Гомогенизация молока что это такое по русски
Гомогенизация молока
Часто при получении на предприятии и обработке молочных продуктов наблюдается их неоднородность. С целью предотвращения этой проблемы проводится гомогенизация молока. Процедура заключается в измельчении жировых комком путем механического воздействия специальными приборами.
Для ее качественного выполнения необходимо детально ознакомиться с процессом и рассмотреть такие вопросы: каково назначение гомогенизации; в каких случаях ее эффективность будет максимальна; какая температура необходима для достижения результата; какие бывают режимы и др.
Суть процесса
На вопрос, что такое гомогенизация молока, можно ответить просто –— это разбивание жировых шариков на мелкие частицы с целью обеспечения однородной жирности. Проводится с помощью специального устройства под названием гомогенизатор.
Суть процедуры заключается в прессовании исходного сырья. Под высоким давлением оно пропускается через решетку с микроскопическими отверстиями, что приводит к дроблению его компонентов.
Основное назначение гомогенизации молока — сделать жидкость однородной и обеспечить её длительную сохранность. Так, после обработки процесс отстаивания сливок происходит намного дольше, а сырье сохраняет одинаковую жирность по всей его массе. Кроме этого, такая подготовка придает насыщенный вкус.
Миссия такой обработки может зависеть от того, какая продукция должна получиться на выходе. Так, при изготовлении обезжиренного молока и сливок, главный акцент делается на однородности изделий. Если сырье перед процедурой поддавалось пастеризации, прессование поможет «закрепить» его долговечность. При изготовлении йогуртов, кефиров, сметаны и прочих кисломолочных товаров повышается и стабилизируется их консистенция (они не растекутся, вода не будет отслаиваться).
Для сгущенной консервной продукции такое измельчение играет роль механического консерванта, то есть путем аппаратного воздействия устанавливает внутри изделия долговечные пептидные связи. В сухой заготовке разрушает лишний жир путем окисления. В молочных порошках с наполнителями (какао, порошковые смеси) обработка способствует насыщенности вкуса и хорошей растворимости.
Существует два основных вида гомогенизации: полная и раздельная. Первый вариант подразумевает переработку сырья без выделения из него субпродуктов. Является самым популярным и широко используемым способом на большинстве предприятий. Отличается сравнительной простотой, так как предварительно не требует проведения сложных манипуляций. Также считается экономным вариантом, который позволяет минимизировать отходы при переработке. В ходе дробления образуется сухой нежирный шлак, который часто используется при изготовлении йогуртов.
При втором способе сырье сначала разделяют с помощью сепаратора, затем гомогенизируют только полученные сливки. После этого они вновь соединяются с молоком и отправляются на дальнейшую обработку. Этот метод считается более сложным и используется в основном на предприятиях, специализированных на изготовлении конкретного вида продукции (сырки, йогурты).
Устройство гомогенизации
Процедура обработки молочных товаров данным способом производится в специальной машине под названием гомогенизатор. С помощью сильного давления, высоких температур, а также воздействия ультразвуковых волн и электрического напряжения, продукт приобретает свойства, нужные фермеру в тех или иных ситуациях.
Чертеж гомогенизирующего аппарата
Главным компонентом гомогенизатора с клапанами является головка. В зависимости от модели аппарата и его целевого предназначения, она может иметь одну или две ступени, что позволяет использовать разные режимы гомогенизации молока.
Первая ступень обычно используется для переработки сырья с невысоким процентом жирности. Для производства сливок, заготовок мороженного и йогурта применяются две ступени одновременно. Двойная обработка позволяет разрушить скопления нескольких жировых шаров.
При переходе во вторую ступень основной шар вытягивается, и от него отпадают мелкие прикрепленные частицы. Чем быстрее жир движется в гомогенизаторе, тем мельче частицы от него отрываются. На данный момент зафиксирован только один рекорд, при которой удалось уменьшить жировые капли в десять раз. Этот показатель после пока не удалось превзойти ни одному устройству.
Схема дробления капли жира в клапанном отверстии гомогенизатора
В зависимости от устройства, скорость жировой капли может достигать 200 метров в секунду.
