4. Нормалізація молока

Нормалізація молока здійснюється з метою отримання молока із заданим гарантованим вмістом жиру залежно від вимог стандарту.

Традиційні значення масової частки жиру у готовому продукті становлять 2,5 і 3,2 %, а також 1,5 % - для маложирних видів молока, Випускається також молоко з низьким вмістом жиру, як 0,05 і 0,5 %, та підвищеним його вмістом - 3,5 % тощо.

Враховуючи, що вміст жиру є важливим економічним фактором, нормалізація молока виконується дуже ретельно і з високою точністю.

Залежно від жирності вихідної сировини і готового продукту при нормалізації:

■ за вмістом жиру використовують знежирене молоко чи вершки,

■ за вмістом сухих речовин - сухе знежирене молоко чи згущене знежирене молоко без цукру.

Як правило, на практиці доводиться зменшувати масову частку жиру у вихідній сировині, і в цьому випадку окрім знежиреного молока допускається також використовувати маслянку, отриману при виробництві солодковершкового масла.

На підприємствах молочної промисловості нормалізацію проводять за трьома варіантами:

■ За наявності необхідної кількості вершків і знежиреного молока їх додають до незбираного молока і змішують, регулюючи масову частку жиру.

■ Частину незбираного молока сепарують, одержують вершки та знежирене молоко, а потім несепароване молоко, що залишилось, змішують із знежиреним молоком або вершками, регулюючи масову мастку жиру.

■ Усе молоко, що надходить на переробку, нормалізують на сепараторах-нормалізаторах, а залишкову частину вершків передають на подальшу переробку (наприклад, на виробництво сметани чи вершкового масла).

Перші два варіанти передбачають нормалізацію шляхом змішування в ємностях (періодичний спосіб), останній - нормалізацію в потоці.

5. Способи нормалізації молока

Нормалізація це процес отримання молока з гарантованим вмістом жиру залежно до вимог стандарту (традиційні значення масової частки жиру у готовому продукті приведені у пункті 3.1). Зустрічаються також молоко з вмістом жиру 0,05%.

При виробництві питних видів пастеризованого молока нормалізація переважно проводиться за масовою часткою жиру, проте для білкового та деяких видів десертного молока необхідне додаткове врахування масової частки сухих речовин.

Залежно від жирності вихідної сировини та необхідної жирності готового продукту використовують: при нормалізації молока за вмістом жиру знежирене молоко і вершки, а при нормалізації молока за вмістом сухих речовин – сухе знежирене чи згущене знежирене молоко без цукру. На практиці при нормалізації молока за вмістом жиру зменшують масову частку жиру у вихідній сировині (незбираному молоці) за рахунок знежиреного молока, а також допускається використовування замість знежиреного молока - маслянки, яку отримують при виробництві солодко вершкового масла.

Знежирене молоко - це частина молока, яку отримують після відокремлення вершків. Отримують його після провелення загальної технологічної операції – сепарування на спеціальних сепараторах-вершковіділювачах і його вихід при цьому становить приблизно 90% від загальної маси вихідного незбираного молока, що переробляєтся. Знежирене молоко містить пожині повноцінні молочні компоненти – білки (до 99,6%) та молочний цукор (лактоза до 99,5%) від їх загальної кількості в незбираному молоці. У разі ефективного сепарування в знежирене молоко переходить до 1,4% молочного жиру і його вміст у знежиреному молоці коливається у межах від 0,01 до 0,08%. Середнє значення жиру 0,05% використовують при розрахунку продуктів.

Вміст: білків у знежиреному молоці, як і у вихідному незбираному молоці, коливається у межах 3,0…3,5%; лактози – 4,5…4,8%; мінеральних речовин – ло 0,7%. Загальний вміст сухих речовин становить 8,2…9,5%.

Знежирене молоко – складна дисперсна система: істинний розчин солей та лактози, колоїдний розчин або суспензія білків та емульсія молочного жиру у плазмі.

Нормалізацію молока проводять 3-ма способами.

