Глава 8. Оборудование для выработки сливочного масла

Маслоизготовление – обращение фаз, в результате чего формируется новая структура. Непрерывная водная фаза и прерывная жировая заменяются непрерывной жировой и прерывной водной.

Этапы маслоизготовления:

1) сбивание сливок в масло (структурообразование);

2) обработка масляного зерна – отпрессовывание – для придания ему однородности.

Классификация оборудования для выработки масла

а) по способу сбивания:

- с раздельными процессами сбивания и обработки

(маслоизготовители – из сливок нормальной жирности 30 – 40 %);

- с совмещенными процессами сбивания и обработки

(маслообразователи – из высокожирных сливок 80 –90%);

б) по цикличности работы: периодического и непрерывного действия.

Маслоизготовители периодического действия гравитационного перемешивания сливок: вальцовые и безвальцовые.

Маслоизготовители безвальцовые по форме резервуара подразделяются на горизонтальный цилиндр, с выпуклыми днищами с поструйной обработкой внутренней полости с лопастями; конический; грушевидный; усеченный; кубический.

Маслоизготовители периодического действия вальцовые (вместимость до 20000 л) представляют собой горизонтальную цилиндрическую бочку.

По конструкции:

• с боковым люком и стационарными вальцами (тип Л);

• с торцевым люком и выдвижной кареткой с вальцами (тип К);

• со стационарно установленными вальцами и торцевым люком (тип КЛ).

По количеству вальцовых пар: одна, две или три пары вальцов.

Маслоизготовители непрерывного действия:

- по количеству технологических этапов: 2-этапные (сбивание сливок – обработка масляного зерна); 3-этапные (сбивание сливок – постановка зерна – обработка масляного зерна);

- по конструктивному исполнению (с горизонтальным цилиндром для сбивания; с вертикальным цилиндром для сбивания).

Но процесс структурообразования, однако, не обеспечивает полного обращения фаз. Чем больше степень его завершения, тем совершеннее процесс.

Основными устройствами в технологических линиях выработки сливочного масла являются маслоизготовители и маслообразователи.

Маслоизготовители предназначены для получения масла методом сбивания сливок нормальной жирности (30…40 %), а маслообразователи – для получения масла из высокожирных сливок (80…82 %).

В маслоизготовителях осуществляется сбивание сливок, обработка масляного зерна (отпрессовка) для придания ему однородности и соответствующей структуры (структурообразование).

Одновременно с созданием структуры регулируется и состав масла (по массовой доле воды в масле), т.е. масло образуется в результате механического воздействия на сливки нормальной жирности.

В маслообразователях осуществляется изменение структуры высокожирных сливок: интенсивное охлаждение высокожирных сливок в первый период, механическое воздействие при одновременном более глубоком охлаждении во второй период, т.е. масло образуется в результате механического и теплового воздействия на высокожирные сливки.

Маслообразователи по конструктивному признаку подразделяются на цилиндрические, пластинчатые, вакуум-маслообразователи.

Маслообразователь барабанного типа (рис. 126) состоит из трех цилиндров одинаковой конструкции, установленных на станине один над другим и соединенных планками. Обечайки цилиндра образуют теплообменную рубашку, в которой проложена направляющая спираль. По спирали под давлением движется рассол (ледяная вода), охлаждая внутренний цилиндр.

Во внутреннюю полость вытеснительного барабана вварены ребра жесткости. На его внешней стороне закреплены два ножа с пластинками из пластмассы. Ножи свободно поворачиваются в отверстиях стенок, выступающих над плоскостями, и вытеснительного барабана. При вращении последнего ножи отбрасываются и прижимаются лезвием к внутренней поверхности цилиндра, снимают охлажденный слой сливок и перемешивают его с остальной массой продукта. Полученная смесь уходит в щель между ножом и плоскостью вытеснительного барабана.

Рис. 126. Маслообразователь барабанного типа:

1 – кронштейн; 2 – спускной кран; 3 – направляющая втулка; 4 – воздушный кран; 5 – передняя крышка; 6, 14 – уплотнительные кольца;

7 – передний фланец цилиндра; 8 – вытеснительный барабан; 9 – обшивка цилиндра; 10 – наружная обечайка цилиндра; 11 – спираль;

12 – внутренняя обечайка цилиндра; 13 – задний фланец цилиндра;

15 – задняя крышка; 16 – редуктор; 17 – электродвигатель; 18 – нож;

19 – станина

В верхней части крышек цилиндров имеются краны для удаления из аппарата воздуха в момент его пуска. В нижней части крышки верхнего цилиндра размещен спускной кран для выпуска из маслообразователя готового продукта.

