Деаэраторы

Рис.2 Задняя часть молоковоза.

Воздух и газы, содержащиеся в молоке

В молоке всегда содержится большее или меньшее количество воздуха и газов. Объем воздуха в молоке, находящемся в коровьем вымени, зависит от содержания воздуха в крови животного. Содержание кислорода (02) невелико, поскольку этот газ химически связан гемоглобином, в то время как процент двуокиси углерода (С02) сравнительно высок, потому что кровь переносит ее в большом количестве от клеток к легким. Общее содержание воздуха в молоке, находящемся в вымени, может составлять 4,5-6%, из которых на долю кислорода приходится около 0,1%, азота — около 1% и двуокиси углерода 3,5-4,9%. Во время доения молоко контактирует с воздухом, подвергается его воздействию. Атмосферный кислород в нем растворяется, в то время как двуокись углерода улетучивается. Часть воздуха, попавшего в молоко, не растворяется в нем, а сохраняется в виде мелкой дисперсии, в дальнейшем присоединяясь к жиру. После доения и сбора во флягу или охлаждаемый танк молоко может содержать 5,5-7,0% воздуха, что составляет в среднем 6% объема. См. таблицу 1. Воздух может находиться в молоке в трех состояниях: диспергированном, растворенном и химически связанном. Соотношение этих форм изменяется под воздействием температуры и давления. Например, при повышении температуры процессе пастеризации растворенный воздух переходит в диспергированное состояние и может стать причиной некоторых проблем во время переработки молока

Таблица 1. Содержание газов (об. %) в сборном сыром молоке, приготовленном для потребительского рынка

  Кислород Азот Двуокись углерода Всего
Минимум 0,30 1,18 3.44 4,92
Максимум 0,59 1.63 6.28 8,50
В среднем 0,47 1,29 4,45 6,21

Дальнейшее подмешивание воздуха

В основном воздух попадает в молоко на ферме, во время транспортирования и его приемки на молочном заводе. Поэтому ничего странного нет в том, что поступающее молоко содержит в своем объеме до 10% воздуха или даже больше. На этом этапе преобладает воздух в виде тонкой и грубой дисперсии. Диспергированный воздух
может являться причиной следующих проблем:

  •     Неточности в измерении объема молока
  •     Пригорания к нагревающим поверхностям пастеризатора
  •     Уменьшения степени обезжиривания
  •     Снижения точности автоматической нормализации в процессе обработки
  •     Концентрирования воздуха в сливках, что приводит к
  • —        неточной нормализации по жирности
  • —        пригоранию сливок на поверхностях теплообменных аппаратов
  • —        преждевременному сбиванию сливок, приводящему к
  •     потерям при производстве масла
  •     налипанию жира в верхней части упаковки

Уменьшения стабильности кисломолочных продуктов (отделения сыворотки).

Для того чтобы избежать всех этих неприятных последствий, применяются различные способы деаэрации.

Рис.2 Задняя часть молоковоза.

Рис.2 Задняя часть молоковоза.

1 Шланг для забора молока 
2 Фильтр 
3 Насос 
4 Деаэратор 
5 Измерительное устройство 
6 Обратный клапан 
7 Блок клапанов 
8 Сливное отверстие 
9 Сливной шланг

Удаление воздуха при сборе молока

Во время сбора молока в молоковозы из фляг или охлаждаемых танков количество молока, поступающего от каждой фермы, измеряется с помощью счетчика при перекачивании молока. Чтобы получить максимально точные данные, непосредственно перед замером молоко пропускается через деаэратор. Поэтому большинство молоковозов оснащены этими устройствами, через которые должно пройти молоко перед измерением его объема, после чего оно попадает в автоцистерну.

Одна из таких систем (Wedholms, S) показана на рис.2. Насосное хозяйство находится в отсеке, размещенном в задней части молоковоза. Назначение этого оборудования — фильтрование, перекачивание, удаление воздуха и измерение объема молока до его попадания в цистерну.

Заборный шланг (1) присоединяется к емкости с молоком. Молоко проходит сквозь фильтр (2) и поступает в деаэратор (4). Позитивный насос (3) является самовсасывающим.

