Сепарирование молока | MilkLife

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.

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. Основные технологические операции механической обработки – сепарирование молока, нормализация и гомогенизация молока) [Твердохлеб, 1991; Крусь, 2006].

Сепарирование молока

Процесс сепарации молока представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование молока применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и природных (кровь, слизь и т.п.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высоко жирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока и др.

Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различиям в плотности фракций: плотность дисперсной фазы (жир) меньше, чем дисперсионной среды (плазма молока), или плотность дисперсионной среды (плазма молока) меньше, чем дисперсной фазы (частицы механических и природных примесей).

Сепарирования молокаосуществляется в специальных машинах — сепараторах. Сепараторы, предназначенные для разделения молока на обезжиренное молоко и сливки, называют сливкоотделительными сепараторами, а для очистки молока – сепараторами-молокоочистителями [Бредихин, 2003; Крусь, 2006]. Принципиальная схема работы сепаратора изображена на рисунке.

а – молокоочистительный сепаратор, б – сливкоотделительный сепаратор

Рисунок – Схема движения цельного очищенного молока, сливок и обезжиренного молока в барабане сепаратора

В соответствии с законом Стокса 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 молока и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Итак, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции. Кроме того значительное влияние на сепарирование молока оказывают кислотность и температура молока [Бредихин, 2003; Крусь, 2006]. Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, что сопровождается иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

Обычно используют сепарирование молока при 35-45^оС, но иногда применяют высокотемпературный режим сепарирования молока при 60-85^оС. С увеличением температуры сепарирования молока повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературный режим сепарирования молока имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного свертывания альбумина, что препятствует выделению жира, сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока, рост раздробления жировых шариков.

Сепарирование «холодного» молока также имеет несколько недостатков: снижается почти вдвое производительность сепараторов, вследствие повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Исходя из соотношения масс сливок и обезжиренного молока можно найти необходимую жирность сливок. На молочные предприятия молоко поступает с различным содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жира и СОМО должны быть в определенном количестве. В связи с этим необходима нормализация сырья [Крусь, 2006].

Читайте также статьи из серии «Механическая обработка молока»:

• Нормализация молока
• Гомогенизация молока
• Мембранные методы разделения и концентрирования молока

Как отделить сливки от молока?

Глядя на окружающее, мы видим множество вещей разной формы, размера и текстуры. Все в этой вселенной состоит из материала, который ученые называют материей. Воздух, которым мы дышим, пища, которую мы едим, камни, облака, звезды, растения и животные, даже маленькая капля воды или песчинка — все есть материя. Эти вещества имеют разную природу, разные свойства. Они могут быть чистыми или в них могут быть примеси. Оглядевшись вокруг, мы также можем увидеть, что все упомянутые выше вещи занимают пространство и имеют массу.

Методы разделения смеси

Гетерогенные смеси можно разделить на соответствующие составляющие простыми физическими методами, такими как ручной сбор, просеивание, фильтрация, которые мы используем в повседневной жизни. Иногда для разделения компонентов смеси приходится использовать специальные методы. Некоторые из этих методов:

1. Центрифугирование
2. Выпаривание
3. Сублимация
4. Хроматография
5. Дистилляция и фракционная дистилляция

Отделение сливок от молока центрифугированием

Эмульсия представляет собой коллоид двух или более несмешивающихся жидкостей, где одна жидкость содержит дисперсию других жидкостей. Процесс центрифугирования используется для отделения сливок от молока.

Эмульгирование – это процесс смешивания двух несмешивающихся жидкостей с образованием эмульсии, а деэмульгирование – это процесс разрушения раствора эмульсии. Деэмульгация – это процесс разрушения масла в растворе эмульсии. Он отделяет масляную часть от водной в смеси.

Поскольку молоко представляет собой суспензионную смесь сливок в водянистой жидкости, для отделения сливок от молока используют центрифугирование. Молоко помещают в закрытый контейнер в большую центрифугу, и контейнер вращается с очень высокой скоростью. Центробежные силы действуют на молоко и разделяют смесь на более легкие сливки, которые плавают вверху, а обезжиренное молоко — внизу. Затем можно отделить сливки от молока.

