XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

В Российской Федерации молочная промышленность занимает 2 по значимости место. Не существует человека, который, хотя бы несколько раз в жизни, не принимал в пищу молоко в чистом виде, либо же какой-то кисломолочный продукт. Порядка 16% годового рациона человека приходится на молоко и молочные продукты, благодаря своему балансу совершенных питательных веществ данные продукты играют важную роль для растущего организма. По данным статистики за 2019 год российская молочная отрасль сохранила позитивную динамику развития и продаж. По сравнению со статистикой 2018 года прирост составил 2,5%. В 2021 году планируется сохранение положительной динамики развития данной отрасли промышленности, о чем свидетельствует увеличение поголовья молочного скота во многих регионах РФ, а так же открытие новых скотоводческих комплексов.

В связи с увеличением производства молока, было принято решение наладить поставки продукции в Китай. И хотя экспорт в Азиатскую страну стал настоящим прорывом, на данный момент сотрудничество не принесло ожидаемого успеха. Есть вероятность, что с открытием экспорта сыворотки и сухого молока, объемы поставок существенно вырастут, что приведет к достойной прибыли.

Дабы сохранить темп роста на молочные продукты в нашей стране и развить максимальный экспорт в Китай и другие Азиатские страны, перед молочной отраслью стоит следующая задача: производить максимально качественный продукт, с сохранением и увеличением его полезных и вкусовых свойств. Для этого необходимо: усовершенствовать технологию производства; модернизировать линию и отдельные единицы оборудования на ней (в данной работе предлагается именно этот способ); соответствующая квалификация кадров и возможность их карьерного роста; качественная реклама. При соблюдении описанных выше и многих других мер, молочная отрасль РФ «будет крепко стоять на ногах» и сможет «покорить» мировой рынок поставкой достойного продукта.

Метод производства сливочного масла включает в себя следующие стадии:

1.Пастеризация сливок

2.Дезодорация сливок

3.Дополнительная пастеризация

4.Сепарирование сливок и получение высокожирных сливок

5.Нормализация сливок

6.Преобразование высокожирных сливок в масло

7.Фасовка и упаковка.

Рисунок 1- Сепаратор высокожирных сливок

По конструктивному исполнению – сепаратор открытого типа, но с закрытой подачей сливок и закрытым выходом пахты (рис 1.). Выход высокожирных сливок открытый. Сепаратор состоит из станины, приводного механизма, тахометра, барабана и приемно-отводящего-устройства. 

Станина сепаратора состоит из корпуса и чаши, соединенных между собой болтами. В корпусе станины смонтирован приводной механизм, в чаше станины расположен закрепленный на веретене барабан. Для остановки его в чаше смонтированы два тормоза, а для крепления корпуса барабана – два стопорных винта, удерживающих барабан от произвольного вращения при сборке и разборке его.

Приводной механизм состоит из электродвигателя, горизонтального вала с фрикционной центробежной муфтой, винтовой зубчатой передачи и вертикального вала. Фрикционно-центробежная муфта предназначена для постепенной и плавной передачи вращения от электродвигателя к барабану.

Барабан является основным рабочим узлом сепаратора, в котором под действием центробежной силы сливки разделяются на высокожирные сливки и пахту. Он имеет основание, установленное на веретено и прижатое к нему гайкой. В основании установлен тарелкодержатель, на который в определенном порядке насажен комплект конических тарелок с накладками с верхней стороны, образуя межтарелочные зазоры. Отверстия тарелкодержателя и тарелок совпадают между собой, образуя каналы. Сверху пакета тарелок помещена разделительная тарелка, а поверх нее надета крышка, с внутренней стороны которой расположены ребра, опирающиеся на разделительную тарелку. Ребра образуют между разделительной тарелкой и крышкой пространство, по которому поднимается пахта.

Крышка прижимается к основанию барабана затяжным кольцом (гайкой). Кольцо завинчивается против часовой стрелки, что исключает самоотвинчивание его при вращении барабана по часовой стрелке.

