Первичные способы очистки молока

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

Введение

1. Очистка от механических примесей

2. Способы очистки молока

3. Пастеризация

4. Бактофугирование

5. Решение проблемы качества молока с помощью микрофильтрации

6. Схема пуска двигателя сепаратора

7. Производство и применение молочных сепараторов

8. Современные сепараторы России

9. Новые высокоэффективные сепараторы-сливкоотделители ОСЦП-5, ОСЦП-10

Библиографический список

Введение

Коровье молоко - основной продукт молочного скотоводства. В нем в оптимальном количестве содержатся все вещества, необходимые для роста и развития организма.

Включение молока и молочных продуктов в пищевые рационы повышает их биологическую ценность и улучшает усвояемость. При этом возникают существенные изменения качественного характера всего рациона: регламентируются соотношение аминокислот белков и снабжение организма кальцием за счет ускорения процесса его всасывания. Важное свойство молока- способность самостоятельно производить химическое возбуждение пищеварительных желез и вызывать отделение пищеварительных соков.

Из молока готовят различные полезные продукты: кефир, простоквашу, варенец, сливки, масло, сметану, сыр, творог, сгущенное молоко и тд. Молочные продукты высокого качества можно выработать из доброкачественного сырого молока. Доброкачественное молоко характеризуется нормальным химическим составом, оптимальными физико-химическими и микробиологическими показателями, определяющими его пригодность к переработке. Изменение свойств и, особенно, микробиологических, показателей сырого молока в значительной степени обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов, которые попадают в молоко при несоблюдении санитарно-гигиенических правил дойки, содержание животных, мойки оборудования для дойки, хранения и транспортирования молока. Чтобы предотвратить бактериальное загрязнение сырья, необходимо не только соблюдать санитарные и ветеринарные правила получения молока, но и подвергать его первичной обработке.

Для удаления механических примесей молоко фильтруют, пропуская через ткань, а затем отправляют на дальнейшую очистку. Для очистки применяют фильтры разных систем, где рабочими элементами служат ватные диски, марля, синтетические материалы, металлические сетки и тд. В настоящее время для очистки молока используют сепараторы - молокоочистители, в которых механические примеси удаляют под действием центробежной силы.

1. Очистка от механических примесей

При доении в молоко могут попасть посторонние примеси (частички навоза, корма, пыли и тд.), поэтому его обязательно очищают с помощью фильтрования сразу же после дойки, пока оно еще теплое и жидкое. Фильтрование проводят вручную при переливании молока из доильного ведра во фляги или танки-охладители. В основном осуществляют автоматическое фильтрование молока непосредственно при доении. С этой целью фильтры устанавливают в линию молокопровода (фильтры входят в комплект доильной установки).

При автоматическом фильтровании молока плотные нетканые материалы и бязь обеспечивают хорошую очистку его при выдаивании в среднем 200 коров. С увеличением числа животных фильтры засоряются, и вакуумный режим доения нарушается.

Фильтры из синтетических тканей (лавсан, капрон) в доильных установках с молокопроводом недостаточно эффективно очищают молоко. Наилучший фильтрующий эффект дают два слоя фланели, фланель с фильтровальной ватой и два слоя фильтровальной ваты. При нехватке фланели или фильтровальной ваты можно использовать в качестве одного из этих материалов лавсан, в качестве второго-фланель или фильтровальную вату.

Для процеживания молока вручную применяют марлевые, вафельные, фланелевые, ватные фильтры или лавсановую ткань. Последняя прочна, легко моется, а фильтрация молока идет в 4,5-5 раз быстрее, чем через ватные фильтры: 1м² лавсана заменяют 35-40м² марли. Молоко фильтруют через марлю в 4-6 слоев, а через тканевые, в том числе лавсановые, фильтры - через два слоя.

Исключить возможность соскальзывания фильтра под тяжестью струи молока во флягу можно с помощью цедилки. Состоит она из металлического или пропиленового корпуса, двух сеток, между которыми закладывают фильтр из ватного кружка, 3-4 слоев марли или сложенного вдвое лавсана и проволочного упругого кольца, которое прижимает сетку с фильтром ко дну цедилки. Периодически, после процеживания молока в каждую флягу (40 литров), фильтры меняют, поскольку растворимые частицы грязи будут смываться последующими порциями молока.

Примерные нормы потребности фильтрующих материалов

Фильтрующий материал.	Количество (на 100 т молока), м
Ватные фильтры. Марля. Вафельная ткань арт 4580. Белая фланель. Лавсановая ткань арт 56051, 56126.	16 130 9 9 2,5

После окончания фильтрования всего молока фильтры ватные уничтожают, а хлопчатобумажные стирают в 0,5% теплом растворе дезмола или моющего порошка, прополаскивают в проточной воде, проглаживают или кипятят в течение 12-15 минут и высушивают. Фильтры из лавсановой ткани после стирки в растворе моющего порошка погружают на 20 минут в свежеприготовленный однопроцентный раствор натрия гипохлорита или осветленный раствор хлорной извести, содержащий 0,25-0,5 % активного хлора, ополаскивают водой и высушивают. Лучше проводить санитарную обработку фильтров в стиральной машине с помощью любого моющего или моюще-дезинфицирующего средства. При этом температура моющего раствора желательно доводить до 80⁰-85⁰ С, что делает излишней последующую дезинфекцию (кипячение) фильтров. Срок службы марлевых фильтров 10 дней, вафельных и фланелевых - 45, лавсановых - 180 дней.

При промышленном производстве молока требуется его очистка (фильтрация) механическим путем. Для этих целей промышленность выпускает специальные аппараты - центрифужные молокоочистители (ОМ-1, ОМ-1А и другие.), в которых под действием центробежной силы, развиваемой барабаном, происходит разделение очищенного молока и механических примесей. Очищенное молоко отводится из очистителя, а загрязнения, как более тяжелые вещества, осаждаются на стенках барабана.

Использование центрифужных очистителей позволяет удалять из молока не только механические примеси, но и слизь, сгустки фибрина, клетки эпителия и форменные элементы крови, а также многие макроорганизмы. Количество извлекаемой примеси составляет примерно 0,06% от массы молока, прошедшего через очиститель.

В настоящее время успешно ведутся исследования по бактериальной очистке молока в суперцентрифугах, позволяющих без тепловой обработки полностью очистить молоко от болезнетворных бактерий.

После 2 часов работы через молокоочиститель пропускают хлорную воду, останавливают его, а затем разбирают, удаляют осевшую грязь, которую сжигают в специально отведенном месте, моют его сначала в теплой воде, затем в 0,5% моющем растворе порошка (А, Б, В) или 0,5% растворе (40-45⁰С) кальцинированной соды с использованием волосяных щеток и ершей и вновь ополаскивают горячей водой. Один раз в неделю все детали центробежного очистителя обрабатывают раствором одного из хлорных препаратов. Отмытые от остатков химического вещества съемные части барабана накрывают чистой белой тканью и оставляют для просушивания на воздухе. Собирают молокоочиститель перед включением его в работу. При регулярной санитарной обработке вместо моющего раствора можно применять и моюще-дезинфицирующий.

Такой же санитарной обработке подвергают и цедилки, используемые при фильтрации молока.

При отсутствии санитарной обработки этих устройств после каждых 2 часов работы будет происходить обсеменение молока той микрофлорой, которая находилась на внутренней стороне барабана в очистителе и на фильтрах цедилки.

Промышленность освоила выпуск очистителя непрерывного действия с самоочищающимся барабаном. У него подвижное днище и имеется клапанное устройство для подачи и удаления буферной жидкости, с которой через разгрузочные щели постоянно выбрасывается грязевой осадок из полости барабана. Санитарную обработку этого очистителя следует проводить после очистки молока всего удоя.

2. Способы очистки молока

Очистку проводят для того, чтобы удалить механические загрязнения и микроорганизмы. Осуществляют очистку способом фильтрования под действием сил тяжести или давления и центробежным способом на сепараторах-молокоочистителях. При фильтровании молоко должно преодолеть сопротивление, оказываемое перегородкой фильтра, выполненной из металла или ткани. При прохождении жидкости через фильтрующую перегородку на ней задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедшей через фильтр.

Периодически через каждые 15-20 минут нужно удалять загрязнения из фильтра. Эффективность очистки в значительной мере зависит от давления, при котором происходит фильтрование. Обычно в цилиндрические фильтрационные аппараты молоко поступает под давлением 0,2 МПа. Фильтрационные аппараты с тканевыми перегородками имеют ряд недостатков: кратковременность безостановочной работы; необходимость частой разборки для промывки; возможность прорыва ткани; уменьшение производительности фильтра в зависимости от продолжительности работы.

Наиболее эффективна очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи.

Молоко, подвергаемое очистке, поступает по центральной трубке в тарелкодержатель, из которого направляется в шламовое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. Затем молоко поступает в межтарелочные пространства и по зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднимается вверх и выходит через отверстие в крышке барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве, а завершается в межтарелочных пространствах.

Традиционно в технологических линиях центробежная очистка молока осуществляется при 35-45⁰С, так как в этих условиях осаждение механических загрязнений более эффективно в следствие увеличения скорости частиц.

При центробежной очистке молока вместе с механическими загрязнениями удаляется значительная часть микроорганизмов, что объясняется различием их физических свойств. Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток предназначен сепаратор-бактериоотделитель. Эффективность выделения микроорганизмов на нем достигает 98%.

3. Пастеризация

Пастеризация осуществляется нагреванием молока, начиная от температуры 63⁰С до более высокой, но несколько ниже температуры кипения. Нагревание молока выше температуры кипения называется стерилизацией.

Пастеризация не обеспечивает полного уничтожения микроорганизмов, находящихся в продукте, но все же подавляющее большинство их уничтожает (до 99,9%). При стерилизации обычно погибают все микробы, имеющиеся в молоке, а сроки хранения стерилизованных продуктов значительно дольше, чем пастеризованных. Уничтожение микроорганизмов в молоке можно проводить м путем его кипячения.

Более широкое распространение получают пластинчатые и трубчатые пастеризаторы. В них пастеризация молока происходит в закрытом потоке путем теплообмена. При стерилизации молоко сначала подогревают паром до 75⁰С, а затем его в специальном аппарате за доли секунды нагревают до 140⁰С, далее в течение 4 секунд выдерживают его под высоким давлением.

На крупных молочных фермах и комплексах используют многоцелевые охладительно-пастеризационные установки ОПУ-3М, ОПФ-1-20, ОПФ-1-300, Оп2-Ф-1, которые предназначены для центробежной очистки молока и пастеризации его с последующим охлаждением.

Санитарная обработка пастеризаторов должна проводиться через каждые 7-10 часов работы. Пастеризаторы типа ВДП (ванны длительной пастеризации) моют и дезинфицируют следующим образом. После слива пастеризованного молока водой из шланга обмывают внутренние стенки ванны.. в баке готовят 0,7-1,5 процентный горячий раствор едкого натрия и с помощью центробежного насоса смывают со стенок ванны отложения белка и солей. Необходимо эту операцию выполнять осторожно и обязательно надевать защитные очки, резиновые сапоги и перчатки.

С целью санитарной обработки пастеризаторы барабанного типа разбирают и обрабатывают (внутреннюю поверхность и барабан) так же, как и пастеризаторы ВДП.

Пластинчатые пастеризаторы целесообразно подвергать санитарной обработке в следующем порядке. После 7-10 часов работы отключают центробежный очиститель и прекращают подачу молока, воды, раствора. В балансировочный бачок, соединив его шлангом с патрубком выхода пастеризованного молока, наливают теплую воду и включают центробежный насос. Теплая вода, циркулируя по замкнутой системе, смывает остатки молока с пластин. Через 5 минут воду сливают и наполняют бачок 1-1,5 процентным горячим (65-70⁰С) раствором едкого натра, который должен циркулировать в системе в течение одного часа. В заключение пастеризатор с помощью циркуляции ополаскивают водой.

Один раз в 3-4 дня после ополаскивания от остатков едкого натра через пастеризатор (в течение 30 минут) пропускают горячий 0,5 процентный раствор азотной кислоты (для удаления молочного камня), а затем вновь смывают водой до ее полного удаления (проверяют вытекающую воду лакмусовой бумажкой).

При наличии соответствующих препаратов лучше применять следующий санитарный режим обработки пастеризаторов. После промывания водой всю систему наполняют 1 процентным горячим (60-66⁰С) раствором сульфаминовой кислоты и поддерживают циркуляцию жидкости на протяжении 30 минут. Затем аппарат ополаскивают холодной водой до полного удаления кислоты и обрабатывают циркулирующим 1 процентным горячим (60-65⁰С) раствором каустической соды в течение 30 минут. Заканчивают обработку пастеризатора промыванием горячей водой (50-60⁰С) в течение 15-20 минут.

4. Бактофугирование молока

Этот метод представляет собой выведение микроорганизмов из молока центрифугированием при температуре пастеризации.

Его разработали в Бельгии, а с 1962 года стали применять в промышленном масштабе в ряде европейских стран (Бельгии, ФРГ, Нидерландах).

Создатели этот метод называли эффектом бактофугирования совместное действие центробежной силы и нагревания; этот эффект определяется количеством удаленных и уничтоженных микроорганизмов.

Обрабатывая при помощи суперцентрифугирования (увеличивающего силу тяжести в 12250 раз) 6000 литров молока в час, можно уничтожить свыше 90% микробов, тогда как Бактофугирование при температуре 73-75⁰С позволяет уничтожить свыше 99,9%.большую роль играет Бактофугирование также при обработке молока, используемого для производства молочных консервов и особенно сыров, так как при этом уничтожаются споры. Однако следует установить, не изменяет ли ультрацентрифугирование состав компонентов молока, в частности солей, что может отразиться на качестве продукта.

Для усиления эффективности бактофугирования можно использовать две суперцентрифуги, работающие последовательно. Вторая удаляет около 90% микроорганизмов, оставшихся после первой обработки, причем общий эффект бактофугирования в этом случае составляет более 99,9% Молоко сначала поступает в пластинчатый пастеризатор нагревается до 75⁰С. затем его перекачивают в центрифуги, корпус которых играет роль выдерживателя, после чего молоко охлаждается.

Во время первых опытов обнаружилось, что эффективность сепарации медленно, но неуклонно снижается по мере увеличения времени работы центрифуги. Этот недостаток сумели устранить, применив перфорированный корпус центрифуги, что позволило осуществить непрерывный выход фракции молока (1,5% объема обрабатываемого молока), сильнее всего зараженной микробами.

Бактофугирование может иметь особо важное значение при обработке питьевого молока, так как этот способ позволяет вести пастеризацию при 75⁰С.

5. Решение проблемы качества молока с помощью микрофильтрации

С применением микрофильтрационных процессов (МФ) в пищевой промышленности, и в первую очередь в молочной, многие связывают большие надежды. Это касается, например, проблемы микробиологического качества молока. Микрофильтрацпонные мембраны позволяют значительно снизить содержание бактерии в сиром молоке. При этом в начале процесса фильтрации достигается высокая производительность в несколько сотен литров фильтрата на 1м² фильтрующей поверхности за 1 ч. Однако принципиальный недостаток при этом - производительность в процессе фильтрации быстро падала, что делало эту технологию неприемлемой для промышленного применения.

В молочной промышленности начиная с 1970-х годов для микрофильтрации с успехом использовали органические мембраны, которые, однако, не могли решить указанной проблемы на промышленном уровне. Все исследования по микрофильтрации с применением органических мембран в типичных процессах проточной фильтрации давали отрицательный результат. Причина -- быстрое образование на поверхности мембранного фильтра второй динамической мембраны за счет политизированных частичек молока, что изменяло свойства мембранного фильтра и смешало границу разделения в сторону ультрафильтрации. Решение проблемы стало возможным лишь с разработкой неорганических и керамических мембран. Хоти и у неорганических мембран наблюдается взаимодействие между материалом мембраны и составляющими молока, керамические мембраны находит в настоящее время применение для микрофильтрации в молочной промышленности. Однако, прежде чем добиться такого результата, требовалось решить упомянутую проблему быстрого спада производительности фильтрации. Это стало серьезной задачей для всех инженерных специалистов, занимавшихся фильтрацией жидкостей через пористые слои. Серьезный успех был достигнут в 1980-е годы, когда удалось выявить причинный фактор спада производительности при микрофильтрации -- трансмембранное давление, точнее сказать, потерю давления при прохождении вещества через мембрану. Это явление стало причиной нестабильности условий, при которых осуществлялся процесс микрофильтрации. Следовательно, если процесс микрофильтрации должен проходить стабильно долгое время с высокой производительностью, то необходимо обеспечить одинаковые условия для фильтрационного процесса в отношении трансмембранного давления.

Система фильтрации при стабильном трансмембранном давлении

В середине 1980-х годов фирма Tetra Pack Filtration System разработала и запатентовала свою систему UTP (Uniform Transmembrane Pressure), которая обеспечивала стабильное трансмембранное давление. Это было достигнуто с помощью специальной конструкции модуля, в которой в пространстве для пермеата помещаются шарики из полимерного материала. При этом за счет установки дополнительного насоса пермеат циркулирует в заданном направлении. Из-за сопротивления полимерных шариков в пространстве для пермеата возникает спад давления, показатель которого тесно коррелирует с показателем спада давления в мембранных каналах. С помощью этой конструкции достигается почти постоянный показатель ТМР, т.е. показатель разницы давлений внутри и снаружи мембраны. Таким образом, обеспечивается стабильная производительность фильтрационного процесса по всей длине мембраны.

Новейшие технологические разработки при производстве керамических мембран позволили отказаться от дополнительной системы для рециркулирования пермеата. Это дает возможность снизить инвестиционные расходы на 1 м² фильтрационной поверхности одной установки и ведет к снижению расходов на электроэнергию.

Так, в конце 1990-х годов фирма US-Filter-SCT разработала и запатентовала специальную конструкцию -- мембрану GP^?. Условие постоянного показателя ТМР было достигнуто в результате модификации керамической трубки-носителя мембраны, при этом за счет изменения размера и структуры пор и показателей открытой пористости возникает (и используется) дополнительное сопротивление при продвижении пермеатной жидкости. Дополнительное сопротивление возникает за счет постепенного насыщения трубки-носителя частицами оксида алюминия.

В 2000г фирма Tami Industries разработала и запатентовала керамические мембраны ISOFLUX, которые обеспечивают постоянный показатель ТМР в течение всего процесса фильтрации. Это достигается за счет модификации толщины активного мембранного слоя. Толщина слоя имеет наибольшую величину на входе в трубку и снижается постоянно по направлению противоположного конца мембраны. Как следствие, сопротивление при прохождении жидкости будет наибольшим при входе в мембрану и снижается по мере уменьшения толщины мембраны к выходу. За счет этого компенсируется падение давления по длине мембраны, так что трансмембранное давление становится постоянным, т.е. толщина слоя коррелирует с показателем падения давления.

Все три названные системы используются в молочной промышленности для холодной стерилизации молока на промышленном уровне. Молоко, полученное при их применении, отличается низким количеством бактерий. Результат лежит приблизительно в районе 0,01% относительно исходных данных.

Цель исследования

Целью нашего исследования было выявить возможность использования микрофильтрационных процессов для снижения микрофлоры в молоке, а также показать, что может дать комбинация процессов микрофильтрации и пастеризации.

Количество бактерий в молоке имеет большое, если не решающее, влияние на качество продуктов, вырабатываемых из этого молока. Быстрое охлаждение молока после дойки и последующая пастеризация на молокозаводе предотвращают размножение нежелательной микрофлоры.

Пастеризация, однако, не решает проблемы биологической чистоты молока, поскольку с ее помощью уничтожаются не все вегетативные и спорообразующие бактерии. В зависимости от степени бактериального инфицирования в молоке остаются некоторые энзимы бактериального происхождения, а также энтеротоксины и эндотоксины. Наличие этих соединений отрицательно влияет на срок хранения выработанных из этого молока продуктов.

Альтернативой пастеризации молока является микрофильтрация. Эффективность удаления бактерий подобна, а в некоторых случаях и выше, чем при пастеризации. Однако существует принципиальная разница между этими двумя процессами. Микрофильтрация удаляет бактерии из молока: в отличие от пастеризации при технологическом процессе переработки не происходит вторичного размножения оставшихся живыми бактерии. Это могут быть, например, технологические процессы, при которых продукт обрабатывают несколько десятков часов. К таким процессам относятся: производство творога, мягкого сыра типа «Деревенского» (cottage cheese), ферментированных напитков, различных сыров, сухого молока с высоким содержание денатурированного молочного белка (наличие энтерококков или спорообразующих бактерий в молоке ведет в сухом молоке зачастую к снижению качества и уменьшению сортности продукта). Применение только пастеризации создаст опасность вторичного инфицирования молока за счет размножения оставшихся в нем бактерий.

За счет комбинации технологий микрофильтрации и пастеризации производители сыра будут освобождены от опасности возникновения вторичных пороков сыра, вызванных маслянокислыми бактериями, образующими споры, или первичных пороков, вызванных наличием колибактерий.

