока производится в переносные фляги, засасывание молока в очиститель происходит посредством разрежения, идущего на вакуум-проводе от вакуумного крана. Шланг (4) подвода молока с расположенными на конце клапаном и поплавком опускается во флягу с молоком, которое направляется из неё в центрифугу (3). Очиститель-охладитель ОМ-1А имеет следующие параметры: пропускная способность – до 1200 л/ч; мощность электродвигателя – 1,5 кВт; количество молока, прошедшего очистку (до выгрузки накопившегося осадка) – 2500 кг.

П астеризация молока осуществляется посредством пастеризаторов либо пастеризационно-охладительных установок и преследует цель - уничтожение имеющихся в нём бактерий. Пастеризаторы подразделяются по методу тепловой обработки молока:

Термический;

Холодный;

по источнику применяемой энергии:

Паровые;

Электрические (нагрев сопротивлением);

Индукционный нагрев;

Инфракрасное излучение;

Ультрафиолетовые облучатели;

Высокочастотные вибраторы;

по способу выполнения процесса:

Непрерывного действия;

Периодического действия.

Ш ирокое распространение получила термическая пастеризация молока следующих режимов:

Длительная;

Кратковременная;

Мгновенная.

Д ля проведения длительной пастеризации используются двухстенные ванны, снабжённые мешалками. В течение получаса молоко выдерживается при нагреве до 63-65 град. Цельсия. Выполнение кратковременной (тонкослойной) пастеризации производится на пластинчатых (автоматизированных) пастеризационно-охладительных установках, в которых молоко выдерживается 20 с, нагретое до 76±2 град. Цельсия.

Пластинчатые пастеризаторы конструктивно аналогичны с пластинчатыми охладителями. Отличием являются термостойкие прокладки, помещённые между нержавеющими пластинами. Молоко и вода движутся в противотоке, чередуясь. За создание напора, необходимого для движения потоков, отвечают молочный и водяной насосы. Процесс теплообмена идёт между потоком молока и горячей воды, которые разделены посредством тонких нержавеющих стальных пластин.

П астеризационные установки ОПФ-1 и ОПУ-3М состоят из пластинчатого пастеризатора, теплообменника-регенератора, а также охладителя. Для их сборки (на одной станине) использованы конструктивно одинаковые пластины. Помимо этого установки могут быть снабжены дополнительным оборудованием: насосами и бачками для горячей воды и молока; стабилизатором потока; центробежными молокоочистителями; трубопроводами с арматурой. Регулировка температурных режимов и производительности установок производится посредством изменения количества пластин в аппаратах.

К первичным операциям переработки молока относится обезжиривание, суть которого заключается в его разделении на обрат (обезжиренное молоко) и сливки. Данная операция производится с помощью сепаратора. Конструктивно сепараторы подразделяются на открытые; полузакрытые; герметичные. Открытые сепараторы подразумевают контакт воздуха с поступающим молоком и отводимыми продуктами сепарирования. Подача молока в полузакрытые сепараторы осуществляется открытым потоком, тогда как отведение продуктов идёт под давлением (закрытым способом), которое создаётся барабаном сепаратора. Подача молока, а также отвод продуктов в герметичных сепараторах ведутся без доступа воздуха, под давлением. Использование подобных сепараторов целесообразно в условиях замкнутой системы охладительно-пастеризационных установок, а также крупных предприятий молочно-промышленной области.

Б арабан является основным рабочим органом сепаратора и может быть выполнен в двух вариантах:

1) – барабан-сливкоотделитель;

2) – барабан-очиститель.

Рис. 3. Схема движения молока, сливок, а также обезжиренного молока.

А) – Барабан-очиститель;

Б) – Барабан-сливкоотделитель.

Барабан-сливкоотделитель включает в себя основание (1) [рис. 3, Б)], тарелкодержатель (3), пакет тарелок (4), кожух барабана (5), накидную гайку (7). Уплотнительное кольцо (2) закладывается между кожухом и основанием.

К алиброванная трубка (8) приёмной камеры вставляется в основание. Комплект тарелок вместе с тарелкодержателем надевается на центральную трубку основания.

П риваренные шипики обеспечивают зазор между тарелками. Разделительная тарелка (10) накрывает пакет тарелок. В её горловине впаяна планка, снабжённая регулировочным винтом. На наружной (конусной) части разделительной тарелки имеются три напаянных ребра, на которых смонтирован кожух барабана, формирующий пространство для выхода обрата. В процессе сепарирования молоко из молокоприёмника посредством калиброванной трубки (8) подаётся (с постоянным напором) в центральную трубку основания. Затем молоко по каналам, а также имеющимся в тарелкодержателе отверстиям, направляется по трём вертикальным каналам, расположенным в пакете тарелок, после чего оно распределяется во вращающемся барабане между тарелками. В межтарелочном пространстве происходит разделение молочного потока. Плазма, являясь наиболее тяжёлой частью молока, направляется в сторону стенок кожуха барабана (к периферии).

В оздействие на жировые шарики центростремительного ускорения ведёт к их перемещению в оси вращения и «всплытию». Следовательно, воздействие напора вновь поступающих порций молока в барабан приводит к образованию в межтарелочном пространстве пары потоков:

1) – поток сливок (направлен к оси барабана);

2) – поток плазмы (обезжиренного молока), направлен в сторону стенок кожуха барабана. Оттесняясь к тарелкодержателю, сливки поднимаются вверх и выходят сквозь отверстие, расположенное в регулировочном винте.

В винчивание регулировочного винта приводит к снижению напора, а также скорости истечения сливок, вследствие чего выход сливок уменьшается, а жирность – повышается. Молоко с максимальной степенью обезжиривания проходит между кожухом и разделительной тарелкой, после чего через каналы (6) выбрасывается из барабана.

В грязевом пространстве (между кожухом барабана и пакетом тарелок) происходит осаждение выделившихся из молока максимально тяжёлых посторонних примесей.

Б арабан сепаратора-молокоотделителя [рис. 3, А)] служит для центробежной очистки молока от тех примесей, чья плотность превышает плотность молока. В отличие от тарелок сепаратора-сливкоотделителя, в данном сепараторе диаметр тарелок меньше и они не имеют отверстий. Каждая тарелка (на своей образующей) снабжена четырьмя приваренными планками.

И з поплавковой камеры молоко посредством молочной трубки основания барабана, а также каналов тарелкодержателя, направляется в грязевое пространство, где начинается очистка, которая заканчивается в межтарельчатых зазорах. Молоко, прошедшее очистку, поднимается вверх по каналам (наружным) тарелкодержателя и посредством каналов (6) отводится из барабана.

Рис. 4. Сепаратор-сливкоотделитель ОСБ-1000. Схема.

1) – Электродвигатель;

2) –Фрикционно-центробежная муфта;

3) – Приводной механизм;

4) – Веретено (вертикальный вал);

5) – Барабан;

6) – Разделительная тарелка;

7) – Трубка;

8) – Поплавок;

9) – Приёмник сливок;

10) – Приёмник обезжиренного молока;

11) – Корпус подшипника;

12) – Заливное отверстие;

13) – Смотровое окно.

Сепаратор-сливкоотделитель ОСБ-1000 используется для разделения на сливки и обрат (обезжиренное молоко) цельного молока, а также проведения одновременной очистки продукта от загрязнений. В состав ОСБ-1000 входят: электродвигатель (1) [рис. 4] мощностью 0,55 кВт; механизм привода, включающего в себя горизонтальный вал с шестернёй и фрикционно-центробежной муфтой (2), а также веретено (4)); барабан (5) и приёмно-выводное устройство. Посредством приводного механизма обеспечивается плавная и постепенная передача вращательного момента от вала электродвигателя с помощью фрикционно-центробежной муфты и червячной пары к барабану.

М уфта состоит из полумуфты, обоймы, а также грузиков с накладками фрикционного типа. Барабан (5) включает в себя основание; тарелкодержатель; пакет промежуточных тарелок; верхнюю разделительную тарелку (6), имеющую отверстие и регулировочный винт; крышку, которая гайкой прижимается к основанию. Для определения частоты вращения барабана следует нажать на кнопку пульсатора пальцем руки и отсчитывать по секундомеру толчки. Один толчок равен 166 оборотам барабана, а рабочая частота вращения (8000 мин -1) соответствует 48-49 толчкам в мин.

В о время пуска, в процессе вращения полумуфты, воздействующая на грузики центробежная сила прижимает их к обойме, которую они увлекают за собой (с проскальзыванием, прекращающимся через определённое время).

П оступающее в приёмник молоко производит подъём поплавка (8) и стекает по трубке (7) внутрь вращающегося барабана, распределяясь в межтарелочных пространствах. Центробежная сила отбрасывает обезжиренной молоко, являющееся более тяжёлой фракцией, к периферической области барабана, тогда как сливки оттесняются в направлении оси вращения.

Д авление поступающего непрерывно потока молока в барабан приводит к прохождению обезжиренного молока между разделительной тарелкой (её наружной поверхностью) и крышкой барабана. Далее оно свободно через пару отверстий выбрасывается в приёмник (10) обезжиренного молока. По трём вертикальным каналам сливки поднимаются под разделительную тарелку (6) и поступают в приёмник (9) через расположенное в регулировочном винте отверстие. Регулировка жирности осуществляется посредством поворота регулировочного винта. Для увеличения жирности сливок необходимо ввернуть винт внутрь разделительной тарелки, сокращая тем самым расстояние между выходным отверстием и осью вращения барабана, а для уменьшения – вывернуть.

П араметры сепаратора-сливкоотделителя ОСБ-1000: пропускная способность – 1000 л/ч; время непрерывной работы – до 1 ч; процент жира в обезжиренном молоке – до 0,04%.

1. Зоотехнические требования к технологии раздачи кормов. Классификация кормораздатчиков.

2. Расчет лопастных смесителей.

3. Назначение, устройство, технологический процесс, регулировки, правила эксплуатации вакуумной установки уву-60/45.

Билет № 4

1. Классификация способов обработки жидкого навоза.

2. Расчет тарельчатого дозатора.

3. Назначение, устройство, технологический процесс работы, регулировки установки ув-10-01.

1. Способы энергосбережения при вентиляции и отопления животноводческих помещений.

