Министерство образования и науки
Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого
Институт сельского хозяйства и природных ресурсов
Кафедра механизация с/х машин

Контрольная работа на тему
«Механизация машинного доения коров. Оборудование для первичной обработки и переработки на ферме»

Содержание:
1 Механизация первичной обработки и переработки молока ………….……3

Оборудование для очистки молока…………………………..…..4
Оборудование для охлаждения молока………………………….7
Пастеризация молока…………………………………………..…11
Стерилизация молока……………………………………………..13

Список литературы…………………………………………………… ………..15

1 МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

Молоко – скоропортящийся продукт. При благоприятных условиях в нем быстро развиваются микроорганизмы. Поэтому качество молока и молочных продуктов зависит от своевременной его обработке и переработки.
Первичная обработка молока проводится для сохранения его санитарно- гигиенических, пищевых и технологических свойств.Первичная обработка молока включает в себя очистку его от механических примесей, охлаждение, хранение, транспортировка.
Переработка молока (получение сливок, сметаны, масла, сыров) – проведение операций, направленных на изменение его первоначальных свойств и качеств.
Для механизации первичной обработки и переработки молока наша промышленность выпускает разнообразные машины и оборудование: охладители, очистители-охладители, холодильные установки, пастеризаторы, сепараторы, маслоизготовители.

Оборудование для очистки молока

Первой операцией в технологической схеме первичной обработки молока стоит его очистка от механических примесей, для чего молоко пропускают через сетчатые, марлевые и фланелевые фильтрыили используют центробежные очистители . Для очистки молока применяются фильтры периодического и непрерывного действия.
Фильтры периодического действия применяются при доении со сбором молока в переносные ведра и устанавливаются на горловинах фляг и танков. В качестве рабочих элементов таких фильтров применяются ватные диски, марля, фланель, бумага, металлическая сетка, синтетические материалы.
Ватные диски с гладкой или вафельной поверхностью хорошо очищают молоко, но медленно его фильтруют, что требует увеличения поверхности фильтра. После использования диски уничтожают.
Марлевые фильтры широко применяются на фермах и комплексах, особенно в настоящее время. Однако они быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспечивают надлежащей степени очистки молока.
Лавсановые фильтры имеют более высокую прочность ткани (1 м 2 лавсана заменяет 40 м 2 марли), обеспечивают высокую степень очистки молока при достаточно высокой и постоянной скорости фильтрования.
Цедилки (рис. 1) состоят из чашеобразного корпуса, двух конических решеток, фильтрующего элемента и грязевого желоба. Конусовидная форма решеток увеличивает фильтрующую поверхность, а также способствует лучшей очистке молока, поскольку нерастворенные загрязнения скользят по стенке решетки в желобок.

Рис. 1 Цедилка: 1 – верхняя решетка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – нижняя решетка
Фильтры непрерывного действия применяются в доильных установках с поточными молочными линиями и в линиях первичной обработки молока. Такие фильтры могут работать как при избыточном, так и вакуумметрическом давлениях.
Цилиндрический фильтр с подачей молока под избыточном давлением. Молоко под давлением 200 кПа подается через входной патрубок 7 фильтра (рис.2), заполняя пространство между фильтровальной тканью 6 и внутренним цилиндром. Проходя через фильтровальную ткань и сетку, очищенное молоко выходит через патрубок 8. Герметичность сборки фильтра достигается установкой под крышку 2 резиновой прокладки. Скопившийся воздух выходит через кран в крышке. Для контроля давления на патрубке 7 устанавливается манометр.
Рис. 2. Цилиндрический фильтр: 1 – наружный цилиндр; 2 – крышка; 3 – опора; 4, 5 – луженые сетки; 6 – фильтровальная ткань; 7 – патрубок для впуска молока; 8 – патрубок для выпуска молока; 9 – слив

Цилиндрический вакуумированныйфильтр применяет ся для очистки молока в потоке при доении коров со сбором молока в молокопровод.
Сепараторы - очистители. Наиболее эффективная очистка молока достигается при применении центробежных очистителей (рис. 3).

Рис. 3. Технологическая схема сепаратора-очистителя:

1 – вал барабана; 2 – основание корпуса; 3 – гайка; 4 – корпус барабана; 5 – тарелки; 6 – гайка молокопровода; 7 – молочный патрубок; 8 – приемная трубка; 9 – тарелкодержатель; 10 – грязевая камера; 11 – напорный диск.

Работает сепаратор – очиститель следующим образом. Через открытый кран молокоприемника молоко поступает в приемную поплавковую камеру, обеспечивающую постоянством расхода постоянный напор. Затем молоко через калиброванное отверстие поступает в центральную трубку барабана сепаратора, в котором оседает большая часть механических примесей. Далее молоко, проходя через пространство пакета тарелок, дополнительно очищается и, собираясь в центральной части барабана, выходит через боковое окно в корпусе барабана в сборник.

1.2 Оборудование для охлаждения молока
Существует много способов охлаждения молока на фермах. Различают искусственный и естественный способы охлаждения молока. Охладители молока делят по следующим основным признакам:
- характеру соприкосновения с окружающим воздухом - открытые оросительные, закрытые и проточные;
- профилю рабочей поверхности - трубчатые и пластинчатые;
- числу секций - одно- и многосекционные;
- конструкции - одно- и многорядные;
- форме - плоские и круглые;
- продвижению продукта - под напором или с использованием вакуума; под действием собственной массы;
- направлению движения теплообменивающихся сред - противоточные, прямоточные и с перекрестным движением.
Наиболее распространенным считается пластинчатый охладитель противоточного типа.
Открытый оросительный охладитель (рис. 3) представляет собой вертикальную стенку из горизонтальных труб, размещенных одна над другой. Внутри труб циркулирует вода или рассол. Охлаждаемое молоко стекает на поверхность труб из распределительного желоба и собирается в сборнике. Для уменьшения габаритных размеров охладительных установок их изготовляют в виде параллельных секций. В этом случае желоб распределяет молоко на каждую секцию.
Рис. 3 Открытый оросительный охладитель : а - односекционный (вид общий): 1 - распределительный желоб; 2 – трубчатые секции охлаждения; 3 – желоб для сбора охлажденного молока; 4 – сливной патрубок; 5 – коллектор; б – принципиальная схема работы