Методический подход

Исследования проводились как на молоке из отдельных крестьянских хозяйств, так и на сборном молоке в апреле (проба № 1), мае (№ 2) и июле (№ 3). Молоко для микрофильтрации подготавливали в соответствии со всеми обязательными требованиями молочной промышленности. Молоко после центрифугирования собиралось в емкость, из которой оно поступало на микрофильтрацию. Для микрофильтрации использовали 23-канальные керамические мембраны типа ISOFLUX® с границей разделения (cut-off) 1,4 um. Процесс микрофильтрации проходил в динамическом режиме (cross-flow nitration) при давлении 2,4 МРа на входе в мембранную трубку и трансмембранном давлении 0,4 МРа при температуре 45--47°С. Средняя производительность фильтрации составляла более 500 l/m'/h. Микробиологическим исследованиям подвергались: сырое молоко, молоко, обезжиренное с помощью микрофильтрации, а также молоко, обезжиренное с помощью микрофильтрации и дополнительно пастеризованное при 73 °С на пастеризаторах фирмы Alfa Laval. В подготовленных таким образом пробах проверяли общее число микроорганизмов групп коли, энтерококки, а также количество спорообразуюших анаэробных сульфитредуцирующих бактерий как наиболее вероятное число. Микробиологические исследования осуществлялись в соответствии с нормами польского законодательства для молока и молочных продуктов. Были выбраны группы бактерий, наиболее часто встречающиеся в молоке и наличие которых после пастеризации оказывает отрицательное влияние на качество молока и молочных продуктов пли является причиной отбраковки этих продуктов.

Анализ результатов, показанных в табл. 1 и 2, позволяет утверждать, что наибольшее снижение количества бактерий 1,0*10⁴ достигается для анаэробных спорообразующих бактерии, для энтерококков -- приблизительно 1,0*10³, другие виды бактерий редуцируются на 99,46 -- 99,99 %. Снижение числа бактерий будет еще выше (1,0*10⁵-1,0*10⁴), если применяется микрофильтрация в комбинации с пастеризацией. Из полученных данных следует, что применение МФ в комбинации с пастеризацией позволяет получить молоко с таким же низким содержанием бактерий, как и у стерилизованного молока (UHT), но без применения стерилизации. Преимущества микрофильтрационных технологий являются основой для дальнейших исследований по их использованию, до тех пор, пока применение микрофильтрации не станет обыденным в молочной промышленности.

В заключение можно сделать следующие выводы:

у обезжиренного молока применение микрофильтрации снижает количество бактерий до 0,01 % от первоначального, а в сочетании с легкой пастеризацией - до 0,001%;

микрофильтрация может служить для производства новых продуктов, которые будут почти (или совсем) свободны от бактерий;

микрофильтрации и пастеризации позволяют получить молоко, которое в отношении микрофлоры подобно стерилизованному (UHT), но получено без применения стерилизации;

применение микрофильтрации для концентрации чистых бактериальных культур создаст возможность снизить высокие расходы по сушке с помощью холода за счет того, что объем. 4 подвергаемого сушке раствора уменьшается в 90 раз.

6. Схема пуска двигателя сепаратора

В сельском хозяйстве широко при меняют сепараторы молокa производительностыо от 300 до 4000 л/ч мощностью электродвигателей от 0,25 до 22 кВт. Московский машиностроительный завод «Молния» выпускает еще более широкий перечень сепараторов для молокозаводов, пивзаводов и других перерабатывающих предприятий.

Молочные сепараторы имеют большой приведенный момент инерции, поэтому при существующих схемах пуска им присуща длительность разгона, достигающая 3 мин и более. На практике для существующих вариантов сепараторов требуются двухскоростные двигатели или центробежные муфты.

Проблемы пуска можно решить и с помощью устройства плавного пуска ДМС НРО «Стройтехавтоматика», позволяющего плавно запустить трехфазный асинхронный двигатель, исключив механические удары и большие пусковые токи. В устройстве использован микропроцессор, все необходимые параметры процесса пуска вводятся с клавиатуры и вся необходимая информация (ее установки) отображаются на 32-символьном жидкокристаллическом дисплее. При этом состояние работы устройства, в том числе неисправности, индицируются на четырех светодиодных индикаторах.

В схеме устройства предусмотрено достаточно необходимых защит и в первую очередь защиты при коротких замыканиях, перегрузках двигателя, обрыве одной из фаз, дисбалансе фаз (терминология фирмы), перегреве, неправильном порядке чередования фаз, повышенном и пониженном напряжении сети, затянувшемся пуске.

Кроме того, в схеме имеется довольно большой ряд регулировок, в том числе изменение стартового напряжения; ограничение пускового тока; изменение тока перегрузки; изменение времени разгона па каждом из двух участков разгона; регулирование максимального времени разгона и др.

Устройство ДМС выпускают мощностью от 7,5; 11, 15, 22, 30 и т.д. до 400 кВт, что охватывает очень широкий круг электроприводов в сельском хозяйстве.

Силовая часть схемы включения устройства для управления двигателем сепаратора представлена на рис. 1, а. На схеме не показаны выходные контакты устройства, т.е. такие, как «Вращение», «Авария», «Конец разгона» и др.

Общий вид панели управления с клавишами показан на рис. 1, б. Последовательность процедур использования кнопок изложена в заводской инструкции устройства.

Неполный перечень возможностей меню «Режим» представлен на рис. 2. Список некоторых параметров в режиме «Параметры настройки» (часть параметров не приведена) представлен ниже:

Параметр.	Диапазон.
Стартовое напряжение, % от U	0-50
Время разгона 1, с	0-40
Время разгона 2, с	0-40
Максимальное время разгона, с	0-150
Ограничение стартового тока, % от l	100-500

Клавишное управление схемой устройства несложно и может быть легко, освоено оператором конкретного технологического процесса.

