Сепарирование молока
Механическая обработка является неотъемлемой частью сложного технологического цикла переработки молока. Она заключается в механическом воздействии на молоко с целью его разделения на фракции (сливки и обезжиренное молоко), повышение гомогенности и однородности жировой фазы в молоке до и после разделения, а также в подготовке для получения одинакового соотношения массовой доли жира и сухих веществ в сырье и готовом продукте. Одной из технологической операции механической обработки молока является сепарирование молока
Сепарирование молока
Применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и природных примесей. Процесс сепарации молока представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы.
Разделение происходит благодаря различиям в плотности фракций молока: плотность дисперсной фазы (жир) меньше, чем дисперсионной среды (плазма молока).
Сепарирования молока осуществляется на специальном оборудовании – сепараторах. В зависимости от назначения, их разделяют на сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители.
На производстве сепарирование молока проводится при температуре 35-45°С, но иногда применяют и высокотемпературный режим. Молоко в данном случае нагревается до температуры 60-85°С.
Повышение температуры сепарирования выше 45 °С нецелесообразно, так как степень обезжиривания молока повышается незначительно, а энергетические затраты требуются большие.
Положительно влияет на отделение сливок увеличение частоты вращения барабана сепаратора и среднего радиуса рабочей части тарелки: чем больше внутренний диаметр барабана, тем интенсивнее обезжиривание. Этими факторами пользовались для разработки новых конструкций сепараторов.
Наименьший отход жира в обезжиренное молоко происходит при сепарировании парного молока, имеющего наименьшую кислотность, не подвергавшегося ни тепловой (нагревание, охлаждение), ни механической обработке.
При сепарировании холодного молока на сепараторе обычной конструкции высокая эффективность обезжиривания возможна лишь при значительном снижении производительности. Так, при температуре молока 5°С производительность сепаратора следует понизить на 50%, при 10°С – на 30%, при 15°С – на 20%. С понижением температуры жирность сливок увеличивается. Это связано с тем, что вязкость холодных сливок выше, поэтому они медленнее вытекают из сепаратора и дольше подвергаются воздействию центробежной силы.
Повышение жирности сливок достигается также уменьшением подачи подогретого молока в сепаратор, вследствие более длительного воздействия на молоко центробежной силы.
Наряду с указанным (оптимальным) температурным режимом возможно применение и более высоких температур сепарирования в пределах 60-85°С. Исследования показали, что при температурах сепарирования выше 40°С возрастает дробление жировых шариков, увеличивается пенообразование в сливках и обезжиренном молоке, происходит частичная денатурация сывороточных белков и белков оболочек жировых шариков. Эти процессы сопровождаются накоплением большого количества сепараторной слизи. В итоге больше жира отходит в обезжиренное молоко и в пахту при сбивании сливок в масло, больше накапливается сепараторной слизи и чаще приходится останавливать и мыть сепаратор. В то же время повышение температуры позволяет несколько увеличить производительность сепаратора, упростить технологическую схему, так как сливки и обезжиренное молоко получают пастеризованными.
Высокотемпературное сепарирование целесообразно для получения высокожирных сливок (ВЖС) с массовой долей жира до 82 %. Для этих целей сепарируют сливки 30—40%-ой жирности. Полученные сливки и обезжиренное молоко в дальнейшем можно использовать без пастеризации. Однако при таком сепарировании увеличивается дробление жировых шариков, резко повышается вспенивание молока, сливок и обезжиренного молока (ОБМ). Как следствие, увеличиваются потери жира за счет увеличения массовой доли жира в обезжиренном молоке и в пахте при выработке сливочного масла, а также потери сухих веществ при выработке белковых продуктов (творог и др.) за счет необратимой коагуляции белковых веществ, содержащихся в пене. Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке. Большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность, что снижает эффективность работы теплового оборудования. Пена прогревается хуже, чем основная масса продукта. Разница в температуре прогрева пены и продукта может составлять до 10—15 °С и привести к тому, что во вспененном пастеризованном продукте сохранится больше микроорганизмов, в том числе патогенных форм. Вспененное обезжиренное молоко труднее охладить до температуры заквашивания. Поэтому сепарировать молоко при повышенных температурах не рекомендуется.
Перед сепарированием нежелательно подвергать молоко значительному механическому воздействию – перемешиванию, перекачиванию насосами, встряхиванию, так как при этом происходит дробление жировых шариков и повышение отхода жира в обезжиренное молоко. При длительном хранении молока (до 20 ч) на ферме в охлажденном состоянии возрастает кислотность, вязкость и плотность, что снижает степень обезжиривания молока на 12-17%.