Плоские оросительные противоточные охладители и их температурные графики (рис. 4).
Молоко проходит через сетку отверстий в дне верхнего желоба 2 и стекает тонкой пленкой по рабочей поверхности 3 охладителя, состоящей из ряда горизонтальных труб, соединенных коллектором 1 ввиде змеевика, по которым противотоком движется охлаждающая жидкость. Далее охлажденное молоко стекает в нижний желоб 5 , откуда через сливной патрубок поступает в молокосборную емкость.

Рис. 4 Плоские оросительные противоточные охладители:
А) – двухсекционный; б) – односекционный; в) – схема работы охладителя;
1 – нижний желоб; 2 – коллектор; 3 – поверхность охлаждения;
4 – верхний желоб; 5 – рабочая поверхность рассольной секции;
6 – входной патрубок охлаждающей жидкости

Закрытые охладители бывают двух типов: трубчатые и пластинчатые.Охладитель трубчатого типасостоит из двойных труб, вставленных одна в другую и помещенных в общий теплоизолированный кожух. Охлаждаемое молоко движется по центральной трубе, а хладоноситель - противотоком по кольцевому зазору. Охладители трубчатого типа могут иметь две секции: охлаждения холодной водой и рассолом.
Охладитель пластинчатого типа(рис. 5)представляет собой теплообменный аппарат, рабочая поверхность которого выполнена из отдельных параллельно сомкнутых пластин. Он состоит из главной стойки с верхней и нижней горизонтальными штангами, нажимной плиты и гайки. На верхней штанге подвешивают теплообменные рабочие пластины с рифленой поверхностью. Между ними, благодаря резиновым прокладкам, образуются каналы, по которым протекают охлаждаемый продукт и хладоноситель. Все пластины уплотняются нажимными плитой и гайками. Основными параметрами, характеризующими пластинчатый охладитель, являются тип и число теплообменных пластин. Размеры, форма и профили их поверхностей разнообразны.
Рис. 5 Схема охладителя пластинчатого типа: 1 - штуцера; 2 – верхнее отверстие; 3 – кольцевые резиновые прокладки; 4 – граничная пластина; 5 – винт; 6 – нажимная плита; 7 – большая резиновая прокладка; 8 – нижнее отверстие; 9 – штанга; 10 – теплообменная пластина; 11 – стойка

Искусственные способы заключаются в обработке его с помощью холодильных машин и установок.
Для охлаждения и хранения молока на животноводческих фермах и комплексах выпускают молочныетанки, которые в свою очередь подразделяются на танки-охладители и танки-термосы.
Танки-охладители – наиболее совершенное технологическое оборудование молочных ферм, обеспечивающее глубокое охлаждение молока и его хранение в охлажденном виде в условиях ферм, которыеподразделяются на танки с автономной системой охлаждения (табл1) и непосредственным охлаждением (табл. 2).

ТАБЛИЦА 1 Технические характеристики резервуаров для молока
с автономной системой охлаждения

Таблица 2 Технические характеристики танков-охладителей
с непосредственным охлаждением молока

Танки –термосы имеют термоизоляцию, обеспечивающие хранение в них охлажденного молока.

1.3 Пастеризация молока

Пастеризация –это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (придать вкус, нужную вязкость, плотность сгустка).
Оборудование для пастеризации молока. Молоко и молочные продукты пастеризуют в специальных емкостях, трубчатых пастеризационных установках, а также в пластинчатых пастеризационно - охладительных установках.
К первым относят ванны длительной пастеризации и универсальные ванны.
Трубчатая пастеризационная установка (рис. 6) состоит из двух центробежных насосов, трубчатого аппарата, возвратного клапана, конденсатоотводчиков и пульта управления с приборами контроля и регулирования технологического процесса.
Основной элемент установки - двухцилиндровый теплообменный аппарат, состоящий из верхнего и нижнего цилиндров, соединенных между собой трубопроводами. В торцы цилиндров вварены трубные решетки, в которых развальцовано по 24 трубы диаметром 30мм. Трубные решетки из нержавеющей стали имеют выфрезерованные короткие каналы, соединяющие последовательно концы труб, образуя, таким образом, непрерывный змеевик общей длиной около 30 м. Торцевые цилиндры закрывают крышками с резиновыми уплотнениями для обеспечения герметичности аппарата и изолирования коротких каналов друг от друга.
Пар подается в межтрубное пространство каждого цилиндра. Отработавший пар в виде конденсата выводится с помощью термодинамических конденсатоотводчиков.
Нагреваемое молоко движется во внутритрубном пространстве, проходя последовательно нижний и верхний цилиндры. На входе пара установлен регулирующий клапан подачи пара, а на выходе молока из аппарата - возвратный клапан, с помощью которого недопастеризованное молоко автоматически направляется на повторную пастеризацию. Возвратный клапан связан через регулятор температуры с термодатчиком, расположенным также на выходе молока из аппарата. Установка снабжена манометрами для контроля за давлением пара и молока.

Рис. 6 Трубчатая пастеризационная установка: 1 - центробежные насосы для молока; 2- конденсатоотводчики; 3, 4- патрубки для отвода конденсата; 5, 6, 7, 8- молокопроводы; 9-возвратный клапан; 10- регулирующий клапан подачи пара; 11 - предохранительные клапаны; 12 - паропровод; 13 -манометры для пара; 14-патрубок для выхода пастеризованного молока; 15- манометр для молока; 16- пульт управления; 17- верхний барабан; 18- нижний барабан; 19- рама
и т.д.................

