Молоко и его свойства

 

Рис. 2.6 Закрытый                  Рис. 2.7 Закрытый цилиндрический фильтр                             

дисковый очиститель               для молока

для молока

 

Фильтры с тканевой перегородкой имеют недостатки: кратковременность безостановочной работы; частые разборки и сборки фильтров; вероятность порыва фильтровальной ткани; прохождение молока через слой механических примесей; уменьшение производительности во время работы (с увеличением толщины осадка возрастает сопротивление и уменьшается скорость фильтрации).

Оборудование для очистки  молока, как правило, входит в состав современных доильных установок с молокопроводом.

Молочно-магистральный  фильтр (рис. 2.8) состоит из корпуса 1, фильтрующего элемента 2, уплотнительных колец 3, 6 и направляющей 7. Молоко проходя под напором или разряжением через фильтрующий элемент 2 очищается от загрязнений. Последний разбирается для промывки и замены фильтрующих элементов (лавсан или энант).

Для непрерывной работы доильной установки их устанавливают параллельно и подключают через трехходовой кран.

Наиболее прогрессивна центробежная очистка молока в очистителях-охладителях, главной частью которых является быстро вращающийся барабан. Под действием центробежной силы частицы грязи отбрасываются к стенкам барабана и постепенно накапливаются там. Пространство в барабане между стенками и тарелкам называется грязевым. Молокоочиститель нормально работает до тех пор, пока его грязевое пространство не заполнится так называемой сепараторной слизью. Срок непрерывной работы молокоочистителя составляет около двух–трех часов. Обычно центробежные молокоочистители комплектуются вместе с пластинчатыми охладителям. Производительность центробежных молокоочистителей увеличивается при нагреве молока до температуры 40...45 °С.

 

Рисунок 2.8 Фильтр молочно-магистральный:

1 – корпус; 2 – фильтрующий элемент; 3, 6 – уплотнительное кольцо;

4 – гайка; 5 – переходник; 7 – направляющая

 

За рубежом, в частности  в Швеции, созданы фильтры из прессованной бумаги специальной пропитки, а во Франции разработаны приспособления из волокнистого материала, позволяющего удалять из молока частицы размером 30 мкм и более. Но, учитывая, что все эти материалы одноразового пользования, и не рассчитаны на большое количество фильтруемого молока, они подходят лишь для малых фермерских хозяйств. На крупных предприятиях для получения высококачественного молока используют сепараторы-молокоочистители. Но они сложны в изготовлении, дороги, материало- и энергоемки, да и требуют при эксплуатации соблюдения особых правил техники безопасности и обслуживания.  
Научно-производственным предприятием «Коиверс-фильтр», с учетом ранее опубликованных Государственным научным центром РФ «Физико-энергетический институт» (г. Обнинск) результатов НИОКР, доработан  и в настоящее время освоен выпуск комбинированного пленочно-зернистого фильтра Ф-01М.

Фильтр (рис. 2.9) позволяет очищать  от 5 до 8 т молока за цикл при максимальной пропускной способности 10 м3/час.

                                   

                     Рисунок 2.9 - Фильтр Ф-01М

 
В режиме фильтрации молоко сначала  поступает в верхнюю секцию, где  сформированный рассекателем тангенциальный (параллельный сетке) поток очищаемой  жидкости отбрасывает примеси на периферию сетки (что способствует ее самоочищению), а молоко освобождается от крупных механических примесей.

Далее молоко, поступая в нижнюю секцию, проходит через слой зернистой засыпки, где окончательно очищается от мелких (до 40 мкм) примесей.

Мойку (регенерацию) фильтра ведут без разборки корпуса фильтра и его демонтажа за счет обратного тока промывочной жидкости. Для чего напорный и сливной гибкие шланги просто меняют местами. При этом в нижней секции гранулы поднимаются вверх и интенсивно перемешиваются, а задержанные ими частицы механических примесей поток подхватывает и выносит сначала в верхнюю секцию, а затем за пределы фильтра в сливную линию (канализацию). Мойку фильтра и всего оборудования молококомплекса фермы можно проводить одновременно без дополнительных операций и затрат времени на регенерацию фильтра. Промывка может осуществляться как горячей водой (75-85°С) так и моющедезинфецирующими растворами, разрешенными для использования в пищевой промышленности. По окончании этого процес са фильтр снова готов к работе. Профилактическую разборку фильтра проводят по мере необходимости (не реже чем раз в месяц) для удаления остаточных примесей, главным образом, ворсинок (шерсть животных).

Срок службы фильтрующего материала  более 5 лет, тогда как марля рассчитана на 10 дней, вафельная ткань и фланель - на 45 дней, лавсан - на полгода.