В процессе сепарирования из молока выделяются механические включения. Они откладываются на внутренней поверхности барабана, постепенно заполняя грязевое, а затем и межтарелочное пространство. Проход обезжиренного молока к периферии в этом случае затрудняется, оно поднимается между тарелками и частично выходит через канал для сливок, резко понижая их жирность. Поэтому для сепарирования необходимо использовать предварительно очищенное молоко кислотностью не выше 20°Т. А при сепарировании загрязненного молока с ручной выгрузкой осадка из грязевого пространства, необходимо через 1-1,5 ч останавливать сепаратор и мыть или заменять грязный барабан чистым.
Источник
Принцип работы сепаратора
Выпускаемые промышленностью ручные и электрические сливкоотделители основаны на общем принципе разделения суспензии в тарельчатом барабане. Это основной узел, он состоит из пакета разделительных тарелок, надетых на стакан, и закрытых сверху крышкой. Перфорированные тарелки укладываются в определённом порядке, создавая 6 отверстий для выхода молока. Для сливок выход ближе к стенке стакана. В приёмную чашу сепаратора для молока заливается продукт. Через регулируемый пробковый кран молоко стекает в поплавковую камеру, а оттуда проходит по центральному стакану барабана вниз.
Молоко в тарельчатом барабане под действием центробежных сил разделяется на каждой тарелке. По общим каналам обрат поднимается в приёмную камеру и отводится через рожок в ёмкость. В другую камеру попадают сливки. В грязевик попадают случайные примеси. Так работает бытовой молочный сепаратор независимо от вида привода. Приемы правильной работы, последовательность операций отражены в инструкции по эксплуатации сепаратора.
Обязательной для всех бытовых сепараторов является тщательная промывка и просушка всех деталей после перегонки молока.
Удивительно, но если тарелки недостаточно чистые, одеты не в должной последовательности, аппарат не будет работать и молоко потечёт изо всех щелей.
СЕПАРИРОВАНИЕ И НОРМАЛИЗАЦИЯ МОЛОКА
Сепарирование молока — это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Процесс сепарирования молока подчиняется закону Стокса: 9,60, 2Д2 Р —Pi, где v — скорость выделения жировых шариков, см/с; R — средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; г— радиус жирового шарика, см; п — частота вращения барабана сепаратора, с-1; р, р2 — плотность плазмы и жира, кг/м3; \i — динамическая вязкость, Па • с.
В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока.
Следовательно, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции. Кроме того, существенное влияние на сепарирование оказывают кислотность и температура молока.
Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование. Повышение температуры молока способствует снижению его вязкости и переходу жира в жидкое состояние, что улучшает сепарирование. Оптимальная температура сепарирования 35-45°С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание.
Наряду с сепарированием при 35-45 °С иногда применяют высокотемпературное сепарирование при 60-85 °С. С увеличением температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.
Большое внимание уделяют сепарированию при низких температурах, так называемому сепарированию холодного молока. Однако сепарирование при низкой температуре на обычных сепараторах приводит к снижению их производительности почти вдвое из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.
Процесс сепарирования в сепараторе осуществляется в такой последовательности. Цельное молоко по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается в между ними верхнюю часть комплекта тарелок и растекается. В межтарелочном пространстве жировые шарики как более легкая фракция молока движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на которое установлены манометр и регулировочный вентиль (кран).
Регулировочный вентиль предназначен для регулирования жирности получаемых сливок, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке уменьшение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.
Исходя из соотношения масс сливок и обезжиренного молока можно найти требуемую жирность сливок. Определив расчетным путем соотношение между массами сливок и обезжиренного молока, устанавливают это соотношение при помощи регулировочного устройства. На молочные предприятия молоко поступает с разным содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жир и СОМО должны быть в определенном количестве или соотношении. В связи с этим необходима нормализация сырья.
Нормализация — это регулирование состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта. При нормализации исходного (цельного) молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования или к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Массы сливок и обезжиренного молока, необходимых для добавления к исходному молоку, рассчитывают по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной части молока.
Один из простейших способов нормализации по жиру — нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока). Нормализующий компонент добавляют при тщательном перемешивании смеси в емкости. Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке, когда непрерывный поток нормализуемого молока смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.