Использование описанного устройства ДМС позволит отказаться от ряда прежних конструктивных и схемных громоздких решений не только в сепараторах, но и в других рабочих машинах, например в дробилках кормов.

7. Производство и применение молочных сепараторов

На сегодняшний день любое молочное производство независимо от его мощности и номенклатуры выпускаемой продукции не может обходиться без процесса сепарирования молока.

Сепаратор по сути дела -- один из основных агрегатов, определяющий многие параметры всего технологического цикла производства, т.е. его качественные показатели, производительность, конечную цену и т.д., а стабильность его работы обусловливает и стабильность всего процесса изготовления молочных продуктов.

В Российской Федерации работает несколько достаточно мощных машиностроительных заводов, выпускающих большую гамму сепараторов самого различного назначения. Среди них ОАО «Плавский машиностроительный завод «Смычка»; ФГУП «Молния» (Москва); Махачкалинский завод сепараторов; ОАО «ПЕНзМАШ» и др.

Плавский машиностроительный завод «Смычка» -- самый старейший из всех перечисленных (ему недавно исполнилось 125 лет!). Он наиболее специализирован, его продукция сегодня успешно работает на многочисленных молочных предприятиях во всех регионах бывшего Советского Союза. Многие типы сепараторов Плавского машиностроительного завода оказались «долгожителями».

Основные типы молочных сепараторов Плавского завода и их характеристики

Вид сепаратора.	Производительность, л/ч
	Открытый.	Полузакрытый.	Закрытый.
Очистители молока: с ручной выгрузкой осадка с автоматической выгрузкой осадка на ходу	50; 100; 300; 500; 1000	1000; 5000 1000; 3000; 10000; 15000; 30000	5000
Для осветления сыворотки с автоматической выгрузкой осадка на ходу		10000
Сливкоотделители: с ручной выгрузкой осадка с автоматической выгрузкой осадка на ходу с узлом для нормализации	50; 100; 300; 500; 1000	1000; 5000 1000; 3000; 10000 1000; 3000; 5000; 10000	10000 10000
Для производства творога сопловые с непрерывной выгрузкой осадка		300; 6000

Место расположения сепараторов в технологической цепочке процесса молочного производства показано на рис. 1, 2.

Учитывая меняющуюся структуру и организацию производства молочной продукции, совершенствование конструкции сепараторов на Плавском машиностроительном заводе сосредоточено на молочных сепараторах для крестьянских хозяйств.

Практически независимо от производительности сепараторы объединяют общие недостатки, основными из которых являются: наличие вращающегося с большой угловой скоростью барабана, что приводит к возникновению вибрации, значительному шуму и создает опасные условия для обслуживающего персонала; быстрая изнашиваемость резиновых и других неметаллических деталей, а также подшипников; отсутствие плавной подачи входа и выхода сепарируемых фракций; достаточно узкая специализация (сливкоотделители, очистители и т.д.).

В связи с этим основные направления совершенствования конструкций всего семейства молочных сепараторов следующие: снижение вибрационных и шумовых показателей; повышение срока службы быстроизнашивающихся узлов; совершенствование систем управления работой сепараторов, а также улучшение их дизайна.

Все эти мероприятия довольно успешно решаются на Плавском заводе. Например, ведутся работы по созданию сепаратора-сливкоотделителя с регулируемым приводом. Надо отметить, что сепараторы-сливкоотделители различных типоразмеров можно комплектовать устройствами для нормализации молока. Это позволит выполнить три технологические операции: очистку молока, разделение его на сливки и обезжиренное молоко и последующую нормализацию молока.

Основные тенденции развития сепараторостроения - создание сепараторов, выполняющих несколько функций (очистку, разделение, нормализацию, холодную очистку и т.д.); построенных на принципе максимального энергосбережения; саморазгружающихся; герметичных; малошумящих; с максимально возможной автоматизацией работы, позволяющей автоматизировать практически весь технологический процесс изготовления определенного вида продукции.

В настоящее время каждый из заводов, производящих сепараторы, имея свою собственную номенклатуру изделий, свои традиции, свою нишу на рынке участвует в конкурентной борьбе.

Так, Плавскгй завод «Смычка», осваивая новые рынки сбита, производит сепараторы для осветления соков, пива, вина, получения крахмалопаточной продукции, для мясоперерабатывающей и рыбной промышленности, медицины, микробиологии и косметики, очистки растительных и моторных масел, дизельного топлива, а также изготавливает различные измельчители - смесители.

Предприятие оказывает целый спектр услуг, таких как разработка, монтаж, пусконаладка, сервисное обслуживание, обучение персонала, капитальный ремонт, поставка запасных частей и т.д.

Завод наращивает объемы продаж своей продукции и на внешнем рынке, так как сепараторы Плавского машиностроительного завода «Смычка» отличаются высокой надежностью, хорошим качеством, а это в сочетании с относительно низкой ценой делает их конкурентоспособными.

8. Современные сепараторы России

Процесс сепарирования - разделение и очистка молока и жидких молочных продуктов под действием центробежных сил -- один из основных технологических процессов молочной промышленности.

Московское ФГУП ПО «Машиностроительный завод «Молния» (Минатом России) с 1989 является разработчиком и изготовителем оборудования, при помощи которого осуществляется сепарирование. Это -- центробежные жидкостные сепараторы различных мощностей и технологического применения.