Критика процесса
На практике, негативные последствия от употребления гомогенизированной продукции случаются редко. Но все же некоторые ученые-химики считают процедуру вредной, так как в ходе обработки молочного сырья под прессом возникает большая вероятность образования фермента под названием ксантиноксидаза. Он является катализатором окисления гипоксантина в ксантин, который в свою очередь превращается в мочевую кислоту.
Фермент считается видоизмененной мутировавшей версией ксантиндегидрогеназы. В процессе его мутации кислород внутри соединений превращается в углекислый газ, что приводит к окислительному процессу после употребления такой продукции в пищу.
В человеческом организме избыточное количество данного фермента может привести к развитию подагры. Основное лечение в таком случае направлено на выведение вещества с помощью капельниц и инъекций ликвидирующими препаратами. Также нарушение обмена мочевой кислоты в организме может вызвать почечную недостаточность. Большое количество фермента в кровеносной системе приводит к разрушению клеток печени.
Следует обратить внимание на то, что гомогенизация никаким образом не влияет на структуру и свойства лактозы — основного природного компонента, содержащегося в молоке и производных. Поэтому людям, у которых это вещество вызывает аллергию, не рекомендуется употреблять данного рода продукцию независимо от степени и способа ее изготовления.
В процессе фермент в основном появляется в случае неисправности аппарата и перебоях в его работе. Поэтому рекомендуется регулярно проводить плановые проверки гомогенизатора в обусловленный срок, исходя из интенсивности его работы.
Организация процесса
С целью уменьшения клейкости жировых капель и вязкости сырья, проводится его предварительная тепловая обработка. Температура гомогенизации молока составляет приблизительно 65 градусов.
Одним из основных требований к процессу является чистота и стерильность — аппарат должен регулярно проходить санитарную обработку во избежание попадания в продукцию бактерий и вредоносных микроэлементов. Помещения, в которых проводится процедура, тоже обязаны содержаться в чистоте.
С технической стороны данного вопроса, необходимо соблюдать следующие нормы: в среднем, давление должно составлять 10 Мпа. Раздел фаз при таких условиях необходимо увеличить до 500 тысяч квадратных метров на каждую тонну исходного материала.
После заготовку необходимо хранить при температуре 4-6 градусов выше ноля. Такие показатели способствуют максимальной сохранности товаров.
Процесс гомогенизации проходит в несколько этапов:
Чтобы эффективность гомогенизации молока была максимально высокой, необходимо выполнять процедуру с четким соблюдением всех инструкций и требований.
Изменение структуры молочных продуктов
Гомогенизация оказывает много положительных эффектов на конечный товар. Так, после данного измельчения молоко и сливки становятся однородными, приобретают желтоватый оттенок и специфический запах. Вкус становится более насыщенный.
Энергетическая ценность жиров позволяет использовать такую полученную жидкость как в самостоятельном употреблении, так и в качестве кулинарных добавок (ингредиентов для выпечки и т. д).
После обработки стерилизованных сливочных и молочных продуктов данным способом повышается их термоустойчивость, то есть увеличивается диапазон температур, при которых изделие может храниться без риска быть испорченным. Также почти в два раза продлевается срок годности.
При производстве цельного сухого молока гомогенизация помогает убрать максимальное количество открытого жира, не имеющего белковых мембран. В процессе он быстро окисляется и растворяется под действием кислородного давления.
При обработке йогуртов, кефиров, сметаны повышается упругость и улучшается густота соединений белка. Также процедура уменьшает вероятность образования пленки из жира на поверхности данных изделий.
Для сгущенных молочных лакомств данный способ измельчения жира тоже имеет свою ценность. Он способствует улучшению стойкости консервов перед различными внешними факторами (тепло, перепады температур). Также предотвращает отстаивание и интенсивное отслоение жира в случае хранения на протяжении длительного периода времени.
Для молочных продуктов с наполнителями (какао, сухие смеси и т. д.) такая обработка обеспечивает сразу несколько положительных факторов.
Вопреки критике и предостережениям ученых, процедура пользуется большой популярностью благодаря целому комплексу положительных факторов. На крупных предприятиях без гомогенизации не обходится приготовление ни одного молочного товара.
