Комплект вакуумного насоса
Молочный сепаратор: устройство, принцип работы, применение
Цельное молоко, которое еще не проходило какой-либо обработки, содержит в себе множество компонентов, среди которых одно из важнейших значений имеет жир. И этот жир можно выделить из молока с минимальными затратами. Например, банку с молоком можно просто поставить в холодильник, и уже через один-два дня в ее верхней части образуется белый слой нежных сливок, которые являются ничем иным, как жиром. Однако выделение сливок из молока можно провести гораздо быстрее и проще, для этого нужно использовать центробежный сепаратор для молока.
Первый центробежный сепаратор появился в далеком 1878 году, это устройство оказалось очень удобным и эффективным, поэтому в короткие сроки получило самое широкое распространение. В наше время молочные сепараторы центробежного типа активно применяются и в пищевой промышленности, и в домашнем хозяйстве. Важную роль в этом сыграли несложное устройство, разумная стоимость и крайне простая эксплуатация сепараторов, особенно бытовых. Поэтому сегодня практически каждый фермер, содержащий даже одну корову, может без проблем получать из молока сливки, производить масло и многие другие продукты.
Типы сепараторов и продукты сепарации
На сегодняшний день существует несколько типов сепараторов, которые отличаются по назначению, области применения, конструкции и характеристикам.
Все сепараторы можно разделить на две большие категории по области применения:
• Промышленные сепараторы;
• Бытовые сепараторы.
Промышленные сепараторы, как нетрудно понять, используются в пищевой промышленности, они позволяют производить различную переработку молока в больших объемах (десятки тонн в сутки), это сложные аппараты, занимающие целые цеха. Бытовые сепараторы находят самое широкое применение среди частных фермеров, это простые по конструкции и эксплуатации аппараты, которые позволяют без лишних затрат времени и сил перерабатывать относительно небольшие объемы молока.
По своему назначению и области применения сепараторы делятся на довольно большое количество типов:
• Сливкоотделители – для разделения цельного молока на сливки и обрат (или, что то же самое, обезжиренное молоко);
• Нормализаторы – для производства молока с необходимой жирностью;
• Очистители – для удаления из молока пыли, посторонних примесей и различных загрязнений без разделения молока на составляющие его продукты;
• Универсальные – сепараторы, обеспечивающие отделение сливок, удаление загрязнений и выполнение других операций;
• Творожные сепараторы – для разделения творожного сгустка на творог и сыворотку;
• Кларификаторы – для осветления и гомогенизации молока;
• Сепараторы для осветления сыворотки;
• Сепараторы для обезжиривания сыворотки.
В пищевой и молочной промышленности находят применение все эти и некоторые другие (специализированные) типы сепараторов, в быту же используются только обычные сепараторы для получения сливок и сепараторы с функцией удаления из молока всех посторонних примесей (то есть, универсальные). Хотя де-факто, все бытовые сепараторы сегодня являются универсальными, так как они дают возможность получать сливки различной жирности и одновременно очищают молоко.
По конструкции сепараторы делятся на три типа:
• Открытые сепараторы – в этих аппаратах молоко на входе и полученные продукты на выходе контактируют с воздухом. Такие сепараторы наиболее просты по конструкции, они могут быть автономными и переносными, однако в них есть один недостаток – из-за контакта с воздухом молоко вспенивается, что ухудшает работу сепаратора;
• Полузакрытые сепараторы – в аппаратах этого типа молоко подается открытым способом (контактирует с воздухом), а получаемые продукты сепарации по герметичным трубопроводам поступают в закрытые емкости. Преимуществом сепараторов такого типа является чистота продуктов сепарации;
• Закрытые сепараторы – наиболее сложные сепараторы, в которых подача цельного молока и отвод продуктов сепарации осуществляется без доступа внешнего воздуха по герметичным трубопроводам. Такие сепараторы не являются самостоятельным оборудованием, а обязательно входят в состав линий по переработке молока и производству молочных продуктов.
Все бытовые сепараторы имеют открытую конструкцию, а полузакрытые и закрытые сепараторы применяются только на молокозаводах и иных предприятиях пищевой промышленности.
