Homogenizátory pre mliekarenský priemysel. Homogenizátor: princíp činnosti, konštrukcia a použitie v mliekarenskom priemysle. Mechanizmus procesu fázovej disperzie v prístroji ventilového typu
Homogenizácia mlieka- proces drvenia tukových guľôčok vystavením mlieka významným vonkajším silám. Proces homogenizácie sa používa pri výrobe pasterizovaného mlieka na zvýšenie homogenity a zlepšenie jeho trvanlivosti. Účelom homogenizácie je zabrániť samovoľnému usadzovaniu tuku pri výrobe a skladovaní mliečnych výrobkov, zachovať homogénnu konzistenciu výrobku bez delaminácie.
Počet a veľkosť tukových guľôčok v mlieku sú rôzne a závisia od plemena, podmienok kŕmenia a chovu, štádia laktácie, veku zvieraťa a mnohých ďalších faktorov. V priemere 1 cm 3 plnotučného mlieka obsahuje asi 3 miliardy tukových guľôčok. Veľkosť tukových guľôčok sa veľmi líši - od 0,1 do 20 mikrónov.
V procese drvenia tukových guľôčok počas homogenizácie dochádza k redistribúcii látky obalu. Plazmové proteíny sa spotrebúvajú na stavbu obalov výsledných malých tukových guľôčok, čo vedie k stabilizácii vysoko disperznej tukovej emulzie homogenizovaného mlieka.
V strednom tučnom mlieku sa voľný tuk prakticky netvorí, t.j. nedochádza k hromadeniu malých tukových guľôčok. So zvýšením hmotnostného podielu tuku v mlieku môže dôjsť k nahromadeniu tukových guľôčok. To. Správne vykonaná homogenizácia eliminuje možnosť výskytu voľného tuku, čím zvyšuje trvanlivosť mliečnych výrobkov: reguluje štrukturálne a mechanické vlastnosti zrazenín mliečnych bielkovín; zlepšuje chuť produktov.
Medzi nežiaduce dôsledky patrí znížená tepelná stabilita homogenizovaného mlieka; výskyt precitlivenosti na svetlo a v dôsledku "slnečnej" chuti; nemožnosť separácie homogenizovaného mlieka.
Podmienky pre efektívnu homogenizáciu:
- 1) Mliečny tuk musí byť v tekutom stave;
- 2) Rozdrvenie tukových guľôčok je možné len vonkajším vplyvom;
- 3) Je potrebné vytvoriť novú ochrannú vrstvu každej tukovej guľôčky.
Pri výrobe pasterizovaného mlieka si mliečny tuk v podstate zachováva svoje pôvodné zloženie a vlastnosti. Tepelné a mechanické vplyvy nespôsobujú výrazné zmeny v tukovej fáze mlieka.
V súčasnosti sa používajú tieto typy homogenizácie:
- 1) jednostupňový - dochádza k tvorbe malých tukových guľôčok;
- 2) dvojstupňové - dochádza k deštrukcii týchto agregátov a ďalšiemu rozptylu tukových guľôčok;
- 3) separát - nespracuje sa všetko mlieko, ale len jeho tuková časť (smotana) 16-20% tuku.
Pri jednostupňovej homogenizácii sa tukové guľôčky rozdrvia na veľkosť cca 1 μm, t.j. existuje homogénna disperzia tukovej fázy, ktorá nie je schopná usadzovania. Používa sa na výrobu nízkotučných mliečnych výrobkov (konzumné mlieko a pod.).
Dvojstupňová homogenizácia sa vykonáva pri výrobe produktov s vysokým obsahom tuku (smotany, zmrzlinové zmesi a pod.). Umožňuje vám rozbiť výsledné nahromadenie tukových guľôčok.
Homogenizácia normalizovaného mlieka sa vykonáva oddelene nasledovne. Na tento účel sa oddelí normalizované mlieko zahriate na teplotu 55 - 65 ° C. Výsledná smotana s hmotnostným podielom tuku 16-20% sa homogenizuje v dvojstupňovom homogenizátore pri tlaku 8-10 MPa v prvom stupni a 2-2,5 MPa v druhom stupni. Homogenizovaná smotana sa zmiešava v prúde s odstredeným mliekom opúšťajúcim separátor smotany a posiela sa do pasterizačnej časti pasterizačno-chladiaceho zariadenia. Smotana môže byť tiež homogenizovaná pred zmiešaním s odstredeným mliekom na formuláciu normalizovaného mlieka. Separačná homogenizácia môže výrazne znížiť náklady na energiu.
Pri výrobe rôznych mliečnych výrobkov sa zvyčajne používa homogenizačný tlak 5-25 MPa a teplota 55-70 ° C. Tlak a teplota homogenizácie určujú jej režim. Tlak a teplota počas homogenizácie sa vyberajú v závislosti od hmotnostného podielu tuku v zmesi. Čím vyšší je obsah tuku v zmesi, tým nižší by mal byť tlak. Homogenizácia by sa mala vykonávať pri teplote nie nižšej ako 50-60 0 С. Napríklad pri homogenizácii mlieka a nízkotučnej smotany (10-12%) pri teplote nie nižšej ako 70 0 С, tlaku 10-15 MPa sa používa pri výrobe kyslej smotany s obsahom tuku 25-30% - 9-10 MPa.
Počas procesu homogenizácie sa môže uvoľniť voľný tuk, ako je uvedené vyššie. V mlieku so zvyšujúcim sa homogenizačným tlakom množstvo voľného tuku klesá a v smotane stúpa. Zvýšenie množstva voľného tuku je spojené s nedostatkom bielkovín potrebných na vytvorenie obalu novovytvorených tukových guľôčok. Jednou z podmienok na vytvorenie ochranného obalu je pomer sušeného odstredeného mlieka k tuku; v homogenizovanom produkte by nemala byť nižšia ako 0,6-0,8.
Účinnosť homogenizácie je určená usadzovaním tuku, odstreďovaním, zmenou optickej hustoty a priemernou veľkosťou tukových guľôčok. V homogenizovanom mlieku by priemer tukových guľôčok nemal presiahnuť 2 mikróny.
Zvýšenie disperzie mliečneho tuku vedie k homogénnejšiemu, homogénnejšiemu a stabilnejšiemu systému. Zvýšenie stability systému bez smotanového kalu je nevyhnutné pri výrobe mnohých mliečnych výrobkov. Homogenizácia navyše zvyšuje viskozitu mlieka, smotany a mliečnych zmesí, čo má pozitívny vplyv na konzistenciu hotových výrobkov a rozširuje využitie homogenizácie v mliekarenskej výrobe.
