Открыть сервис
Главная → Блог → Сепарация молока

Сепарация молока

Сепарация молока — это технологический процесс разделения цельного молока на две фракции: сливки (высокожирная часть) и обезжиренное молоко (обрат), основанный на разной плотности компонентов. Осуществляется с помощью специальных устройств — сепараторов-сливкоотделителей, в которых под действием центробежной силы более лёгкие жировые шарики концентрируются в центре, а более тяжёлая плазма молока отбрасывается к периферии. Процесс является ключевым этапом в молочной промышленности для получения стандартизированного по жирности молока, сливок, сметаны, масла и других продуктов.

История

Ранние методы

До изобретения механических сепараторов разделение молока производилось путём естественного отстаивания. В течение 12–24 часов в прохладном помещении более лёгкие жировые шарики всплывали на поверхность, образуя слой сливок. Этот метод был медленным, неэффективным (потери жира составляли до 10–15%) и не позволял получать точную жирность продукта.

Изобретение сепаратора

Первый промышленный сепаратор-сливкоотделитель был запатентован шведским инженером Густавом де Лавалем в 1878 году. Его конструкция представляла собой вращающийся барабан с коническими тарелками, который создавал центробежное ускорение, в сотни раз превышающее силу тяжести. Это позволило сократить время разделения до нескольких секунд и повысить выход жира.

В 1880-х годах сепараторы начали внедряться в молочной промышленности России и Европы. К началу XX века они стали основным оборудованием на маслодельных заводах. В СССР сепараторостроение развивалось с 1920-х годов, а в 1930-х были созданы первые отечественные модели (например, сепаратор марки «СО»).

Современный этап

С середины XX века сепараторы непрерывно совершенствовались: появились герметичные модели, автоматические системы управления, самоочищающиеся (с периодической выгрузкой осадка) и специальные аппараты для бактофугирования (очистки от бактерий). В XXI веке используются высокоскоростные сепараторы с частотой вращения ротора до 10 000 об/мин, способные перерабатывать до 50 000 литров молока в час.

Физические основы процесса

Разделение молока в сепараторе основано на законе Стокса для центробежного поля. Молоко представляет собой эмульсию, в которой жировые шарики (диаметром 0,5–10 мкм) имеют плотность около 0,92 г/см³, а плазма (вода, белки, лактоза, минеральные соли) — около 1,04 г/см³. Разность плотностей составляет примерно 12%.

В центробежном поле, создаваемом вращающимся барабаном (ускорение до 5000–10 000 g), на жировые шарики действует выталкивающая сила, направленная к оси вращения. Они движутся к центру, где собираются и выводятся через специальное отверстие (сливки). Обезжиренное молоко, как более тяжёлая фракция, отбрасывается к стенкам барабана и выводится наружу.

Устройство и принцип работы сепаратора

Основные узлы

  • Барабан — вращающаяся часть с пакетом конических тарелок (до 100–200 штук), которые увеличивают площадь разделения и сокращают путь жировых шариков.
  • Привод — электродвигатель, передающий вращение через ременную или зубчатую передачу.
  • Подающий патрубок — для ввода цельного молока в центр барабана.
  • Выводные патрубки — для отвода сливок и обезжиренного молока.
  • Корпус — неподвижная часть, герметично закрывающая барабан.

Принцип работы

  1. Цельное молоко подаётся в центральную часть вращающегося барабана.
  2. Под действием центробежной силы молоко распределяется по межтарелочным пространствам.
  3. Жировые шарики, как более лёгкие, перемещаются к оси вращения, поднимаются по тарелкам вверх и выводятся через сливковый патрубок.
  4. Обезжиренное молоко движется к периферии и выводится через отдельный патрубок.
  5. Механические примеси (бактерии, соматические клетки, пыль) осаждаются на стенках барабана и удаляются при промывке или автоматически.

Виды сепараторов

По назначению

  • Сливкоотделители — для получения сливок и обезжиренного молока.
  • Очистители (молокоочистители) — для удаления механических примесей и бактерий без разделения жира (используются для нормализации молока).
  • Бактофуги — специальные сепараторы для удаления бактерий (особенно маслянокислых и споровых) при производстве сыров и молока длительного хранения.
  • Кларификаторы — для осветления соков, вин, пива и других жидкостей.

По конструктивным особенностям

  • Открытые — молоко контактирует с воздухом (устаревшие модели).
  • Полугерметичные — подача молока открытая, вывод фракций под давлением.
  • Герметичные — весь процесс происходит в закрытой системе, исключающей пенообразование и окисление.

По способу выгрузки осадка

  • С ручной выгрузкой — требуют остановки и разборки для очистки.
  • Самоочищающиеся (сопловые) — осадок выгружается автоматически через сопла без остановки вращения.

Применение в молочной промышленности

Нормализация молока

Сепарация позволяет точно регулировать жирность питьевого молока. Например, для получения молока жирностью 2,5% или 3,2% смешивают обезжиренное молоко (0,05%) и сливки (30–40%) в заданных пропорциях. Этот процесс называется нормализацией.

Производство сливок и сметаны

Сливки, получаемые при сепарации, имеют жирность от 10% до 35% (в зависимости от режима). Из них пастеризацией и заквашиванием производят сметану, а также используют для изготовления сливочного масла.

Производство масла

Сливки жирностью 35–40% сбивают в маслоизготовителях или преобразуют в масло методом преобразования высокожирных сливок (сепаратор для масла — особый тип, работающий на сливках жирностью 80–85%).

Производство сыров и творога

Обезжиренное молоко (обрат) используется для производства нежирного творога, сыров с низкой жирностью, казеина и сухого обезжиренного молока.

Другие отрасли

Показатели эффективности сепарации

  • Степень обезжиривания — количество жира, оставшегося в обезжиренном молоке (норма для современных сепараторов — менее 0,05–0,1%).
  • Производительность — объём молока, перерабатываемого за час (от 100 л/ч для малых моделей до 50 000 л/ч для промышленных).
  • Энергопотребление — зависит от типа привода и производительности (обычно 0,5–2 кВт·ч на 1000 л молока).
  • Потери жира — количество жира, уходящего с обезжиренным молоком или осадком (не должны превышать 0,5–1% от общего жира).

Влияние на качество молочных продуктов

Сепарация позволяет:

  • Стабилизировать жирность готовой продукции в соответствии с ГОСТ и техническими регламентами.
  • Увеличить срок хранения молока за счёт удаления механических примесей и части бактерий (при использовании очистителей).
  • Повысить выход масла и сыра за счёт более полного извлечения жира.
  • Улучшить органолептические свойства (вкус, запах, консистенцию) благодаря удалению нежелательных компонентов.

Однако неправильная сепарация (высокая скорость, недостаточная температура) может привести к дроблению жировых шариков, что ухудшает качество сливок и масла.

Интересные факты

  • Первые сепараторы де Лаваля приводились в движение вручную или от паровой машины; производительность составляла всего 100–200 л/ч.
  • В СССР в 1950-х годах на крупных молокозаводах использовались сепараторы с диаметром барабана до 1 метра.
  • Современные самоочищающиеся сепараторы могут работать без остановки до 24 часов, автоматически выгружая осадок каждые 10–30 минут.
  • В молочной промышленности России сепарация является обязательным этапом при производстве питьевого молока и большинства молочных продуктов согласно техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013).

Источники

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы