Факторы, влияющие на эффективность сепарирования

На эффективность сепарирования влияют прежде всего технологические факторы, такие, как температура сепарирования, кислотность молока, загрязнение молока механическими примесями, размер и плотность жировых шариков, предварительная обработка, массовая доля жира в молоке, плотность и вязкость молока; конструктивные характеристики сепараторов, такие, как частота вращения барабана сепаратора, производительность сепаратора, подача молока в сепаратор и др.

Рассмотрим основные из перечисленных факторов. Оптимальная температура сепарирования 40—45 °С. Повышение температуры выше этих значений приводит к снижению эффективности сепарирования, т. е. к увеличению жира в обезжиренном молоке.

Повышение температуры сепарирования способствует денатурации сывороточных белков молока, агломерации их с казеином и появлению белковых хлопьев. При этом грязевое пространство сепаратора быстро заполняется сепараторной слизью, что приводит к ухудшению выделения жира.

При сепарировании молока, особенно при повышенных температурах, происходит сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока, что также ухудшает качество обезжиривания. В открытых сепараторах пена образуется на входе молока в сепаратор, на выходе продуктов сепарирования и при поступлении сливок и обезжиренного молока из сепаратора в резервуары промежуточного хранения. В полугерметичных и герметичных сепараторах вспенивание сливок и обезжиренного молока происходит при поступлении после сепарирования в резервуары для хранения. Наличие пены в цельном молоке, сливках и обезжиренном молоке может отрицательно повлиять на эффективность их тепловой обработки, так как уменьшает теплопроводность продуктов. Сильное вспенивание сливок может привести к образованию жировых комочков (мелких масляных зерен), что отрицательно отражается на их дальнейшей обработке.

Кроме того, при высоких температурах сепарирования происходит дробление жировых шариков из-за дестабилизации белково-лецитиновой оболочки (белки оболочки жировых шариков также реагируют на повышение температуры и денатурируют, в результате чего оболочка теряет стабильность). При этом эффективность обезжиривания снижается, так как часть мелких жировых шариков уходит в обезжиренное молоко. Часть мелких жировых шариков, которые все же попадают при этом в сливки, при производстве масла, например, переходят в пахту, что снижает выход масла.

Температуру сепарирования выше 45 °С применяют лишь в тех случаях, когда по условиям производства необходимо сепарировать молоко сразу после пастеризации. Следует отметить, что высокожирные сливки при производстве масла поточным способом сепарируют только при высокой температуре (85—90 °С).

Сепарирование молока при низких температурах, так называемое холодное сепарирование, имеет свои преимущества и недостатки. При холодном сепарировании экономится электроэнергия, не происходит быстрого развития жизнедеятельности микроорганизмов, жировые шарики подвергаются меньшему воздействию, поэтому сливки более стабильны и менее подвержены порче. Недостатком холодного сепарирования сливок является снижение эффективности обезжиривания. Вязкость охлажденного молока больше, чем нагретого. При нагревании молока с 10 до 30 °С вязкость его уменьшается в два раза. С увеличением вязкости уменьшается скорость всплывания жировых шариков и возможность выделения их из молока при сепарировании. Повышение эффективности обезжиривания возможно при использовании сепараторов для холодного сепарирования молока и значительном уменьшении производительности сепаратора.

Повышенная кислотность молока уменьшает отрицательный заряд казеина, что приводит к частичной коагуляции белков молока. Белковые хлопья быстро заполняют грязевое пространство сепаратора, увеличивая количество сепараторной слизи, что влечет за собой переход жировых шариков в обезжиренное молоко и загрязнение его механическими примесями. Во избежание этого нужно чаще останавливать сепаратор на мойку либо применять самоочищающиеся сепараторы. Во избежание снижения эффективности сепарирования рекомендуется сепарировать молоко кислотностью не выше 20 "Т.

Повышенная механическая загрязненность молока приводит к ухудшению обезжиривания так же, как это было описано выше, из-за быстрого заполнения грязевого пространства и попадания жировых шариков в обезжиренное молоко. Кроме того, увеличение механических загрязнений повышает бактериальное загрязнение молока, которое быстро возрастает, так как температура сепарирования оптимальна для развития микрофлоры.

От размера жировых шариков молока во многом зависит степень обезжиривания при сепарировании. Эффективность действия сепаратора должна определяться минимальным размером жирового шарика, который на данном сепараторе можно отделить от плазмы молока. Чем меньше размер жировых шариков, тем труднее их выделить из молока, поскольку их плотность повышается из-за увеличения доли белкового адсорбционного слоя оболочки.