Первичная обработка молока проводится для сохранения его санитарно-гигиенических, пищевых и технологических свойств.

К операциям первичной обработки молока относятся очистка его от механических примесей, охлаждение и пастеризация. Первичная обработка молока должна осуществляться одновременно с доением.

Для механизации первичной обработки молока наша промышленность выпускает разнообразные машины и оборудование: охладители, очистители-охладители, холодильные установки, пастеризаторы и др.

Очистка молока от механических примесей выполняется с помощью фильтров или центробежных очистителей.

Фильтры (ватные кружки, сетчатые, марлевые, фланелевые и лавсановые) задерживают механические примеси. Лучшая степень достигается при комбинированном использовании металлической сетки с тканевой перегородкой.

Центробежные очистители , которые применяются на крупных фермах и комплексах, дают более высокую степень очистки молока.

Охлаждение молока можно проводить несколькими способами. Выбор способа зависит от многих факторов, в том числе от типа охладителя, количества охлажденного молока, наличия холодной воды, обеспеченности хозяйства электроэнергией для получения искусственного холода и др.

Наибольшее распространение получили различные оросительные охладители. На их поверхность молоко поступает самотеком или под напором и стекает по ним тонким слоем навстречу или параллельно движущемуся по другой стороне поверхности хладагенту. При этом теплота от молока через тонкую стенку аппарата передается охлаждающей жидкости, которой может быть холодная вода не выше 10°С, ледяная вода, охлаждаемая во фригаторах или на холодильных установках до 0 + 4°С, или рассол, охлаждаемый на холодильных установках и имеющий минусовую температуру.

Эффективны также пакетные оросительные охладители (например, ООМ-1000А) и пластинчатые (ООТ-М и ООУ-М), которые являются универсальными агрегатами, так как снабжены очистителями молока.

Для охлаждения и хранения молока служат танки-охладители, танки-термосы (ТОВ-1, ТО-2 и ТОМ-2А).

Пастеризация молока - тепловая обработка до 63-90°С с целью обеззараживания. При этом без заметного изменения вкуса, запаха и консистенции молока погибают бруцеллезные, туберкулезные и другие болезнетворные микроорганизмы.

На молочно-товарных фермах наибольшее распространение получили паровые пастеризаторы с вытеснительными барабанами двухстороннего нагрева, а также пластинчатые пастеризаторы.

Автоматизированные трубчатые и пластинчатые пастеризационные установки - наиболее совершенные аппараты для пастеризации молока. К ним относятся универсальные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки ОПУ-3М и ОП2-У5, а также установки ОПФ-1-20 и ОПФ-1-300.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Наиболее распространенный способ очистки молока на фермах - фильтрование. Имеется большое количество разновидностей фильтров, в качестве рабочих элементов которых применяют ват­ные диски, марлю, фланель, бумагу, металлическую сетку синте­тические материалы и др.

Ватные диски с гладкой или «вафельной» поверхностью хорошо очищают молоко и не требуют специального ухода. Использован­ные ватные диски заменяют новыми.

Медленная фильтрация молока через такие фильтры требует увеличения емкости фильтровальной камеры.

Марлевые фильтры обычно используются на фермах. Однако такие фильтры быстро изнашиваются, загрязняются и не обеспе­чивают высокой степени чистоты молока.

Все большее применение на фермах находят фильтры из бумаги и синтетических тканей (энанта, лавсана и др). При правильном использовании 1 м фильтровальной ткани из лавсана заменяет 40 м марли. Одноразовые бумажные фильтры по сравнению с фильтрами многоразового использования позволяют получать мо­локо с меньшей механической загрязненностью.

Цедилки применяют для фильтрации молока, поступающего порциями. Они позволяют сгладить поток фильтруемого молока

1 - корпус; 2 - распорное кольцо; 3 - грязевой же­лоб; 4, 6 - решетки; 5 - фильтрующий элемент

Рис. 18.7. Цилиндрический фильтр:

1 - кольцо; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4,6 - уплотнительные про­кладки; 5 - каркас; 7 - переходник; 8 - гайка

стенкам решетки в желобок, откуда удаляются при про­мывке или замене фильтра. Цилиндрический фильтр применяют для фильтрации молока в потоке на доильных установках. Такой фильтр представляет собой цилиндрический элемент, выполненный из нержавеющей стали. Внутри корпуса 3 (рис. 18.7) фильтра имеется каркас 5, на кото­рый надевается фильтрующий элемент 2, закрепляемый резино­вым кольцом 1. Уплотнение фильтра в корпусе достигается рези­новыми прокладками.

Работает фильтр следующим образом. Молоко, текущее по мо-локопроводу, попадает в корпус фильтра, просачивается через фильтрующий материал, на котором оседают механические части­цы, и поступает в охладитель. Перед циркуляционной промывкой фильтрующий элемент удаляют из корпуса фильтра.

Для фильтрации молока в высокопроизводительных молочных линиях применяют конические и дисковые фильтры как в оди­нарном, так yi в парном исполнении производительностью

50б.7.20Ьо6дм 3 /ч.

Конический фильтр состоит из корпуса 3 (рис. 18.8), который снабжен подводящим 8 и отводя­щим 7 патрубками, а также крыш­кой 2 с вентилем 1 для выпуска воздуха. Внутри корпуса помеще­на молокоприемная чаша 4 с фильтрующим элементом 5, в ка­честве рабочего элемента которого используют лавсан. Для отсоеди­нения фильтра во время его про­мывки и чистки на отводном пат­рубке установлен кран 6.