Вместе с повышением уровня молока в деаэраторе поднимается и находящийся в нем поплавок. На определенном уровне поплавок закрывает клапан в верхней части сосуда. Давление в сосуде повышается, вследствие чего срабатывает
обратный клапан (6). Молоко проходит через счетчик (5) и блок клапанов (7) в баки цистерны. Слив происходит через отверстие (8) с помощью шланга (9).

Приемка молока

По прибытии на молокозавод молоко снова будет содержать диспергированный воздух, который попал в него из-за тряски по дороге с фермы. Как правило, при перекачивании молока в приемные емкости снова осуществляют измерение

Рис.3 Приемка молока  на молокозаводе  с использованием  деаэратора (1) и счетчика  для измерения объема (2)

Рис.3 Приемка молока на молокозаводе с использованием деаэратора (1) и счетчика для измерения объема (2)

количества молока. И в этом случае для получения точного результата оно должно сначала быть пропущено через деаэратор такого же типа (рис.3).

Впускное отверстие цилиндрической емкости должно находиться на более
низком уровне, чем выпускная груба цистерны, так как молоко будет в нее
поступать самотеком, а не нагнетаться насосом. Система может работать в
ручном или автоматическом режиме.

В обоих случаях эффективность деаэрации во многом зависит от того, каково содержание воздуха и насколько мелко он диспергирован. Мельчайшие
воздушные пузырьки не удаляются.

Обработка в вакууме

Для удаления растворенного воздуха или мелких его пузырьков из молока с
успехом применяется метод вакуумной деаэрации. Предварительно нагретое
молоко подается в расширительный сосуд (рис.4), в котором создается

вакуум, соответствующий кипению при температуре на 7-8°С ниже температуры предварительного нагрева.

Температура молока, поступающего в бак деаэратора при 68°С, немедленно снижается до 60°С. В условиях вакуума происходит кипение продукта, и растворенный воздух выделяется вместе с испарениями.

Пар проходит встроенный в сосуд конденсатор, конденсируется и возвращается в молоко, в то время как воздух вместе с газами удаляется из сосуда вакуумным насосом.

При производстве йогурта вакуумный сосуд не оснащается конденсатором, поскольку молоко в этом случае обычно слегка конденсируют (на 15-20%). Испарения в этом случае конденсируются отдельно.

Рис.4 Поток молока и воздуха в вакуумном деаэраторе со встроенным  rонденсатором. 1	Встроенный конденсатор 2	Отверстие тангенциального входа 3	Выпускная труба с системой контроля уровня

Рис.4 Поток молока и воздуха в вакуумном деаэраторе со встроенным rонденсатором.
1 Встроенный конденсатор
2 Отверстие тангенциального входа
3 Выпускная труба с системой контроля уровня

Деаэрация в процессе обработки молока

Цельное молоко поступает в пастеризатор, где оно нагревается до 68°С. Затем оно направляется в расширительный сосуд для вакуумной обработки. Для оптимизации процесса молоко поступает в вакуумную камеру по касательной через широкое отверстие, что позволяет ему распределиться тонким слоем по стенке сосуда. Расширение пара, испаряющегося из молока при входе в сосуд, ускоряет движение потока вниз по стенке.

По мере движения вниз, к выпускному отверстию, также расположенному в касательной плоскости, скорость потока замедляется. Таким образом, входная и выходная скорости идентичны.

Подвергнувшееся деаэрации молоко, температура которого теперь
составляет 60°С, сепарируется, нормализуется и гомогенизируется, а затем поступает обратно в пастеризатор для окончательной тепловой обработки.

Если сепаратор является частью технологической линии, перед ним должен стоять регулятор потока, который обеспечивает постоянный поток через
деаэратор. В этом случае гомогенизатор должен быть снабжен контуром
циркуляции (обхода). Если в линии нет сепаратора, постоянный поток через деаэратор будет поддерживать сам гомогенизатор (без контура циркуляции).

Рис.5 Линия обработки  молока с деаэратором 1	Пастеризатор   2	Деаэратор   3	Регулятор потока   4	Сепаратор   5	Устройство для  нормализации     молока   6	Гомогенизатор   7	Труба для выдержки   8	Подкачивающий насос   9	Вакуумный насос

Рис.5 Линия обработки молока с деаэратором
1 Пастеризатор
2 Деаэратор
3 Регулятор потока
4 Сепаратор
5 Устройство для
нормализации молока
6 Гомогенизатор
7 Труба для выдержки
8 Подкачивающий насос
9 Вакуумный насос