Najväčšie uplatnenie v mliekarenskom priemysle našli homogenizátory ventilového typu, čo sú vysokotlakové viacpiestové čerpadlá s homogenizačnou hlavou. Počas chodu piestu sa vytvára vysoký tlak, v dôsledku čoho sa mlieko (alebo zmes) pretláča cez medzeru homogenizátora veľkou rýchlosťou. Pri vstupe do ventilovej medzery sa prietok mlieka prudko zvyšuje. Veľká tuková guľa, prechádzajúca medzerou veľkou rýchlosťou, je vtiahnutá do valca, ktorý je rozdrvený na malé tukové kvapky, ktoré sú okamžite pokryté proteínovým obalom plazmatických bielkovín. Pri veľkom rozdiele v rýchlostiach môže dôjsť k rozdrveniu guľôčok postupným oddeľovaním častíc bez prechodného natiahnutia do valca. To. tuk normalizovaného mlieka, keď je vytlačený cez prstencovú ventilovú medzeru homogenizačnej hlavy, sa rozptýli. Požadovaný tlak vytvára čerpadlo. Pri výrobe plnotučného mlieka sa veľkosť tukových guľôčok znižuje z 3-4 mikrónov na 0,7-0,8 mikrónov.
Okrem homogenizátorov ventilového typu sa používajú odstredivé homogenizátory-clarifixátory, ktoré majú špeciálnu komoru s pevným homogenizačným kotúčom. Samotný dizajn disku poskytuje aktívny mechanický účinok na častice mlieka.
Stanovenie účinnosti homogenizácie.
Stabilita tukovej emulzie mlieka alebo smotany má veľký význam pri výrobe mliečnych výrobkov. Pri výrobe niektorých produktov je žiaduce udržiavať tukovú emulziu čo najdlhšie stabilnú (pasterizované a sterilizované mlieko a smotana, fermentované mliečne výrobky, konzervované mlieko a zmrzlina). Pri výrobe iných produktov (napríklad kravského masla) je žiaduce čo najdokonalejšie rozbiť tukovú emulziu, aby sa tukové guľôčky agregovali.
V pokoji, v čerstvom mlieku, sa 20-30 minút po nadojení objaví vrstva usadenej smotany, ktorá súvisí s rozdielom v hustote medzi mliečnym tukom (994-1025 kg/m3) a mliečnou plazmou (1034-1040 kg/m3 ). Rýchlosť vzostupu tukovej guľôčky v podmienkach prírodného kalu je vyjadrená rovnicou
n \u003d 2 * g * r 2 * (s P -s a )/(9*µ) ,
n - rýchlosť stúpania tukovej gule, m / s;
g - zrýchlenie voľného pádu, m/s 2 ;
r je polomer tukovej guľôčky, m;
с n je hustota mliečnej plazmy, kg/m3;
cg - hustota tukových guľôčok, kg/m3;
µ - viskozita mliečnej plazmy, Pa s.
Závislosť rýchlosti separácie od štvorca polomeru tukovej guľôčky naznačuje možnosť zabránenia usadzovaniu zmenšením jej polomeru, čo sa dosiahne homogenizáciou.
Účinnosť homogenizácie sa zisťuje optickou metódou, metódou usadzovania tuku, metódou odstreďovania a priemernou veľkosťou tukových guľôčok, obsah tuku sa stanovuje metódou Gerber acid s trojitým odstreďovaním počas 5 minút pre homogenizované mlieko.
Optická metóda
Optická metóda stanovenia účinnosti homogenizácie platí pre mlieko a smotanu s hmotnostným podielom tuku od 2 do 6 %. Podstatou metódy je meranie optickej hustoty (zákalu) vzorky pri dvoch vlnových dĺžkach – 400 a 1000 nm. Hodnota pomeru optických hustôt pri rôznych vlnových dĺžkach (D400/D1000) charakterizuje stupeň disperzie tukovej fázy mlieka alebo smotany.
Účinnosť homogenizácie (EG) je určená pomerom optických hustôt (D400 a D1000). Výpočet priemerného priemeru guľôčok mliečneho tuku sa vykonáva podľa vzorca:
d St \u003d 2,82 – 2,58 lg D 400 /D 1000 ,
d cf - stredný priemer tukových guľôčok, mikróny;
D 400 a D 1000 sú optické hustoty vzorky pri vlnových dĺžkach 400 a 1000 nm.
Stanovenie účinnosti homogenizácie
metóda zadržiavania tuku.
Na zistenie účinnosti homogenizácie usadzovaním tuku sa mlieko uchováva 48 hodín pri teplote 8 °C bez miešania v 250 ml odmernom valci. Potom sa odoberie vrchných 100 ml mlieka a stanoví sa obsah tuku v mlieku, ktoré zostalo vo valci. Usadzovanie tuku sa vypočíta podľa vzorca:
O a \u003d 100 * (W m -A n )/A m -K*F n ,
Asi w - usadzovanie tuku, %;
F m, F n - hmotnostné podiely tuku v pôvodnom mlieku a spodnej vrstvy mlieka zostávajúcej vo valci,%;
K je pomer objemu spodnej vrstvy mlieka vo valci k celkovému objemu mlieka (pri odbere 100 ml hornej vrstvy K = 0,6).
Metóda odstreďovania VNIMI
Účinnosť homogenizácie odstreďovaním sa zisťuje pri určitom režime odstreďovania mlieka v špeciálnej pipete (pozri obr. 6.1).
spracovanie mlieka homogenizácia odstreďovanie mlieka
Ryža. 6.1.
Centrifugácia sa uskutočňuje 30 minút. Po odstredení sa pipety vyberú a umiestnia sa vertikálne na korok. Potom sa spodná časť produktu opatrne, bez prevrátenia alebo trepania, naleje z pipety po značku II do pohára, pri ktorom sa horný otvor pipety uzavrie prstom ľavej ruky a gumou zátka sa odstráni zo spodného konca pipety pravou rukou. Stanoví sa obsah tuku v odkvapkanom produkte. Stupeň homogenizácie sa vypočíta podľa vzorca:
r = 100*W n /A m ,
r - stupeň homogenizácie, % (pre homogenizované mlieko r=75-80%);
W n - hmotnostný podiel tuku v spodnej vrstve produktu, vypustený z pipety;
F m - hmotnostný podiel tuku v pôvodnom mlieku, %.
Mikroskopická metóda
Pri stanovení účinnosti homogenizácie mikroskopickou metódou sa zisťuje priemerná veľkosť tukových guľôčok homogenizovaného mlieka (d cf). Na určenie veľkosti tukových guľôčok sa mlieko a smotana zriedia vodou. Pomocou okulárového mikrometra sa určujú veľkosti tukových guľôčok pri 1350-násobnom zväčšení (objektív 90, okulár 15 s ponorením).