1. За наявності неохідної кількості вершків та знежиреного молока їх додають до незбираного молока і змішують, регулюючи масову частку жиру.

2. Частину незбираного молока сепарують, одержуючи вершки та знежирене молоко, а потім несепароване молоко, що залишилось, змішують із отриманими знежиреним молоком або вершками, регулюючи тим самим масову частку жиру.

Наведені способи нормалізації реалізуються за рахунок змішування складових у ємностях і являють собою періодичний спосіб нормалізації.

Періодичний спосіб нормалізації молока (в ємностях), як правило використовується на підприємствах малої потужності,. Для цього до певної кількості молока визначеної жирності при ретельному перемішуванні додають необхідну кількість, що розраховуться за рівнянням матеріального балансу, або знежиреного молоко, якщо жирність вихідного молока більша необхідної, або вершки – у протилежному випадку. При відомому (сталому) поперечному перерізі ємності нормалізації, необхідна жирність молока на фасування забезпечується тільки необхідним рівнем знежиреного молока, та відповідним йому рівнем добавлених вершків.

Висока точність вимірювання об’ємної концентрації вершків у цьому випадку забез-печується одним приладом, наприклад, ультразвуковим інтерференційним рівнеміром на стоячій хвилі з високою дозвільною здатністю, що контролює заповнення обох компонент до заданого рівня.

При цьому попередньо знежирене молоко та отримані при цьому вершки, які знаходяться у окремих ємностях, надходять почергово у ємність нормалізації і інтенсивно перемішуються. Отриману нормалізовану суміш направляють на очищення до сепаратора-очищувача, попередньо підігрівши її до температури 40…45 С в секції рекуперації пастеризаційної установки. Забезпечення випуску нормалізованого молока заданої якості по вмісту жиру при одночасній економії вершків, забезпечує нормалізація молока в ємності з використовуванням високоточного рівнеміра.

3. Третій спосіб нормалізації називається у потоці, коли все молоко, що надходить на переробку, нормалізують на сепараторах-нормалізаторах або сепараторах-вершковідділювачах з нормалізуючими пристроями, а залишкову частку вершків передають на подальшу переробку (для виготовленя масла чи сметани).

Використання зазначених сепараторів є найбільш ефективним способом нормалізації так як дозволяє поєднати одночасно відцентрове очищення молока від механічних домішок із власне нормалізацією сировини, виключаючи при цьому ризик додаткового бактеріального обсіменіння продукту завдяки проведення процесу у закритому потоці.

Нормалізацiя молока в потоці ґрунтується неперервному змішуванні у певному співвідношенні потоку незбираного вихідного молока, що нормалізується, та продуктів (знежирене молоко або вершки), які використовується для нормалізації і які отримують на сепараторах-вершковідділювачах, та на автоматичному підтримуванні співвідношення витрати незбираного молока та знежиреного молока чи вершків, яке розраховується з урахуванням жирності і вмістом сухих речовин вихідного незбираного молока, що нормалізується.

Нормалізоване молоко при Жнезб > Жнорм (ця умова виконується у більшості випадків) отримують за формулою алгоритму управління локальної АСР:

де Жнезб , Жнорм та Жзнеж - відповідно жирність незбираного, нормалізового та знежиреного молока; Qзнеж та Qнорм – витрати знежиреного та нормалізованого молока.

При цьому частина знежиреного молока чи вершків відводиться як надлишковий продукт.

На рис. 3.3 приведена локальна АСУ УНП-2, що використовуюється при нормалізації молока у потоці без сепаратора – вершковідділювача.

Незбиране та знежирене молоко, що попередньо отримані сепаруванням незбираного молока і знаходяться в окремих ємностях, проходять через клапан К2 і змішуються на всмоктувальній лінії насосу. Отримана суміш через клапан К3 подається на пастеризацію. Система обладнана контуром необхідного співвідношення витрати знежиреного та нормалізованого молока з можливістю внесення оператором необхідного коригування в залежності від жирності незбираного молока. Контур обладнаний двома індукційними витратомірами 1 та 2, ПВП яких встановлені на відповідних трубопроводах. Регулювання співвідношення здійснюється регулятором 3.1 через клапан 1. Потужність системи по нормалізуємому молоку до 50 м3/год в діапазоні масової долі жиру 1…3,2% з СКВ її від заданого значення – 0,05%.