Плотность жировых шариков определяют как среднюю величину плотности жира и белковой оболочки. Отношение размера жирового шарика к толщине оболочки обусловливается главным образом его диаметром. Чем меньше диаметр, тем больше доля оболочки и сильнее влияние белкового слоя, увеличивающего плотность жирового шарика. При толщине оболочки 0,02 мкм жировой шарик диаметром 1 мкм имеет плотность в 1,1 раза большую, чем жировой шарик диаметром 3 мкм. При минимальном размере жирового шарика наступит равенство плотностей жира и плазмы молока. Когда р_пл, = р_жш, скорость Стокса для такого шарика будет равна нулю. Это означает, что жировые шарики при сепарировании переходят в обезжиренное молоко и не попадают в сливки. Критический диаметр жирового шарика, не выделяющегося из плазмы молока, составляет примерно 0,2 мкм.

Эффективность сепарирования молока зависит еще от количества жировых шариков предельно малого диаметра, не выделяющихся из молока. На этот фактор влияет предварительная механическая обработка молока перед сепарированием, применяемая для раздробления жировых шариков (использование центробежных насосов для подачи молока в сепаратор и другое интенсивное механическое воздействие).

С помощью различных приемов можно уменьшить переход жира в обезжиренное молоко: снизить производительность сепаратора, повысить температуру сепарирования, увеличить частоту вращения барабана сепаратора и т. п.

Из конструктивных характеристик сепараторов особое влияние на эффективность сепарирования оказывают их производительность и частота вращения барабана. Эффективность обезжиривания снижается, если повышается производительность сепаратора. Снижение эффективности сепарирования происходит также при уменьшении частоты вращения барабана сепаратора.

Частота вращения барабана. При большом числе оборотов барабана наблюдается меньший отход жира в обезжиренное молоко. Однако, превышать допустимое число оборотов можно в пределах 10-15%.

На эффективность сепарирования влияет правильность сборки барабана сепаратора. При неправильной сборке сепаратора не только снижается эффективность сепарирования, но и ухудшается отделение жира. При низкой посадке барабана на веретене часть сливок попадает в сборник обезжиренного молока.

К снижению эффективности сепарирования приводит увеличение скорости потокавследствие увеличения расстояния между тарелками. В этом случае путь движения шарика в радиальном направлении увеличивается, а продолжительность прохождения этого пути уменьшается из-за возрастания скорости потока, и жировой шарик будет унесен вместе с потоком обезжиренного молока. Оптимальное расстояние между тарелками сепараторов-сливкоотделителей — 0,8—1,0 мм, сепараторов-молокоочистителей — 1,2—1,6 мм. Следует отметить, что чем больше тарелок, тем полнее отделяется жир из молока. Увеличение числа тарелок в барабане, который был длительное время в эксплуатации, улучшает сепарирование.

Подача молока в сепаратор также влияет на эффективность сепарирования. При меньшем поступлении молока в барабан, оно более продолжительное время находиться в под действием центробежной силы. Следовательно, имеется большая вероятность полного выделения жира. С целью лучшего обезжиривания приток молока уменьшают на 10-15%.

Поэтому необходимо поддерживать постоянным приток молока в сепаратор и не изменять частоту вращения барабана сепаратора по сравнению с паспортными данными.

При обычном сепарировании молока можно получить сливки с минимальной массовой долей жира 55 %. Для получения высокожирных сливок с массовой долей жира 85 % требуется повторное сепарирование. Поэтому высокожирные сливки получают в два этапа: вначале получают сливки с массовой долей жира 35—40 %, а затем высокожирные сливки с массовой долей жира 83—85 %. В высокожирных сливках большинство жировых шариков деформировано, они имеют повышенную вязкость, что ухудшает эффективность обезжиривания. Для ее повышения сливки с массовой долей жира 35—40 % сепарируют при температуре 85—92 °С. При этой температуре денатурируют сывороточные белки, а при повышенной кислотности частично коагулируют казеин, что приводит к образованию повышенного количества сепараторной слизи. Вследствие теплового и механического воздействия на сливки оболочка жировых шариков дестабилизируется и происходит де-эмульгирование (вытапливание) жира. Свободный жир имеет повышенную способность к окислению и гидролизу, что в дальнейшем сказывается на хранении масла, полученного из высокожирных сливок. Для получения высокожирных сливок лучше использовать герметичные сепараторы. В них можно создавать высокое давление, позволяющие получить сливки с массовой долей жира выше 72 %-

Дата добавления: 2015-07-12