Гомогенизатор для молока

Состав молока включает в себя шарики жира (сливки). Чтобы получить однородную жидкость, в промышленности используют технику измельчения и распределения компонентов — гомогенизацию. С помощью этого процесса достигается равномерная консистенция молока. Метод необходим при изготовлении сметаны, сливок, сгущенки, йогуртов и других продуктов.

Необходимость оборудования

Переработка жидкости осуществляется специальными аппаратами — гомогенизаторами. Посредством оборудования увеличивается срок хранения, улучшаются вкусовые качества молока и можно использовать различные добавки.

К функциям гомогенизаторов также относят:

• однородное распределение жиров с жидкостью (при изготовлении масла, маргарина, майонеза и салатных заправок);
• при долгом хранении не виднеется жировая фаза (сгущенка);
• улучшение насыщенности белковых комочков, не формируются жировые пробки (сметана, кефир);
• равномерные цвет, жирность и вкус (сливки, пастеризованное молоко);
• хорошее изменение вкуса, появление осадка минимально (питательная жидкость в составе с наполнителями);
• уменьшение жира, незащищенного оболочкой, нет быстрого окисления (сухое молоко).

Процесс предотвращает отстаивание жидкости. Кроме того, обработка молочных продуктов позволяет фактически употребить весь молочный жир.

Гомогенизаторы могут выполнять дробление и распределение жирных шариков по 1-ступенчатой обработке и разбивать непокорные компоненты на вторичной фазе. При этом в устройстве существует разница между давлениями.

Плюсы гомогенизации омрачаются следующими недостатками:

• в готовом продукте уже невозможно отделить одни части вещества от другого;
• чувствительность к свету, потому что меняется вкус;
• молоко негодно для производства твердых сыров.

Важно предварительно ознакомиться с аппаратами и их функциями.

Разновидности устройств

Перед обработкой сырье должно пройти первичную фильтрацию, а далее остыть до 4-6 °С. Разный режим манипуляций подразумевает хорошее время сохранности сырья до и после гомогенизации (до 6 часов).

Пастеризация проводится только после гомогенизации. В исключительных случаях процесс ведется на 60°С, чтобы создать обезжиренные заготовки, когда пециальные приборы с помощью ультразвука, механического давления и электричества воздействуют на продукт.

Бывает несколько видов гомогенизаторов для молока. Каждое устройство имеет разные схемы, а их принципы работы отличаются. Наиболее распространенные такие варианты:

Техника клапанного типа (плунжерные)

Принцип работы заключается в следующем: жидкость оказывается на головке гомогенизатора под клапаном и седлом. Специальный насос создает необходимое давление. Жировые шарики дробятся, и их становится больше в сотни раз. Зачастую в процессе используется 2-ступенчатая гомогенизация. Во второй части разрушаются шарики, получившиеся на начальном этапе.

Аппараты завоевали популярность из-за своей эффективности (больше жирных шариков). В результате клапанного устройства продукт получается очень качественным.

К минусам оборудования относят:

• быстрый износ деталей;
• большой расход электроэнергии (примерно от 40 до 140 кВт/ч);
• нерациональные габариты для небольшого производства;
• сложная конструкция.

Центробежные устройства

В них молоко отводится с помощью полого ротора, а дробится двумя вкладышами, представляющих конус.

Жидкость льется в кольцевую камеру, далее продавливается сквозь щель. Шарики становятся меньше методом дробления.

В последней камере комочки выходят еще в одно отверстие. Затем молоко попадает в конусообразную емкость. Щели уменьшаются с каждым протоком жидкости.

К плюсам аппарата относят:

• низкое потребление электроэнергии, в отличие от клапанных;
• уменьшенные масса и габариты техники;
• упрощенная конструкция.

Недостатки: хуже измельчает компоненты и имеет низкую производительность.

Электрогидравлические устройства

В них вокруг разряда в жидкости происходят нажимы. В результате выполняется механическая обработка.

Шарики в молоке дробятся примерно в 8 раз лучше с помощью ударных волн. Вкус итогового продукта надолго меняется.

Преимущества гомогенизатора:

• низкая потребляемость энергии;
• дешевая и простая конструкция;
• удобство в обслуживании;
• совмещение стерилизации и гомогенизации.

Минусом такого метода считается неравномерное дробление жировых шариков. Для получения однородности увеличивают силу удара, но это ведет к увеличению потребления энергии.

Ультразвуковые гомогенизаторы

Они соединяют в себе гидродинамические и электромеханические свойства. Через свисток проходит жидкость, попадая в зону с волнами. Поток дробится на мелкие пересекающиеся струйки.

Положительные качества аппаратов:

• хорошая производительность;
• возможность подобрать частоту работы;
• меньший износ движущихся деталей;
• снижение времени очистки.

Недостатком ультразвукового устройства называют функциональные свойства. Усиление колебаний становится ниже при отдалении от излучателя.

Базисной деталью оборудований выступает клапанная щель с головкой. Через нее проходят жировые компоненты. Немаловажную роль играют насос с мощностью 20 МПа. В результате его работы шарики становятся меньше до 0,7 мкм. Однако в основном используется режим с 10 МПа, и частички распадаются до 1-2 мкм.

Ступени конструкции позволяют получить продукт с разным уровнем жирности.

Общие принципы обработки

• смешивание компонентов;
• молоко двигается под давлением через головки;
• жировая фаза измельчается;
• тонкая операция: маленькие шарики мешаются в смесителях;
• однократное нагревание;
• остывание сырья.

Между указанными этапами могут производиться вспомогательные процедуры.

Выбор промышленного гомогенизатора

Молочная продукция улучшает обмен веществ, и ослабляет аммонифицирующую (гнилостную) микрофлору. После механических процедур повышается усвояемость организмом полезных веществ.

Для обработки молока в производстве используются специальные устройства. Основные аппараты: А1-0Г2-С, К5-ОГА-1,2, A1-ОГМ и К5-ОГА.

А1-0Г2-С

Это плунжерный прибор, который обрабатывает вязкие продукты и равномерно распределяет жир. Эффективность техники зависит от нажима (от ≈500 до 600 кг/ч). Мощность также меняется (от ≈2 до 4 кВт).

Для охлаждения трех плунжеров используется 13 л/ч воды. Примерные размеры оборудования: 1300×800×1500×645 (длина, ширина, высота, масса). Температура при гомогенизации — 70-90 °C.

Аппарат включает в себя механизм с возвратно-поступательными движениями. Также в устройстве есть плунжерный блок, привод и дробильная конструкция. Прибор оснастили предохранительным клапаном.

Технику применяют для плавленых, сливочных и пластичных сыров. С целью выполнения этой работы поверхность клапана больше в несколько раз, из-за этого происходит отличная гомогенизация.

Недостаток заключается в том, что в загрузочном бункере нужно поддерживать один и тот же уровень продукции. Если за этим не уследить, то давление падает, и гомогенизатор может поломаться.

К5-ОГА-1,2

Плунжерный аппарат для переработки молока и продуктов из него. Давление составляет 20 МПа, число поршней — 3, температура сырья — 60-80 °C. Габариты прибора: 965×930×1400×850 (длина, ширина, высота, масса). В отличие от А1-0Г2-С, К5-ОГА-1,2 выполняет 2-ступенчатую гомогенизацию.

Устройство разбивает и равномерно распределяет сливки.

Гомогенизатор используется на линиях при производстве мороженого, кефира, сметаны и молока.

Он состоит из механизмов, включающих поступательные конструкции со смазкой. Также есть система охлаждения, предохранительный клапан и станина с приводом.

Работу осуществляют электродвигатели. В конструкции корпуса предусмотрено охлаждение масла.

Плунжер крепится к ползуну, что исключает износ обеих деталей. Задвижка удлиненная, а ее передняя часть выходит за границы гильзы. Плюс такой конструкции в том, что не возникает сжатия обоих элементов при работе установки. Гомогенизатор имеет низкую производительность на фоне высокой энергоемкости.

A1-ОГМ

Это плунжерный прибор для обработки молока, который изменяет рассеянность белковых частиц.

Давление — 20 МПа, производительность — 5000 кг/ч, температура жидкости — от 60 до 80 °C. Количество плунжеров — 3.

Прибор выполняет 2-ступенчатую гомогенизацию. Размеры аппарата: 1430×1110×1640×1710 (длина, ширина, высота, масса).

В A1-ОГМ вмонтированы:

• манометр для измерения смазки;
• клапан, который служит предохранителем;
• амперметр;
• плунжерный блок.

Прибор неподвижен из-за оборудованной станины. В последней есть плита с двигателем, заставляющим работать все механизмы. Техника предназначена для промышленного производства кисломолочных продуктов.

К плюсам относят высокую производительность. После обработки у продукции раскрывается вкус, и улучшается консистенция.

Из минусов: прибор достаточно габаритный. Также за его работой следует тщательно следить, регулируя давление.

К5-ОГА

В отличие от предыдущих аппаратов, в нем установлено 5 поршней. Это плунжерное устройство.

«Внутренности» гомогенизатора:

• кривошипно-шатунный механизм;
• привод;
• специальные головки для дробления;
• корпус и станина;
• плунжерный блок;
• предохранительный клапан.

Также К5-ОГА оборудован системами охлаждения и смазки.

Производительность — 10000 кг/ч при давлении 20 МПа. Температура обрабатываемого сырья — от 60 до 80 °C. Ступени гомогенизации — 2. Габариты: 1800×1500×1650×3600 (длина, ширина, высота, масса).

В результате обработки выходит густой продукт и продлевается срок годности. Дробление частиц зависит от применяемого давления, что увеличивает энергопотребление.

Высокая эффективность — основное достоинство аппарата.

Он имеет свои недостатки в работе: у гомогенизатора бывают заклинивания плунжеров, портятся прокладки блока, происходит износ уплотнений и засоряется трубопровод.

Плюсы и минусы в устройствах в основном сходятся. За состоянием оборудования следует следить, прочитав инструкцию. Чистота играет особую роль при запуске оборудования.

Наиболее распространенным способом гомогенизации является полная обработка. При этом методе исключается фазное разделение веществ. Другими словами — дробится все сырье без предшествующего разделения.

Благодаря такой обработке получается обезжиренный нормализованный сухой остаток. Последний используется во время производства йогуртов.

При раздельной гомогенизации можно работать с долей массы, которую загрузили в аппарат.

По одной из оптимальных схем часть обезжиренного молока отделяется и при конкретных режимах можно выделить необходимую меру жира. В этом случае готовый продукт выходит более качественным. После разделительного процесса на 1 г жира должно быть более 0,2 г белкового вещества (казеина).

Варианты бытовых гомогенизаторов

Вкус домашнего молока, сливок и майонеза улучшают бытовые гомогенизаторы. Приборы измельчают и перемешивают все компоненты. В результате срок годности продукции увеличивается.

Зачастую вместе с гомогенизацией происходит диспергация. Последнее понятие представляет собой именно процесс дробления и измельчения компонентов. А гомогенизация только равномерно распределяет комочки. Аппараты-диспергаторы могут выполнять обе операции.

Вследствие работы приборов можно получить густые жидкости (эмульсии, суспензии).

По принципу действия диспергаторы делятся на: ротор-статор, ультразвуковые и плунжерные.

Первый тип состоит из двух частей:

• статор, который не двигается;
• вращающийся ротор.

Он дробит комочки в жидкости механическим воздействием. У статора есть зубчики, форма которых подбирается в зависимости от конечного продукта.

Прибор работает, используя ультразвук. Есть возможность переработать до нескольких десятков литров молока.