Tukové guľôčky sa delia na frakcie (skupiny) podľa veľkosti priemerov v závislosti od zväčšenia mikroskopu a nastavenej hodnoty delenia mikrometra okuláru. Presnosť hraníc týchto zlomkov je jedna alebo polovica dielika mikrometra okuláru. V jednej vzorke mlieka sa určí veľkosť od 600 do 1000 tukových guľôčok a rozdelí sa do frakcií. Veľkosť tukových guľôčok každej frakcie je vyjadrená stredným priemerom. Napríklad pre frakciu III bude stredný priemer (2+3)/2 = 2,5 um.
Homogenizácia je mechanické spracovanie surovín, ktoré prešli cez mliečne filtre, v dôsledku čoho dochádza k rozptýleniu (rozdrveniu) tukových guľôčok pôsobením vonkajšej sily - tlaku, vysokofrekvenčného prúdu, ultrazvuku atď.
Prečo je potrebná homogenizácia?
Pri skladovaní naliať do plechovky od mlieka produkt, tuk vypláva na povrch vďaka tomu, že je ľahší ako plazma (reverzný). Surovina sa bráni. Veľká hrudka tuku, stúpajúca do horných vrstiev, sa zrazí s inými podobnými. Pod vplyvom imunoglobulínov dochádza k aglutinácii (zlepeniu jednotlivých prvkov a ich vyzrážaniu z homogénnej zmesi). V dôsledku toho sa mení konzistencia a znižuje sa kvalita, čo nie je žiaduce. Ak sú tukové guľôčky rozbité na malé kúsky, nezlepia sa na povrchu do filmu.
Rýchlosť stúpania tukovej gule závisí od jej veľkosti – čím väčšia, tým rýchlejšia. Podľa Stokesovho vzorca je priamo úmerná druhej mocnine polomeru hrudky. Veľkosť tukových guľôčok sa pohybuje od 0,5 do 18 mikrónov. Po homogenizácii sa redukuje približne 10-násobne (priemerná veľkosť výstupu 0,85 µm). To znamená, že budú plávať 100-krát pomalšie. Okrem toho v malých hrudkách s veľkosťou menšou ako 1 mikrón sú sily vzájomného odpudzovania väčšie ako sily príťažlivosti.
Počas drvenia tuku sa látka jeho škrupiny prerozdeľuje. Časť fosfatidov prechádza do plazmy a plazmatické proteíny idú do vonkajšieho obalu malých guľôčok. Vďaka týmto faktorom je tuková emulzia v mlieku stabilizovaná. Pri vysokom stupni disperzie nie je pozorovaný proces usadzovania, tuk nepláva, mliečne banky sú plnené produktom vyššej kvality. Smotana, tvaroh, maslo a pod., vyrobené z homogenizovaných (homogénnych) surovín, majú lepšie organoleptické vlastnosti a konzistenciu, živiny sú telom rýchlejšie a dokonalejšie absorbované.
Homogenizácia pomáha:
- Pasterizované mlieko alebo smotana, naliate do nerezové nádoby získal jednotný obsah tuku, farbu a chuť.
- Sterilizované mlieko a smotana sa lepšie skladujú.
- Na fermentovaných mliečnych výrobkoch sa nevytvoril tukový film a bielkovinové zrazeniny boli pevnejšie a s lepšou konzistenciou.
- V konzervách s kondenzovaným mliekom pri dlhodobom skladovaní nevynikla tuková fáza.
- V plnotučnom mlieku bolo menej voľného tuku, bez škrupín bielkovín - to vedie k oxidácii.
- Rekonštituované fermentované mliečne nápoje, smotana a mlieko nevyvinuli vodnatú pachuť a chuť produktu sa stala intenzívnejšou.
- Mlieko s plnivom (napríklad kakaom) sa ukázalo byť viskóznejšie, bez sedimentu, s lepšou chuťou.
Homogenizačný mechanizmus
Homogenizáciu sa odporúča vykonať po prechode mlieka dlhodobý pasterizačný kúpeľ.
Na tento účel sa používajú rôzne typy zariadení. Najbežnejšie sú jednotky ventilového typu. Vo svojom jadre sú to vysokotlakové piestové čerpadlá. Kvapalina prechádza cez veľmi malé otvory. Súčasne sa prudko zvyšuje prietok. Tukové guľôčky sú rozdrvené, výsledné malé hrudky sú okamžite pokryté proteínovou škrupinou. Prečo sa to stane, bude diskutované v druhej časti článku.
Homogenizátory sú určené na drvenie tukových guľôčok v mlieku, tekutých mliečnych výrobkoch a zmrzlinových zmesiach. Používajú sa v rôznych technologických linkách na mlieko a mliečne výrobky. Pre homogenizáciu mlieka sú známe aj iné zariadenia (emulgátory, emulgátory, vibrátory atď.), ktoré sú však menej účinné.
Najväčšie uplatnenie v mliekarenskom priemysle získali ventilové homogenizátory K5 - OG2A - 1,25; A1 - OGM 2,5 a A1 - OGM sú vysokotlakové viacpiestové čerpadlá s homogenizačnou hlavou. Homogenizátory pozostávajú z týchto hlavných jednotiek: kľukový mechanizmus s mazacím a chladiacim systémom, piestový blok s homogenizačnými a manometrickými hlavami a poistným ventilom, rám. Pohon je realizovaný od elektromotora pomocou prevodu klinovým remeňom. Kľukový mechanizmus prevádza rotačný pohyb prenášaný klinovým remeňom z elektromotora na vratný pohyb piestov. Posledne menované cez okrajové tesnenia vstupujú do pracovných komôr piestového bloku a pomocou sacích a výtlačných zdvihov vytvárajú potrebný tlak homogenizovanej kvapaliny. Kľukový mechanizmus opísaných homogenizátorov pozostáva z kľukového hriadeľa uloženého na dvoch kuželíkových ložiskách; ložiskové uzávery; spojovacie tyče s krytmi a vložkami; posúvače otočne spojené s ojnicami pomocou prstov; okuliare; tesnenia; kryt skrine a hnaná remenica konzolovito na konci kľukového hriadeľa. Vnútorná dutina kľukového mechanizmu je olejový kúpeľ. Indikátor oleja a vypúšťacia zátka sú namontované na zadnej stene krytu. V homogenizátore K5 - OG2A - 1,25 sú trecie časti kľukového mechanizmu mazané rozprašovaním oleja s rotujúcim kľukovým hriadeľom. Konštrukcia krytu a relatívne malé zaťaženie kľukového mechanizmu homogenizátora K5 - OG2A - 1,25 umožňuje chladenie oleja umiestneného vo vnútri krytu vďaka prenosu tepla z povrchu do okolia. Iba piesty sú chladené vodou z vodovodu. V homogenizéroch A1 - OGM - 2,5 a A1 - OGM sa v kombinácii s rozstrekovaním oleja vo