Курс лекций по ТОО молоко.3-4 курсы ИТФ

Клапан 4 и седло имеют с обеих сторон притертые друг к другу поверхности. При износе одной стороны клапан и седло переворачиваются и устанавливаются другими торцевыми поверхностями в рабочее положение. Давление регулируется винтом, с его помощью сжимается пружина, которая усиливает давление на клапан 4, плотно пришлифованный к седлу. Давление контролируется по манометру.

При двухступенчатой гомогенизации молоко последовательно проходит первую ступень, а затем вторую. При переходе из зоны малых скоростей (молокопровод и нагнетательная камера) в зону высоких скоростей (может быть плоская клапанная щель) передняя часть жирового шарика вытягивается и от него отрываются мелкие частицы. Высота клапанной щели составляет около 0,7 мм. В зависимости от формы щели клапаны могут быть плоские, конические или конические рифленые. Чем больше скорость шарика в клапанной щели, тем он сильнее вытягивается и тем меньшего размера от него отрываются частицы. Скорость жирового шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жирового шарика в нагнетательной камере гомогенизирующей головки составляет 9 м/с, а в клапанной щели — 150—200 м/с.

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

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

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

Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем.

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

При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 2). На первой ступени создается

262

давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.

Рис. 2.. Гомогенизирующая головка:

/— первая ступень; //— вторая ступень; 1 — седло клапана; 2—клапан; 3— шток; 4— нажимной винт; 5—стакан; 6— пружина; 7, 8—корпуса.

Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 3)

состоит из станины, корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.

Станина изготовлена из швеллеров и снаружи обшита листовой сталью. Внутри ее установлен электродвигатель на плите, которая крепится к станине шарнирно на двух кронштейнах.

Плунжерный блок состоит из корпуса плунжера, манжетных уплотнений, всасывающих и нагнетательных клапанов и седел клапанов. При работе одной плунжерной пары жидкость поступает к гомогенизирующей головке пульсирующим потоком. С целью его выравнивания в гомогенизаторах обычно применяют трехплунжерные насосы, приводимые в действие коленчатым валом, у которого колена смещены на 120° относительно друг друга.

К плунжерному блоку болтами крепятся двухступенчатая гомогенизирующая головка, манометрическая головка и предохранительный клапан, расположенный с противоположной стороны гомогенизирующей головки. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство,

263

позволяющее уменьшить амплитуду колебаний стрелки манометра во время работы гомогенизатора.

Рис. 3. Гомогенизатор А1-ОГМ-5:

1 — электродвигатель; 2 — станина с приводом; 3 — кривошипношатунный механизм с системами смазки и охлаждения; 4— блок плунжерный с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном; 5 — манометрическая головка; 6— гомогенизирующая головка; 7— клиноременная передач.

Привод гомогенизатора включает в себя электродвигатель и ременную передачу.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликовых подшипниках, шатунов и ведомого шкива. Шатуны соединены с ползунами шарнирно.

Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 1).

264

Таблица 1. Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов

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

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

Гомогенизатор-пластификатор (рис. 4) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода.

265

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

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

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

В ультразвуковых гомогенизаторах продукт протекает через специальную камеру, в которой облучается излучателем ультразвуковых волн (рис. 6).

При распространении бегущих волн в среде происходят относительные смещения компонентов, повторяющиеся с частотой генерируемых колебаний (выше 16 тыс. раз в секунду). Вследствие этого границы компонентов среды размываются, частицы дисперсионной фазы дробятся и среда гомогенизируется.

При гомогенизации молока ультразвуковыми волнами и другими возмущениями установлены предельные размеры частиц молока, ниже которых гомогенизация невозможна.

Жировые частицы молока представляют собой округлые, почти сферические частицы размером 1...3 мкм (первичные шарики или ядра), объединенные по 2...50 штук и более в конгломераты (агрегаты, гроздья). В составе конгломератов отдельные частицы сохраняют свою индивидуальность, т. е. остаются четко различимыми. Конгломераты имеют форму цепочек из отдельных частиц. Целостность конгломерата определяется силами адгезионного сцепления округлых частиц.

Все реализуемые на практике способы гомогенизации обеспечивают дробление конгломератов в лучшем случае до размеров первичных шариков. При этом поверхности адгезионного сцепления первичных капель разрываются под действием разности динамических напоров дисперсионной среды, действующих на отдельные части конгломерата.

268