Многолетний конструктивный опыт этого КБ и машиностроительные возможности оборонных технологии завода позволили не только быстро освоить выпуск серийных машин, но и создать тип сепараторов нового поколения.

Анализ передовых зарубежных конструкции, основы теоретических работ отечественных ученых и инженеров (Г.П.Бремера. В.П.Соколова. И. В. Лысковцовa, П.Н.Липатова. О.П.Новикова, и др.), а также результаты собственных экспериментальных исследований составили научную базу для реализации ряда сепараторов с оптимальными конструктивными параметрами и современным дизайном.

Только для молочной промышленности с 1990 по 2002 г. создано более 10 типов конструкций. Диапазон их производительности -- от 300 до 10 000 л/ч. Основные технические характеристики некоторых типов молочных сепараторов-сливкоотделителей представлены в таблице.

Все сепараторы представленных марок снабжены устройством нормализации молока по жирности. 13 сепараторах с автоматической выгрузкой осадка использованы запатентованные конструкторские решения, способствующие достижению минимально возможной величины остаточной жирности в обезжиренном молоке, значительно меньшей массы барабана сепаратора и соответственно снижению (на 10--15 %) потребляемой мощности по сравнению с серийными аналогами прошлых лет.

Во всех конструкциях последних типов сепараторов приемно-выводные коммуникации снабжены дросселирующими клапанами, обеспечивающими тонкую регулировку расходов выходящих потоков и их шумогашение. Барабаны сепараторов ОСЦП-1.5М, ОСЦП-5(3) и ОСЦП-10 снимаются с вертикального вала без разборки, что позволяет устранить нежелательные ударные воздействия на элементы упругой опоры, зубчатого зацепления привода и шарикоподшипники. Конструкция всех типов барабанов саморазгружающихся сепараторов обеспечивает качество их безразборной мойки в течение не менее 4-5 недель.

В состав вспомогательного инструмента для сборки и разборки барабанов диаметром 600 мм и более введено компактное гидропрессовальное устройство, значительно упрощающее данный процесс.

Наружные кожухи сепараторов ОСЦП-5 и ОСЦП-10 выполнены в виде двойных стенок, полость между которыми заполняется жидкостью с целью снижения шумовых характеристик.

Станины приводных механизмов облицованы тонколистовой коррозионно-стойкой сталью и не требуют лакокрасочного покрытия. На лицевой панели станины сепараторов ОСЦП-5 (5М), ОСЦП-10 имеется смотровое окно для визуальной оценки износа зубьев большой шестерни горизонтального вала, контроля направления ее вращения. Это же окно обеспечивает при необходимости доступ к болтам цангового зажима большой шестерни. Рядом с окном располагается специальный винтовой, пружинный тормоз, который может быть приведен в действие сразу с рабочих оборотов барабана.Конструкция тормоза дает возможность также сохранить заданный диапазон регулировки усилий торможения в независимости от степени износа фрикционной тормозной накладки.

С целью улучшения эксплуатационных характеристик монтаж и демонтаж колодок фрикционной разгонной муфты осуществляются в данных конструкциях (ОСЦП-5 и ОСЦП-10) без снятия электродвигателя.

Следует отметить, что в приводных механизмах сепараторов с мощностью двигателя от 18,5 кВт использована новая оригинальная конструкция поворотной двухшарнирной фрикционной муфты, колодки которой контактируют не с внутренней поверхностью бандажа, а с наружной. Такое решение дает возможность при высокой равномерности удельного давления по поверхности фрикционных накладок колодок обеспечить эффективное воздушное охлаждение соприкасаемых поверхностей, что, в свою очередь, существенно увеличивает ресурс работы муфты в целом и ее отдельных элементов в частности.

Для контроля частоты вращения барабана в современных конструкциях используются два вида контрольного устройства -- механический диск вращения и фотоэлектрический датчик, подающий сигнал на пульт автоматики в виде «включения-выключения» сигнальной лампочки или в цифровой индикации.

Гидроблоки саморазгружающихся сепараторов, используемые для управления разгрузочными процессами барабанов, устанавливаются, как правило, на самом сепараторе в зоне приемника выброса осадка. При этом используются специальные виброгасящие амортизаторы. В компоновке гидроблоков применены современные малогабаритные электромагнитные клапаны и специально разработанные регулировочные дроссели тонкой регулировки собственного производства.

Многолетняя эксплуатация наших сепараторов с приводом, в котором обеспечивается принудительная смазка радиально-упорных подшипников горловой опоры, доказала эффективность такого конструктивного решения, которое будет развиваться и в будущих моделях с двумя подшипниками в этой зоне.

Одной из таких моделей может считаться создаваемая в настоящее время конструкция универсального саморазгружающегося сепаратора-молокоочистителя производительностью 25 000 и 35 000 л/ч для молока температурой соответственно 4-12 и более 35 °С. В конструкции барабана данного сепаратора будет учтен опыт серийно выпускаемого нами сепаратора ОХЦП (7000 л/ч по холодному молоку) и обеспечен такой гидродинамический режим движения холодного молока по профилированным каналам, который позволит исключить минимальную возможность подсбивания жировой фракции в барабане и в приемио-выводном устройстве. В новой модели предполагается также внедрить новую схему подвода в барабан технологической (управляющей) воды с целью создания более благоприятных условий работы горловой опоры вертикального вала привода и снижения расхода воды. Планируется осуществление и некоторых других конструктивных новаций, в частности, связанных с пеногашением холодного молока и др.