Преимущества ротор-статор аппаратов:

• простота в использовании;
• технологичность;
• имеются приборы с разной производительностью;
• небольшая металлоемкость.

Названная техника делится на погружную и проточную. Обе применяются в технологиях создания эмульсий.

Погружные

В большинстве случаев применяются в лабораториях. Внешний вид устройств напоминает мешалку. Приборы рассчитаны дробить частички и в небольшом количестве (в пробирках) и до нескольких литров в быту. Крупные агрегаты используются в промышленных масштабах.

Специалисты предлагают покупать приборы, рассчитанные на несколько литров. Одновременно с этим нельзя использовать модели на 50 л для работы с пробирками.

Доказательством качества прибора служит сталь: из-за серебристого металла в сырье отсутствуют вкусовые примеси.

Выбирая погружные устройства, нужно определиться с объемами и сравнить мощности. Последняя должна быть высокой при выработке сметаны и масла. Установка необходима также для изготовления майонезов и йогуртов.

Во время производства между статором и ротором происходит гидравлический сдвиг при центробежном давлении. Качественный продукт получается благодаря циклическому повторению.

Преимущества погружных устройств:

• после обработки смесь не делится на части, из которых она состоит;
• есть приборы разного объема;
• продукция получается качественной.

Главный минус — состав все же получается недостаточно однородным.

Проточные ультразвуковые диспергаторы

Внутри устройства происходит дробление частиц в потоке либо при движении по кругу. В последнем случае жидкость отбирается из кольца и многократно попадает в дробилку.

Молоко по патрубку движется в камеру, где перемещается по краям. Процесс обработки жидкости проходит по многоступенчатой схеме. Во многих моделях она вращается в обратную сторону, в результате увеличиваются затраты энергии и нагрев частиц.

Большинство установок работают с горизонтальным валом.

Проточная часть сделана из нержавейки: такие диспергаторы используются при создании йогуртов, майонезов и мягкого творога.

Желающие начать производство для старта покупают маленькую модель аппарата. После отработки навыков приобретается большой агрегат, на котором в дальнейшем изготавливают продукцию. Некоторые используют первую модель для производства пилотной партии.

Преимущества большинства приборов:

• низкое потребление электроэнергии;
• бережная обработка;
• возможность попробовать прибор в работе перед покупкой большого агрегата.

Минусы: нужно следить за содержанием твердой фазы в суспензии. Если не заметить нарушения, то не получатся концентрированные растворы. Также твердые материалы могут повредить детали аппарата и ухудшить характеристики готового продукта.

Особенности применяемых насадок

В каждом диспергаторе имеются зубцы разной формы. В зависимости от того, какой результат ожидается получить, такую модель и приобретают.

1. «П»-образный вид зубцов считается стандартным. Когда собираются получить тонкую эмульсию или суспензию, расстояние между ними уменьшают с помощью 2-3 пар «ножей».
2. Если в жидкости есть твердые примеси (листья, зерна), то включают прибор с резцами, напоминающими букву «W». Благодаря форме зубцов материал измельчается, входя между выемками. В результате не произойдет закупорка аппарата.
3. Зубцы в виде «М» предупреждают попадание животных тканей и клеток. Выступающие 2 резца взъерошивают цельные материалы. Жидкость проходит между щелями.

В двух последних случаях «П»-образная форма не подходит. В 1-ом жидкость может не пройти в отверстия, а во 2-ом невредимое вещество просто прогоняется по устройству.

Гомогенизация существует для отделения и равномерного распределения жировых компонентов. Обработка улучшает вкус и увеличивает срок годности. Готовое вещество используется для создания кисломолочных продуктов. Перед процессом нужно ознакомиться с правилами.

Принцип работы гомогенизаторов для молока имеет общие положения. Он включает в себя смешивания и нагревания сырья.

Частным случаем бытовых гомогенизаторов называют диспергаторы. Данные приборы могут выполнять ряд операций. Устройства славятся невысокой ценой и безопасностью.