Если говорить о бытовых сепараторах, то они делятся на две категории по типу привода;
• С ручным приводом;
• С электрическим приводом.
Наиболее современные, удобные и производительные сепараторы, оборудованные электрическим приводом. Однако даже в наше время не теряют актуальности сепараторы с ручным приводом, так как они обладают большей автономностью, совершенно не зависят от наличия или стабильности электроснабжения, а главное – имеют очень доступную стоимость. Хотя ручные сепараторы требуют определенных затрат сил и утомляют оператора, но иногда это единственная возможность переработать молоко.
В дальнейшем мы будем говорить только о бытовых сепараторах, которые представляют наибольший интерес для фермеров.
Устройство и принцип действия типичного бытового сепаратора
В основу работы сепаратора положен процесс разделения (или сепарации, отчего, собственно, аппарат и получил свое название) молока с помощью центробежных сил. Сепарация молока возможна благодаря тому, что этот продукт является не гомогенной жидкостью, а дисперсной смесью ряда компонентов, имеющих тонкодисперсное состояние. Проще говоря, вещества, составляющие молоко, собираются в микроскопические шарики, которые более или менее свободно плавают в растворе.
В первую очередь, дисперсное состояние имеет входящий в состав молока жир (который составляет основу сливок), поэтому шарики жира наиболее просто отделить от молока. Это возможно благодаря тому, что жир и обрат имеют различную плотность – благодаря этому, в частности, происходит накопление сливок в верхней части банки с молоком, так как шарики жира легче молока и с течением времени просто-напросто всплывают.
Однако процесс разделения молока на сливки и обрат будет идти быстрее, если молоко вращать с большой частотой в специальной емкости. Под воздействием центробежных сил обрат, имеющий высокую плотность, будет концентрироваться у стенок вращающегося сосуда, а более легкие шарики жира будут стремиться к оси вращающегося сосуда. Спустя какое-то время молоко в этой емкости разделится на два заметных слоя разной толщины, более широкий слой белесоватой жидкости – это обрат (обезжиренное молоко), тонкий слой белой густой массы – сливки.
Собственно, в этом и заключается принцип работы молочного сепаратора, однако в нем разделение молока на сливки и обрат осуществляется не простой емкостью, а с помощью вращающегося с высокой скоростью (от 10 до 13 и более тысяч оборотов в минуту) барабана. Также в сепараторе реализован отвод сливок и обрата, исключающий смешивание этих продуктов.
Как устроен барабан? Не слишком сложно. Основу барабана составляет пакет конусообразных разделительных тарелок, имеющих перфорацию и расположенные по окружности шипы небольшой длины. Тарелки укладываются друг на друга, образуя пакет, шипы не дают им слипнуться и образуют межтарелочное пространство, в котором как раз и происходит разделение молока. Перфорация в тарелках выполнена таким образом, что при сборе их в пакет образуется шесть вертикальных каналов. Пакет разделительных тарелок надевается на стакан, который установлен на основании, и сверху вся эта конструкция через уплотнительные прокладки закрывается крышкой.
В верхней тарелке (которая называется распределительной) и в крышке предусмотрены отверстия для отвода сливок и обрата, в верхней тарелке также встроен винт регулировки жирности сливок. Здесь же находится грязевая полость сферической формы, в которой накапливаются посторонние примеси, присутствующие в молоке, казеин и т.д.
Барабан располагается в верхней части корпуса (станины) сепаратора, он устанавливается на шпиндель редуктора, с помощью которого приводится во вращение с необходимой скоростью. На барабан надевается несложная конструкция, в которой объединены приемники сливок и обрата – в них из барабана поступают продукты сепарации. Из приемников выходят отводные рожки, через которые продукты сепарации стекают в подставленные емкости.
Сепаратор закрывается крышкой, в верхней части которой находится поплавковая камера, которая обеспечивает дозированную подачу молока в барабан. На крышку устанавливатеся молочная чаша большой емкости – в нее наливается молоко, которое через отверстие в нижней части поступает поплавковую камеру и в барабан.