vnútri tela používa systém núteného mazania pre najviac zaťažované trecie páry, čo zvyšuje prenos tepla. Olej v týchto homogenizéroch je ochladzovaný teplovodivou vodou, ktorá vstupuje do cievky chladiaceho zariadenia, uloženého na dne puzdra, a piesty sú chladené vodou z vodovodu, ktorá sa k nim privádza cez otvor v potrubí. . Na reguláciu prietoku vody je v systéme nainštalovaný prietokový spínač. K telu KShM je pomocou dvoch čapov pripevnený piestový blok, určený na nasávanie produktu z prívodného potrubia a jeho čerpanie pod vysokým tlakom do homogenizačnej hlavy. Piestový blok obsahuje telo, plunžery, okrajové tesnenia, spodný, horný a predný kryt, sacie a výtlačné ventily, sedlá ventilov, tesnenia, puzdrá, pružiny, prírubu, fiting, filter v sacom kanáli bloku. Na koncovej rovine piestového bloku sa nachádza homogenizačná hlava určená na vykonávanie dvojstupňovej homogenizácie produktu v dôsledku jeho prechodu pod vysokým tlakom cez medzeru medzi ventilom a sedlom ventilu v každom stupňovom systéme. Na hornej rovine piestového bloku je pripevnená manometrická hlava na riadenie homogenizačného tlaku. Hlava meradla má škrtiace zariadenie, ktoré umožňuje efektívne znížiť amplitúdu kmitania ukazovateľa meradla. Hlavica merača sa skladá z tela, ihly, tesnenia, uťahovacej matice, podložky a tlakomeru s membránovým tesnením. V koncovej rovine piestového bloku na strane protiľahlej k uchyteniu homogenizačnej hlavy sa nachádza poistný ventil, ktorý zabraňuje zvýšeniu homogenizačného tlaku oproti nominálnemu. Poistný ventil obsahuje skrutku, poistnú maticu, pätku, pružinu, ventil a sedlo ventilu. Poistný ventil sa nastaví na maximálny homogenizačný tlak otáčaním upínacej skrutky, ktorá pôsobí na ventil cez pružinu. Rám homogenizátora je liata alebo zváraná konštrukcia kanálov pokrytá oceľovým plechom. Na hornej rovine rámu je inštalovaný KShM. Vo vnútri je na dvoch konzolách doska s el. motora. Okrem toho je doska podopretá skrutkami upravujúcimi klinové remene. Posteľ má štyri výškovo nastaviteľné podpery. Bočné okná postele sú uzavreté snímateľnými poťahmi. Mlieko alebo mliečny výrobok sa čerpá do sacieho kanála piestového bloku pomocou čerpadla. Z pracovnej dutiny bloku vstupuje produkt pod tlakom cez výtlačný ventil, homogenizačná hlava prechádza vysokou rýchlosťou cez prednú medzeru vytvorenú medzi brúsenými plochami homogenizačného ventilu a jeho sedlom. Keď k tomu dôjde, dôjde k disperzii kvapalnej fázy produktu. Z homogenizátora sa produkt posiela cez mliekovod na ďalšie spracovanie alebo predbežné uskladnenie.
Homogenizačné hlavy boli podrobené tak či onak malým existujúcim zmenám, princíp ich usporiadania je však stále nezmenený. Tvar čela ventilu je zvyčajne plochý, tanierový alebo kužeľový s malým uhlom skosenia. Homogenizátor s plochými ventilmi so sústrednými drážkami má rovnaké drážky na povrchu sedadla. Následne sa mení tvar prechodu mlieka v radiálnom smere, čo by malo prispieť k lepšej homogenizácii. Kvapalný produkt môže byť čerpaný do hlavy akýmkoľvek čerpadlom, ktoré má rovnomerný prietok a je schopné vytvoriť vysoký tlak. Na tento účel sú použiteľné viacpiestové, rotačné a skrutkové čerpadlá. Najpoužívanejšie vysokotlakové homogenizátory s tromi piestovými čerpadlami.
Schéma piestového homogenizátora ventilového typu je znázornená na obr. 3
Keď sa piest pohybuje doľava, mlieko prechádza cez sací ventil 3 do valca a keď sa piest pohybuje doprava, je tlačený cez ventil 4 do vypúšťacej komory, na ktorej je nainštalovaný manometer 10 na ovládanie tlak. Ďalej mlieko kanálikom do hlavy 5, v ktorej tlačí ventil 7, pritláčané pružinou 8 proti sedlu 6. Napnutie pružiny je regulované skrutkou 11. Ventil a sedlo sú navzájom lapované. iné. V nepracovnej polohe je ventil pevne pritlačený k sedlu pružinou 8, ktorá sa stala nastavovacou skrutkou 11 a v pracovnej polohe, keď je kvapalina čerpaná, je ventil zdvihnutý tlakom kvapaliny a je v „plávajúcom“ stave. Charakteristickým ukazovateľom režimu homogenizácie, ktorý zohráva dôležitú úlohu pri nastavovaní stroja, je homogenizačný tlak. Čím je vyššia, tým je disperzný proces účinnejší. Tlak je regulovaný skrutkou 11, vedený údajmi na tlakomere 10. Keď je skrutka zaskrutkovaná, tlak pružiny na ventil sa zvyšuje, a preto sa zvyšuje výška ventilovej medzery. To vedie k zvýšeniu hydraulického odporu pri pohybe tekutiny cez ventil, t.j. k zvýšeniu tlaku potrebného na vytlačenie daného množstva tekutiny.
Schopnosť piestového čerpadla generovať vysoký tlak ohrozuje integritu dielov v prípade, že sa port upchá v sedle ventilu. Preto je homogenizátor vybavený poistným ventilom 9, cez ktorý kvapalina vyteká, keď je tlak v stroji vyšší ako nastavený. Tlak, pri ktorom sa poistný ventil otvára, sa nastavuje utiahnutím pružiny skrutkou.
Na obr. Obrázok 4 znázorňuje homogenizátor s dvojitým škrtením, v ktorom kvapalina prechádza cez dve pracovné hlavy v sérii. V každej hlave je tlak pružiny na ventil regulovaný samostatne, vlastnou skrutkou. V takýchto hlavách prebieha homogenizácia v dvoch fázach.
Pracovný tlak vo výtlačnej komore sa rovná súčtu oboch rozdielov. Použitie dvojstupňovej homogenizácie je spôsobené najmä tým, že u mnohých emulzií sa po homogenizácii v prvom stupni pozoruje na výstupe spätná agregácia dispergovaných častíc a tvorba „zhlukov“, ktoré zhoršujú disperzný efekt.
Úlohou druhej etapy je rozbiť a rozptýliť takéto relatívne nestabilné útvary.