Принципы центрифугирования

1. В растворе частицы, плотность которых выше плотности растворителя, тонут, а более легкие всплывают наверх.
2. Чем больше разница в плотности, тем быстрее они двигаются.
3. Чтобы использовать даже небольшие различия в плотности для разделения различных частиц в растворе, гравитацию можно заменить гораздо более мощной центробежной силой, обеспечиваемой центрифугой.
4. Центрифуга — это оборудование, которое приводит объект во вращение вокруг фиксированной оси, прикладывая сильную силу, перпендикулярную оси вращения.
5. Центрифуга работает по принципу седиментации, при котором центростремительное ускорение заставляет более плотные вещества и частицы двигаться наружу в радиальном направлении.
6. Менее плотные объекты смещаются и перемещаются к центру.

Процесс центрифугирования для отделения сливок от молока

Сепаратор представляет собой центробежное устройство, разделяющее молоко на сливки и обезжиренное молоко. Молоко представляет собой взвесь мельчайших капелек масла в жидкости. Молоко помещают в закрытую емкость в большую центрифугу. Когда машина включена, молоко вращается в контейнере с очень высокой скоростью. Благодаря этому молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Сливки, будучи более светлыми, плавают над обезжиренным молоком. Затем его можно удалить. Таким образом, сливки отделяют от молока центрифугированием.

Применение центрифугирования

1. Для разделения двух смешивающихся веществ
2. Фракционирование субклеточных органелл.
3. Отделение мелового порошка от воды
4. Удаление жира из молока для производства обезжиренного молока
5. Осветление и стабилизация вина
6. Разделение компонентов мочи и крови в судебно-медицинских и исследовательских лабораториях
7. Помощники при разделении белков с использованием методов очистки например, высаливание, т.е. осаждение сульфата аммония.

Примеры задач

Задача 1: Каковы некоторые области применения центрифугирования?

Решение: 

Некоторые применения:

1. Для разделения двух смешивающихся веществ
2. Фракционирование субклеточных органелл.
3. Отделение мелового порошка от воды
4. Удаление жира из молока для производства обезжиренного молока
5. Осветление и стабилизация вина

Задача 2: Какими методами можно разделить гетерогенные смеси?

Решение: 

Гетерогенные смеси можно разделить на соответствующие составляющие простыми физическими методами, такими как ручной сбор, просеивание, фильтрация, которые мы используем в повседневной жизни. Иногда для разделения компонентов смеси приходится использовать специальные методы. Некоторые из этих методов:

1. Центрифугирование
2. Выпаривание
3. Сублимация
4. Хроматография
5. Дистилляция и фракционная перегонка

Задача 3: Дайте определение смеси.

Решение: 

Смеси состоят из более чем одного вида чистой формы материи, называемой субстанцией. Вещество не может быть разделено на другие виды материи никаким физическим процессом.

Задача 4: Какие существуют типы смесей?

Решение: 

Смеси можно разделить на два типа: гомогенные смеси и гетерогенные смеси. Первый представляет собой смесь, которая обладает одинаковыми свойствами и комбинацией во всей своей массе. в то время как последние обладают различными свойствами и составами в различных частях.

Задача 5: Объясните процесс центрифугирования для отделения сливок от молока.

Решение:

Сепаратор — это центробежное устройство, которое разделяет молоко на сливки и обезжиренное молоко. Молоко представляет собой взвесь мельчайших капелек масла в жидкости. Молоко помещают в закрытую емкость в большую центрифугу. Когда машина включена, молоко вращается с очень высокой скоростью. Благодаря этому молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Сливки, будучи более светлыми, плавают над обезжиренным молоком. Затем его можно удалить. Таким образом, сливки отделяют от молока центрифугированием.

Проблема 6: Дайте определение эмульгированию и деэмульгированию.

Решение:

Эмульгирование — это процесс смешивания двух несмешивающихся жидкостей с образованием эмульсии, а деэмульгация — это процесс разрушения раствора эмульсии. Деэмульгация – это процесс разрушения масла в растворе эмульсии. Он отделяет масляную часть от водной в смеси.

Как работает сепаратор молока?

27 сентября 2018 г. 1 января 2022 г. — Млечный день

Сепаратор молока или сливок — это устройство, которое удаляет сливки из цельного молока. В результате цельное молоко делится на сливок и обезжиренное молоко после сепарации.

Сливки и обезжиренное молоко имеют разную плотность и поэтому имеют тенденцию разделяться под действием силы тяжести. Вы можете проверить это сами: оставьте коровье молоко на 24 часа, и вы увидите, как наверху собираются сливки.

Источник изображения: www.theprairiehomestead.com

Так как же работает центробежный сепаратор молока?

Ускоряет отделение молока за счет центробежной силы. Принцип работы сепаратора следующий:

Центробежный сепаратор молока имеет конические диски, которые вращаются в чаше (барабане) со скоростью от 6000 до 10000 оборотов в минуту, в зависимости от модели.