Герметизация прилегания

крышки достигается резиновым шнуром прямоугольного сечения, уложенным в паз крышки. К кор-

Рис. 18.8. Конический фильтр:

1 - вентиль; 2 - крышка; 3 - корпус; 4 - моло­коприемная чаша; 5 - фильтрующий элемент; 6 - спускной кран; 7, 8 - патрубки

пусу крышка крепится при помощи специальных колпачковых гаек.

Молоко через патрубок 8 поступает в корпус фильтра, просачи­вается через фильтрующий элемент 5 и выходит из фильтра через кран в патрубок 7. По мере накопления осадка на фильтрующей ткани пропускная способность фильтра уменьшается.

Длительность безразборной работы конических фильтров в за­висимости от загрязненности молока составляет З...4ч. После за­сорения фильтрующего элемента работу фильтра прекращают и сменяют фильтрующую ткань. Для непрерывного процесса в мо­лочной линии устанавливают два попеременно работающих филь­тра, расположенных параллельно и соединенных трехходовым краном.

Дисковые фильтры отличаются от конических и других испол­нений развитой фильтрующей поверхностью, которая может регу­лироваться набором дисков 2 (рис. 18.9), покрытых фильтрующи­ми элементами 1 и закрепленных стопорами 3.

Длительность безразборной работы фильтров такой конструк­ции несколько ниже, чем конических, и для одинарного исполне­ния равна 2...3 ч.

Для очистки молока в поточной производственной линии наи­более удобен центробежный очиститель, который в отличие от фильтров не нуждается в смен­ных фильтрующих материалах.

Центробежный очиститель состоит из следующих основных узлов: барабана 7 (рис. 18.10), приводного механизма 2, при-емно-выводного устройства, электродвигателя и станины 1.

В чаше Останины приводно­го механизма укреплены два -*■ тормоза Зддя быстрой останов­ки барабана после выключения электродвигателя, а также два стопора 9, удерживающие бара­бан от произвольного враще­ния при разборке и сборке. Ос­нование барабана закрепляется на веретене приводного меха­низма с помощью фигурной гайки 5.

Рис. 18.9. Дисковый фильтр:

/ - фильтрующий элемент; 2 - диск; 3 - стопор

Рис. 18.10. Центробежный очисти­тель:

I - станина; 2 - приводной механизм;
} - тормоз; 4- чаша станины; 5- гайка
крепления барабана; 6 - патрубок выво­
да молока; 7- барабан; 8 - прижим; 9-
стопор; 10 - пробка для залива масла;

II - пульсатор; 12 - указатель уровня

масла; 13 - пробка слива масла

Приемно-выводное уст­ройство крепится к кожуху гайкой, а кожух к чаше ста­нины - прижимами 8. При­водной механизм размещен в станине, масляная ванна которой имеет отверстия для залива масла и его выпуска, закрываемые соответственно пробками 10 и 13. Уровень масла контролируется указа­телем 12, а число оборотов барабана - пульсатором //. Основной рабочий орган центробежного очистителя - барабан. На его основании 8 (рис. 18.11) в специальной проточке устанавливается тарелкодер-жатель 1, положение которого фиксируется штифтом 9.

Наружная поверхность тарелкодержателя имеет три шлица, на которые укладывается пакет промежуточных конических тарелок 2. Для удобства сборки все тарелки в барабане пронумерованы. На пакет промежуточных тарелок укладывается разделительная та­релка 3. Сверху барабан закрывается крышкой 4, которая вместе с тарелкой 3 образует напорную камеру.

Герметичность барабана между его основанием 8 и крышкой 4

обеспечивается уплотнитель-
ным кольцом 6. Положение
крышки относительно основа­
ния фиксируется шпонкой 7.
■ 2 Для соединения крышки с осно-

с? 4 ванием служит гайка 5, имею-

Рис. 18.11. Барабан очистителя:

1 - тарелкодержатель; 2 - пакет тарелок;

3 - разделительная тарелка; 4 - крышка;

5 - гайка; 6 - уплотнительное кольцо; 7 -

шпонка; 8 - основание; 9- штифт

Рис. 18.12. Технологическая схема центробеж­ной очистки:

1 - напорный диск; 2 - тарелки; 3 - грязевая ка­мера

щая левую трапецеидальную резьбу, что устраняет возможность самоот­винчивания гайки во время работы.

Приводной механизм состоит из горизонтального вала, связанного с вертикальным валом-веретеном вин­товой парой. Вращение горизонталь­ному валу от электродвигателя пере­дается через фрикционную муфту, которая обеспечивает постепенный разгон барабана до рабочей скорости.

Технологическая схема очистки представлена на рис. 18.12. Молоко

через дроссель, установленный на выходе из насоса с заданной производительностью, поступает в центральную трубку барабана, а затем в нижнюю часть тарелкодержателя и выводится к перифе­рии барабана. Под действием напора молоко проходит по зазорам между тарелками от периферии к центру.

Центробежными силами, развиваемыми в барабане, тяжелые частицы (механические примеси) отбрасываются к стенкам бара­бана, образуя на них плотный осадок, который удаляют из бараба­на после остановки.

Очищенное молоко вытесняется к центру барабана и попадает в напорную камеру, где захватывается неподвижным диском от­водного устройства и подается на дальнейшую обработку (пасте­ризацию, охлаждение).

Перечень и последовательность операций определяют, исходя из конкретных условий производства и поставленной цели.

Среди возможных операций первичной обработки молока в условиях сельскохозяйственных предприятий наибольшее распространение приобрели очистка, пастеризация и охлаждение (рис.67).

Рис. 67. Структура операций первичной обработки молока.

В тех же случаях, когда молоко животноводческих предприятий реализуется непосредственно для населения, в технологические схемы первичной обработки часто включают еще и отдельные операции переработки молока.