Кроме описанных сепараторов, наше предприятие для молочной промышленности серийно производит и сепараторы-сливкоотделители с ручной выгрузкой осадка, при необходимости снабжаемые устройствами нормализации молока по жирности: сепараторы серии ОСРП-3 и серии ОСРП-5, а также саморазгружающиеся сепараторы-молокоочистители типа ОЦМ-5, ОЦМ-10, ОХЦП-5. Сепараторы выпускаются в двух вариантах поставки -- для российского рынка и на экспорт в страны дальнего и ближнего зарубежья.

Небезынтересно отметить, что цены на наши сепараторы остаются еще значительно ниже цен зарубежных аналогов.

Сепараторы производства ФГУП ПО МЗ "Молния» в настоящее время достаточно широко известны в Иране. Греции. Испании, ЮАР и других странах.

Однако основной задачей коллектив предприятия считает обеспечение потребностей в первую очередь отечественной молочной промышленности в современных центробежных сепараторах. Паши возможности позволяют откликаться на различные, иногда нестандартные пожелания потребителей, и решая такие задачи, мы совместно продолжаем развивать российский парк молочных сепараторов.

9. Новые высокоэффективные сепараторы-сливкоотделители ОСЦП-5, ОСЦП-10

Махачкалинский машиностроительный завод сепараторов Министерства Российской Федерации по атомной энергии является одним из двух производителей сепараторов для пищевых отраслей промышленности на территории бывшего Советского Союза. Он производит также это оборудование и для других отраслей. Завод имеет 45-лстний опыт проектирования и выпуска сепараторов и поставляет их во все регионы России, в ближнее и дальнее зарубежье.

В настоящее время предприятие серийно вы пускает более 30 наименований сепараторов для разделения и очистки (осветления), которые применяют в 16 отраслях промышленности. Одно из основных условий получения высококачественной, конкурентоспособной продукции -- это использование эффективных процессов, оборудования и технологий для переработки молочных продуктов, уменьшения технологического цикла в производстве, т.е. сокращения продолжительности переработки молока. А это, в свою очередь, путь к самоокупаемости всей отечественной молочной промышленности в целом, к ее воссозданию и дальнейшему развитию. Шаг в этом направлении сделан на Махачкалинском машиностроительном заводе сепараторов. Разработаны и уже эксплуатируются высокоэффективные центробежные тарельчатые сепараторы нового поколения--сливкоотделители ОСЦП-5 и ОСЦП-10. Заводскими специалистами них конструкцию заложен ряд принципиально новых идей, которые впервые при сепарировании цельного молока позволили получить на выходе высокожирные сливки (жирность 76--84 %) и обезжиренное молоко с относительно низким содержанием жира при производительности 10 т/ч. А это, в свою очередь, позволяет в линии производства сливочного масла исключить высокожирные сливки.

Таким образом, при использовании сепаратора в лини и производства сливочного масла значительно уменьшаются энергетические затраты и вдвое сокращается технологический процесс, а также достигается большая экономия производственных площадей.

Сепаратор ОСЦП-10 изготавливается в двух вариантах исполнения барабанов - бесклапанной и клапанной конструкции. Оба варианта оснащены нормализационной головкой для использования сепаратора в составе разных технологических линий. молоко сепаратор пастеризация бактофугирование

Детали барабана - приемник шлама, приемно-отводящее устройство и другие детали, соприкасающиеся с продуктом, изготовлены из нержавеющей стали. Станина сепаратора - из чугуна, покрытого эмалью, по желанию потребителя может быть плакирована нержавеющим листом.

Уникальной особенностью сепаратора ОСЦП-5 являются его масса и габаритные размеры по сравнению с другими подобными сепараторами производительностью 5 т/ч: он весит вдвое меньше и меньших габаритов, а ОСЦП-10 может перерабатывать до 30 т.

Сепараторы конкурентоспособны на внешнем рынке. Успешно эксплуатируются в Турции, Греции, Иране, странах СНГ.

По конструкции они соответствуют современному техническому уровню, технологичны, ремонтопригодны, удобны в эксплуатации, удовлетворяют требованиям промышленной санитарии.

Техническая характеристика.	ОСЦП-10	ОСЦП-5
Производительность, л/ч	10000	5000
Мощность электродвигателя, кВт	18,5	7,5
Барабан: Максимальный диаметр, мм Частота вращения, об/мин Масса, кг (не более) Объем шламового пространства, л Давление на выходе, МПа: обезжиренного молока сливок	600 5580 550 11 0,1-0,5 0,1-0,4	405 7000 5 2,5-3,0 2,0-2,5
Содержание жира в обезжиренном молоке, % (не более)	0,02
Давление буферной воды (на выходе гидроблока), МПа	0,2-0,4	2,5
Габаритные размеры сепаратора, мм	1270?910?1870	960?920?1440
Масса сепаратора, кг (не более)	2060	600

Библиографический список

Молочная промышленность №2 2002

Молочная промышленность №8 2002

Молочная промышленность №10 2002

Молочная промышленность №5 2003

Молочная промышленность №8 2003

Молочная промышленность №12 2003

Р. Вессер «Технология получения переработки молока». - М.: Росагропромиздат, 1989

Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев «Технология молока и молочных продуктов». - М.: КолосС, 2004

Размещено на Allbest.ru