Дежа в сборе сливкоотделителя Мотор Сич

Когда цельное молоко попадает в чашу, центробежная сила прогоняет его через отверстия дисков.

Жировые шарики молока направляются к центру барабана, а обезжиренное молоко – к его внешнему краю, потому что оно тяжелее. Так происходит извлечение сливок.

Эти машины бывают разных размеров, чтобы вы могли выбрать машину, подходящую для объема молока, с которым вы хотите работать. Предлагаем сепараторы молока для малых и средних ферм , а также для домашнего использования, чтобы вы могли наслаждаться обезжиренным молоком и сливками дома. Ознакомьтесь со всеми нашими сепараторами для сливок: https://milkyday.com/products/cream-separators

Так работает любой дисковый сепаратор. Будь то небольшая модель для домашнего использования или промышленная модель для большой молочной фермы, принцип остается тем же.

В следующем видео показано, как отделить сливки от молока в домашних условиях с помощью небольшой центрифуги.

Основные характеристики сепаратора молочного жира, на которые стоит обратить внимание.

Эффективность : Высококачественный центробежный сепаратор молока должен оставлять от 0,01% до 0,05% молочного жира в обезжиренном молоке — не более того.

Производительность : Производительность сепаратора — это количество молока, которое он может переработать за один час.

Молочные сепараторы различной мощности

Электропитание : Сепараторы могут работать от электричества или управляться вручную. Гибридные версии также существуют.

Узнайте больше о Как выбрать сепаратор сливок? 7 важных вещей, если вы ищете одну из них для использования.

Другие факторы, влияющие на отделение молока

Температура молока : Оптимальная температура отделения молока 35-40 градусов Цельсия. Не рекомендуется нагревать молоко при температуре выше 45 градусов Цельсия.

Количество молочного жира в молоке : Чем больше молочного жира в молоке, тем больше молочного жира в сливках после сепарации. Максимальный уровень жирности молока, которого можно достичь с помощью сепаратора молока, составляет около 35-40%.

Качество молока : Маленькие сепараторы не имеют самоочищающегося барабана, как большие промышленные центрифуги. Таким образом, чашу необходимо очищать вручную каждые 30-90 минут, чтобы удалить молочный жир, слизь и посторонние вещества. Точное время непрерывной сепарации зависит главным образом от качества сепарированного молока.

Наш совет: Можно использовать две чаши. Вы можете чередовать их, не прерывая процесс центрифугирования молока. Пока чистишь одну чашу, работает другая.

Факторы, не влияющие на отделение молока

Сырое и пастеризованное : Процесс приготовления сливок из сырого молока не отличается от процесса пастеризации молока.

Коровье молоко по сравнению с козьим : имеет более мягкую микроструктуру из-за естественно меньшего размера жировых шариков (по сравнению с коровьим молоком). Вот почему козьи сливки поднимаются намного медленнее, чем коровьи. Тем не менее, оба вида молока одинаково хорошо отделяются с помощью центрифуги с дисковым барабаном.

Другие полезные функции молочного сепаратора

Стандартизация молока : Стандартизация – это процесс регулирования содержания жира в молоке. Это может сделать сепаратор.

Малые сепараторы имеют регулировочный винт в чаше. Этот винт определяет жирность сливок.

Винт регулировочный сепаратора молока Мотор Сич

Для нормирования содержания жира в молоке пользователям малогабаритных центрифуг необходимо вернуть часть сливок в обезжиренное молоко. Эта практика распространена в сыроварении, где для производства требуется молоко с соответствующей жирностью.

Большие центрифуги обычно имеют ручную или автоматическую систему стандартизации, которая мгновенно регулирует содержание жира.

Осветление молока : Осветление — это процесс удаления посторонних примесей и грязи из молока. Процесс осветления более эффективен, чем фильтрация. Хотя центробежные молочные сепараторы и центробежные осветлители — это разные машины, они работают по одному и тому же принципу. Вот почему после разделения в чаше может оставаться грязь, трава и другие вещества.

Источник изображения: www.uoguelph.ca

Удаление бактерий и спор из молока (только для промышленных сепараторов) удалить их в процессе сепарации, это называется бактофугирование. Бактерии и споры попадают на внешний край чаши, где они и выводятся.

Удаление бактерий с помощью центробежного сепаратора. Источник изображения: Dairyprocessinghandbook.com

Подводя итог, если вы ищете простой способ получить сливки для домашнего использования, кухонная баночка станет для вас правильным решением.