2. Объединенная энергетическая теория измельчения. Рабочая формула проф. Мельникова с.В. Для расчета энергоемкости процесса измельчения.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации измельчителя грубых кормов игк-ф-4.

1. Типы доильных установок. Организация машинного доения коров.

2. Кинетика смешивания кормов.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации стригальной машинки мсу-200.

Билет № 7.

1. Зоотехнические требования и классификация корнеклубнерезок.

2. Определения месторасположения оси подвеса молотка дробилки.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации доильной установки адм-8

1. Задачи механизации ветеринарно-санитарных мероприятий. Способы ветеринарно-санитарных обработки животноводческих объектов и с.Х. Животных.

2. Трансформация угла резания.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации доильной станции удс-3б.

4 Технологический процесс работы

5 Основные регулировки

Билет № 9.

1. Виды навоза и основные технологические схемы подготовки навоза к использованию.

2. Теория и расчет молочных сепараторов. Производительность сепаратора.

3. Назначение, устройство и принцип действия, регулировки и правила эксплуатации смесителей кормов иск-3.

Билет № 10.

1. Виды кормовых смесей в зависимости от их влажности. Область их применения.

2. Обоснование углов скользящего резания грубых кормов прямым лезвием.

3. Назначение, устройства, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации доильного аппарата адн-1.

Билет 11

Оборудование для очистки и охлаждения молока. Классификация

2. Оптимальные углы заточки ножей

Билет 12 1. Виды кормов и зоотехнические требования к кормам

I. Корма растительного происхождения

II. Корма животного происхождения

III. Отходы перерабатывающей промышленности

2. Теория и расчет вакуумных насосов

Билет 13.

1. Дозирование кормов. Классификация дозаторов. Конструкция объемных и массовых дозаторов

Типы дозаторов (классификация)

2. Расчет расхода воздуха для нормальной работы доильных аппаратов

Билет 14 1. Классификация стационарных кормораздатчиков. Типы и марки корморздатчиков

2. Диаграмма рабочего процесса трехтактного доильного аппарата и расчет основных параметров пульсатора и коллектора.

2. Методика расчета кормоприготовительных пунктов в животноводстве.

2. Удельное давление и удельная работа резания.

Основными показателями экономичности и рациональности генерального плана фермы являются:

2. Расчет молотковых дробилок.

2. Расчет потребности воздухообмена для животноводческих и птицеводческих помещений. Расчет вентиляции

Билет 21

Вопрос 2

Билет 22

Автопоилка индивидуальная одночашечная па-1б

Билет 23

Вопрос 2 Теория измельчения основывается на двух гипотезах: объемной и поверхностной. [

Билет 25

Билет 26-

Вопрос 1

Вопрос 2 опф-1-300

Билет29--кпи-4

2. Теория и расчет охладителя молока.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировка и правила эксплуатации измельчителя кормов Волгарь -5.

4.7 Технологические регулировки

4.8 Основные правила эксплуатации

1. Мобильные кормораздатчики. Их преимущества и недостатки.

2. Расчет пастеризатора.

3. Назначение, устройства, принцип работы, регулировки и правила эксплуатации двухтактного доильного аппарата аду-1

1. Типы и размеры животноводческих ферм и комплексов.

2. Расчет кулачной корнеклубнемойки.

3. Назначение, устройство, принцип устройства, регулировки и правила эксплуатации трехтактного доильного аппарата аду-1.

1. Способы и технологическое оборудование для утилизации жидкого навоза.

2. Характеристика крупности продуктов измельчения: дифференциальная и интегральная.

3. Назначение, устройство, принцип работы, регулировки и правила эксплуатации мсо-77б

1. Классификация средств для уборки навоза из животноводческих помещений.

2. Конструкция и расчет барабанных дозаторов кормов.

3. Назначение, устройство, принцип действия, регулировки и правила эксплуатации дб-5.

Билет 11

1. Оборудование для очистки и охлаждения молока. Классификация

Очиститель пастеризатор охладитель молока ОПФ-1-300

Очиститель охладитель молока ОМ-1

Танк охладитель ТОМ-2А

Очистка молока. Первой операцией в линии первичной обработки молока является очистка его от механических примесей (подстилка, частицы корма, волос и т. д.), которая производится про­пусканием свежевыдоенного молока через фильтр (ватный, лавсановый) или обработкой на центробежных молокоочистителях с предвари­тельным подогревом (ранее охлажденного) молока до 310-330 К. При работе молокоочистителя в его грязевом пространстве накапли­вается грязь (сепараторная слизь), которую периодически удаляют. Время непрерывной работы молокоочистителя составляет 2-3 ч.

Фильтры для молока делят на открытые и закрытые. В открытых фильтрах молоко проходит фильтрующую перегородку только под действием гидростатического давления столба жидкости. В закрытых фильтрах оно проходит через ткань под давлением 0,1-0,2 МПа, создаваемым насосом.

ОХЛАДИТЕЛИ МОЛОКА

Типы охладителем молока, их устройство и работа. Охлаж­дение свежевыдоенного молока осуществляется в поточных техноло­гических линиях на аппаратах, называемых охладителями.

Существующие конструкции охладителей могут эксплуатироваться отдельно или входить в состав комбинированных охладительно-пасте­ризационных или очистительно-охладительных установок.

Классификация охладителей . Современные охла­дители можно классифицировать по следующим основным признакам.

По характеру соприкосновения с окружающим воздухом - от­крытые оросительные и закрытые проточные.

По профилю рабочей поверхности -трубчатые и пластинчатые.

По числу секций - одно- и многосекционные.

По конструкции - одно- и многорядные (пакетные).

По форме - плоские и круглые.

По воздействиям, вызывающим продвижение продукта, - под напором и с использованием вакуума или собственном массы про­дукта.

По относительному направлению движения теплообменивающихся сред - прямоточные и противоточные, с параллельным и пе­рекрестным движением сред.

Пластинчатый охладитель молока ООУ-М. На крупных молочных фермах применяют автоматизированные плас­тинчатые охладительные установки, выпускаемые для предприятий маточной промышленности. Они состоят из двух теплообменных сек­ций. В первой молоко предварительно охлаждается холодной водой, а во второй - циркулирующим рассолом.

В автоматизированную установку ООУ-М входят: пластинчатый охладитель, состоящий из секции водяного охлаждения и секции рассольного охлаждения, молокоотводящий патрубок с термометром, обвязка с клапаном, имеющим исполнительный механизм, и шкаф управления.

В автоматизированных охладительных установках предусмотрена световая и звуковая сигнализация. Установки могут работать как с ав­томатическим, так и ручным управлением.

Молоко насосом подается в секцию водяного охлаждения, где оно охлаждается до температуры 286 К, далее оно проходит рассольную секцию, где температура снижается до 276 К. Охлажденное молоко поступает в резервуар для хранения.

На выходе молока из охладителя установлен термометр сопротив­ления, соединенный с электрической схемой шкафа управления. Тем­пература молока записывается на ленте измерительного прибора (электронного моста) шкафа управления в виде непрерывной кри­вой.

В случае отклонения температуры охлажденного молока от заданной более чем на 2 град электронный мост вырабатывает управляющий сигнал, подаваемый на исполнительный механизм рассольного кла­пана. Исполнительный механизм в зависимости от знака отклонения температуры открывает или закрывает рассольный клапан, регулируя поступление рассола в рассольную секцию. При автоматическом режи­ме рассол можно применять с температурой 268 К.

Танк-охладитель молока ТОМ-2Л. Его применяют в комплексе с доильными установками, обслуживающими стадо до 400 коров. Он состоит из молочной ванны 9 с мешалкой 8, фреонового компрессора 1марки ФУН-8, конденсатора 2, ресивера 3, фильтра-осушителя 4, теплообменника 5, испарителя 6, водяного на­соса 7, аккумулятора холода.

За 3-4 ч до начала дойки отключают компрессор и производят пред. верительное охлаждение воды в аккумуляторе холода и наморажива­ние льда на панелях испарителя. Молоко в ванну подают диафрагменным насосом. Перед началом подачи молока включают мешалку и во­дяной насос. Установка оборудована приборами автоматического и ручного управления.

Рабочая вместимость маточной ванны 1800 л. Вместимость аккуму­лятора холода 1275 л. Холодопроизводительность холодильного агрегата 48 МДж. Общая установленная мощность электродвигате­лей 7,44 кВт.

Рис. Конструктивно-технологическая схема танка-охладителя ТОМ-2А мо­лока

16.1. Понятие о первичной обработке и переработке молока

В понятиях первичной обработки и переработки молока есть различия. Первичная обработка не изменяет исходных, натураль­ных свойств продукта. Переработка молока связана с выработкой различных молочных продуктов, таких, как сливки, сметана, тво­рог, сыр, сливочное масло и многие другие. При этом молоко под­вергают обработке: механической (сепарирование), тепловой (па­стеризация), биохимической (сквашивание) и т. д. В этом случае получают качественно новые продукты со свойствами, значительно отличающимися от сырого молока за счет действия микробио­логических и ферментативных процессов. Чтобы лучше усвоить эти процессы, необходимо знать свойства молока. Рассмотрим ос­новные физико-химические свойства молока.

Свежевыдоенное молоко имеет одновременно кислую и ще­лочную реакцию. Кислотность зависит от содержания солей, бел­ков, углекислоты, лимонной кислоты и др. Молочная кислота на­капливается в молоке вследствие брожения молочного сахара под действием бактерий. Кислотность выражается в условных едини­цах - градусах Тернера (Т) и определяется числом миллилитров децинормального раствора щелочи, израсходованной на нейтра­лизацию 100 мл молока. По кислотности судят о свежести молока. Кислотность свежевыдоенного молока колеблется в пределах 16...18 °T.

Плотность молока - один из важнейших показателей, харак­теризующих его качество. Она представляет собой отношение массы молока при 20 °С к массе того же объема воды при 4 °С, т. е. показывает, насколько при одинаковых объемах масса молока тя­желее массы воды.

Средняя плотность молока равна 1030 кг/м 3 и зависит от содер­жания в нем сухих веществ (жира, сахара, белков). С увеличением количества сухих веществ в молоке (за исключением жира, сред­няя плотность которого равна 922,5 кг/м 3) плотность его повыша­ется.