Рис. 3.3. Локальна АСУ з регулюванням «зі збурення» УНП-2, що використовуюється при нормалізації молока у потоці (без сепаратора – вершковідділювача).

АСР УНС-2 (рис.3.4) – модифікована система, яка вміщує три контури регулювання: ■ співвідношення витрати вершків (Сл), які отримують після сепарування та незбираного молока (І); ■; співвідношення витрати вершків (Сл), які отримують після сепарування та надлишкових вершків після нормалізації; ■ тиску знежиреного молока.

Рис. 3.4. Локальна АСУ з регулюванням «зі збурення» УНС-2, що використовуюється при нормалізації молока у потоці з сепаратором – вершковідділювачем.

В сукупності ці три контури забезпечують необхідну масову частку жиру в вершках, що отримують на виході нормалізованих вершків, та в нормалізованому молоці і підтримують заданий режим роботи сепаратора – вершковідділювача, хоча безпосередньо вміст жиру в молоці не вимірюється.

Необхідне співвідношення витрати вершків, які отримують після сепарування та незбираного молока, що подається на сепаратор, задається задавачем приладу 3.1 та підтримується (по сигналам індукційних витратомірів 1 та 2) регулятором співвідношення 3.1 через клапан 3. А необхідне співвідношення витрати вершків, які отримують після сепарування та надлишкових вершків після нормалізації, задається задавачем приладу 5.1 та підтримується (по сигналам індукційних витратомірів 2 та 4) регулятором співвідношення 5.1 через клапан 5.

Контур стабілізації тиску знежиреного молока вміщує ПВП тиску 6.1, реєструючий прилад 6.2 та регулюючий ПИ-регулятор 6.3 з регулювальним клапаном 1.

В комплект УНС-2 входять також клапани, які слугують для перемикання потоків при виконанні циркуляційної мийки трубопроводів та сепаратора (на рис. не показані).

Потужність системи по нормалізуємому молоку до 25 м3/год в діапазоні масової долі жиру 1…3,2% з СКВ масової долі жиру від заданого значення – 0,025%.

Прикладом технічного рішення системи управління нормалізацією молока та вершків з регулювання «з відхилення» по вмісту жиру є система «Компомастер» фірми «Пасілак» (Данія), що приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5 АСР нормалізації молока з реглюванням «з відхилення» «Компомастер».

Система вміщує прилад для вимірювання вмісту жиру в молоці типу «Мілко-Тестер контроль» фірми «Фосс-Електрик» (Данія) для вимірювання масової долі жиру в нормалізованому молоці, три індукційних витраміри 1,2,та 3 знежиреного молока, отриманих вершків та вершків, що використовуються на нормалізацію знежиреного молока; регулюючі клапани 5 та 6 і мікропроцесорний контролер для керування процесом нормалізації у відповідності із наступним алгоритмом для молока та вершків:

д е Жнезб , Жнорм , Жзнеж та Жверш - відповідно жирність незбираного, нормалізового та знежиреного молока і вершків відповідно; Qзнеж, , і - витрати відповідно знежиреного молока і вешків отриманих та витрачених на нормалізацію.

Система забезпечує нормалізацію молока з похибкою не більше ±0,03%, а по вершкам - ±0,3% при виробничій потужності ло 25000 л/год.

Ще одною із систем управління нормалізацією молока та вершків з регулювання «з відхилення» є система «Альфаст » фірми «Пасілак» (Данія), що приведена на рис. 3.6.

В системі розраховується масова доля жиру у продукті по густині отриманих вешків.

Випускаються системи «Альфаст » двох модифікацій: «Альфаст АСД-Д» - тільки для вершків, а «Альфаст АДС-Д» - для керування процесом нормалізації молока та вершків.

Рис. 3.6. АСР нормалізації молока з реглюванням «з відхилення» «Альфаст»