Оценка качества
На добротность и полезность процесса переработки сырья влияют такие факторы, как: давление и температура перерабатываемого сырья. От первого из них напрямую зависит степень дробления жировых капель, а от второго — однородность продукта и простота его обработки для аппарата.
Под воздействием давления внутри гомогенизатора происходит ряд манипуляций. Во время движения поршня в левую сторону молоко через клапан попадает в цилиндр. Когда ползун движется обратно, сырье попадает в камеру-усилитель, в которой сконцентрировано самое мощное давление. Параллельно вторая половина сырья просачивается через кольцевое клапанное отверстие в усиливающую трубу. Управление давлением совершается с помощью специального шурупа. Закрепленный в нужном положении, он способствует усилению давления на заслонку. Снаружи установлен датчик с монитором, с помощью которого совершается контроль.
Для достижения максимально эффективного результата от процедуры гомогенизации молоко предварительно рекомендуется подогреть до 65 градусов. В таком состоянии пептидные связи разрушаются намного легче, что способствует равномерному дроблению жировых капель.
Также на эффективность процедуры влияют такие факторы, как быстрота движения сырья в гомогенизирующей головке, особенности и технология сборки аппарата, природные характеристики жировых мембран, уровень кислотности в массе, и, главное, правильность выполнения процедуры и соблюдение всех правил на каждом этапе обработки.
Существует основной критерий, по которому достоверно можно определить, насколько гомогенизация была эффективной. Он имеет название «рабочее давление», и представляет собой разницу в давлении до и после его прохождения через клапан в измельчающей головке. Смысл процедуры заключается в том, чтобы добиться минимального отстоя молока и отделения от него таких субпродуктов, как сливки.
Эффективность определяется следующим фактором: чем дольше продукция будет отстаиваться после данного вида переработки, тем качественнее выполнена процедура. Если же отделение жира произошло в достаточно краткий период времени – это свидетельствует о том, что во время следующей операции необходимо еще больше повысить давление внутри гомогенизатора.
Гомогенизация молока — что это?
Гомогенизация молока представляет собой процесс, в ходе которого нативные глобулы жира разрушаются путем последовательного прохождения молока через мелкие отверстия (клапаны) при 45-50 град Цельсия и при повышенном давлении, обычно 15-25 Мпа. В результате гомогенизации уменьшается размер частиц жира и в 5-6 раз увеличивается площадь их поверхности. Нативная белково-фосфолипидная оболочка частиц жира во время этого процесса удаляется и замещается белковым слоем, состоящим из мицелл казеина и сывороточных белков; этот слой вокруг вновь образованных жировых капель часто называют рекомбинированной мембраной жировых шариков. Эта мембрана дает возможность вновь образованным жировым клеткам вести себя подобно белковым частицам, которые могут взаимодействовать с мицеллами казеина и входить в состав матрикса, образующегося во время гелеобразования в молоке при кислотном или сычужном свертывании. В связи с этим гомогенизация обычно способствует сокращению времени гелеобразования и повышению плотности геля, причем эффект более резко выражен для молочных гелей, образующихся под действием кислот, чем гелей, возникающих при сычужном свертывании.
Тем не менее гомогенизация молока или сливок не получила широкого применения в производстве сычужных сыров из-за вероятности следующих отклонений:
Степень развития этих отклонений, которые обычно считаются нежелательными для большинства сычужных сыров, зависит от состава молока (например от соотношения белка и жира, массовой доли жира), а также от температуры и давления гомогенизации. Некоторые из вышеупомянутых эффектов (1,2,4,5) обусловлены более высокой стабильностью рекомбинированной мембраны жировых шариков по отношению к деформации сдвига и нагреванию по сравнению с нативными оболочками жировых частиц в негомогенизированном молоке.
Гомогенизация молока
Гомогенизация молока – это механическая обработка молока (сливок), которая заключается в измельчении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. Диспергирование жировых шариков, т.е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительн ых внешн их усили й (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка и др.) на специальном оборудовании – гомогенизаторах.