При снятии сливок или прибавлении обрата плотность молока повышается, при добавлении воды понижается.

Под вязкостью молока понимается внутреннее трение его слоев (при относительном их движении), обусловленное силами сцепле­ния между молекулами. Вязкость молока выше вязкости воды и зависит в основном от содержания белков, особенно казеина, и солей. С понижением температуры, а также с увеличением содер­жания жира и сухого обезжиренного молочного остатка вязкость молока возрастает.

Температура замерзания молока ниже, чем воды, и находится в пределах -0,53...-0,57 °С. Различия в температуре замерзания мо­лока зависят от его солевого состава, породы коровы и рационов ее кормления.

По температуре замерзания молока можно контролировать фальсификацию его водой, поскольку изменение температуры за­мерзания пропорционально количеству добавленной в него воды.

Температура кипения молока несколько выше, чем воды, и рав­на 100,2 °С. По мере нагревания физические и биологические свойства молока изменяются. Так, при температуре 50...60 °С на его поверхности появляется пленка, состоящая главным образом из белка и жира, и начинают разрушаться некоторые ферменты. Отстаивание жира ускоряется, так как проявляется способность жировых шариков склеиваться. При температуре 60 °С начинают свертываться и выпадать в осадок нестойкие к температурному воздействию белки молока: глобулин и альбумин. Глобулин пол­ностью свертывается и выпадает в осадок при 75 °С, а альбумин - при 95 °С. При температуре 70...72°С изменения в отстаивании жира не наблюдаются, а с повышением ее способность жира к от­стаиванию несколько замедляется. Нагревание молока до 100°С не оказывает влияния на молочный сахар, но при этом из молока выделяются газы (азот, кислород, диоксид углерода и др.), в ре­зультате чего его кислотность снижается на 0,5...2,0 °Т.

При дальнейшем повышении температуры молочный сахар ча­стично разлагается с образованием молочной, муравьиной и дру­гих кислот, которые на 1...2 °Т увеличивают кислотность продукта.

Глубокое изменение оболочек жировых шариков наступает уже при температуре 100 °С, когда молочный жир вытапливается и объединяется в капли, свободно плавающие на поверхности молока.

Казеин наиболее устойчив к тепловому воздействию. Он свер­тывается лишь при температуре 145 °С и выше. Однако с увеличе­нием кислотности стойкость казеина к свертыванию значительно снижается. Влияет на его свертываемость и время выдержки при высоких температурах: при длительной выдержке молока от казе­ина отщепляется соль кальция, и он выпадает в осадок.

Под действием высоких температур нарушается солевой состав молока. Растворимые фосфорнокислые и лимоннокислые соли переходят в нерастворимые. Выпавшие в осадок нерастворимые соли молока вместе со свернувшимися белками отлагаются на гре­ющей поверхности оборудования, образуя молочный камень. Это приводит к ухудшению теплопередачи и затрудняет циркуляцион­ную мойку пастеризационных установок.

16.2. Зоотехнические требования к оборудованию для

первичной обработки молока

Основной задачей процесса первичной обработки молока явля­ется сохранение на определенный срок исходного его качества для дальнейшей переработки. Оборудование для первичной обработ­ки не должно оказывать вредного воздействия на молоко и изме­нять его первоначальные свойства, а именно:

должно быть изготовлено из материалов, разрешенных Мин­здравом РФ для контакта с молоком и другими пищевыми про­дуктами;

выдерживать действие кислотных и щелочных моющих раство­ров, хорошо очищаться при циркуляционной промывке;

не должно оказывать сильного гидромеханического воздей­ствия на молоко с целью изменения механических свойств послед­него (сбивание и дробление жировых шариков);

в процессе обработки по возможности исключать контакт про­дукта с воздухом;

обработка молока должна осуществляться за короткий период (не более 2 ч), равный периоду бактерицидной фазы молока;

в процессе работы не должно быть потерь продукта;

оборудование для тепловой обработки молока не должно вызы­вать пригарообразование и заметно изменять первоначальные свойства, присущие сырому молоку;

оборудование для очистки молока должно обеспечить тщатель­ное отделение механических примесей от молока и при этом само не должно служить повторным источником бактериальной загряз­ненности молока;

в линиях мини-молокоцехов по переработке молока пути сы­рого и пастеризованного молока не должны пересекаться;

оборудование для охлаждения молока должно обеспечить сни­жение температуры продукта до 4 °С с последующим автоматичес­ким поддержанием этого значения в процессе хранения;

резервуары-охладители для хранения молока должны обладать термостатическими свойствами и не допускать нагрева молока бо­лее чем на 2 "С при хранении в течение суток;

оборудование по приемке молока должно обеспечивать опера­тивную разгрузку автомолокоцистерн с последующим точным из­мерением количества молока и его качественных показателей;

лабораторное оборудование по оценке качества молока должно обеспечивать оперативный и точный экспресс-контроль основных показателей молока с целью определения его качественных пока­зателей.

Выполнение этих и других требований позволяет получить тре­буемое качество молока на фермах, которое регламентирует ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное. Коровье - сырое».

16.3. Государственный стандарт на молоко

В соответствии с ГОСТ Р 52054 молоко подразделяют на три сорта: высший, первый и второй, к которым предъявляют соответ­ствующие требования. Получение молока высокого качества - важнейшая задача, которая немыслима без правильного ведения зоотехнической работы на ферме. Следует знать и учитывать ос­новные производственные факторы, влияющие на качество моло­ка, управляя которыми можно в конечном итоге управлять и каче­ством молока.

Качество молока - это обширный перечень разнообразных по­казателей, который условно можно разделить на две группы.

Первая группа - это показатели, характеризующие состав мо­лока и его структурные характеристики. Показатели этой группы определяются кормлением и свойствами породы коровы.

Для второй группы показателей характерно то, что они зависят от воздействия внешней среды, в том числе от оборудования для содер­жания и доения животных, первичной обработки и хранения молока. Из этой группы стандартом регламентируются бактериальная обсемененность, механическая загрязненность, содержание соматичес­ких клеток, термоустойчивость и кислотность. Первые два показа­теля связаны между собой. На термоустойчивость молока оказывает влияние содержание соматических клеток и кислотность.

Молоко, как известно, является благоприятной средой для раз­вития микроорганизмов, в том числе и болезнетворных. В вымя коровы микробы проникают через каналы сосков. Поэтому реко­мендуется сдаивать первые струйки в отдельную посуду, а после доения каждый сосок обрабатывать специальным дезраствором. Количество микробов в 1 мл зависит от условий содержания и ухода за коровой.

Основными причинами бактериальной обсемененности моло­ка и число бактерий в 1 мл молока, вызванных действием этих причин, являются: не проводится сдаивание первых струек, загрязненная воздушная среда в коровнике, загрязненное вымя, недостаточная мойка и дезинфекция доильного и молочного оборудования, недостаточное охлаждение молока.

Для получения высокого качества молока на ферме необходима хорошая вода. Качество воды, которую брали из кранов молочных блоков ферм, в большинстве случаев не соответствует требовани­ям государственного стандарта.

Молоко, как и любой биологический секрет, обладает важной особенностью - бактерицидностъю, т. е. способностью задержи­вать размножение или уничтожать микробы. Бактерицидная фаза составляет 2...3 ч и зависит от первоначальной обсемененности и температуры хранения. Чем чище парное молоко и ниже темпера­тура его хранения, тем длиннее бактерицидная фаза. Это убедительно ука­зывает на важность предварительного охлаждение молока.

Вторым важнейшим показателем качества молока является содержание в нем. соматических клеток, косвенно характеризующих состояние вымени животного, в том числе заболевание коров маститом. Увеличение количества соматических клеток ведет к снижению термоустойчивости молока, т. е. его способности к коагуляции при тепловой обработке.

Основной причиной увеличения числа соматических клеток является заболевание коров маститом, чаще всего вызванное ма­шинным доением, а именно: нестабильным вакуумным режимом, отключением вакуума, передержками доильного аппарата на вы­мени, плохим техническим состоянием доильного аппарата (неис­правности сосковой резины, пульсатора, вакуум-регулятора, недо­статочная производительность вакуумного насоса). Увеличение числа соматических клеток ведет к снижению продуктивности животных.

16.4. Технологические схемы и оборудование для первичной

обработки молока

К первичной обработке молока на фермах относятся следую­щие основные процессы:

очистка от механических примесей (фильтрационная или цент­робежная);

охлаждение в проточных или емкостных охладителях;

хранение охлажденного молока в резервуарах-охладителях или резервуарах без системы охлаждения, в молочных флягах в холо­дильных камерах;

пастеризация для ферм, неблагополучных по эпизоотии, или для ферм, напрямую реализующих молоко населению.

Температуру охлаждения молока на ферме принимают в зави­симости от продолжительности его хранения после выдаивания.

При поставке молока с фермы непосредственно потребителям его необходимо пастеризовать и охлаждать. В районах Крайнего Севера, а также при поставке молока в детские и лечебные учреж­дения можно исключить пастеризацию на ферме, но при этом обеспечить строгий зооветеринарный контроль и глубокое охлаж­дение (до 4 °С) в бактерицидной фазе. Это молоко должно подвер­гаться термической обработке непосредственно перед употребле­нием, о чем следует указать в сопроводительной документации.

Усовершенствованные схемы технологических линий первич­ной обработки молока разработаны для ферм на 100, 200, 400, 800, 1200, 1600 коров с моноблочной или павильонной застройкой и одной общей молочной, отвечающих нормам технологического проектирования. Для ферм с павильонной застройкой и автономными молочными в каждом коровнике выбор схемы будет опреде­ляться числом коров в последних. Так, для фермы на 800 коров, состоящей из четырех коровников, объединенных в два блока по 400 голов, следует выбирать схемы для молочной фермы на 400 коров. Когда на ферме имеется центральная молочная, куда молоко свозится из отдельно стоящих коровников или других ферм, рекомендуются технологические линии для центральных молочных на 6 и 12 т молока в сутки. Даны также две схемы пасте­ризации молока.

Оборудование в линиях подбирают таким образом, чтобы обес­печивались очистка от механических примесей, охлаждение моло­ка до пределов 4...6 °С и хранение на ферме максимального суточ­ного удоя при двухразовом доении. Производительность линии увязана со средним часовым потоком молока, поступающим от доильных установок.