Принцип действия маслообразователя включает 3 цикла:

1 цикл – охлаждение высокожирных сливок до температуры кристаллизации глицеридов (23 ⁰С). Они сохраняют свойства эмульсии. Интенсивность охлаждения составляет 0,45…0,5 град./с.

2 цикл – дестабилизация сливок и кристаллизация глицеридов (23 ⁰С). Начинается процесс структурообразования (жир из жидкого состояния переходит в вязко-пластичное; отвердевает в течение 5…20 с. Продукт охлаждается до 11…12⁰С. Интенсивность охлаждения – 0,11…0,12 град./с.

3 цикл – кристаллизация вследствие механического воздействия (в течение 150…250 с): продукт приобретает мелкокристаллическую структуру и пластическую консистенцию.

Сравнительная характеристика показателей маслоизготовителей периодического и непрерывного действия представлена в таблице 33.

Таблица 33

Сравнительная характеристика показателей

маслоизготовителей

Показатели	Непрерывного действия	Периодического действия
1. Сбивание сливок в зерно: - частота вращения раб. орг., мин-1 скорость движения раб. орг., м/с продолжительность сбивания, с 2. Обработка масляного зерна: - частота вращения раб. орг., мин-1	до 2800 и более 22…24 и более 5…7 30…40	30…40 5…7 (30…40) 60 от 3… 4 до 15

Все маслоизготовители непрерывного действия состоят из последовательно размещенных устройств: сбивателя – для сбивания сливок в масляное зерно; текстуратора (обрабатывающего устройства) – для превращения масляного зерна в пласт заданной структуры.

Сбивание сливок осуществляется в условиях энергичного перемешивания. Постановка зерна (в маслоизготовителях с трехступенчатой схемой) осуществляется при замедленном вращении уже сбитых сливок. Обработка масляного зерна – отпрессовывание в шнековых устройствах.

Сбиватели изготавливают с цилиндром сбивания, в котором полностью завершается образование масляного зерна, а также с устройством досбивания и отделения пахты (называемым разделительным цилиндром).

Обработчики масла (текстураторы). В текстураторе происходит отделение пахты, обработка масляного зерна, обработка пласта масла (отпрессовывание вальцами). Текстураторы выполняются с одной или двумя шнековыми камерами. Производится промывка масла, посолка.

В шнековом канале находятся перфорированные пластины. Площадь перфорации составляет 15…53 % живого сечения пластины.

В маслообразователях осуществляется изменение структуры высокожирных сливок: интенсивное охлаждение высокожирных сливок в 1-й период и механическое воздействие при одновременном более глубоком охлаждении во 2-й период, т. е. масло образуется в результате механического и теплового воздействия на высокожирные сливки.

Устройство вакуум-маслообразователя схематично изображено на рис. 127.

Рис. 127. Вакуум-маслообразователь:

1 – патрубок ввода высокожирных сливок (70…90 ⁰С); 1а – форсунка;

2 – привод мешалки; 3 – патрубок вакуум-насоса (всасывающего);

4 – вакуум-камера; 5,8 – патрубки выхода хладоносителя; 6 – машина для фасовки масла; 7 – текстуратор

Производительность (сменная) , кг/смену маслоизготовителей периодического действия расчитывается по формуле

, (35)

где V – вместимость емкости, м³;

– продолжительность смены, ч;

– продолжительность цикла, ч;

– средняя плотность продукта, кг/м³.

Продолжительность цикла рассчитывается исходя из общего времени процесса

= + + + + + + , (36)

где – время наполнения сливками;

– время сбивания сливок;

– время выпуска пахты;

– время промывки;

– время посолки;

– время обработки;

– время выгрузки.

Производительность маслоизготовителя непрерывного действия (по количеству исходных сливок) можно рассчитать по формуле

, (37)

где – производительность сбивателя;

– производительность текстуратора.

Производительность по маслу, , кг/ч:

, (38)

где – площадь поперечного сечения отверстий в диске, м²;

– коэффициент сечения ( = 0,7…0,9);

Н – высота столба, м;

ρ_с – плотность сливок, кг/м³.

Производительность маслообразователя, , кг/ч:

, (39)

где V – объем кольцевых зазоров маслообразователя, м³;

– средняя плотность продукта, кг/м³;

– продолжительность пребывания продукта в маслообразователе, с ( = 6 мин).