Переработка молока преследует цель получить питьевое молоко, сливки творог, масло, сыр и другие молочные продукты. В некоторых хозяйствах используют оборудование для приемки молока и проведения его сепарации, нормализации и гомогенизации.

Самая простая технологическая схема первичной обработки молока включает его очистку и охлаждение и осуществляется оборудованием, которое входит в состав современных доильных агрегатов. Такая схема вполне достаточна для животноводческих хозяйств, которые расположены неподалеку от молокоперерабатывающих предприятий.

В тех же случаях когда хозяйство далеко расположено от промышленных предприятий, а также с неудовлетворительными путями сообщения с молокоприемными пунктами, молоко, которое попадает после доения коров в молокоприемное отделение, направляется в сепаратор-очиститель, далее - на пастеризацию и после охлаждения - на хранение в молочный танк.

Некоторые большие пригородные хозяйства готовят питьевое молоко для реализации в торговую сеть и используют такую технологическую схему: очистка - пастеризация - охлаждение - упаковка в малую тару.

Хозяйства, удаленные от городов потребления молока, применяют технологии, в составе которых есть и операции его переработки, например: очистка - пастеризация - сепарация с получением сливок высокой жирности - механическая обработка сливок с их охлаждением - получение сливочного масла; очистка - пастеризация - сепарация с получением сливок средней жирности - вызревание сливок - изготовление масла.

7.4.3 Машины и оборудование для первичной обработки молока. Типы и общая оценка очистки молока

Очистка молока - это удаление различных механических включений и примесей. В зависимости от используемых доильных установок применяют:

Фильтры в виде марли, сложенной в три-пять слоев, фланели - два-три слоя, марли с прослойками из ваты, латунные, капроновые и лавсановые сетки;

Сепараторы-очистители (центробежная очистка молока).

К материалам для фильтров предъявляют следующие требования:

Высокая гигроскопичность и способность задерживать примеси мелких размеров;

Сохранение в загрязненном состоянии высокой влагопроводимости;

Сравнительно легкое отделение накопленных загрязнений при промывке фильтров;

Минимальное и устойчивое гидравлическое сопротивление;

Высокая механическая прочность и стойкость к истиранию нитей фильтра при многократных изгибах и натяжениях;

Низкая стоимость материала для фильтра.

Пропускная способность фильтра, кг/ч:

, (28)

где F - общая площадь фильтра, м 2 ; V - скорость протекания молока через фильтр, м/ч; р - плотность молока, кг/м 3 .

Общая площадь фильтра, м 2:

(29)

где F 0 - площадь сечения одного отверстия фильтра, м 2 ; п - число отверстий.

Скорость протекания молока через фильтр, м/ч,

, (30)

где μ - коэффициент истечения молока (ц = 0,8); g - ускорение силы тяжести, м/с 2 ; h - высота столба продукта над фильтром, м.

Площадь фильтрующей ткани, необходимой для фильтрации молока, м 2 ,

. (31)

где М - количество молока, подлежащего фильтрации, л; q - количество молока, проходящего через 1 м 2 фильтрующей ткани, л/м 2 .

При очистке молока с использованием сепаратора-очистителя определяют время непрерывной работы, ч,

, (32)

где V г р - объем грязевого пространства барабана, л; Р - процент отложения сепараторной слизи от общего объема пропускаемого молока (Р= 0,03...0,06 %); L - производительность очистителя, л/ч.

Вместимость грязевого пространства барабана сепаратора-очистителя, л,

, (33)

где R max и R min - максимальный и минимальный радиусы грязевого пространства, см; Н - высота пакета тарелок барабана, см.

При очистке из молока удаляются механические и частично бактериологические примеси, что улучшает его качество, создаются предпосылки более длительного хранения.

В зависимости от выполнения, фильтры для молока разделяют на: открытые и закрытые. В открытых молоко проходит сквозь фильтровальную перегородку под воздействием гидростатического давления, потому они имеют низкую производительность и быстро загрязняются. В закрытых фильтрах молоко проходит сквозь ткань под давлением.

Цедилки открытого типа используют при доении в переносные ведра. Фильтры - цедилки устанавливают на горловинах фляг, молочных танках и других емкостях.

Рис. 68. Цилиндрические фильтры с элементами многократного (а) и одноразового (б) использования:

1,7 -уплотнящие прокладки; 2 - корпус; 3 - фильтровальный элемент; 4 - кольцо; 5 - гайка; 6 – переходник; 8 -каркас; 9 – пробка; 10 – молокопровод.

Современные доильные агрегаты оснащены цилиндрическими молочными фильтрами (рис.68), установленными последовательно в линии молокопровода.

На практике используют молочные фильтры, рабочими элементами которых являются: ватные диски, марля, фланец, бумага, металлическая сетка, синтетические ткани (лавсан и тому подобное).

Сравнительно с хлопковыми фильтровальными элементами синтетические материалы имеют более стабильную скорость фильтрования, более высокую бактериологическую чистоту и прочность, легко моются и стерилизуются. Однако даже использование самых совершенных фильтровальных материалов не обеспечивает полной очистки молока от механических, а тем более бактериальных включений. Кроме того, поверхность фильтра быстро загрязняется слоем примесей, который влечет увеличение количества бактерий в молоке, проходящее сквозь такой загрязненный слой. В случае же длительного использования фильтра, остатки органических примесей разлагаются и резко увеличивают микробную флору.

В последнее время приобрели распространение одноразовые фильтры из бумаги. Они проще в эксплуатации и обеспечивают лучшую очистку молока.

Значительно более совершенным способом фильтрования и очистки молока является центробежная очистка. В этом случае молоко очищается не только от механических включений, а также от слизи, сгустков эпителия и крови, которые появляются в молоке при заболевании вымя. В отличие от фильтрования при центробежной очистке молоко не размывает загрязнений, которые откладываются в грязевом пространстве очистителя.