To nevyžaduje žiadne také výrazné mechanické pôsobenie, takže pokles tlaku v druhom pomocnom stupni homogenizátora je oveľa menší ako v prvom, od ktorého činnosti závisí hlavne stupeň homogenizácie.
Obrázok 4 - Schéma dvojstupňovej homogenizácie
Vo všeobecnom dizajne moderných homogenizátorov sa uplatňujú základné princípy a ustanovenia technickej estetiky, sanitácie a hygieny. V nadväznosti na nové trendy vo vývoji mliekárenských zariadení sú nové konštrukcie homogenizátorov zefektívnené, obložené a potiahnuté nerezovými plášťami s lešteným povrchom.
Na základe výkonu homogenizátora a konštrukčných úvah volíme pre prototyp homogenizátor značky A1 - OGM - 2.5.
Homogenizátor je zariadenie na získanie homogénnych (homogénnych) dispergovaných systémov. Systémy môžu byť jedno alebo viacfázové, t.j. v dispergovanom prostredí, ktoré je zvyčajne kvapalinou, sa nachádzajú častice (zvyčajne nerozpustné) jednej alebo viacerých pevných alebo kvapalných látok, ktoré sa nazývajú dispergované fázy. Pojem "homogénny" znamená, že fázy sú rozdelené rovnomerne, s rovnakou koncentráciou v ľubovoľnom ľubovoľnom objeme média. Výsledný systém by mal byť relatívne stabilný. Na tento účel sa počas homogenizácie vo veľkej väčšine prípadov uskutočňuje disperzia, to znamená mletie fázových častíc.
Použitie homogenizátorov v mliekarenskom priemysle
Homogenizátor mlieka rozdrví tukové guľôčky. Rýchlosť, ktorou vyplávajú na povrch, závisí od druhej mocniny ich polomeru. Po 10-násobnom znížení teda rýchlosť klesne 100-násobne. Vďaka tomu sa produkt neusadzuje, nerozdeľuje sa na krém a odstredí. Jeho trvanlivosť sa výrazne zvyšuje.
Okrem toho po homogenizácii:
- Pri výrobe margarínu alebo masla sa voda a ďalšie zložky rovnomerne rozložia v tukovom médiu. A v majonéze a šalátových dresingoch - tukoch vo vodnom prostredí.
- Smotana a pasterizované mlieko sú jednotné vo farbe, chuti a obsahu tuku.
- V konzervách s kondenzovaným mliekom sa pri dlhodobom skladovaní tuková fáza neuvoľňuje.
- Kefír, kyslá smotana a iné fermentované mliečne výrobky sa stabilizujú. Konzistencia proteínových zrazenín sa zlepšuje. Na povrchu sa nevytvorí mastná zátka.
- V sušenom plnotučnom mlieku sa množstvo voľného tuku nechráneného proteínovým obalom znižuje. Vďaka tomu je vylúčená jeho rýchla oxidácia pod vplyvom atmosférického vzduchu.
- Mlieko s kakaom alebo iným plnidlom zlepšuje chuť, stáva sa viskóznejším. Znižuje pravdepodobnosť zrážok.
- Rekonštituované fermentované mliečne nápoje, smotana a mlieko nemajú vodnatú chuť. Prirodzená chuť sa stáva intenzívnejšou.
Fyzikálne metódy procesu a hlavné typy homogenizátorov
- Pretláčanie cez úzku medzeru. Používajú sa ventilové jednotky s vysokotlakovými piestovými čerpadlami. Takéto zariadenia v mliekarenskom priemysle sú najbežnejšie.
- mechanické miešanie. Používajú sa mixéry s nožmi alebo lopatkovými metlami, vrátane vysokootáčkových mixérov. Najjednoduchším príkladom je mlynček na kávu alebo mlynček na mäso s elektrickým pohonom. Patrí sem aj rotačný pulzačný prístroj (RPA). Hoci je účinok na fázové hrudky v nich komplexnejší, neobmedzuje sa len na nárazové a oderové zaťaženie.
- Vplyv ultrazvuku. Fungujú tu ultrazvukové zariadenia, ktoré v rozptýlenom médiu vyvolávajú kavitáciu, vďaka ktorej dochádza k rozdrveniu fázy.
Piestový homogenizátor
Zariadenie
Homogenizačné zariadenie je znázornené na obr. 1. Piestový valec 1 je pripojený k prívodnej rúre cez sací ventil 3 a k vysokotlakovej komore cez výtlačný ventil 4. Z komory vedie kanál do homogenizačnej hlavy 5, ktorá má sedlo 6, ventil 7, pružinu 8 a nastavovaciu skrutku 11. Na reguláciu tlaku je ku komore pripojený manometer 10. Kanál má odbočku k poistnému ventilu 9. Piest je poháňaný čerpadlom 2.
Zväčšený pohľad na homogenizačnú hlavu je znázornený na obr. Má kalibrovaný otvor (kanál) 1 v sedle 5, pružinu 2, ventil 4 s driekom 3 a nastavovaciu skrutku 6. Sedlo a ventil sú navzájom zabrúsené. 
Ventil má plochý, kužeľový s malým uhlom alebo tanierovým tvarom pracovnej plochy. V prvom prípade na ňom môžu byť rifle (ryhy). Ak sú, tak tie isté sa vyrábajú na sedle. To zvyšuje stupeň fázového rozdelenia.
Existujú modely, v ktorých sú ventil a sedlo umiestnené v ložiskách namontovaných v pevnom kryte. V tomto prípade sa pod tlakom prúdu produktu otáčajú rôznymi smermi.
Keďže kvapalina prechádzajúca vysokou rýchlosťou pôsobí na ventil a sedlo dostatočne silno, rýchlo sa opotrebujú. Preto sú tieto prvky vyrobené z obzvlášť pevných ocelí. Navyše ich tvar je symetrický. Pri citeľnom opotrebovaní ich stačí prevrátiť na druhú stranu, čím sa životnosť zdvojnásobí.
Čerpadlo nemusí nutne používať piest, môžete si vybrať skrutkové alebo rotačné. Hlavná vec je, že vytvára vysoký tlak. Pretože piestový mechanizmus nezabezpečuje rovnomerné zásobovanie, niekoľko z nich je umiestnených v homogenizátoroch, pričom začiatok cyklov je od seba vzdialený. Najpopulárnejšie sú jednotky s tromi piestami. V nich sa na hriadeli otáčajú kolená o 120 stupňov, takže valce pracujú striedavo. V tomto prípade je koeficient nerovnomernosti posuvu, teda pomer jeho maximálnej hodnoty k priemeru, 1,047.