Фильтр прост в эксплуатации, установка фильтра занимает не более 20 минут и не требует дополнительного  обслуживающего персонала.  
Фильтр Ф-01М прошел государственные испытания и разрешен к производству, получен гигиенический сертификат Госсанэпиднадзора РФ №77.99.05.510 Д.1008762.12.05. от 21 декабря 2005 г., защищен патентом РФ.  
Испытания комбинированного пленочно-зернистого фильтра Ф-01М на молочных фермах, проведенные лабораторией ЦГСЭН г. Обнинска, данные бактериологических и химических анализов сырого молока показали, что профильтрованное молоко по механической загрязненности имеет группу чистоты не ниже I по ГОСТ Р 52054-2003, а общее количество микробов уменьшилось в 6 раз. Органолептические и биохимические свойства молока (кислотность, плотность, жирность) при фильтровании не изменяются.  
Помимо ферм, фильтр можно использовать на линиях приемки «холодного» молока молокозаводов и молокоприемных пунктов, а также на линиях пастеризации (вместо сепараторов-молокоочистителей).  
Ранее считалось: фильтровать молоко при температурах ниже 20"С недопустимо из-за неизбежной потери жирности. Действительно, в этих условиях жировые шарики находятся не в растворенном, а в суспензированном состоянии, и поэтому должны задерживаться фильтром вместе с частицами примесей. Однако проведенные эксперименты показали, что до и после очищения жирность молока при температуре 4-10°С одинакова. Этот результат - следствие удачно выбранного материала зернистой засыпки. Элементы последней, благодаря принятой технологии изготовления, очень гладкие и с такими свойствами поверхности, которые исключают прилипание жировых шариков за счет молекулярных сил адгезии.  
Фильтр Ф-01М используется в различных регионах России, а также в странах СНГ (Украина, Беларусь, Казахстан). Всего выпущено более 2500 шт.

На сегодняшний день для очистки молока на фермах используются различные текстильные и нетканые материалы:

• полиэфирные и полипропиленовые ткани,
• хлопчатобумажная марля,
• фланель,
• «вафельная» ткань
• вата.

Принцип работы данных фильтров заключается в следующем. Фильтр представляет собой мембрану, работающую по принципу сита (марля, лавсан, нержавеющая сетка и др.), где фильтрующая способность определяется диаметром отверстия. Однако указанные материалы не обеспечивают качественную очистку молока в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье — сырье».

Использование нетканых фильтрующих элементов на доильных установках для очистки молока от различных загрязнений, изготовленных иглопробивным способом с односторонним подплавлением поверхности и термостабилизацией повышает эффективность очистки от различных примесей и улучшает качества молока-сырья. Однако, даже в фильтрах из нетканых материалов, если фильтр засоряется, то отверстия забиты и давление начинает проталкивать более пластичные частицы грязи внутрь, которые и являются основными причинами развития бактерий в молоке. Поэтому все существующие фильтры можно использовать лишь как фильтры грубой очистки.

В настоящее время  удалось создать принципиально  новый фильтр для тонкой очистки  молока — фильтр, который большие жировые шарики (20-25 мкн) пропускает беспрепятственно, а мелкую грязь (10 мкн) задерживает внутри фильтрующего элемента (рисунок 2.9).

 

                            

Рисунок 2.9 – Фильтр тонкой очистки молока

 

Фильтр тонкой очистки  молока изготавливается из экологически чистого и разрешенного к применению в пищевой промышленности сертифицированного полипропилена методом экструзионного напыления, позволяющим изготовить фильтрующий элемент с достаточно большим объемом фильтрующего тела.

Проводящие каналы такого фильтра велики (40-50 мкн), но полимерные нити, которые образуют их, имеют ворсинки. Внутри фильтрующего элемента полимерные нити уложены в определенном порядке и образуют огромное количество проводящих каналов, внутреннее пространство которых заполнено этими ворсинками. Когда молоко под давлением попадает в фильтр (Максимальное рабочее давление при перекачке через фильтрующий элемент — до 25 атм.) массивные жировые шарики без труда раздвигают ворсинки и легко следуют по каналам, а более легкие грязевые частички застревают в канале (рисунок 2.10).

 

Рисунок 2.10 - Схема фильтрующего элемента.

 

Конструктивно фильтр состоит  из корпуса, сделанного из нержавеющей стали, что гарантирует долгий срок эксплуатации, и сменного цилиндрического фильтрующего элемента, выполненного из пищевого полипропилена, размещенного внутри корпуса.

Фильтрующий картридж рассчитан  на очистку до 5-10 тонн парного молока (в зависимости от загрязнённости молока). При фильтрации охлаждённого молока эти показатели снижаются на 25%. Это связано с тем, что по мере остывания молока грязевые частички растворяются в молоке до состояния, когда ни один фильтр не сможет их задержать.

Данный фильтр эффективно очищает молоко не только от механической грязи на 98%, понижая его бак обсемененность, кислотность и повышая, таким образом, термостойкость, но и существенно снижает количество соматических клеток на 50-60% за счет удаления из молока гнойно-кровяных продуктов мастита.

Фильтрующий элемент  в среднем рассчитан на 5-10 т молока средней загрязненности, учитывая его стоимость, можно рассчитать, что на фильтрацию 1 литра расходуется 1-2 копейки, при этом разница между первым и высшим сортом, достигнутого с помощью фильтрации, составляет в среднем один рубль.

Фильтры тонкой очистки  молока универсальны, просты в использовании и обслуживании. Фильтр можно использовать на любом участке технологической цепи получения молока, но при условии наличия насоса. Для использования фильтра не нужно специально обученного персонала — с этой задачей справится каждый сотрудник.

Как и любое другое технологическое оборудование - системы  фильтрации достаточно дорогостоящи, однако кажущаяся экономия при их выборе может обернуться значительно  большими затратами в будущем. Как показывает практика, разброс по качеству и долговечности фильтрационных систем, представленных на рынке достаточно велик. Оборудование одного и того же типа и мощности может прослужить и 30 лет, а может прийти в негодность и через 3-4 года эксплуатации. На какие же критерии качества при выборе фильтрационного оборудования стоит обратить внимание?  
Задача любого фильтра - удаление из жидкости нежелательных примесей, поэтому максимально высокой должна быть и гигиеничность самого оборудования. Причем, конструкция фильтрационного оборудования и материалы, из которых оно изготовлено должны предоставлять возможность его стерилизации прямым паром или полноценной мойки в течение долгих лет эксплуатации. Оптимальным материалом для изготовления корпусов фильтров является пищевая нержавеющая сталь, внутренняя поверхность которой должна быть качественно отполирована во избежание сорбции бактерий.

Прокладки корпусов и  прокладки, уплотняющие фильтр-патроны, применяемые в современных фильтрах изготавливаются из полипропилена, тефлона, силикона, т. е материалов нейтральных к продукту.  
В виноделии в качестве материала для изготовления фильтр-элементов сейчас популярны полипропилены, нейлоновые, ацетатные мембраны. Кроме того, различные виды фильтр-картонов и их аналогов на основе целлюлозы с добавками кизельгура, перлита и добавками, усиливающими поверхностный заряд фильтра для улучшения сорбции бактерий. По структуре фильтр-картоны, используемые в таких фильтрах похожи на те, что используют в фильтр-прессах, но они, проходя сложную процедуру сертификации, включающую испытания на разрыв в намоченном состоянии, многократную обработку паром, горячей водой и химическими средствами, разрешенными для контакта с фильтр-картоном. Во избежание заражения фильтруемого перед розливом напитка используются фильтры, имеющие герметичную конструкцию. Еще один критерий эффективности фильтрационного оборудования - способность выдерживать определенное давление при повышении мощности, достигаемая за счет высокой степени герметизации. Другие показатели качества - грязеемкость, производительность, возможность объемного и поверхностного поглощения частиц.  
Немаловажным положительным моментом при выборе фильтрационного оборудования и его поставщика является возможность проведения лабораторных или производственных испытаний, демонстрирующих возможности оборудования при работе с конкретным продуктом. Практически все наиболее крупные и солидные компании-поставщики оборудования предоставляют такие возможности.

Безусловно, самый важный показатель эффективности работы фильтрационного оборудования - конечный результат фильтрации. Если микробиологический анализ показывает неудовлетворительные результаты, от приобретения такого оборудования лучше воздержаться.  
Рынок фильтрационного оборудования в России имеет значительный потенциал роста. Отличные результаты, которые показывают современные системы фильтрации на тех российских предприятиях, где они уже установлены, позволяют надеяться, что их примеру последуют и другие заводы, нуждающиеся в реконструкции.

 

 

2.2 Бактофугирование

 

 

Как известно, молоко, поступившее  в переработку должно быть очищенным  от инородных включений. Для очистки  используют фильтры, затем сепараторы-молокоочистители, для микробиально чистого молока - способы и оборудование для бактофугирования, т.е. имеются возможности использования центробежной силы для удаления из молока микроорганизмов. Существует такой способ, как центробежное бактоотделение.