Для взвешивания молока во флягах предусмотрены платфор­менные весы ВШ-100, в центральных молочных - специальные циферблатные молочные весы СМИ-250 и СМИ-500. При цент­рализованном вывозе молоко учитывают с помощью весов или по мере заполнения цистерны.

В качестве промежуточных емкостей для накопления молока применены молокоприемные баки БМ (ОБМ) вместимостью 250, 500 и 1000л.

Трубчатые фильтры для молока АДМ.09.000 входят в комплект всех доильных установок с молокопроводами: АДМ-8А, УДА-8А, УДА-16А, УДС-ЗБ.

При доении в ведра молоко очищают при сливе его во фляги и резервуары-охладители. На флягу устанавливают специальную це­дилку, в которую вкладывают фильтрующий материал. Применя­ют фильтры из ваты, марли, фланели или лавсановой ткани. Про­должительность использования их различна и зависит от материа­ла. По данным ВНИМИ, один и тот же фильтр из марли (в 4 слоя) применяют не более 30 раз, из фланелевой и вафельной ткани - 130 раз, лавсановой - 540 раз. Ватными фильтрами (в виде тонких дисков) пользуются однократно, заменяя их после процеживания не более 70 л молока. Все остальные фильтры должны подвергать­ся санитарной обработке после каждого использования. Лучший способ дезинфекции марли, фланелевой и вафельной ткани - длительное кипячение. Лавсановую ткань необходимо тщательно стирать и хранить в дезинфицирующем растворе.

Очищать молоко можно также в центробежном молокоочисти-теле. Такой очиститель входит в комплект очистительно-охлади­тельного агрегата ОМ-1А и автоматизированных пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. В центробежном очистителе достигается высокое качество очистки молока от ме­ханических и частично бактериальных загрязнений.

Очистительно-охладительный агрегат ОМ-1 предназначен для ферм с доением в переносные ведра. Он включает в себя сепара-тор-молокоочиститель и пластинчатый охладитель. При исполь­зовании ледяной воды (2...3 °С) он обеспечивает охлаждение мо­лока до 5 °С. Для ферм с молокопроводом разработан модернизи­рованный агрегат ОМ-1А, в комплект которого входит центробеж­ный полузакрытый очиститель, работающий под разрежением. Это обеспечивает возможность его работы вместе с доильной уста­новкой без дополнительных насосов и промежуточной емкости. Производительность нового агрегата автоматически регулируется в зависимости от потока молока. Работа очистителя под разреже­нием позволяет практически исключить вредное пенообразование.

Все доильные установки с молокопроводами, кроме УДС-ЗБ, комплектуются центробежным насосом НМУ-6 для подачи моло­ка на обработку и таким же, как в ОМ-1, пластинчатым охладите­лем АДМ.33.000 производительностью 1000 л/ч (при непрерывном равномерном потоке). В пастбищную доильную установку УДС-ЗБ входят диафрагменный насос и вакуумный оросительный охлади­тель производительностью 400 л/ч.

Для охлаждения молока кроме охладителя АДМ.33.000 применя­ют пластинчатую охладительную установку ООТ-М производи­тельностью 3 тыс. л/ч, выпускаемую для молочной промышленнос­ти. Во всех охладителях в качестве хладоносителя используют воду от холодильной установки. Температура охлаждения молока на 2...3 °С выше начальной температуры хладоносителя. Ледяную воду (1...2°С) для проточных охладителей получают от разработанных для сельского хозяйства водоохлаждающих установок мощностью 11,13,21 и 39 кВт - УВ-10, МВТ-14, МВТ-20 и АВ-30.

Кроме проточных теплообменников на фермах используют ре­зервуары-охладители различной вместимости, обеспечивающие охлаждение молока с 32 до 4 °С в течение 3 ч и хранение практи­чески без повышения температуры в течение 20...24 ч.

Применяют резервуары-охладители двух типов. В резервуаре с промежуточным хладоносителем молоко охлаждается ледяной во­дой (от холодильной установки), циркулирующей в межстенном пространстве. В резервуаре с непосредственным охлаждением имеет место теплообмен (через его стенку) между молоком и хлад­агентом холодильной установки, без промежуточного хладоноси­теля - воды.

Для хранения молока, охлажденного до 4 °С в проточном охла­дителе, предназначены резервуары без системы охлаждения (тер­мосы) вместимостью 2500л (В2-ОМВ-2,5, вертикальный), 4000л (В2-ОМГ-4, горизонтальный) и 6300л (В2-ОМГ-6,3, горизонталь­ный).

Выбирают резервуары-охладители и резервуары-термосы с уче­том хранения в них максимального суточного удоя молока.

Пастеризацию молока на фермах с поголовьем 100 и 200 коров рекомендуется проводить в ванне длительной пастеризации вмес­тимостью 600л (Г6-ОПА-600) или 1000л (Г6-ОПБ-1000). Для бо­лее крупных ферм предназначена автоматизированная пластинча­тая пастеризационно-охладительная установка Е8-ОТАМ произ­водительностью 1000 л/ч. В комплект ее входит приемный бачок, молочный насос, сепаратор-молокоочиститель, пластинчатый ап­парат с секциями регенерации, пастеризации, охлаждения и бой­лер для подогрева воды, идущей в секцию пастеризации.

Следует иметь в виду, что установка Е8-ОТАМ комплектуется молокоочистителем, который может работать без перерыва не бо­лее 2,5ч. Для более длительной работы в линию включают еще один молокоочиститель.

Если на ферме имеется пастеризационно-охладительная уста­новка, то в том случае, когда не проводится пастеризация, ее мож­но использовать для охлаждения парного молока.

Санитарную обработку оборудования для доения и первичной обработки молока проводят сразу после окончания охлаждения или опорожнения от молока. При этом молочный насос, фильтр и охладитель молока, входящие в комплект доильной установки, промывают одновременно с доильной установкой циркуляцион­ным способом.

Резервуары-охладители промывают вручную или механизиро­ванным способом, используя насос и распылительную головку, входящие в комплект поставки некоторых резервуаров.

Для ферм с поголовьем 100, 200, 400 коров и доением в пере­носные ведра используется следующая технологическая схема (рис. 16.1). Выдоенное молоко сливают во фляги, которые на тележке перевозят из стойлового помещения в молочную и здесь взвешивают. Из фляг молоко самовсасывающим насосом Е8-36МЦС13-10 подается в резервуар-охладитель, где оно в тече­ние 2...3 ч охлаждается до 4 °С. Если резервуар после одной дойки заполняется более чем наполовину его вместимости, то процесс охлаждения будет свыше 3 ч. На фермах на 100 и 200 коров для ус­корения охлаждения и исключения смешивания парного молока с охлажденным предыдущего удоя можно использовать агрегат, в комплект которого входят молокосборник с насосом НМУ-6, два трубчатых фильтра АДМ.09.000 и охладитель типа АДУ.33.000; производительность его составляет 600...800 л/ч. Охлаждать моло­ко в охладителе АДМ.33.000 можно водой от той же холодильной установки, что работает с резервуаром-охладителем (если исполь­зуются резервуары РПО-1,6 и РПО-2,5). В этом случае вода из ре­зервуара-охладителя передается насосом в пластинчатый охлади­тель, а затем возвращается и холодильную установку, т. е. цирку­лирует последовательно через два охладителя. При использовании резервуаров СМ-1200, ТОМ-2А, РНО-1,6 и РНО-2,5 молоко в пластинчатом охладителе АМД.33.000 охлаждают водой из водо­провода или от отдельной холодильной машины небольшой холо-допроизводительностью (МХУ-8С, УВ-10 или МВТ-14-1-0). При такой схеме молоко быстро охлаждается до 15 °С, затем в течение 2,0...2,5 ч этот процесс продолжается в резервуаре-охладителе.

Рис. 16.1. Технологическая линия обработки молока для ферм с поголовьем 100, 200 и 400 коров (доение в переносные ведра):

1 - фляга; 2- цедилки с фильтром; 3- весы ВШ-100; 4- молочные насосы самовсасываю­щие; 5- холодильная установка; 6- резервуар-охладитель

Для ферм с поголовьем 200, 400 коров и доением в переносные ведра возможна и другая технологическая линия (рис. 16.2). По этой схеме молоко из фляг засасывается в очистительно-охлади­тельный агрегат ОМ-1 или ОМ-1А (самовсасывающим насосом агрегата ОМ-1 или непосредственно молокоочистителем ОМ-1 А) и охлажденное сливается для хранения в резервуар-термос.

Рис. 16.2. Технологическая линия обработки молока для ферм с поголовьем 400 коров (200 коров при среднегодовой продуктивности стада свыше 4000 кг/гол., доение в переносные ведра):

1 - фляга; 2- весы ВШ-100; 3 - самовсасывающие молочные насосы; 4- очиститель-охла­дитель ОМ-1 или ОМ-1 А (без насоса 3); 5 - холодильная установка АВ-30; 6 - резервуар-термос

На ферме с поголовьем 200 коров при использовании агрегата ОМ-1А может быть достаточна холодильная установка на 100 тыс. кДж/ч мощностью 26 кВт (две установки МВТ-14-1-0). Для хранения молока можно применять резервуар-охладитель с промежуточным хладагентом, используя работающую с ним холо­дильную установку для предварительного охлаждения молока в охладителе агрегата ОМ-1.

На фермах с поголовьем 200 коров вместо агрегата ОМ-1 (ОМ-1 А) можно использовать агрегат ОМ-1.50 (с очисткой молока фильт­рацией). В этом случае нужна холодильная установка МВТ-20-1-0 (при потоке молока до 600 л/ч) или две установки МВТ-14-1-0 (при потоке 600...800 л/ч).

На фермах с поголовьем 200 коров с высокопродуктивным ста­дом (свыше 4 тыс. кг на корову в год) целесообразно охлаждать молоко в потоке в пластинчатом охладителе с последующим хра­нением его в резервуаре-термосе. Такая схема пригодна и для ши­роко распространенной фермы на 400 коров, состоящей из двух коровников по 200 коров, с доением на установке УДА-8А «Тан­дем» или УДА-16А «Елочка». В этом случае при среднем часовом потоке молока от доильной установки до 400 л/ч используют хо­лодильную установку МВТ-14-1-0, 400...600 л/ч - установку МВТ-20-1-0, 600...800 л/ч - две установки МВТ-14-1-0 и при по­токе свыше 800 л/ч - АВ-30.