Indikátor blízko jednej znamená, že prietok cez homogenizačnú hlavu možno považovať za stabilný s malou chybou. Počas procesu homogenizácie je teda ventil vždy vo váženej (otvorenej) polohe. Medzi ním a sedadlom je medzera na priechod tekutiny. Jeho veľkosť môže byť tiež konštantná, pričom sa nezohľadňuje mierna odchýlka od priemernej úrovne. V mnohých moderných zariadeniach prúdi z každého piestu do „svojej“ hlavy. Po rozdelení fáz sú pripojené vo výstupnom potrubí.
Tlakomer je vybavený škrtiacim zariadením. Tým sa zníži oscilácia ukazovateľa prístroja.
Princíp fungovania
Princíp činnosti homogenizátora je nasledujúci. Keď piest pracuje na nasávanie (na obrázku sa pohybuje doľava), mlieko vstupuje do valca 1 cez ventil 3. Potom piest pracuje na čerpanie (pohybuje sa doprava) a tlačí produkt do komory cez ventil 4. Potom kvapalina vstupuje cez kanál z komory do homogenizačnej hlavy 5.
Keď je ventil v nepracovnej polohe, pružina 8 ho pevne pritlačí k sedlu. Mlieko pod tlakom zdvihne ventil tak, že sa medzi ním a sedlom vytvorí malá medzera. Pri prechode cez ňu sa tukové guľôčky rozdrvia, produkt sa homogenizuje a potom ide do výstupného potrubia.
Medzera má zvyčajne veľkosť nie väčšiu ako 0,1 mm. Častice mlieka sa v tejto zóne pohybujú rýchlosťou asi 200 m/s (len 9 m/s vo vstrekovacej komore). Veľkosť tukových hrudiek klesá z 3,5-4,0 mikrónov na 0,7-0,8 mikrónov.
Tlak generovaný piestovým čerpadlom je veľmi vysoký. Preto upchatie kanála v sedadle môže viesť k zničeniu častí. Aby sa zabránilo rozbitiu, je nainštalovaný poistný ventil 9.
Jednotka sa nastavuje skrutkou 11. Jednou z hlavných charakteristík homogenizácie je tlak. Keď je skrutka utiahnutá, pružina silnejšie pritlačí ventil na sedlo. Z tohto dôvodu sa veľkosť medzery zmenšuje so zvyšujúcim sa hydraulickým odporom. Nastavenie zariadenia sa vykonáva podľa údajov manometra 10.
Teplota mlieka by sa podľa návodu k homogenizátoru mala pohybovať v rozmedzí od 50 do 65 stupňov C. Ak je pod týmto rozsahom, proces usádzania tukových hrudiek sa urýchli. Ak je vyššia, srvátkové bielkoviny sa začnú zrážať.
Zvýšenie kyslosti produktu negatívne ovplyvňuje účinnosť procesu, pretože v tomto prípade klesá stabilita proteínov. Vznikajú aglomeráty, drvenie tukových hrudiek je náročné.
V čase prechodu kvapaliny cez ventilovú medzeru dochádza v dôsledku prudkého zúženia prierezu kanála k škrtiacemu účinku. Prietok sa mnohonásobne zvyšuje a tlak klesá v dôsledku skutočnosti, že potenciálna energia sa premieňa na kinetickú energiu.
Po prechode mlieka cez hlavu sa časť rozdrvených častíc opäť zlepí do väčších konglomerátov. Účinnosť procesu klesá. Na boj proti tomuto javu sa používa dvojstupňová homogenizácia. Zariadenie je znázornené na obr. 3. Zásadným rozdielom od jednostupňového je prítomnosť dvoch párov pracovných telies, prvý stupeň 4 a druhý - 12. Každý má vlastnú tlačnú pružinu s regulačným ventilom 6.
Druhý stupeň, pomocný, ďalej zvyšuje stupeň fázového drvenia. Je navrhnutý tak, aby vytváral kontrolovaný a konštantný protitlak v hlave prvého stupňa, ktorý je hlavný. Tým sa optimalizujú podmienky procesu. A tiež na ničenie pomerne nestabilných útvarov. Tlak v ňom je nastavený nižší ako v prvom.
Jednostupňová homogenizácia je určená pre produkty s nízkym obsahom tuku alebo vysokou viskozitou. Dvojstupňový - s vysokým obsahom tuku alebo pevných látok a nízkou viskozitou. A tiež v tých prípadoch, keď je potrebné zabezpečiť maximálne možné rozdelenie fáz.
Samostatná technológia
V mliekarenskom priemysle môže byť homogenizácia úplná alebo oddelená. V prvom prípade prechádzajú cez jednotku všetky dostupné suroviny. V druhom sa najprv oddelí. Výsledná smotana 16-20% tuku homogenizovaná a potom zmiešaná s odstredeným mliekom. A odoslaný do ďalšej fázy spracovania. Táto metóda poskytuje významné úspory energie.
Mechanizmus procesu fázovej disperzie v prístroji ventilového typu
Podľa N.V.Baranovského na základe štúdia hydraulických faktorov ovplyvňujúcich drvenie tukových hrudiek pri homogenizácii mlieka v prístroji ventilového typu bola navrhnutá nasledujúca schéma procesu (obr. 4).
V mieste prechodu prietoku z kanála sedla do medzery medzi sedlom a ventilom sa plocha prietokového prierezu prudko zmenšuje. Takže podľa jedného zo základných zákonov hydrauliky sa rýchlo zvyšuje aj rýchlosť jeho pohybu U. Presnejšie povedané, U0 na ceste je niekoľko metrov za sekundu. A U1 na vstupe do slotu je o 2 rády vyššie, niekoľko sto m/s.
Tuková kvapka sa nepohne zo zóny nízkych do zóny vysokých rýchlostí naraz „všetko naraz“. Predná časť lopty najskôr vstupuje do prúdu, ktorý sa pohybuje v trhlinách veľkou rýchlosťou. Pôsobením rýchlo prúdiacej kvapaliny sa vytiahne (zadná časť sa stále pomaly pohybuje) a odtrhne. Zostávajúca hrudka sa naďalej pomaly pohybuje (samozrejme, pojem „pomaly“ je v tomto prípade relatívny, pretože celý cyklus kvapky prechádzajúcej cez štrbinu trvá 50 mikrosekúnd), aby sa posunul smerom k rýchlostnému rozhraniu a časť, teraz ukázalo sa, že je vpredu, je predĺžené rovnakým spôsobom ako predchádzajúci a tiež sa uvoľňuje. Takto sa celá tuková kvapka postupne roztrhá na kúsky, prechádza cez hraničný úsek. K tomu dochádza pri dostatočne veľkom rozdiele medzi rýchlosťami U0 a U1.
Ak sa ukáže, že tento rozdiel je menší ako určitá prahová hodnota, potom pred oddelením častíc nastane medzistupeň - kvapka sa najskôr natiahne na vlákno. Ak je rozdiel ešte menší, tak tuková hrudka prejde cez hranicu rýchlosti bez zničenia. Vplyv vysokého prietoku ho však stále privedie do nestabilného stavu v dôsledku tvorby vnútorných deformácií. Preto sa guľa vplyvom povrchového napätia a mechanických rázov prúdiacich prúdov stále rozpadne na menšie časti.