Известно, что при хранении свежего молока и сливок из-за наличия разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплытие жировой фракции или ее отстаивания. Скорость отстаивания жира зависит от размера жировых шариков, вязкости, от возможности соединения жировых шариков друг с другом. Размеры жировых шариков колеблются в широких пределах от 0,5 до 0,18 мкм. В процессе гомогенизации молока размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз. В процессе дробления жирового шарика перераспределяется вещество его оболочки. На построение оболочек образовавшихся мелких шариков мобилизуются плазменные белки, а часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шариков в плазму молока. Этот процесс способствует стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. Поэтому при высокой дисперсности жировых шариков молоко практически не отстаивается.
Г омогенизация сырья способствует:
Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.
Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока. По данным Н. В. Барановского, средний диаметр жировых шариков при давлении до 12—14 МПа уменьшается более интенсивно, чем при давлении от 14 до 20 МПа, а при давлении более 20 МПа практически не уменьшается.
Температура молока при гомогенизации является важным параметром, влияющим на эффективность процесса. Понижение температуры гомогенизации приводит к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. Отстаивание сливок возрастает при температуре (30—40)°С. При высокой температуре в гомогенизирующей головке могут образовываться белковые отложения, что отрицательно сказывается на работе гомогенизатора. В нормативной документации температура гомогенизации при выработке большинства молочных продуктов определена в диапазоне (60— 65)°С. При гомогенизации допускается увеличение температуры молока на (5—8)°С, которое необходимо учитывать при его дальнейшей технологической обработке.
При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации. Это объясняется тем, что уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.
Последовательность технологических операций с использованием гомогенизации молока может быть различной:
При выработке молочных продуктов можно использовать полную или раздельную гомогенизацию: при полной — гомогенизируют весь объем перерабатываемого молока; при раздельной — молоко сепарируют, полученные сливки гомогенизируют, смешивают с обезжиренным молоком и направляют на дальнейшую обработку. Раздельную гомогенизацию целесообразно применять при выработке молочных продуктов (питьевого молока, кисломолочных и др.), где требуется составление нормализованной молочной смеси.
Гомогенизация молока
Зачем нужна гомогенизация?
При хранении налитого в молочные бидоны продукта, жир всплывает на поверхность за счет того, что он легче плазмы (обрата). Сырье отстаивается. Крупный комочек жира, поднимаясь в верхние слои, сталкивается с ему подобными. Под влиянием иммуноглобулинов, происходит агглютинация (склеивание отдельных элементов и выпадение их в осадок из однородной смеси). В результате, меняется консистенция и снижается качество, что не желательно. Если жировые шарики разбить на мелкие части, они не будут слипаться в пленку на поверхности.
Скорость всплытия жирового шарика зависит от его размеров – чем больше, тем быстрее. По формуле Стокса, она прямо пропорциональна квадрату радиуса комочка. Величина шариков жира лежит в пределах от 0,5 до 18 мкм. После гомогенизации, она уменьшается приблизительно в 10 раз (средний размер на выходе – 0,85 мкм). Это значит, что всплывать они будут в 100 раз медленнее. К тому же, у небольших комочков, размером меньше 1 мкм, силы взаимного отталкивания больше, чем притяжения.
Гомогенизатор плунжерный ГМ-1,25/20 НД
Насос-гомогенизатор РПГ-2,2
Насос-гомогенизатор РПГ-7,5
Насос-гомогенизатор НГД-2,2
Гомогенизатор плунжерный ГМ-2,0/20 НД
Насос-гомогенизатор РПГ-11
Гомогенизатор плунжерный ГМ-1,0/20 НД
Насос-гомогенизатор НГД-11,0
Во время дробления жира, вещество его оболочки перераспределяется. Часть фосфатидов переходит в плазму, а на внешний покров мелких шариков идут плазменные белки. Благодаря перечисленным факторам, в молоке стабилизируется жировая эмульсия. При высокой степени дисперсности, процесс отстаивания не наблюдается, жир не всплывает, фляги для молока наполняются более качественным продуктом. Сливки, творог, масло и прочее, сделанные из гомогенизированного (однородного) сырья, имеют лучшие органолептические показатели и консистенцию, питательные вещества быстрее и полнее усваиваются организмом.
Гомогенизация способствует тому, чтобы:
Механизм гомогенизации
Гомогенизацию рекомендуется делать после того, как молоко прошло через ванну длительной пастеризации.