Схема для ферм с поголовьем 800, 1200 и 1600 коров и доением в специальном помещении на нескольких однотипных установках (рис. 16.3) предусматривает использование вместо нескольких охладителей АДМ.33.000, входящих в комплект доильных установок, одного общего охладителя производительностью 1000 (АДМ.33.000) или 3000 л/ч (ООТ-М). Для равномерной загрузки охладителя мо­локо, поступающее от молокопроводов доильных установок, со­бирается в приемный бак 4, а из него подается насосом в охлади­тель 6. Бак должен быть оборудован устройством для автоматичес­кого включения и выключения молочного насоса, чтобы исклю­чать засасывание в охладитель воздуха, когда в баке нет молока. Охладитель АДМ.33.000 может использоваться с двумя-тремя ус­тановками УДА-8А в том случае, если средний часовой поток мо­лока от них не превышает 1000 л/ч. При большем потоке приме­няют охладитель ООТ-М.

Рис. 16.3. Технологическая линия обработки молока для ферм с поголовьем 800, 1200 и 1600 коров (доение в специальном помещении):

1 - молокосборник; 2, 5 - молочные насосы НМУ-6 и Г2-ОПБ; 3- фильтр АДМ.09.000; 4 - молокоприемный бак; 6- охладитель АДМ. 13.000 или ООТ-М; 7- резервуары для хранения молока; 8 - холодильные установки

Для охлаждения молока до 4 °С в аппарате АДМ.33.000 нужна холодильная установка АВ-30. При доении на двух установках АДМ-8, на двух-трех установках УДА-8А поток молока обычно не превышает 2000 л/ч, поэтому для охлаждения в ООТ-М можно ис­пользовать 2...3 холодильные установки МВТ-20-1-0 (при потоках 1200...1800 л/ч) или две установки АВ-30 (при потоке до 2000 л/ч).

Для охлаждения молока до 4 °С в молочной на 6 т используют агрегат ОМ-1 (ОМ-1А), в молочной на 12т - пластинчатую охла­дительную установку ООТ-М. Размер и число резервуаров-термо­сов для хранения выбирают в зависимости от производительности молочной. Для охлаждения молока до 4 °С в агрегате ОМ-1 требу­ется холодильная установка АВ-30, в агрегате ООТ-М - две такие же установки.

Для пастеризации молока в молочных устанавливают автома­тизированную пластинчатую пастеризационно-охладительную установку типа ОПФ-1-300 (рис. 16.4).

Рис. 16.4. Установка ОПФ-1-300:

1 - молокоприемный бак вместимостью 500 л; 2- приемный бак; 3,7- насосы молочный и для горячей воды; 4 - центробежный очиститель; 5- выдерживатель; 6- пластинчатый пастеризационно-охладительный аппарат; 8 - бойлер; 9 - резервуар для хранения молока; 10 - холодильные установки с насосом для циркуляции хладагента (МВТ-20-1-0)

Сырое молоко направля­ется самотеком или под напором в приемный бак, откуда насо­сом Г2-ОПА (36МЦ 10-20) подается в секцию регенерации аппа­рата для нагрева до 40 °С. Молоко при этой температуре очищает­ся от механических примесей в центробежном сепараторе-молокоочистителе ОМ-1 и затем проходит дальнейший нагрев в секции регенерации, а после в секции пастеризации. Теплоноси­телем в секции пастеризации, где происходит окончательный на­грев молока, служит горячая вода, которая циркулирует в замкну­том контуре: инжектор, бойлер, насос центробежный 2K-20-I8 (К 2-9), секция пастеризации. Пастеризация проводится при темпе­ратуре 90 °С с выдержкой 300 с. Из секции пастеризации аппарата молоко идет к автоматическому клапану возврата. Если темпера­тура соответствует заданной, клапан направляет молоко в выдерживатель, а затем на дальнейшее охлаждение в секциях регенера­ции и водяного охлаждения. Если температура молока ниже тре­буемой, клапан срабатывает на возврат молока в уравнительный бак для повторной обработки. Хладагентом в секциях охлаждения служат вода холодная (12...15 °С) и ледяная (2...4 °С). Ледяная вода получается от холодильной установки МВТ-20-1-0. Для охлаждения в секции используется артезианская вода, или при ее недо­статке можно получать воду указанной температуры от второй хо­лодильной установки МВТ-20-1-0. Таким образом, для охлажде­ния пастеризованного молока до 4 °С в установке ОПФ-1-300 не­обходимы одна либо две холодильные установки холодопроизводительностью 75 тыс. кДж/ч.

Схема пастеризации молока в ванне длительной пастеризации представлена на рис. 16.5. После наполнения данной ванны моло­ком включают мешалку, подают в межстенное пространство воду и пар. Нагретое до требуемой температуры молоко выдерживают в ванне в течение необходимого при этой температуре времени. Для охлаждения молока в теплообменную рубашку подают холодную воду, которая омывает днище и боковую поверхность рабочей ван­ны, а затем сливается через отводную трубу. После охлаждения до 30 °С молоко насосом перекачивается в резервуар-охладитель (предварительно оно может быть охлаждено в пластинчатом охла­дителе), где охлаждается до 4 °С и хранится до отправки из хозяй­ства.

Рис. 16.5. Линия пастеризации молока с ванной длительной пастеризации:

1, 3- насосы молочные НМУ-6 или самовсасывающие Е8-36МЦС13-10 и Г2-ОПА; 2- ванна длительной пастеризации Г6-ОПА-600 или Г6-ОПБ-1000; 4 - холодильная установка; 5 - ре­зервуар-охладитель

16.5. Оборудование для очистки молока

Наиболее распространенный способ очистки молока на фермах - фильтрование. Имеется большое количество разновидностей фильтров, в качестве рабочих элементов которых применяют ват­ные диски, марлю, фланель, бумагу, металлическую сетку, синте­тические материалы и др.

Ватные диски с гладкой или «вафельной» поверхностью хорошо очищают молоко и не требуют специального ухода. Использован­ные ватные диски заменяют новыми.

Медленная фильтрация молока через такие фильтры требует увеличения емкости фильтровальной камеры.

Марлевые фильтры обычно используются на фермах. Однако такие фильтры быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспе­чивают высокой степени чистоты молока.

Все большее применение на фермах находят фильтры из бумаги и синтетических тканей (энанта, лавсана и др). При правильном использовании 1 м фильтровальной ткани из лавсана заменяет 40м марли. Одноразовые бумажные фильтры по сравнению с фильтрами многоразового использования позволяют получать мо­локо с меньшей механической загрязненностью.

Цедилки применяют для фильтрации молока, поступающего порциями. Они позволяют сгладить поток фильтруемого молока.

Цедилка состоит из чашеобразного корпуса 7 (рис. 16.6), двух

конических решеток 4 и о, фильтру­ющего элемента 5, грязевого жело­ба 3 и распорного кольца 2.

Конусовидная форма решеток увеличивает фильтрующую поверх­ность, а также способствует лучшему отделению загрязнений. Нераство­ренные загрязнения скользят по стенкам решетки в желобок, откуда удаляются при про­мывке или замене фильтра.

Рис. 16.6. Цедилка:

1 - корпус; 2 - распорное кольцо; 3 - грязевой же­лоб; 4, 6 - решетки; 5 - фильтрующий элемент

Рис. 16.7. Цилиндрический фильтр:

1 - кольцо; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4,6- уплотнительные про­кладки; 5 - каркас, 7 - переходник; 8 - гайка

Цилиндрический фильтр применяют для фильтрации молока в потоке на доильных установках. Такой фильтр представляет собой цилиндрический элемент, выполненный из нержавеющей стали. Внутри корпуса 3 (рис. 16.7) фильтра имеется каркас 5, на кото­рый надевается фильтрующий элемент 2, закрепляемый резино­вым кольцом /. Уплотнение фильтра в корпусе достигается рези­новыми прокладками.

Работает фильтр следующим образом. Молоко, текущее по мо-локопроводу, попадает в корпус фильтра, просачивается через фильтрующий материал, на котором оседают механические части­цы, и поступает в охладитель. Перед циркуляционной промывкой фильтрующий элемент удаляют из корпуса фильтра.

Для фильтрации молока в высокопроизводительных молочных линиях применяют конические и дисковые фильтры как в оди­нарном, так и в парном исполнении производительностью 500...20000дм 3 /ч.

Конический фильтр состоит из корпуса 3 (рис. 16.8), который снабжен подводящим 8 и отводя­щим 7 патрубками, а также крыш­кой 2 с вентилем 1 для выпуска воздуха. Внутри корпуса помеще­на молокоприемная чаша 4 с фильтрующим элементом 5, в ка­честве рабочего элемента которого используют лавсан. Для отсоеди­нения фильтра во время его про­мывки и чистки на отводном пат­рубке установлен кран 6.

Герметизация прилегания крышки достигается резиновым шнуром прямоугольного сечения, уложенным в паз крышки. К корпусу крышка крепится при помощи специальных колпачковых гаек.

Рис. 16.8. Конический фильтр:

1 - вентиль; 2 - крышка; 3 - корпус; 4 - моло­коприемная чаша; 5 - фильтрующий элемент; 6 - спускной кран; 7, 8 - патрубки

Молоко через патрубок 8поступает в корпус фильтра, просачи­вается через фильтрующий элемент 5 и выходит из фильтра через кран в патрубок 7. По мере накопления осадка на фильтрующей ткани пропускная способность фильтра уменьшается.

Длительность безразборной работы конических фильтров в за­висимости от загрязненности молока составляет З...4ч. После за­сорения фильтрующего элемента работу фильтра прекращают и сменяют фильтрующую ткань. Для непрерывного процесса в мо­лочной линии устанавливают два попеременно работающих филь­тра, расположенных параллельно и соединенных трехходовым краном.

Дисковые фильтры отличаются от конических и других испол­нений развитой фильтрующей поверхностью, которая может регу­лироваться набором дисков 2 (рис. 16.9), покрытых фильтрующи­ми элементами 1 и закрепленных стопорами 3.