Для фермерских молочных, а также молокоперерабатывающих предприятий промышленность выпускает центробежные сепараторы-очистители разных типоразмеров по производительности. Они отличаются большой пропускной способностью, надежностью в работе, обеспечивают высокое качество очистки молока.

П ервичная обработка молока подразумевает целый комплекс операций, которые направлены на его сохранение в свежем виде до момента доставки на переработку либо потребителю. В состав первичной обработки молока входят:

1) – очистка молока;

2) – фильтрация молока;

3) – охлаждение молока;

4) – пастеризация молока.

О чистка молока от механических примесей различного характера используется с целью улучшения его качества. В зависимости от применяемых доильных установок используются фильтры следующих типов: фланелевые, марлевые, из капроновой, лавсановой либо латунной сетки, а также сепараторы-очистители, которые задействуются при центробежной очистке молока.

М олоко является скоропортящимся продуктом и состоит более чем из 100 разных веществ:

1) воды – порядка 87,5%;

2) молочный жир – 2,9-5,0%;

3) молочных сахар – 4,5-4,8%;

4) белки – 2,7-3,7%.

П ри машинном доении источниками загрязнения служат:

1) – загрязнённое вымя;

2) – молокопроводы, а также доильные аппараты, прошедшие некачественную промывку;

3) – воздух коровников, обсеменённый бактериями. Он всасывается в молокопроводы посредством камер коллекторов установок для доения.

Б ольшую роль в деле сохранения молока играет его охлаждение. Свежевыдоенное молоко способно останавливать развитие микроорганизмов в первые 2-3 часа после доения, поэтому ему требуется охлаждение сразу по окончании доения. Охлаждение с 37 до 10 град. Цельсия повышает бактерицидный период до 24 ч, а если молоко охлаждается до 5 град. Цельсия, то до 36 ч.

О хлаждение молока производится при помощи ванн длительного охлаждения, а также охладителей различной конструкции.

М аксимальная эффективность охлаждения молока достигается за счёт применения молочных охладителей, отличающихся по методу охлаждения и конструкции. Таковыми являются:

1) – оросительные аппараты открытого и закрытого исполнения;

2) – параллельно- и противоточные охладители;

3) – пластинчатые охладители;

4) – трубчатые охладители.

Ш ирокое распространение получили пластинчатые охладители противоточного типа. Холодильными агентами, которые отбирают через стенки охладителя теплоту молока, являются вода либо рассол, охлаждённые посредством холодильных установок.

Рис. 1. Пластинчатый охладитель. Схема работы.

1) – Боковина;

2) – Пластина;

3) – Прокладка;

4) – Шланг отвода тёплой воды;

5) – Шланг отвода молока;

6) – Шланг отвода холодной воды;

7) – Шланг отвода охлаждённого молока.

Пластинчатый охладитель [рис. 1] способен функционировать не только в противоточном, но и в прямоточном режимах. Работа пластинчатых охладителей в прямоточном режиме основана на применении рассола (в качестве охладителя), который охлаждён до отрицательных температур. Суть противоточного режима заключается в охлаждении молока до температуры, которая превышает начальную температуру агента охлаждения на 3 град. Цельсия.

В состав пластинчатого охладителя входит комплект пластин (нержавеющая сталь), изолированных посредством резиновых прокладок одна от другой. Для соединения пластин применены боковины, стянутые болтами. Разделёнными выполнены каналы для охлаждающей жидкости и молока. Если в качестве агента охлаждения используется вода, то применяется схема противопотока воды и молока.

К оличество пластин, расположенных в рабочем пакете, служит для определения поверхности теплообмена, а также производительности охладителя, подсчёт которой производится с учётом начальной температуры агента охлаждения и молока, которые участвуют в теплообмене, и необходимой (конечной) температуры молока.

Расчётный режим работы охладителей согласно соотношению подачи молока, а также охлаждающей воды – 1:3, а если в качестве агента охлаждения применён рассол, то 1:2.

П ластинчатые охладители являются частью молокоочистительных установок ОМ-1А и ОМ-1, а также автоматизированных установок ООУ-М и ООТ-М, обеспечивающих двухступенчатое охлаждение. Охлаждение молока в первой секции происходит за счёт водопроводной воды, тогда как во второй осуществляется процесс доохлаждения молока рассолом либо водой, которая охлаждалась посредством холодильной машины.

Рис. 2. Очиститель-охладитель ОМ-1А. Конструктивно-технологическая схема.

1) – Электродвигатель;

2) – Станина с механизмом привода;

3) – Центрифуга;

4) – Шланг;

5) – Шланг;

6) – Охладитель молока;

7) – Тройник доильной установки;

8) – Молокоприёмник доильной установки;

9) – Корпус фильтра доильной установки;

10) – Шланг.

Очиститель-охладитель молока ОМ-1 [рис. 1] служит для центробежной очистки, а также охлаждения молока непосредственно на молочных фермах. Он агрегатируется с доильными установками, снабжёнными молокопроводом и производящими доение в переносные вёдра. Очиститель-охладитель молока ОМ-1 функционирует вместе с доильной установкой, являясь завершающим элементом в поточной (технологической) линии доения и первичной молокообработке. Агент охлаждения – вода из скважины либо холодильной установки.

В состав очистителя-охладителя молока входят центрифуга (3) и охладитель молока (6), размещённые на плите вкупе со шлангами: вакуумным (5), подвода молока (4), подачи молока (10), прошедшего очистку, в охладитель. Центрифуга (3) имеет барабан, механизм привода с электродвигателем (1), а также приёмно-выводное устройство. Остановка барабана (при выключении электродвигателя) и его фиксация (при сборке/разборке) осуществляется посредством расположенных в приводном механизме пары стопоров и тормозов.