Для этого применяются разные виды устройств. Самые распространенные – агрегаты клапанного типа. По своей сути они являются плунжерными насосами высокого давления. Жидкость пропускается сквозь очень маленькие отверстия. При этом резко увеличивается скорость потока. Жировые шарики дробятся, образовавшиеся мелкие комочки сразу покрываются белковой оболочкой.
В клапанном механизме, у пропускной щели, есть зона скачкообразного изменения поперечного сечения потока. Согласно законам гидротехники, которым подчиняется любое устройство пищевой промышленности, от доильного оборудования и молочных насосов, до анализаторов соматических клеток и молочных такси, в трубопроводе переменного диаметра через любое поперечное сечение в единицу времени пройдет один и тот же объем жидкости. То есть, произведение скорости потока на площадь поперечного сечения есть величина постоянная. Это значит, что, чем меньше радиус трубы, тем выше скорость. Резкое изменение площади поперечного сечения требует такого же изменения скорости.
Таким образом, в указанной зоне наблюдается скачкообразный переход от малых скоростей к большим. Попадающий сюда шарик жира деформируется. Его передняя часть подходит к гомогенизирующей щели, вливается в идущий с большой скоростью поток и вытягивается в тонкую нить, после чего дробится на крошечные капли. Затем так же проходит через щель, вытягивается и дробится все содержимое данного жирового комочка, после чего к отверстию подходит следующий шарик. Разумеется, в реальности шарики не «выстраиваются в очередь» перед отверстием, уже хотя бы потому, что в 1 мл молока их содержится от 2 до 4 млрд штук. Но схематически все выглядит именно так.
Факторы, влияющие на интенсивность гомогенизации
Эффективность гомогенизации, или степень раздробленности жировых комочков, зависит, в первую очередь, от скорости потока жидкости перед пропускной щелью.
Скорость определяется давлением, которое нагнетает плунжер. Чем оно выше, тем больше степень дисперсности жира. А значит, меньше средний диаметр шариков.
Если обеспечить давление на уровне 15 МПа, что вполне соизмеримо с показателями пищевых центробежных насосов, то диаметр будет равен в среднем 1,43 мкм, что соответствует эффективности гомогенизации 74%. После достижения 20 МПа, средняя величина комочков составит 0,97 мкм. Эффективность при этом возрастет до 80%. Для повышения давления гомогенизатор оборудуется двумя либо тремя клапанами. Такие модели называются двух- или трехступенчатыми. Обратной стороной медали в данном случае окажется повышенный расход электроэнергии. Поэтому оптимальным считается диапазон от 10 до 20 МПа. Чем жирнее продукт, согласно показаниям анализатора молока, тем ниже давление.
Сегодня используются, в основном, два вида гомогенизаторов: одно- и двухступенчатые. В первом случае есть вероятность, что мелкие шарики жира будут склеиваться в крупные образования. Во втором – эти образования разрушаются, а жирные комочки диспергируют до более высокой степени.
Еще одним фактором, влияющим на интенсивность гомогенизации, является температура. Здесь наблюдается прямая зависимость – чем теплее сырье в молочных бидонах, тем более жидким становится жир, тем ниже вязкость продукта. Кроме того, уменьшается интенсивность процесса отстаивания жира. Если данный параметр опускается ниже 50 град С, отстаивание усиливается и качество продукта ухудшается. При слишком большой температуре возможно осаждение сывороточных белков. Поэтому желательно, чтобы значение было в пределах 60 – 65 град С.
Помимо перечисленных условий, на эффективность гомогенизации влияют свойства продукта и его состав: содержание сухих веществ и жира, кислотность, плотность, вязкость. Чем больше сухих веществ и жира, тем с меньшей силой плунжер должен воздействовать на сырье. Если анализатор качества молока показывает увеличение кислотности, то снижается стабильность белков. Появляются агломераты, из-за которых дробление шариков затрудняется. Также интенсивность гомогенизации уменьшается при повышении плотности и вязкости сырья.
Раздельная гомогенизация
Во время проведения гомогенизации, физико-химические характеристики белков, а также некоторых других компонентов продуктов переработки молока, изменяются. Это влияет на технологические свойства пищевой массы, которую перекачивают молочные насосы. В результате выход сырной и творожной продукции растет, консистенция улучшается, норма расхода исходного сырья и степень усушки сыра снижается.
В некоторых случаях, при изготовлении сыров и молочных напитков, возникает необходимость проведения раздельной гомогенизации. Этот способ применяется для того, чтобы на выходе получить однородное молоко с высокой стабильностью белков и дисперсной жировой фазы, а также с заданным содержанием жира. От полной раздельная гомогенизация отличается тем, что в данном случае механическое воздействие прилагается только к эмульсии с высокой концентрацией жира, то есть, к сливкам с определенным процентом жирности.
Процесс раздельной гомогенизации выглядит следующим образом. Прошедшее через фильтр для молока сырье сепарируют, получая на выходе сливки и обрат. После этого сливки пропускают через гомогенизатор. Готовую однородную массу снова смешивают с обезжиренным сырьем, доводят до заданного процента жирности (нормализуют), отправляют в ванну пастеризации молока и затем охлаждают. При одноступенчатой гомогенизации массовая доля жира в сливках должна быть не больше 16%. При двухступенчатой – до 25%.
Раздельную гомогенизацию используют, чтобы повысить производительность данного процесса. А также с целью уменьшить степень механического воздействия на белки при изготовлении кисломолочных продуктов, питьевого молока и сыров. Если в сливках, отправленных на раздельную гомогенизацию, содержание жира не превышает 12%, то полученное однородное молоко по органолептическим и физико-химическим параметрам не будет отличаться от молока, прошедшего «обычную» гомогенизацию. Если же содержание жира в сливках оказалось более высоким, то в разлитом по молочным бидонам конечном продукте жир будет отстаиваться быстрее.
Многоступенчатая гомогенизация
Гомогенизацию сырья надо делать после того, как оно прошло через ванны длительной пастеризации. Это связано с тем, что данный процесс снижает устойчивость молочной эмульсии к воздействию высоких температур.
Чтобы жировая фракция продукта, подвергаемого гомогенизации, оказалась в итоге стабильной, надо, чтобы в сырьевой массе было достаточно белка. Только в этом случае мелкие шарики жира быстро получат новые оболочки. Необходимым условием для их образования является «правильное» объемное соотношение СОМО и жира – более, чем шесть десятых.
При изготовлении мороженного, часто применяются смеси, в которых содержание СОМО повышено. В таких случаях используется ступенчатая гомогенизация. Суть ее в том, что сырьевую массу делают однородной в два этапа – сначала при высоком, а потом при низком давлении. В результате конечный продукт получается с более мелкими частицами, а его органолептические характеристики – намного лучше.
При ступенчатой гомогенизации важно поддерживать оптимальную температуру. Если прибор показывает меньше, чем 55 град С, то смесь на выходе, перелитая в термоизолированные емкости, не будет однородной. Нормальным значением считается 70 град С и выше.
Устройство гомогенизатора
Для гомогенизации продукта, перед тем, как отправить его в ванны пастеризации молока, применяются различные аппараты. Самые популярные – клапанного типа. Конструктивно они являются плунжерными насосами с несколькими головками, работающими под высоким давлением.
Агрегат приводится в действие от электромотора через клиноременную передачу. Кривошипно-шатунный механизм, расположенный в масляной ванне, преобразовывает вращательное движение вала в возвратно-поступательное – плунжера. Последний двигается в рабочей камере, всасывая и нагнетая жидкость. Давление, необходимое для гомогенизации сырья, создается за счет наличия манжетных уплотнителей. Смазка деталей КШМ осуществляется в процессе разбрызгивания масла из-за движений коленвала. Охлаждение масла внутренней полости происходит за счет теплообмена с атмосферным воздухом через корпус. Плунжерный блок крепится к корпусу шпильками. Для охлаждения плунжеров используется вода из водопровода.
После фильтров тонкой очистки молока, сырье может подаваться на гомогенизаторы с принудительной системой смазки. В них на дне корпуса есть змеевик с проточной водой для отбора тепла от узлов и деталей, более других нагревающихся из-за трения поверхностей. Для контроля подачи воды, такие устройства обязаны иметь специальное реле.