Homogenizátor oleja
Na získanie homogénnej konzistencie masla alebo tavených syrov sa používa homogenizátor zmäkčovadla. Počas spracovania je vodná fáza dispergovaná a rovnomerne rozložená v celom objeme. V dôsledku toho sa produkt skladuje dlhšie, jeho chuť sa zlepšuje. Okrem toho sa skráti čas strávený rozmrazovaním a zníži sa strata vody pri balení.
Dizajn zariadenia možno uvažovať na príklade jedného z najobľúbenejších modelov M6-OGA (obr. 5). Skladá sa zo skrine a rámu (obr. 6), prijímacej násypky, pod ktorou sú umiestnené podávacie skrutky a rotora s 12, 16 alebo 24 lopatkami. Ako pohon sa používa elektromotor. Rýchlosť skrutky je riadená variátorom. Uhlová rýchlosť rotora je konštantná.
Činnosť homogenizátora je nasledovná. Maslo je umiestnené vo veľkých kúskoch v násypke. Šneky sa pri pohľade zhora otáčajú rôznymi smermi - jeden k druhému. S ich pomocou sa olej pretlačí cez rotor, po ktorom cez obdĺžnikovú dýzu prechádza do prijímacej násypky (na obrázku nie je znázornená). Aby sa olej nelepil na pracovné telesá, sú mazané horúcim roztokom Rotačno-pulzačné zariadenie 
V poslednej dobe sa na spracovanie mlieka čoraz viac využívajú rotačné pulzačné prístroje (RPA). Takýto homogenizátor je svojou konštrukciou a princípom činnosti podobný odstredivému čerpadlu. Hlavný rozdiel je v pracovných orgánoch.
RPA je organizovaná nasledovne. Ako pohon slúži elektromotor. Rotor vo forme perforovaného valca je pevne pripevnený na jeho predĺženom hriadeli. Z konca valca, zo strany krytu, môže byť obežné koleso. Perforácia sa nevyžaduje. Vo vnútri krytu je podobný valec, pevný, hrá úlohu statora.
Mlieko sa privádza cez axiálnu trysku na veku a vstupuje do obežného kolesa. Táto časť vytvára drvenie primárnej fázy a urýchľuje pracovnú zmes. Ten potom prechádza perforáciou pohyblivého valca, je opäť čiastočne rozptýlený pôsobením šmykového a abrazívneho zaťaženia a končí v homogenizačnej dutine medzi rotorom a statorom. 
Tu okrem šoku pôsobia na tukové guľôčky aj iné sily.
V turbulentnom prúdení pohybujúcom sa vysokou rýchlosťou (presne to je pozorované v pracovnej zóne RPA) vznikajú mikrovírové prúdy. Ak sa malá guľovitá vírivka zrazí s kvapkou tuku, zničí ju. Existuje aj hydroakustický efekt. Intenzívna kavitácia, ktorá vedie ku kolapsu vzduchových bublín, vytvára rázové vlny, ktorým nedokážu odolať ani hrudky fázy.
Maximálny dopad aparatúry na častice sa dosiahne v momente, keď medzi rotorom a statorom nastanú rezonančné vibrácie. Na zabezpečenie tohto efektu je potrebné vypočítať priemer pohyblivého valca, rýchlosť jeho otáčania, ako aj medzeru medzi ním a statorom.
Za pracovným priestorom mlieko prechádza cez otvory statora a už zhomogenizované je vypúšťané tangenciálnym výstupným potrubím smerujúcim zvyčajne nahor, aby bolo jednoduchšie napojiť potrubia na preplňovanie násypky v recirkulačnom systéme. 
Na zvýšenie stupňa drvenia môže mať zariadenie niekoľko párov "rotor-stator". Po inštalácii krytu sú usporiadané striedavo. Existujú modely, v ktorých je namiesto obežného kolesa umiestnený perforovaný disk. Homogenizátory RPA môžu byť aj ponorné. Voliteľne je jednotka vybavená nasledujúcimi zariadeniami:
- Ochrana proti chodu nasucho.
- Motor odolný proti výbuchu.
- Kryt s vyhrievacím/chladiacim plášťom.
- Regulátor plynulej zmeny frekvencie otáčania motora.
- Plniace zariadenie (závitovkový podávač), pre viskózne, zle rozpustné, nehomogénne emulzie a suspenzie alebo voľne tečúce zložky.
- Vykladacia jednotka na vypúšťanie do nádoby tretej strany pri práci podľa cirkulačnej schémy.
- Mechanická vlnovcová hriadeľová upchávka vyrobená z keramiky z karbidu kremíka - zvyšuje životnosť jednotky aj pri práci s agresívnymi kvapalinami alebo s obsahom abrazívnych inklúzií.
RPA sú jedno- alebo trojfázové. Všetky časti, ktoré prichádzajú do styku s potravinami, sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele AISI 304, AISI 316 alebo ich domácich náprotivkov. Keďže dispergovaná kvapalina opúšťa aparatúru pod tlakom, RPA homogenizátor súčasne funguje ako odstredivé čerpadlo.
Ultrazvukové homogenizátory
Zariadenie (ako príklad použijeme BANDELIN). Ultrazvukový homogenizátor pozostáva z (zhora nadol na obr. 15) RF generátora, ultrazvukového prevodníka, „rohov“ a sond (vlnovodov). RF generátor je pripojený k domácej sieti s frekvenciou prúdu 50 alebo 60 Hz. Zosilňuje tento parameter až na 20 kHz. Ultrazvukový menič, vybavený oscilačným obvodom s meracím piezoelektrickým prvkom, transformuje prúdovú energiu generovanú generátorom na kmity ultrazvukových vĺn rovnakej frekvencie. Generovaná amplitúda zostáva konštantná. Ultrazvuk - zvyšuje sa vďaka použitiu "rohov" špeciálneho tvaru. Vkladajú sa do nich sondy, ktoré prenášajú vibrácie do nádoby s kvapalinou. V závislosti od objemu pracovného média môžu byť ploché, vo forme kužeľov alebo „mikro“, s priemerom 2 až 25 mm. 
Domáci priemysel vyrába aj ultrazvukové homogenizátory. Z najnovších modelov možno zaznamenať vývoj 2015 I100-6 / 840 (obr. 16). Prístroj má digitálne ovládanie, pulzný režim, reguláciu amplitúdy a sadu sond.