В нижней части корпуса сепаратора находится электродвигатель с муфтой и редуктором или ручной привод шестереночного типа. В случае электрического сепаратора на его корпус выведена кнопка включения, а иногда и другие органы управления. В ручных сепараторах на боковой части корпуса предусмотрена съемная ручка.
Бытовой сепаратор имеет разборную конструкцию, что необходимо для очистки и промывки всех деталей после сепарации молока.
Принцип работы бытового сепаратора
Работает сепаратор просто. Молоко из чаши через поплавковую камеру поступает в верхнюю часть барабана, где через полость в стакане стекает вниз, под пакет тарелок. Под воздействием центробежных сил молоко поступает в вертикальные каналы пакета тарелок и распределяется в межтарельчатом пространстве. Здесь оно разделяется на две фракции – сливки, которые движутся в сторону оси барабана, и обрата, который собирается на периферии барабана. Потоки сливок и обрата поднимаются в верхнюю часть барабана, и через отводные отверстия в верхней тарелке поступают в приемники сливок и обрата, а через них – в отводные рожки и в подставленные емкости.
Изменение жирности сливок достигается поворотом винта в верхней тарелке. При установке винта в то или иное положение производится плавное или ступенчатое изменение соотношения количество сливок и обрата. В современных бытовых сепараторах это соотношение может изменяться от 1:4 до 1:10, иногда встречаются аппараты с максимальным отношением 1:12. Жирность сливок растет с увеличением отношения количества сливок и обрата, однако на максимальную жирность продуктов сепарации в конечном итоге влияет жирность используемого молока.
Принцип, заложенный в регулировки жирности, очень прост. По оси винта проходит отверстие, через которое осуществляется отбор сливок из барабана и подача их в приемник сливок. При ввинчивании винта сливки отбираются из наиболее близкого к оси вращения барабана слоя, где они имеют максимальную жирность – в этом случае выход сливок уменьшается, но их жирность растет. При вывинчивании винта отбор сливок производится из слоев, более удаленных от оси барабана, а значит, и менее жирных. В этом случае выход сливок растет, но их жирность падает.
Такой принцип работы заложен во всех сепараторах-сливкоотделителях, сепараторы иных типов могут несколько отличаться устройством и работой, однако здесь мы о них говорить не будем.
Приемы работы с сепаратором
Главный принцип, которым следует руководствоваться при использовании сепаратора, очень прост – нужно следовать тем рекомендациям, которые даны производителем аппарата в инструкции по эксплуатации. Однако есть несколько общих приемов работы с сепаратором, которые подходят для аппаратов всех типов.
Перед работой сепаратор нужно собрать – собрать барабан, установить его на шпиндель, поставить приемники сливок и обрата, закрыть крышкой и установить молочную чашу. Затем нужно налить молоко, включить сепаратор, отрегулировать поток сливок и обрата, и произвести сепарацию. При нормальной работе сепаратор должен издавать ровный звук, в нем не должны возникать вибрации, удары и т.д.
Важно отметить, что в электрический сепаратор нельзя наливать молоко сразу после включения – обычно требуется от 4 до 10 минут на «разгон» барабана. Связано это с наличием муфты, которая предотвращает поломку редуктора и мотора при резком включении. Электродвигатель сразу после включения начинает вращаться со значительной скоростью, но благодаря муфте редуктор и барабан сначала вращаются довольно медленно, и только через несколько минут выходят на рабочий режим.
Чтобы достичь лучших результатов сепарации, нужно использовать или парное молоко, только что полученное от коровы, или молоко, подогретое до температуры 35 - 45°C.
После переработки молока сепаратор разбирается, все его детали тщательно промываются, и обязательно очищается грязевая полость верхней тарелки. Затем все детали просушиваются и кладутся на хранение.
В целом, молочный сепаратор – простое, надежное и эффективное устройство, которое помогает на дому организовать переработку молока и получать различные молочные продукты без значительных затрат времени, сил и средств.
Статьи на тему:
Молочные породы коров Джерсейская порода: буренка с Ла-Манша
Все о молочных продуктах: бесконечное многообразние форм и вкусов