Плунжерный блок состоит из: корпуса, манжетных уплотнителей, верхней, нижней и передней крышек, нагнетательных и всасывающих клапанов, втулок, прокладок, седел, штуцера, фланца, пружин и фильтра для молока. На торцевой плоскости есть головка для двухступенчатой гомогенизации. Сырье движется под высоким давлением между клапанами и седлами клапанов.
Давление гомогенизации контролируется механическим манометром. Он крепится на верхней части плунжерного блока. Чтобы снизить колебания стрелки, в приборе предусмотрена дросселирующая система. Напротив гомогенизирующих головок располагаются предохранительные клапаны. Они необходимы для того, чтобы исключить резкие скачки давления до недопустимых пределов. Для настройки на срабатывание во время превышения номинального давления служат прижимные винты.
Станины гомогенизаторов делаются литыми или сварными. Во втором случае используются швеллеры и листовая сталь. КШМ смонтирован в верхней части. Плита с электромотором – внутри, на кронштейнах с шарнирными креплениями. Ее поддерживают винты регулировки клиновидных ремней. Бока станины закрываются съемной крышкой, а для установки ее в горизонтальное положение есть четыре винтовые опоры.
Прошедший через молочные фильтры продукт пищевым центробежным насосом подается в плунжерные блоки через всасывающие каналы. После этого жидкость проходит через нагнетательные клапаны под высоким давлением к гомогенизирующим головкам. Там сырье с большой скоростью продавливается между поверхностями седел и гомогенизирующих клапанов, в результате чего становится более однородным. После этого его отправляют на переработку или в термоизолированные емкости на хранение.
Электрогидравлические и ультразвуковые гомогенизаторы
Для гомогенизации молока, прошедшего через молочные фильтры, применяются не только клапанные агрегаты. Могут использоваться гомогенизаторы ротационные или центробежные струйные, электрогидравлические устройства, динамические кавитационные и суперкавитационные смесители-эмульсоры, гидродинамические ультразвуковые аппараты, быстроходные механические мешалки. Но эффективность диспергации продукта, без серьезных нарушений его характеристик, у этих механизмов намного ниже.
В клапанном аппарате молоко, перед тем, как попасть в ванну длительной пастеризации, проходит через канал со скоростью 200 м/с. Число жировых шариков возрастает в 200-500 раз. Суммарная площадь их поверхности увеличивается в 6 – 10 раз. Это превосходные показатели, благодаря чему практически все производства оборудованы именно такими устройствами. С другой стороны, клапанный гомогенизатор является слишком металло- и энергоемким оборудованием. У крупных агрегатов расход электроэнергии доходит до 140 кВт/час. А масса – до 4 тонн. Именно поэтому существуют механизмы другого типа. Так, например, конструкция центробежных молочных гомогенизаторов более простая, чем клапанных. Они менее металлоемкие и содержат меньше быстроизнашивающихся деталей. Но добиться с их помощью высокой степени диспергации сырья пока не удается.
Принцип электрогидравлической гомогенизации молока заключается в следующем. В жидкости создаются сверхвысокие импульсные давления. В результате образовываются ударные волны. Возникающий эффект электрогидравлического удара дает хорошие результаты – шарики жира дробятся с уменьшением в 7 – 8 раз. Кратковременное воздействие на свойства продукта не влияет. Но, при очень длительном, изменяется вкус.
Приведенный способ достаточно эффективен. Эмульгирование полученной однородной жидкости, разлитой по емкостям из нержавеющей стали, доходит до 95%. Степень дисперсности высокая (0,1-0,5 мкм), при длительном хранении эмульсия оказывается устойчивой. Энегро- и металлоемкость УЗ-гомогенизатора в 5-7 раз ниже, чем клапанного, той же производительности. Тем не менее, изучение влияния данного агрегата на свойства молока продолжаются, так как процесс до конца еще не исследован. Пока известно только то, что продукт после УЗ-обработки может получить привкус топленого молока. Считается, что это происходит после взаимодействия с жиром выделяющегося атомарного кислорода. Кроме того, вязкость жидкости значительно уменьшается. Это свидетельствует о деструкции белковых молекул.
Не смотря на существование различных типов гомогенизаторов, именно клапанные, не смотря на некоторые недостатки, обеспечивают достаточную диспергацию молока без изменения его свойств, и потому применяются в промышленности почти повсеместно.