Источник
Возможные проблемы и пути их решения
Проблемы, связанные с технической стороной и оборудованием:
- Проблема №1: Белковые хлопья быстро заполняют грязевую емкость барабана. Это происходит из-за того, что в сепарации участвует молоко с повышенной кислотностью.
Последствия: Снижение скорости сепарирования молока.Решение: Регулярное ручное очищение сепаратора.
- Проблема №2: Увеличение молочнокислых бактерий, которое происходит из-за повышения температуры при сепарировании до 45°С.
Последствия: Быстрая порча продукта.Решение: Использование молока, которое нагрето до 20-30°С.
- Проблема №3: Снижение эффективности процесса из-за увеличения расстояния между тарелками барабана.
Решение: Увеличение количества этих тарелок и регулярная эксплуатация сепаратора.Причины, по которым сепаратор не отделяет сливки от молока:
- Вы заливаете слишком много молока. Решить эту проблему достаточно просто: регулировать подачу можно специальными флажками.
Недостаточная скорость сепаратора. Чтобы избежать этого, разгоняйте ротор аппарата сильнее.
- Вы заливаете слишком горячее молоко в сепаратор. Температура молока не должна превышать 40°С.
- Ошибка при сборке устройства. Вы что-то поставили не на своё место. Для решения этой проблемы можно обратиться к профессионалу или воспользоваться инструкцией.
- Зазоры между деталями устройства. Тщательно проверяйте их наличие при сборке аппарата.
Технология производства в промышленных масштабах
На производстве сепарирование молока происходит при температуре 35-45°С.
Сам процесс включает несколько этапов:
На производстве следует руководствоваться следующим принципом: перед сепарированием нежелательно подвергать молоко значительному механическому воздействию — перемешиванию, перекачиванию насосами, встряхиванию, так как при этом происходит дробление жировых шариков и повышение отхода жира в обезжиренное молоко.
Факторы, влияющие на процесс
Существует несколько факторов, которые влияют на качество сепарации:
- Густота жидкости. Чем она больше, тем ниже качество получаемого продукта. Степень густоты можно уменьшить при помощи нагрева молока.
- Жирность молока. Чем оно больше, тем медленнее происходит процесс сепарирования. Для того, чтобы увеличить его скорость, необходимо увеличить количество тарелок для очищения, которые находятся в самом приборе.
- Неправильные технические процессы. Они также влияют на скорость сепарации, замедляя её. Это происходит потому, что грубые насосы деформируют частицы жира при промышленной перекачки молока. Когда частицы круглой формы и крупного размера, разделение происходит вразы быстрее.
Температура исходного продукта – основной критерий, который влияет на качество конечного результата. Оптимальный режим для бытовых сепараторов – 35-45°С.
Коровьего
Для проведения процедуры необходимо учитывать ряд показателей – кислотность, жирность, какой температуры должен быть продукт, чтобы его можно было сепарировать, допустимо ли использовать парное молоко и другие нюансы.
Лучше всего сепарировать свежее парное молоко, так как оно лучше обезжиривается.
Но это нужно делать ещё во время дойки (то есть сразу). Также есть возможность пропускать парное молоко через сепаратор после кратковременного хранения (1,5-2 ч).
Проблемы с использованием аппарата
У каждого аппарата есть инструкция по эксплуатации, которую нужно внимательно изучить и следовать ей. Возможной причиной проблем могут быть конструктивные особенности, неучтенные при сборке. Некоторые проблемы можно обобщить и дать основные рекомендации по исправлению. Однако всегда нужно ориентироваться на используемую модель и информацию от производителя.
Сепарированный продукт не густеет
- Причиной может стать чрезмерно горячее молоко, в таком случае его нужно охладить температуры парного, около 40 градусов.
- Также нужно избавиться от загрязнений барабана. Следует разобрать его, прочистить и промыть от осадка.
- Не лишним будет проверить положение регулировочного винта Если он сильно ввернут, нужно развернуть на 1-1,5 оборота.
- Густота появится после продолжительного выдерживания на холоде. В случаях ограниченного времени ожидания можно воспользоваться миксером. Главное не переборщить и не сделать масло.
Почему гонит очень жирный?
В первую очередь нужно попробовать изменить положение регулятора. Также причиной может стать слишком холодное молоко. Оптимальная температура сырья 35-45 С Кран открыт не до конца. Поплавок не установлен на место.
По какой причине не отделяет от молока или делает это плохо?