Длительность безразборной работы фильтров такой конструк­ции несколько ниже, чем конических, и для одинарного исполне­ния равна 2...3 ч.

Для очистки молока в поточной производственной линии наи­более удобен центробежный очиститель, который в отличие от фильтров не нуждается в смен­ных фильтрующих материалах.

Рис. 16.9. Дисковый фильтр:

1 - фильтрующий элемент; 2 - диск; 3 - стопор

Центробежный очиститель состоит из следующих основных узлов: барабана 7 (рис. 16.10), приводного механизма 2, приемно-выводного устройства, электродвигателя и станины 7.

В чаше Останины приводно­го механизма укреплены два тормоза Зддя быстрой останов­ки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора 9, удерживающие бара­бан от произвольного враще­ния при разборке и сборке. Ос­нование барабана закрепляется на веретене приводного меха­низма с помощью фигурной гайки 5.

Рис. 16.10. Центробежный очисти­тель:

1 - станина; 2 - приводной механизм; 3 - тормоз; 4 - чаша станины; 5 - гайка крепления барабана; 6 - патрубок вывода молока; 7- барабан; 8- прижим; 9 - стопор; 10 - пробка для залива масла; 11 - пульсатор; 12 - указатель уровня масла; 13 - пробка слива масла

Приемно-выводное уст­ройство крепится к кожуху гайкой, а кожух к чаше ста­нины - прижимами 8. При­водной механизм размещен в станине, масляная ванна которой имеет отверстия для залива масла и его выпуска, закрываемые соответственно пробками 10 и 13. Уровень масла контролируется указа­телем 12, а число оборотов барабана - пульсатором 11.

Основной рабочий орган центробежного очистителя - барабан. На его основании 8 (рис. 16.11) в специальной проточке устанавливается тарелкодер-жатель 1, положение которого фиксируется штифтом 9.

Рис. 16.11. Барабан очистителя:

1 - тарелкодержатель; 2 - пакет тарелок; 3 - разделительная тарелка; 4 - крышка; 5 - гайка; 6 - уплотнительное кольцо; 7 - шпонка; 8 - основание; 9 - штифт

Наружная поверхность тарелкодержателя имеет три шлица, на которые укладывается пакет промежуточных конических тарелок 2 Для удобства сборки все тарелки в барабане пронумерованы. На пакет промежуточных тарелок укладывается разделительная та­релка 3. Сверху барабан закрывается крышкой 4, которая вместе с тарелкой 3 образует напорную камеру.

Герметичность барабана между его основанием 8 и крышкой 4 обеспечивается уплотнительным кольцом 6. Положение крышки относительно основа­ния фиксируется шпонкой 7. Для соединения крышки с осно­ванием служит гайка 5, имеющая левую трапецеидальную резьбу, что устраняет возможность самоот­винчивания гайки во время работы.

Приводной механизм состоит из горизонтального вала, связанного с вертикальным валом-веретеном вин­товой парой. Вращение горизонталь­ному валу от электродвигателя пере­дается через фрикционную муфту, которая обеспечивает постепенный разгон барабана до рабочей скорости.

Технологическая схема очистки представлена на рис. 16.12. Молоко через дроссель, установленный на выходе из насоса с заданной производительностью, поступает в центральную трубку барабана, а затем в нижнюю часть тарелкодержателя и выводится к перифе­рии барабана. Под действием напора молоко проходит по зазорам между тарелками от периферии к центру.

Центробежными силами, развиваемыми в барабане, тяжелые частицы (механические примеси) отбрасываются к стенкам бара­бана, образуя на них плотный осадок, который удаляют из бараба­на после остановки.

Очищенное молоко вытесняется к центру барабана и попадает в напорную камеру, где захватывается неподвижным диском от­водного устройства и подается на дальнейшую обработку (пасте­ризацию, охлаждение).

Рис. 16.12. Технологическая схема центробеж­ной очистки:

1 - напорный диск; 2 - тарелки; 3 - грязевая ка­мера

16.6. Оборудование для охлаждения молока

Охлаждение может быть естественным и искусственным. Есте­ственным называется охлаждение тел в результате их теплообмена с окружающей средой (водой, атмосферным воздухом или поч­вой). Окружающая среда при этом должна иметь более низкую температуру, чем охлаждаемое тело.

Наиболее простым из естественных способов охлаждения мо­лока на фермах является охлаждение его артезианской водой. Температура артезианской воды колеблется в пределах 2...8 °С, что позволяет при использовании эффективных теплообменников по­лучать молоко температурой не выше 10 °С. Основной недостаток такого способа - большой расход воды на охлаждение.

Охлаждение молока посредством льда, намораживаемого в зимний период, всегда широко применялось на фермах. Заготовка льда при этом осуществляется:

послойным намораживанием льда на горизонтальных площад­ках, прилегающих к ферме;

вырезкой льдин из водоемов;

наращиванием ледяных сосулек на эстакадах-градирнях.

Первые два способа наряду с невысокой трудоемкостью намо­раживания отличаются большими затратами труда на разрезание льда и транспортировку его в помещение молочной. Трудоемкость скалывания ледяных сосулек незначительна, однако срок хране­ния такого льда невелик.

Получение молока на промышленной основе в настоящее вре­мя уже немыслимо без искусственных источников холода.

Искусственным называется охлаждение тел в результате их теп­лообмена с холодильными агентами, кипящими при низких тем­пературах. Искусственное охлаждение проводится при помощи холодильных машин. Наибольшее распространение в промыш­ленности, быту и сельском хозяйстве получили паровые компрес­сионные холодильные машины.

Для охлаждения молока на животноводческих фермах и комп­лексах промышленность выпускает поточные (типа МКТ или МВТ) и аккумуляционные (типа МХУ-8С) водоохлаждаюшие хо­лодильные машины.

В случае использования доильных установок унифицированно­го ряда с молокопроводом очистку и охлаждение молока проводят при помощи тканевого молочного фильтра (фильтрование через лавсановую ткань) и пластинчатого охладителя ОМ-1500, подклю­ченного к холодильной установке. Это оборудование входит в комплект соответствующей доильной установки и размещается в помещении молочной фермы.

При использовании установок с доильными ведрами для луч­шей очистки и охлаждения молока в фермерской молочной созда­ют поточную технологическую линию с очистителем-охладителем молока ОМ-1А, с водоохладительной установкой (одна или не­сколько, установленных параллельно) и резервуарами сбора и вре­менного хранения охлажденного продукта.

Очиститель-охладитель молока ОМ-1А предназначен для цент­робежной очистки и охлаждения молока на молочных фермах. Он агрегатируется с доильными установками, имеющими молокопро-вод, а также с установками для доения в переносные фляги. ОМ-1А работает одновременно с доильной установкой, завершая поточ­ную технологическую линию доения и первичной обработки мо­лока. Охлаждающей жидкостью является вода из холодильной ус­тановки или скважины.

Очиститель-охладитель молока состоит из центрифуги 3 (рис. 16.13), охладителя молока 6, смонтированных на плите, а также шлангов: вакуумного 7, подвода молока 4, подачи очищен­ного молока 5 в охладитель. Центрифуга 3 включает в себя бара­бан, приводной механизм с электродвигателем 1 и приемно-вы-водное устройство. Для остановки барабана после выключения электродвигателя и фиксации его при сборке и разборке в чаше приводного механизма установлены два тормоза и два стопора.

Рис. 16.13. Конструктивно-технологи­ческая схема очистителя-охладителя мо­лока ОМ-1А (с доильными установками, имеющими молокопровод):

1 - электродвигатель; 2 - станина с привод­ным механизмом; 3 - центрифуга; 4, 5, 7 - шланги; 6 - охладитель молока; 8 - тройник доильной установки; 9 - молокоприемник доильной установки; 10 - корпус фильтра доильной установки; 11 - выход молока

Молоко температурой 24...36 °С из корпуса фильтра 10 доиль­ной установки с молокопроводом под действием вакуума, подво­димого шлангом 7 от молокоприемника 9 к штуцеру приемо-выводного устройства, подается в межтарелочные пространства вра­щающегося барабана центрифуги. Под действием центробежной силы находящиеся в молоке примеси отбрасываются к стенке гря­зевой камеры и остаются в ней. Очищенное молоко, пройдя меж­ду тарелками барабана, напорным диском нагнетается в межплас­тинчатые каналы охладителя 6 и, отдав теплоту встречному потоку охлаждающей воды, поступает в молочный резервуар. Холодная вода из водоохлаждающей установки насосом нагнетается в сосед­ние по отношению к молочным водяные межпластинчатые кана­лы охладителя. Пройдя навстречу потоку молока и охладив его, она направляется обратно в установку.

При агрегатировании ОМ-1А с доильными установками со сбо­ром молока в переносные фляги (АД-100Б, ДАС-2В) молоко заса­сывается в очиститель благодаря вакууму, подводимому от вакуум­ного крана на вакуум-проводе. Конец шланга 4, оборудованный клапаном и поплавком, опускают во флягу, откуда молоко посту­пает в центрифугу.

Пропускная способность очистителя-охладителя составляет до 1200 л/ч, мощность электродвигателя - 1,5 кВт. Количество очи­щаемого молока до выгрузки накопленного осадка (при его за­грязнении до 0,06 %) составляет не менее 2500 кг.

Различают резервуары-охладители молока с промежуточным хладагентом (охлажденной водой) - РПО-1,6, ТОМ-2А, и резер­вуары с непосредственным охлаждением - МКА-2000Л-2А.

Резервуар-охладитель РПО-1,6, предназначенный для охлажде­ния молока на фермах с поголовьем до 200 коров, выполнен в виде молочной ванны 8 (рис. 16.14), которая имеет форму разрезанного по длине горизонтально лежащего цилиндра. Сверху ванна на­крыта большими прямоугольными крышками 3, имеющими люки с крышками 6. Круглые люки служат для заливки молока и про­ветривания резервуара. Ванна имеет охлаждающую рубашку, ко­торая образована стенкой ванны и основанием резервуара. Снару­жи резервуар закрыт кожухом с термоизоляцией. В средней части ванны установлены лопастная мешалка 9 с приводом и электро­контактный термометр 4. Мерная линейка 7 отградуирована в литрах. Молоко заливают, используя молочный насос, через сбра­сыватель 2, предотвращающий пенообразование, а сливают через сливной кран 1.