П риводной механизм включает в себя горизонтальный вал, оснащённый муфтой фрикционно-центробежного типа, вертикальный вал, пульсатор (с его помощью определяется частота вращения барабана – 7900-8300 мин -1). Для крепления барабана на веретене (вертикальном валу) используется гайка. С горизонтального вала привода вращение передаётся на веретено, а также на барабан посредством червячной пары. Плавный пуск очистителя в работу обеспечивает фрикционно-центробежная муфта.

Д ля быстрого (тонкослойного) охлаждения молока в закрытом потоке применён охладитель молока, в основе которого лежит набор зажатых между прижимной и упорной плитами теплопередающих пластин. Трёхкратный расход воды (начальная температура – 7-9 град Цельсия) приводит к температурному перепаду между охлаждённым молоком и входящей водой – до 2 град. Цельсия.

М олоко (температура 24-35 град. Цельсия), за счёт разряжения, которое подводится от молокоприёмника (8) шлангом (5) к штуцеру приёмно-выводного устройства, подаётся из корпуса фильтра доильной установки (с молокопроводом) в межтарелочные области барабана центрифуги, который вращается. Воздействие центробежной силы отбрасывает примеси, присутствующие в молоке на стенку грязевой камеры, где они и остаются. Молоко после очистки и прохождения между тарелками барабана нагнетается посредством напорного диска в охладитель молока (6) (его межпластинчатые каналы), попутно отдавая теплоту потоку охлаждающей воды, движущемуся навстречу, и направляется в молочный резервуар. Насос нагнетает холодную воду из водоохлаждающей установки в расположенные по соседству с молочными водяные (межпластинчатые) каналы охладителя. После встречного прохождения воды по отношению к молочному потоку и его охлаждения она подаётся обратно в установку.

В случае агрегатирования машины ОМ-1А с установками для доения (ДАС-2Б, АД-100А), в которых сбор молока производится в переносные фляги, засасывание молока в очиститель происходит посредством разрежения, идущего на вакуум-проводе от вакуумного крана. Шланг (4) подвода молока с расположенными на конце клапаном и поплавком опускается во флягу с молоком, которое направляется из неё в центрифугу (3). Очиститель-охладитель ОМ-1А имеет следующие параметры: пропускная способность – до 1200 л/ч; мощность электродвигателя – 1,5 кВт; количество молока, прошедшего очистку (до выгрузки накопившегося осадка) – 2500 кг.

П астеризация молока осуществляется посредством пастеризаторов либо пастеризационно-охладительных установок и преследует цель - уничтожение имеющихся в нём бактерий. Пастеризаторы подразделяются по методу тепловой обработки молока:

Термический;

Холодный;

по источнику применяемой энергии:

Паровые;

Электрические (нагрев сопротивлением);

Индукционный нагрев;

Инфракрасное излучение;

Ультрафиолетовые облучатели;

Высокочастотные вибраторы;

по способу выполнения процесса:

Непрерывного действия;

Периодического действия.

Ш ирокое распространение получила термическая пастеризация молока следующих режимов:

Длительная;

Кратковременная;

Мгновенная.

Д ля проведения длительной пастеризации используются двухстенные ванны, снабжённые мешалками. В течение получаса молоко выдерживается при нагреве до 63-65 град. Цельсия. Выполнение кратковременной (тонкослойной) пастеризации производится на пластинчатых (автоматизированных) пастеризационно-охладительных установках, в которых молоко выдерживается 20 с, нагретое до 76±2 град. Цельсия.

Пластинчатые пастеризаторы конструктивно аналогичны с пластинчатыми охладителями. Отличием являются термостойкие прокладки, помещённые между нержавеющими пластинами. Молоко и вода движутся в противотоке, чередуясь. За создание напора, необходимого для движения потоков, отвечают молочный и водяной насосы. Процесс теплообмена идёт между потоком молока и горячей воды, которые разделены посредством тонких нержавеющих стальных пластин.

П астеризационные установки ОПФ-1 и ОПУ-3М состоят из пластинчатого пастеризатора, теплообменника-регенератора, а также охладителя. Для их сборки (на одной станине) использованы конструктивно одинаковые пластины. Помимо этого установки могут быть снабжены дополнительным оборудованием: насосами и бачками для горячей воды и молока; стабилизатором потока; центробежными молокоочистителями; трубопроводами с арматурой. Регулировка температурных режимов и производительности установок производится посредством изменения количества пластин в аппаратах.

К первичным операциям переработки молока относится обезжиривание, суть которого заключается в его разделении на обрат (обезжиренное молоко) и сливки. Данная операция производится с помощью сепаратора. Конструктивно сепараторы подразделяются на открытые; полузакрытые; герметичные. Открытые сепараторы подразумевают контакт воздуха с поступающим молоком и отводимыми продуктами сепарирования. Подача молока в полузакрытые сепараторы осуществляется открытым потоком, тогда как отведение продуктов идёт под давлением (закрытым способом), которое создаётся барабаном сепаратора. Подача молока, а также отвод продуктов в герметичных сепараторах ведутся без доступа воздуха, под давлением. Использование подобных сепараторов целесообразно в условиях замкнутой системы охладительно-пастеризационных установок, а также крупных предприятий молочно-промышленной области.

Б арабан является основным рабочим органом сепаратора и может быть выполнен в двух вариантах:

1) – барабан-сливкоотделитель;

2) – барабан-очиститель.

Рис. 3. Схема движения молока, сливок, а также обезжиренного молока.

А) – Барабан-очиститель;

Б) – Барабан-сливкоотделитель.

Барабан-сливкоотделитель включает в себя основание (1) [рис. 3, Б)], тарелкодержатель (3), пакет тарелок (4), кожух барабана (5), накидную гайку (7). Уплотнительное кольцо (2) закладывается между кожухом и основанием.

К алиброванная трубка (8) приёмной камеры вставляется в основание. Комплект тарелок вместе с тарелкодержателем надевается на центральную трубку основания.