Самыми частыми причинами являются:
Как правильно сепарировать в домашних условиях?
Козье
Сепарирование козьего и коровьего молока немного отличаются. Сначала рассмотрим этот процесс для козьего:
Сепарирование завершено. Теперь переходим ко второму этапу:
Чтобы сметана получилась вкуснее, заполняйте банку не до конца (примерно на 4/5 от всего объема).
Коровье
Ознакомьтесь, как пропускают через сепаратор коровье молоко.
Чтобы получить сливки по средством сепарирования коровьего молока, следует придерживаться следующего плана:
Вы можете регулировать жирность сливок с помощью сливного винта. Чтобы увеличить жирность сливок – поверните винт вправо, чтобы уменьшить её – влево.
Все детали в сепараторе должны прилегать плотно друг к другу. Не должно быть никаких щелей и зазоров между ними.
Как выбрать оборудование?
- Если у вас несколько коров/коз и вы решили открыть маленький бизнес по изготовлению кисломолочных продуктов, то вам подойдет аппарат с производительностью не меньше чем 100 л/час. Например, «Мотор СИЧ СЦМ-100-19» или «Сокол MS 100 металлический».
- Если вы начинающий фермер или собираетесь использовать прибор в домашних условиях, то для вас лучшим вариантом будет устройство с производительностью 80 л/час. Например «Фермер ЭС-01 80 литров» или «Пензмаш Салют ЭСБ02-04 80 л».
- Если вы хотите делать сливки или масло во время летнего отдыха на даче, т.е. делать это не регулярно, сезонно, то вам будет достаточно сепаратора от 50л/час. Таких как «Урал М» и «Гидроагрегат Березка».
- Если вы рассчитываете на полноценное фермерское хозяйство, выбирайте оборудование с производительностью от 500л/час. Такой как «Мотор СИЧ 500».
Внимание!
Устанавливать сепаратор следует на краю ровной поверхности в отапливаемом помещении.
Как отличить от цельного?
Существует несколько универсальных параметров, как отличить, сепарированное перед вами молоко или цельное:
Основное отличие обезжиренного молока сепаратором от цельного, которое нельзя увидеть невооруженным глазом, — это пониженное содержание жира. Такое свойство позволяет использовать молоко во время диет. Кроме того, оно насыщенно различными минералами (цинком, железом, марганцем) и витаминами, такими как А, В (фолиевая кислота, тиамин, пантотеновая кислота), С, D и другими.
Зная все эти особенности, вы без труда поймете, какое молоко прошло механическую обработку, а какое нет.
Как осуществлялась процедура раньше и сейчас?
Некоторое время назад процесс сепарирования представлял собой такую процедуру: молоко ставили в холодное место, где более тяжелая часть (вода) уходила на дно, а сливки оставались сверху. Такой способ назывался гравитационным. Его минусы были весьма очевидны:
- Молоко занимало место в холодильнике.
- Оно могло прокиснуть раньше, чем просепарироваться.
- Качество сливок при таком сепарировании было низким.
Сегодня же механическая обработка осуществляется на специальном оборудовании, которое так и называется – сепараторы. Различают сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители.
Немного о густоте сливок
Нормальная густота сливок колеблется между 24 и 28% жира.
Ввиду того, что % жира в молоке русских коров в среднем около 4 %, то надо установить сливочный винт на 15 %.
Теперь вы знаете все секреты качественного сепарирования молока. Следуйте все принципам, которые были описаны в статье и тогда вы сможете насладиться различными видами кисломолочной продукции, не причинив при этом вреда здоровью.
Источник
Что это такое и для чего нужно?
Сепарирование молока – это важный этап переработки, в ходе которого происходит разделение молока на сливки и обезжиренную часть (обрат). Данный процесс не только продлевает срок хранения, позволяет получить разные виды кисломолочного продовольствия, но и способствует механическому очищению этого натурального продукта от различных примесей.
Сепаратор для молока своими руками
Молоко содержит много полезных веществ, витаминов и минералов. О пользе молока говорит тот факт, что выпивая 0,5 литра молока в день организм получает все необходимые ему питательные вещества. Правда это относится в большей степени к парному молоку, в стерилизованом молоке полезных свойств значительно меньше.