Рис. 16.14. Резервуар-охладитель молока РПО-1,6:

1 - сливной кран; 2- сбрасыватель молока; 3- крышки ванны; 4 - термометр; 5- электро­двигатель с редуктором привода мешалки; 6- крышка люка; 7- мерная линейка; S- молоч­ная ванна; 9 - мешалка

Промежуточный хладагент (охлажденная вода) самотеком по­ступает из водоохлаждающей установки (ТХУ-14 или др.) в охлаж­дающую рубашку, где циркулирует по направляющим каналам, обеспечивающим турбулизацию его потоков и теплообмен. Он ох­лаждает дно ванны и перемешиваемое молоко, а затем насосом из охлаждающей рубашки резервуара подается в водоохлаждающую установку для передачи теплоты циркулирующему в ней хладону, который, в свою очередь, передает эту теплоту потоку воды в кон­денсаторе установки.

Резервуар РПО-2,5 отличается от РПО-1,6 в основном большей вместимостью.

Холодильные машины типа МВТ (МВТ-14-1-0, МВТ-20-1-0, МВТ-25-1-0) с воздушным охлаждением конденсатора, типа МКТ (МКТ-14-2-0, МКТ-20-2-0, МКТ-28-2-0) с водяным охлаждени­ем конденсатора и типа ТХУ (ТХУ-14, ТХУ-23, ТХУ-37), а также ОТ-10-2-0 с нагревом воды для технологических нужд предназна­чены для охлаждения воды, используемой в качестве источника холода (хладагента), для охлаждения молока в проточных и емкос­тных охладителях.

16.7. Использование естественного холода для охлаждения молока

Для снижения энергозатрат в процессе охлаждения молока в холодный период года используют естественный холод (холодный воздух, лед). Заготовка льда и организация льдохранилищ - тру­доемкий процесс, проще использовать охлаждение холодным воз­духом. При этом вместо холодильной машины (искусственный хо­лод) применяется градирня - оборудование для охлаждения про­межуточного теплоносителя (воды) и превращения ее в ледяную воду.

Сами технологические схемы охлаждения молока принципиаль­но не меняются, а лишь меняется оборудование для получения ледя­ной воды. Принципиальная схема для охлаждения воды потоком воздуха представлена на рис. 16.15.

Рис. 16.15. Схема для охлаждения воды воздушным потоком:

1 - холодный воздух; 2 - вентилятор; 3 - жалюзи; 4 - труба с форсунками; 5 - резервуар; 6 - ледяная вода; 7 - отепленная вода

Отработанная отепленная вода из пластинчатого или емкостного теплообменника поступает в рас­пылительную трубу с форсунками 4, из которых вода выходит то­ненькими струйками и направля­ется навстречу потоку холодного воздуха, создаваемого вентилято­ром 2. При этом происходят дроб­ление водяных струек на отдель­ные капли, смешивание с возду­хом и интенсивное охлаждение воды. Ледяная вода (0,5...1,0°С)

стекает на дно резервуара и оттуда насосом подается обратно в теплообменник для охлаждения молока. Данное устройство рас­полагается на открытом воздухе в непосредственной близости от стены молочного блока и подключается к линии охлаждения мо­лока посредством теплоизолированных трубопроводов. Поток воздуха может регулироваться жалюзи 3 для изменения степени охлаждения и предотвращения замерзания капелек воды при низ­ких температурах воздуха.

16.8. Оборудование для пастеризации молока

Пастеризацию молока проводят с целью уничтожения находя­щихся в нем бактерий при помощи пастеризаторов или пастериза-ционно-охладительных установок.

Пастеризаторы разделяют:

по способу тепловой обработки молока - термические и хо­лодные;

по источнику использования энергии - паровые, электричес­кие с омическим или индукционным нагревом, инфракрасной ра­диации, ультрафиолетовые облучатели и высокочастотные вибра­торы;

по характеру выполнения процесса - аппараты непрерывного и периодического действия.

Наиболее распространенные режимы термической пастериза­ции молока: длительная, кратковременная и мгновенная.

Длительную пастеризацию проводят в двустенных ваннах дли­тельной пастеризации (ВДП), оборудованных мешалками. При температуре нагрева молока в интервале 63...65 °С его выдержива­ют в течение 30 мин.

Кратковременную тонкослойную пастеризацию осуществляют на автоматизированных пластинчатых пастеризационно-охлади-тельных установках с двадцатисекундной выдержкой молока при температуре 76 ± 2 °С.

Мгновенную тонкослойную пастеризацию ведут в пастеризато­рах с вытеснительными барабанами при температуре молока 85...87 "С без дальнейшей его выдержки.

На крупных молокоперерабатывающих предприятиях приме­няют высокотемпературную обработку пищевых жидкостей - стерилизацию с целью более длительного хранения продукта. Вы­сокотемпературная обработка молока происходит под давлением 150...200кПа при температуре 100...140 °С.

Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка типа Б6-ОП2-Ф-1 предназначена для центробежной очистки от меха­нических примесей, пастеризации (с выдержкой при температуре пастеризации) и охлаждения молока на животноводческих фермах и комплексах без использования пара от котельных.

Установка Б6-ОП2-Ф-1 (рис. 16.16) состоит из пластинчатого теплообменника 6, центробежного молокоочистителя 10, трубча­того выдерживателя 18, молокоприемного бака 13, молочного на­соса 11 и насоса горячей воды 1, электроводонагревателя 2, водо-и молокопроводов, перепускного клапана 16, пульта управления 15.

Пластинчатый тегатообменный аппарат имеет пять секций: I - пастеризации; II и III - регенерации; IV - охлаждения артезиан­ской водой; V - охлаждения ледяной водой. Секции разделены между собой разделительными плитами, имеющими штуцера для подвода и отвода соответствующей жидкости.

Рабочий процесс установки полностью автоматизирован. Мо­локо из емкости подается в молокоприемный бак 13, откуда насо­сом 11 перекачивается в секцию III регенерации теплообменника 6, где подогревается идущим на охлаждение молоком (температу рой 35...50°С) и поступает в молокоочиститель 10. Очищенное молоко подается в секцию II регенерации, подогревается до тем­пературы 60...75 °С молоком, идущим из выдерживателя 18, и по­ступает в секцию I пастеризации. В ней молоко нагревается цир­кулирующей водой до температуры 65...94 °С в зависимости от за­данного режима и через перепускной клапан 16 подается в выдер­живатель 18, где находится в течение 30...300 с. Из выдерживателя молоко последовательно поступает в секции II и III регенерации, отдает теплоту встречному потоку молока, а затем - в секции I V и V, где охлаждается холодной и ледяной водой до температуры 8 °С и направляется в резервуар-термос.

Рис. 16.16. Технологическая схема пастеризационно-охладительной установки Б6-ОП2-Ф-1:

1 - насос горячей воды; 2 - электроводонагреватель; 3 - трубопровод возврата воды; 4 - вход холодной воды; 5 - выход молока; 6 - пластинчатый теплообменник; 7- вход ледяной воды; 8 - молокопровод; 9 - выход холодной воды; 10 - молокоочиститель; 11 - молочный насос; 12 - перепуск молока; 13 - молокоприемный бак; 14 - поток молока из танка; 15 - пульт управления; 16- перепускной клапан; 17- поток молока в выдерживатель; 18- выдерживатель; I...V- секции пластинчатого теплообменника

До заданной температуры молоко нагревается в секции I горя­чей водой, перекачиваемой насосом 1 по замкнутому контуру: электроводонагреватель 2 - насос 1 - секция I теплообменника – электроводонагреватель. Заданная температура воды поддержива­ется автоматически.

Для обеззараживания молока применяют ультрафиолетовые облучатели, состоящие из стальных труб, в которые вставлены с небольшим кольцевым зазором цилиндрические кварцевые лам­пы. Обеззараживание молока происходит во время его движения тонким слоем в кольцевом зазоре под воздействием ультрафиоле­товых лучей лампы.

Для малых ферм, реализующих молоко непосредственно насе­лению, используют пастеризационно-охладительные установки типа ПМР с роторным нагревателем фрикционного типа АО «Агроживмаштехнология».

Установка ПМР-0,2 (рис. 16.17) состоит из следующих основ­ных узлов: роторного нагревателя молока с электродвигателем 10, рекуператора 8, перепускного клапана 15, молокоприемного бака 16, регулирующего крана 4, пульта управления 1, рамы 11, выдерживателя 2, комплекта трубопроводов и арматуры 9, молоч­ного насоса 7, опрокидывающего устройства б, охладителя молока пластинчатого 5.

Рис. 16.17. Общий вид установки ПМР-0,2:

1 - пульт управления; 2 - выдерживатель; 3 - манометр; 4 - регулировочный кран; 5 - пла­стинчатый охладитель; 6- опрокидывающее устройство; 7- молочный насос типа НМУ-6; 8- рекуператор; 9 - соединительные трубопроводы; 10 - роторный нагреватель в сборе с электродвигателем; 11 - рама; 12- патрубок подачи молока в бак; 13 - датчик уровня; 14 - термометр сопротивления; 15 - клапан перепускной в сборе с приводом; 16- молокоприем­ный бак

Рекуператор молока 8 пластинчатого типа состоит из станины, которая закреплена на раме. Пакет пластин секций рекуперации сжимается посредством стяжных шпилек и нажимной плиты. Пластины в пакетах имеют уплотнительные прокладки, обеспечи­вающие разделение потоков сырого и пастеризованного молока.

Устройство пластинчатого охладителя молока 5 соответствует устройству рекуператора молока и отличается от него количеством и компоновкой пластин.

Перепускной клапан 15 предназначен для возврата молока в систему рекуперации при снижении температуры пастеризации на 2 °С ниже заданной. Он состоит из корпуса, передвигающегося штока, клапана с двусторонним уплотнением, редуктора, электро­двигателя и микропереключателя.