П риваренные шипики обеспечивают зазор между тарелками. Разделительная тарелка (10) накрывает пакет тарелок. В её горловине впаяна планка, снабжённая регулировочным винтом. На наружной (конусной) части разделительной тарелки имеются три напаянных ребра, на которых смонтирован кожух барабана, формирующий пространство для выхода обрата. В процессе сепарирования молоко из молокоприёмника посредством калиброванной трубки (8) подаётся (с постоянным напором) в центральную трубку основания. Затем молоко по каналам, а также имеющимся в тарелкодержателе отверстиям, направляется по трём вертикальным каналам, расположенным в пакете тарелок, после чего оно распределяется во вращающемся барабане между тарелками. В межтарелочном пространстве происходит разделение молочного потока. Плазма, являясь наиболее тяжёлой частью молока, направляется в сторону стенок кожуха барабана (к периферии).

В оздействие на жировые шарики центростремительного ускорения ведёт к их перемещению в оси вращения и «всплытию». Следовательно, воздействие напора вновь поступающих порций молока в барабан приводит к образованию в межтарелочном пространстве пары потоков:

1) – поток сливок (направлен к оси барабана);

2) – поток плазмы (обезжиренного молока), направлен в сторону стенок кожуха барабана. Оттесняясь к тарелкодержателю, сливки поднимаются вверх и выходят сквозь отверстие, расположенное в регулировочном винте.

В винчивание регулировочного винта приводит к снижению напора, а также скорости истечения сливок, вследствие чего выход сливок уменьшается, а жирность – повышается. Молоко с максимальной степенью обезжиривания проходит между кожухом и разделительной тарелкой, после чего через каналы (6) выбрасывается из барабана.

В грязевом пространстве (между кожухом барабана и пакетом тарелок) происходит осаждение выделившихся из молока максимально тяжёлых посторонних примесей.

Б арабан сепаратора-молокоотделителя [рис. 3, А)] служит для центробежной очистки молока от тех примесей, чья плотность превышает плотность молока. В отличие от тарелок сепаратора-сливкоотделителя, в данном сепараторе диаметр тарелок меньше и они не имеют отверстий. Каждая тарелка (на своей образующей) снабжена четырьмя приваренными планками.

И з поплавковой камеры молоко посредством молочной трубки основания барабана, а также каналов тарелкодержателя, направляется в грязевое пространство, где начинается очистка, которая заканчивается в межтарельчатых зазорах. Молоко, прошедшее очистку, поднимается вверх по каналам (наружным) тарелкодержателя и посредством каналов (6) отводится из барабана.

Рис. 4. Сепаратор-сливкоотделитель ОСБ-1000. Схема.

1) – Электродвигатель;

2) –Фрикционно-центробежная муфта;

3) – Приводной механизм;

4) – Веретено (вертикальный вал);

5) – Барабан;

6) – Разделительная тарелка;

7) – Трубка;

8) – Поплавок;

9) – Приёмник сливок;

10) – Приёмник обезжиренного молока;

11) – Корпус подшипника;

12) – Заливное отверстие;

13) – Смотровое окно.

Сепаратор-сливкоотделитель ОСБ-1000 используется для разделения на сливки и обрат (обезжиренное молоко) цельного молока, а также проведения одновременной очистки продукта от загрязнений. В состав ОСБ-1000 входят: электродвигатель (1) [рис. 4] мощностью 0,55 кВт; механизм привода, включающего в себя горизонтальный вал с шестернёй и фрикционно-центробежной муфтой (2), а также веретено (4)); барабан (5) и приёмно-выводное устройство. Посредством приводного механизма обеспечивается плавная и постепенная передача вращательного момента от вала электродвигателя с помощью фрикционно-центробежной муфты и червячной пары к барабану.

М уфта состоит из полумуфты, обоймы, а также грузиков с накладками фрикционного типа. Барабан (5) включает в себя основание; тарелкодержатель; пакет промежуточных тарелок; верхнюю разделительную тарелку (6), имеющую отверстие и регулировочный винт; крышку, которая гайкой прижимается к основанию. Для определения частоты вращения барабана следует нажать на кнопку пульсатора пальцем руки и отсчитывать по секундомеру толчки. Один толчок равен 166 оборотам барабана, а рабочая частота вращения (8000 мин -1) соответствует 48-49 толчкам в мин.

В о время пуска, в процессе вращения полумуфты, воздействующая на грузики центробежная сила прижимает их к обойме, которую они увлекают за собой (с проскальзыванием, прекращающимся через определённое время).

П оступающее в приёмник молоко производит подъём поплавка (8) и стекает по трубке (7) внутрь вращающегося барабана, распределяясь в межтарелочных пространствах. Центробежная сила отбрасывает обезжиренной молоко, являющееся более тяжёлой фракцией, к периферической области барабана, тогда как сливки оттесняются в направлении оси вращения.

Д авление поступающего непрерывно потока молока в барабан приводит к прохождению обезжиренного молока между разделительной тарелкой (её наружной поверхностью) и крышкой барабана. Далее оно свободно через пару отверстий выбрасывается в приёмник (10) обезжиренного молока. По трём вертикальным каналам сливки поднимаются под разделительную тарелку (6) и поступают в приёмник (9) через расположенное в регулировочном винте отверстие. Регулировка жирности осуществляется посредством поворота регулировочного винта. Для увеличения жирности сливок необходимо ввернуть винт внутрь разделительной тарелки, сокращая тем самым расстояние между выходным отверстием и осью вращения барабана, а для уменьшения – вывернуть.

П араметры сепаратора-сливкоотделителя ОСБ-1000: пропускная способность – 1000 л/ч; время непрерывной работы – до 1 ч; процент жира в обезжиренном молоке – до 0,04%.