В молоке содержится лактоза, необходимая для работы сердца, печени, почек. Основной белок молока — казеин содержит аминокислоту метионин, также полезную для печени и почек. Сепаратор для молока своими руками Однако у некоторых людей в в желудочно — кишечном тракте нет фермента лактазы, которая ращепляет лактозу (молочный сахар). Такие люди не переносят молоко, но могут с пользой употреблять кисломолочные продукты. Кисломолочные бактерии подавляют деятельность кишечной микрофлоры и благодаря этому снижают неблагопритное действие лактозы.
В молоке содержатся полезные витамины. Витамин А, который необходим для роста ребенка, а также незаменим для сохранения зрения. Витамин В1 (тиамин), необходимый для усвоения сахара.
Из молока и молочных продуктов организм получает так необходимый ему кальций. Ведь кальций имеет свойство с возрастом вымываться из костей и кости становятся хрупкими. Кальций необходим как детскому организму для формирования скелета, так и людям пожилого возраста для профилактики остеопороза. А лактоза, содержащаяся в молоке помогает организму лучше усваивать кальций.
Полезные свойства молока усилятся если сочетать прием молока с витамином Д для усиления всасывания кальция в кишечнике. Витамином Д богата рыба, рыбий жир, икра.
Парное молоко обладает бактерицидными свойствами только в течении 3 — 4 часов после дойки. Сепаратор для молока своими руками Затем в нем начинают размножаться микроорганизмы и бактерии. Сырое молоко перед употреблением необходимо кипятить, даже если вы покупаете его в проверенных местах.
При кипячении уничтожаются бактерии и большинство спор.
Стерилизация убивает все бактерии и их споры. Правда при стерилизации (нагревании до 125 — 145 градусов) разрушается витамин С и полезные белки — альбумин и глобулин. Зато такой продукт может храниться долго.
Пастеризация молока — нагревание до 74 — 76 градусов наиболее оптимальный способ обработки продукта, при пастеризации большинство витаминов сохраняется. но срок хранения пастеризованного молока значительно меньше: при темппературе от 0 до 6 градусов срок хранения не более 5 суток. Пастеризованное молоко кипятить не рекомендуется.
К полезным свойствам молока можно отнести его благоприятное воздействие на слизистую оболочку желудка. особенно полезно молоко при гастритах (наиболее полезно козье молоко). Сепаратор для молока своими руками Полезно молоко и при нарушениях сна. Пейте перед сном молоко с медом, оно хорошо успокаивает.
Вообще молоко с медом — обладает всем комплексом целебных свойств, укрепляет иммунитет, повышает сопротивляемость организма.
Пейте молоко небольшими глоточками, так как молоко может свернуться в желудке в трудноперевариваемые комки. А при пищевом отравлении наоборот выпейте молоко залпом, тогда токсичные продукты выйдут быстрее.
Выпечное изделие с большим содержанием сахара приобретет более равномерную коричневую окраску, если вместо сахарного песка в тесто добавить сахарную пудру.
Польза обезжиренных молочных продуктов
Обезжиренные продукты обладают невысокой калорийностью за счет минимума жиров, что положительно сказывается на состоянии сердечно-сосудистой системы – уровень плохого холестерина в крови обезжиренные продукты не повышают в отличие, например, от сливочного масла или жирной сметаны.
Кроме того, обезжиренные молочные продукты помогают похудеть. Пожалуй, нет ни одной диеты, направленной на снижение веса, где бы ни присутствовали обезжиренные молочные продукты. Многие диеты, дающие быстрый результат, основаны на обезжиренном молочке.
При организации разгрузочных дней диетологи обращают внимание именно на обезжиренные кисломолочные продукты: кефир, творог, йогурт. Еженедельное применение таких дней помогает не только держать вес в узде, но и избавиться от лишнего при минимальных усилиях.
Это, если верить рекламе — главное достоинство обезжиренных молочных продуктов. Кроме того, обезжиренные продукты дают легкость, улучшают пищеварение, нормализуют липидный (жировой) обмен в организме. Это ли не повод, чтобы перейти на обезжиренные продукты, полностью отказываясь от жирного творога и сливочного масла?
Однако практика показывает, что в употреблении обезжиренных продуктов не все так просто. США, где существует культ обезжиренных продуктов, и где производят больше всего обезжиренного молока, остается в числе мировых лидеров по числу людей, страдающих от ожирения.
В последнее время безусловная польза обезжиренных молочных продуктов вызывает сомнения. Появились исследования, не только подвергающие сомнению постулат о пользе обезжиренных молочных продуктов, но и ставящих в прямую зависимость ухудшение здоровья с регулярным употреблением обезжиренных продуктов.