Молокоприемный бак 16 предназначен для поддержания опти­мального объема молока в процессе пастеризации и его подачи молочным насосом через фильтр в рекуператор и нагреватель. При падении уровня молока ниже заданного датчик нижнего уровня 13 включает сигнализацию. Для предотвращения перепол­нения молокоприемного бака имеется поплавковый клапан, пере­крывающий подачу молока.

Выдерживатель 2 предназначен для выдерживания в нем нагре­того молока при температуре пастеризации в течение 15...20 с для завершения бактерицидного действия температуры - подавления патогенной микрофлоры молока. Он выполнен в виде полого ци­линдра. Внутри цилиндра продукт совершает винтообразные движения снизу вверх, что обеспечивает необходимую выдержку по времени. Снаружи выдерживатель закрыт теплозащитным кожу­хом. В верхней части крышки выдерживателя предусмотрена кап­сула для установки нертутного стеклянного термометра.

Молоко из доильной установки или накопительной емкости подается в молокоприемный бак, откуда молочным насосом зака­чивается в рекуператор, где подогревается встречным потоком па­стеризованного молока.

Из рекуператора молоко поступает в роторный нагреватель, где оно доводится до температуры пастеризации и прокачивается че­рез перепускной клапан, выдерживатель, секцию рекуперации, секцию охлаждения и направляется в емкость для сбора и хране­ния. Если температура молока ниже заданной, то перепускной клапан срабатывает и направляет молоко в систему рекуперации для повторного нагрева. При этом срабатывает световая и звуко­вая сигнализации, предупреждая о том, что посредством регулиру­ющего крана необходимо уменьшить производительность. Темпе­ратура молока записывается на диаграммном диске. Пастеризо­ванное молоко из рекуператора поступает в пластинчатый охлади­тель, где охлаждается хладагентом холодильной установки или артезианской водой до температуры 4...8 °С и поступает в емкость для сбора и хранения. Емкость для сбора и хранения молока долж­на быть изготовлена из нержавеющей стали. Схема движения мо­лока в пастеризационной установке показана на рис. 16.18.

Рис. 16.18. Схема движения молока в пастеризационной установке ПМР-0,2:

1 - нагреватель; 2 - термометр; 3 - клапан; 4 - бак; 5 - молочный насос типа НМУ-6; 6 - фильтр; 7 - теплообменник; 8 - вьшерживатель; 9 - кран проходной

16.9. Оборудование для сепарирования молока

Сливки можно получать двумя путями: естественным отстоем и сепарированием молока. Оба способа основаны на разнице между плотностью жира и других составных частей молока.

В покоящемся молоке жировые шарики всплывают на поверх­ность, однако скорость всплывания их невелика и составляет все­го несколько миллиметров в час. Поэтому весь процесс отстоя мо­лока для получения жира продолжителен - 10...30 ч. Кроме того, требуются большие помещения для размещения оборудования, а в снятом (обезжиренном) молоке остается еще значительная часть жира.

Скорость всплывания жировых шариков в молоке, находящем­ся в покое, пропорциональна действующему на него ускорению силы тяжести, которое по своему значению в тысячи раз меньше центростремительного ускорения, развиваемого при вращатель­ном движении.

При замене ускорения силы тяжести центростремительным ус­корением достигается быстрое и тщательное отделение жира от молока, а также становится возможным непрерывно-поточное от­деление жира, которое производится в современных машинах, на­зываемых сепараторами.

По назначению сепараторы подразделяют на следующие группы:

сепараторы-сливкоотделители для разделения цельного молока на сливки и обрат и одновременной очистки полученных компо­нентов от загрязнений;

сепараторы-нормализаторы для получения в потоке молока оп­ределенной жирности;

сепараторы-классификаторы для очистки молока, а также раз­дробления и получения однородных по величине жировых шариков;

универсальные сепараторы, осуществляющие все перечислен­ные выше операции.

По исполнению сепараторы могут быть:

открытыми (поступление молока и отвод продуктов переработ­ки осуществляются открытыми потоками);

полузакрытыми (открытое поступление молока и закрытый от­вод сливок и обрата);

герметическими (процесс сепарирования происходит без со­прикосновения с окружающей средой).

Сепараторы, применяемые на животноводческих фермах, как правило, имеют ручную (периодическую) выгрузку осадка из ба­рабана и ручной или электрический привод.

Сепараторы предназначены для разделения цельного молока на сливки и обрат (обезжиренное молоко), а также для очистки молока от загрязнений.

Полученные на сепараторе сливки, а также продукты их даль­нейшей переработки имеют более высокие вкусовые свойства, чем при отстойном способе их производства. Кроме того, содер­жание жира в обрате снижается в два раза по сравнению с его ко­личеством при отстойном способе разделения молока.

Основные требования к сепаратору:

высокая степень обезжиривания молока; возможность регулирования жирности сливок в заданных пре­делах; быстрота сепарирования и очистки молока; непрерывность и автоматизация процесса сепарирования; отсутствие пены в обезжиренном молоке и сливках; продолжительная работа без остановок; удобство эксплуатации и обслуживания; соответствие санитарным требованиям; долговечность и надежность в работе; невысокая энергоемкость.

Сепаратор (рис. 16.19) включает в себя следующие основные узлы: станину 1, барабан 6, приводной механизм 10 и приемно-выводное устройство.

Рис. 16.19. Сепаратор:

1 - станина; 2 - веретено; 3 - горловая опора; 4- стопорный винт; 5 - колпак; 6 - барабан; 7- кронштейн; 8 - тормоз; 9- го­ризонтальный вал; 10- приводной меха­низм

Основание 7 (рис. 16.20) барабана устанавливается на веретено 2 (см. рис. 16.19) и закрепляется гайкой 3 (см. рис. 16.20) с левой резьбой, что исключает самоотвинчивание основания при враще­нии барабана. На специальную проточку основания ставят тарел-кодержатель 15 и фиксируют его с помощью штифта.

Рис. 16.20. Барабан сепаратора:

1 - основание; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - гайка крепления барабана; 4 - кожух; 5 - напорный диск обезжиренного молока; 6 - крышка; 7 - центральная трубка; 8 - патрубок; 9 - воронка; 10 - гайка крепления приемно-отводного устройства; 11 - устройство для отвода сливок; 12 - патрубок для отвода обезжиренного молока; 13 - перегородка; 14 - напорный диск сливок; 15 - тарелкодержатель; 16 - пакет тарелок; 17 - разделительная тарелка

Нижняя часть тарелкодержателя имеет форму усеченного кону­са с отверстиями для прохода молока. На наружной поверхности верхней части тарелкодержателя 15 сделаны выступы для фикса­ции тарелок в определенном положении. На тарелкодержатель в строгой последовательности укладывают пакет тарелок 16, имею­щих шипики для межтарелочных зазоров. Отверстия тарелок об­разуют вертикальные каналы, по которым происходит движение и распределение молока. Сверху пакета тарелок устанавливают вер­хнюю и разделительную 17 тарелки. В камере между коронкой верхней тарелки и разделительной тарелкой расположен напор­ный диск сливок.

Тарелки барабана закрываются кожухом 4, на внутренней сто­роне которого имеются ребра. Кожух устанавливается на основа­ние, фиксируется на нем в определенном положении штифтом и крепится к нему с помощью зажимной гайки. Уплотнение между кожухом и основанием осуществляется резиновым кольцом 2.

В камере верхней части кожуха устанавливается напорный диск 5. Сверху эта камера закрывается крышкой кожуха.

Пространство между стенкой основания барабана и пакетом тарелок служит для сбора загрязнений. Барабан закрывается кол­паком.

Приемно-выводное устройство состоит из приемной воронки 9, центральной трубки 7, приемника обезжиренного молока и сли­вок. Внутри воронки имеется поплавок, обеспечивающий подачу молока в сепаратор в пределах его производительности. Молоко подается в барабан сепаратора через центральную трубку 7, на верхний конец которой навинчена воронка 9. Приемник обезжи­ренного молока и сливок устанавливается на верхний торец кол­пака и крепится к нему специальным прижимом. На приемнике имеются сливкомер и регулирующие краны сливок и обрата.

Разделение молока на сливки и обезжиренное молоко протека­ет в сепараторе следующим образом.

Из поплавковой камеры 1 (рис. 16.21) молоко поступает в цен­тральную трубку 13, по которой опускается в нижнюю часть бара­бана. Затем по каналам, образованным отверстиями пакета проме­жуточных тарелок 10, оно направляется вверх, распределяясь в межтарелочном пространстве. В межтарелочных зазорах жировые шарики прижимаются к нижней поверхности тарелок и по образу­ющим этих тарелок поступают вверх, а обезжиренное молоко дви­гается в противоположном направлении. Примеси осаждаются в грязевом пространстве 11.

Рис. 16.21. Схема разделения молока в сепараторе:

1 - поплавковая камера; 2 - отвод сливок; 3 - отвод обрата; 4 - трубопровод для сли­вок; 5 - разделительнаятарелка; 6 - трубо­провод для обрата; 7 - кожух барабана; 8 - гайка; 9 - тарелкодержатель; 10 - пахет промежуточных тарелок; 11 - грязевое про­странство; 12 -основание барабана; 13 - централь ная трубка

Устройство для отвода обезжиренного молока и сливок из ба­рабана полугерметического сепаратора показано на рис. 16.22.

Рис. 16.22. Устройство для отвода обезжиренного молока и сливок:

1 - центральная трубка; 2 - обрат; 3 - на­порный диск обезжиренного молока; 4 - ко­жух барабана; 5 - разделительная тарелка; 6- верхняя тарелка; 7- наклонные каналы; 8- напорный диск сливок; 9- перегородка; 10 - крышка; 11 - отводное устройство; 12 - сливки; 13 - гайка

В верхней части барабана между разделительной тарелкой 5 и промежуточными тарелками находится камера, в которую посту­пают сливки. Над этой камерой между разделительной тарелкой и корпусом барабана расположена камера для обезжиренного моло­ка. В камерах установлены неподвижные полые напорные диски 8 и 3 для отвода сливок и обезжиренного молока.

Обрат и сливки в камерах вращаются с частотой, близкой к ча­стоте вращения барабана сепаратора, и располагаются в них в виде кольцевых слоев. Часть неподвижных дисков оказывается во вра­щающейся жидкости. Жидкость (сливки и обрат) захватывается лопатками дисков и отводится по трубопроводам.