CC BY
10
УДК 621.928.42
АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРАТОРА-ОСВЕТЛИТЕЛЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНЫХ НАПИТКОВ НА ОСНОВЕ СЫВОРОТКИ
Э.В. Боровкова, В. А. Мишакова, И.В. Пузиков
Рассматриваются общие сведения о молоке и молочных продуктах из осветленной сыворотки, технология получения этих продуктов, рассматривается основной процесс осветления сыворотки, анализируется основные параметры сепаратора-осветлителя.
Ключевые слова: молоко, молочные напитки, осветление, сепаратор.
Молоко и молочные продукты играют огромную роль в питании людей. Они способствуют усвоению нужных компонентов и повышают полноценность пищевого рациона. Молоко богато белками, жирами, углеводами, а также витаминами и минеральными веществами. Ассортимент молока зависит от используемого молочного сырья, содержания жира и от режима термической переработки.
При производстве молока образуется молочная сыворотка, которая представляет собой продукт с набором полезных веществ. Производят молочные продукты из осветленной сыворотки. Получаемые напитки обычно различаются по способу производства и составу, так же в их ассортимент добавляют различные сиропы, соки, сахар и ароматические добавки [1].
Технология производства молочных продуктов и состоит из следующих этапов. Первый этап является общим для всех продуктов, который состоит в приеме и подготовке сыворотки, резервирование, т.е. хранение, приготовление хитозана кон-цетрацией 3-7 % и внесение его в сыворотку и ее осветление.
При производстве ферментированных продуктов осуществляется пастеризация, охлаждение, внесение дополнительных компонентов (например, сахар, лактобактерий и др.), заквашивание, сквашивание и охлаждение.
При производстве неферментированных напитков в составление смеси с натуральными компонентами до термической обработки, затем проводят пастеризацию, отделение белкового осадка, внесение дополнительных консервантов и охлаждение. После охлаждения всех молочных продуктов осуществляется розлив, упаковка и хранение.
Одной из важных операций является осветление сыворотки. Она заключается в выделении сывороточных белков при изменении их белковой молекулы под действием различных денатураций. Получив белок с нужной структурой с помощью одного из видов денатурации, следует вывести этот белок с помощью процесса коагуляции, который представляет собой выделение или свертывание, или соединение мелких диспергированных частиц в большие по размеру агрегаты. После коагуляции и денатурации белки необходимо выделить из сыворотки путём ее осветления.
Осветление сыворотки проводят при помощи стационарных методов: осаждение, фильтрование, ультрафильтрация, или с использованием центробежных сил: центрифугирование, сепарирование и др. Осуществляется при помощи отстойников, фильтрующих центрифугах, центрифугах периодического действия и в сепараторах.
Анализ показал, что наиболее качественное осветление происходит при сепарировании за счет большого количества получаемого фильтрата, точности, быстроты проходящего процесса и меньших энергозатратах. Данный процесс реализуется в сепараторах различных видов.
Основными характеристиками работы сепаратора являются производительность и фактор разделения.
Производительность сепаратора-осветлителя [2]
Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Вып. 3
П
2 2 _ 2п • H • Rq • RM • (Rq - RM) • ю Ар • sina • r ц
= h+5 :
где ю - угловая скорость вращения барабана; Ар - разность плотности частицы и сыворотки; а - угол образующей тарелки; г - радиус отделяемой частицы; И - расстояние между тарелками по вертикали; 5 - толщина тарелки; 2 - число тарелок; Н - высота тарелки; Rб, Rм - максимальный и минимальный радиусы тарелки; т - вязкость сыворотки.
Важнейшая характеристика сепаратора - его разделяющий фактор Ф, под действием которого осуществляется технологический процесс. Разделяющий фактор определяют по комплексу параметров сепаратора [3]
Ф
Z • n(R 2 - R2 )H • n2
б м
4,6• П •lg
R
б
R
м
где п - частота вращения ротора барабана, или для суспензии «сыворотка-хлопья белка» по формуле [4]
18ц
Ф =
(рп - Рж ) • d
где рп - плотность белковой частицы; рж - плотность молочной сыворотки; ё - эквивалентный размер частицы, подлежащей выделению.
Проанализируем, как влияет на производительность и фактор разделения сепаратора-осветлителя его конструктивные и кинематические параметры и параметры загружаемой в него молочной сыворотки.
Исследование эффективности работы сепаратора-осветлителя по параметру производительность и фактор разделения будем осуществлять в зависимости от частоты вращения сепаратора, которая может варьироваться в диапазоне п = 4000...8000 об./мин.
Графики зависимости производительности и фактора разделения сепаратора-осветлителя от частоты вращения ротора сепаратора при разных углах наклона образующей тарелки представлены на рис.
П(п), М3/ч
2, а
1, а в * t
* ' s ,'L 6 * t У * r ''/l.j
X 2, 6
i y
2. в
Фп О0/М1ГН
410й
3,510«
310б
ЗЮ3
4103
5-Ю3 6 1 03 7 1 03 п. об/мин
Рис. Графики зависимости производительности (1 - а, б, в) и фактора разделения
(2 - а, б, в) модернизированного сепаратора-осветлителя с числом тарелок 165 штук от частоты вращения ротора при углах наклона образующей тарелки
a =400 (-), 500 (—), 600 (—)
Производительность сепаратора-осветлителя молочной сыворотки в зависимости от частоты вращения ротора при a = 40° составляет приблизительно 1,75... 12 м3/ч;
при a = 50° - 2.14,2 м3/ч; при a = 60° - 2,4.16,1 м3/ч.
Таким образом, важнейшими взаимосвязанными характеристиками сепаратора-осветлителя фактор разделения и производительность. При этом любые конструктивные изменения сепаратора-осветлителя, приводящие к повышению его производительности, не должны отрицательным образом сказываться на факторе разделения. Поэтому эти два параметра необходимо исследовать в совокупности.
Анализ основных параметров сепаратора-осветлителя показал, что с увеличением угла наклона образующей тарелки производительность возрастает, но фактор разделения осветленной сыворотки снижается. Поэтому наиболее оптимальным считается
значения угла a = 50° .
Список литературы
1. Евдокимов Т. А., Василисин С.В., Золотарева М.С. Осветление творожной сыворотки природным полимером хитозаном // Молочная промышленность, 2005. № 10 С. 61-63.
2. Машины и аппараты пищевых производств: в 2 кн. Кн. 1. / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков [и др.] / под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. М.: Высшая школа, 2001. 703 с.
3. Липатов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Экономика, 1986. 271 с.
4. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки. М.: ДеЛи принт, 2004. 587 с.
Боровкова Элеонора Владимировна, магистрант, eleonora. borovkova@ yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мишакова Вероника Александровна, бакалавр, smmmms@,bk. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пузиков Иван Валерьевич, студент, zalesniyr@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE MAIN PARAMETERS OF THE SEPARATOR-CLARIFIER FOR THE DAIRY DRINKS BASED ON WHEY
E.V. Borovkova, V.A. Mishakova, I.V. Puzikov
The article deals with General information about milk and dairy products from clarified whey, the technology of obtaining these products, the main process of serum clarification is considered, the main parameters of the separator-clarifier are analyzed
Key words: milk, milk drinks, clarification, separator.
Borovkova Eleonora Vladimirovna, master, eleonora. borovkova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mishakova Veronika Aleksandrovna, bachelor, smmmms@,bk.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Puzikov Ivan Valeryevich, student, zalesniyr@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