Перед началом сепарирования через барабан пропускают воду, подогретую до 40…50 °С. Затем в приемную воронку подают исходные сливки, которые по питательной трубке проходят в тарелкодержатель вращающегося барабана сепаратора. Через отверстия в тарелкодержателе сливки попадают в вертикальные каналы, образованные в конических тарелках, и распределяются в межтарелочных зазорах, где под действием центробежной силы происходит разделение сливок на высокожирные сливки и пахту. Под напором постоянного притока исходных сливок обе фракции поднимаются в верхнюю часть барабана, откуда через патрубки отводятся наружу на дальнейшую переработку.

Изобретение относится к сепараторам для разделения жидкостей, а именно для получения высокожирных сливок, и может быть использовано на маслодельных заводах при производстве сливочного масла.

Рисунок 2-модернизируемая часть сепаратора

На рисунке 2 изображен сепаратор для получения высокожирных сливок.

Сепаратор содержит установленный на вертикальном валу барабан, состоящий из основания и крышки, соединенных затяжным кольцом, и полого тарелкодержателя с набранным на нем пакетом конических тарелок, над которым установлена разделительная тарелка. В крышке барабана установлены питающая труба и напорный диск, служащий для вывода пахты, и выполнены каналы для вывода сливок, причем каждый из них состоит из двух участков, один из которых расположен радиально и заглушён у выпускного отверстия, а другой расположен перпендикулярно первому участку и направлен в сторону, противоположную направлению вращения барабана, при этом угол. α между осью второго участка и касательной, проведенной в точке пересечения указанной оси с наружной поверхностью крышки, составляет 20-35°. В крышке выполнена выточка, имеющая в сечении форму трапеции, большее основание которой обращено к приемнику сливок, установленному на чаше привода, а на меньшем расположены выпускные отверстия вторых участков каналов для вывода сливок. Стенка приемника сливок расположена на расстоянии от оси барабана, в 3-4 раза превышающем расстояние от оси барабана до отверстий в крышке, из которых выбрасываются высокожирные сливки. Такое соотношение удлиняет траекторию и время полета частиц высокожирных сливок, и они в меньшей степени дробятся при ударе о стенку приемника высокожирных сливок. Выполнение каналов для вывода сливок ступенчатыми, выдерживание угла в пределах 20-35° и глубокая выточка в крышке обеспечивает сниженную скорость вылета частиц высокожирных сливок из барабана, а расширение к периферии выточки в крышке предотвращает удар частиц высокожирных сливок о тело крышки

Для получения максимальной производительности при выработке высокожирных сливок различной концентрации в осевой части крышки устанавливают сменные шайбы, внутренние отверстия которых имеют разные размеры, каждый размер из которых предназначен для определенного вида сливочного масла.

Сепаратор работает следующим образом.

Исходные сливки по питающей трубе поступают в пакет конических тарелок ,где разделяются на высокожирные сливки и пахту. Высокожирные сливки вытесняются к оси барабана и, переливаясь через сменную шайбу, выводятся из барабана по каналам в крышке в приемник. Пахта вытесняется к периферии барабана и, проходя между разделительной тарелкой и крышкой барабана через отверстия в последней (не показаны), поступает в напорную камеру, из которой напорным диском выводится из сепаратора. Давление, на выходе пахты регулируют с помощью дросселя и контролируют по манометру (не показаны).

Добавление влаги в высокожирные сливки можно производить путем повышения давления на выходе пахты, что способствует также повышению производительности по высокожирным сливкам. Изменяя давление на выходе пахты, можно довести концентрацию высокожирных сливок до требуемой, т.е. обеспечить нормализацию высокожирных сливок в потоке.

Испытания сепаратора показали его стабильную и надежную работу, повышение производительности, а также снижение дестабилизации жировой эмульсии, что позволило улучшить качество высокожирных сливок и вырабатываемого из них сливочного масла.

.Список литературы

1. Машины и аппараты пищевых производств : учебник для вузов : в 3 кн. Кн. 1 /М38 СТ. Антипов [и др.]; под ред. акад. РАСХН В.Н. Панфилова,— М.: Высш. Шк.. 2001.

2. Крусь Г.Н., Храмцов А.Г., Волокитина З.В., Карпычев С.В. "Технология молока и молочных продуктов".М.:"КолосС", 2004г.

3. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. "Технология и техника переработки молока". М.: "КолосС", 2003г.

4. Bylund G. Dairy processing handbook. Cornell University, USA.: Tetra Pak Processing Systems AB, 2009, 452 p.