Princíp fungovania. Keď ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalinou, striedavo, 20 000-krát za sekundu, v nej vytvárajú vysoký a nízky tlak. Ten sa prakticky rovná vnútornému tlaku pary kvapaliny, v dôsledku čoho sa v nej objavia bubliny naplnené parou, kvapalina vrie. Keď sa dutiny zrútia, dôjde k poklesu tlaku, vytvoria sa rýchlo prúdiace turbulentné mikroprúdy, ktoré ničia kvapôčky tuku.
Niektorí odborníci sa domnievajú, že pri vystavení ultrazvuku sa hrudky nerozptyľujú z kavitácie, ale v dôsledku skutočnosti, že vlna, ktorá prechádza tukovou kvapkou v rôznych bodoch, spôsobuje zrýchlenie rôznej veľkosti a smeru. V dôsledku toho vznikajú viacsmerné sily, ktoré sa snažia rozbiť loptu.
Homogenizácia je dôležitým krokom pri spracovaní mlieka a iných produktov. S jeho pomocou sa štruktúra zlepšuje a trvanlivosť sa zvyšuje a chuť sa stáva nasýtenejšou.
Tento spôsob mechanického spracovania mlieka a tekutých mliečnych výrobkov slúži na zvýšenie disperzie tukovej fázy v nich, čo umožňuje vylúčiť usadzovanie tuku pri skladovaní mlieka, rozvoj oxidačných procesov, destabilizáciu a mútenie pri intenzívnom miešaní. a dopravy.
Homogenizácia surovín prispieva k:
pri výrobe pasterizovaného mlieka a smotany - získanie jednotnosti (chuť, farba, obsah tuku);
sterilizované mlieko a smotana - zvýšenie stability pri skladovaní;
fermentované mliečne výrobky (kyslá smotana, kefír, jogurt atď.) - zvýšenie pevnosti a zlepšenie konzistencie proteínových zrazenín a odstránenie tvorby tukovej zátky na povrchu výrobku;
konzervované potraviny s kondenzovaným mliekom - zabraňujúce uvoľneniu tukovej fázy pri dlhodobom skladovaní;
sušené plnotučné mlieko - zníženie množstva voľného mliečneho tuku, ktorý nie je chránený proteínovými škrupinami, čo vedie k jeho rýchlej oxidácii pôsobením vzdušného kyslíka;
rekonštituované mlieko, smotana a fermentované mliečne nápoje - na vytvorenie plnej chuti produktu a zabránenie vzniku vodnatej pachute;
mlieko s plnivami (kakao atď.) - zlepšenie chuti, zvýšenie viskozity a zníženie pravdepodobnosti tvorby sedimentov.
Disperzia tukových guľôčok, t.j. zmenšenie ich veľkosti a rovnomerné rozloženie v mlieku, sa dosahuje vystavením mlieka výraznej vonkajšej sile (tlak, ultrazvuk, vysokofrekvenčné elektrické spracovanie atď.) v špeciálnych strojoch - homogenizéroch.
Najrozšírenejšia v mliekarenskom priemysle je homogenizácia mlieka pretláčaním cez prstencovú ventilovú štrbinu homogenizačnej hlavy stroja. Tukové guľôčky, ktoré prechádzajú cez túto medzeru, sú rozptýlené. Požadovaný tlak vytvára čerpadlo. Pri výrobe plnotučného mlieka sa veľkosť tukových guľôčok znižuje z 3-4 mikrónov na 0,7-0,8 mikrónov.
Hlavnou jednotkou moderných homogenizátorov ventilového typu je homogenizačná hlava. Môže to byť jedna alebo dve etapy. Druhý stupeň zvyčajne pracuje pri nižšom tlaku ako prvý.
Použitie jedno- alebo dvojstupňovej homogenizácie závisí od typu vyrábaných mliečnych výrobkov.
Dvojstupňová homogenizácia s veľkým poklesom tlaku na oboch stupňoch sa používa pri výrobe vysokotučných mliečnych výrobkov (smotany, zmrzlinové zmesi a pod.).
Umožňuje vám rozptýliť (rozbiť) výsledné nahromadenia tukových guľôčok. Na výrobu iných druhov mliečnych výrobkov vrátane konzumného mlieka možno použiť jednostupňovú homogenizáciu.
Tepelná úprava mlieka
Tepelná úprava je jednou z hlavných a nevyhnutných technologických operácií spracovania mlieka, vykonávaná za účelom dezinfekcie. Účinnosť tepelného ošetrenia súvisí s tepelnou odolnosťou mlieka, ktorá je určená jeho bielkovinami, zložením soli a kyslosťou, ktoré zase závisia od sezóny, obdobia laktácie, fyzickej kondície a plemena zvierat, kŕmnych režimov a stravy. , atď.
Mlieko a mliečne výrobky pri tepelnej úprave podliehajú zložitým zmenám biochemických a fyzikálno-chemických vlastností, ako aj modifikáciám zložiek mlieka. Účel tepelného spracovania je rôznorodý, a to: zníženie celkového počtu mikroorganizmov a zničenie patogénnych foriem, inaktivácia (zničenie) mliečnych enzýmov pre zvýšenie stability pri dlhodobom skladovaní, poskytnutie špecifickej chuti, vône, farby a textúry, vytvorenie priaznivých teplotných podmienok na fermentáciu, odparovanie, skladovanie, ako aj procesy mechanického spracovania atď.
Tepelná úprava mlieka je kombináciou režimov vystavenia teplote (ohrievanie alebo chladenie) a doby pôsobenia pri tejto teplote. Okrem toho by trvanie expozície pri danej teplote malo byť také, aby sa dosiahol požadovaný účinok. V mliekarenskom priemysle sa tepelné spracovanie vykonáva pri teplotách do 100 a nad 100 °C.
Pri zahriatí na 100 °C odumierajú v mlieku len vegetatívne formy a pri teplotách nad 100 °C vegetatívne a spórové formy. Hlavnými procesmi tepelného spracovania mlieka, ktoré spôsobujú potlačenie vitálnej aktivity mikroorganizmov, sú pasterizácia a sterilizácia. Ako nosič tepla na pasterizáciu sa používa horúca voda a nasýtená vodná para, na sterilizáciu nasýtená vodná para.
Okrem toho sa počas tepelného spracovania mlieko podrobuje chladeniu, zahrievaniu (ohrievaniu), tepelnému vákuovému spracovaniu.
Spôsob tepelného spracovania mlieka na výrobu každého druhu výrobku určuje technologický pokyn. V tomto prípade sa mlieko zahreje na pasterizačnú teplotu a potom sa udržiava a rýchlo ochladí na požadovanú teplotu. Kombinácia vykurovacích a chladiacich operácií je daná technologickými a hygienickými požiadavkami, ako aj možnosťou využitia tepla horúceho produktu.
Na tento účel sa horúci produkt posiela do špeciálnej časti zariadenia (doskového alebo rúrkového) na predhriatie studeného produktu vstupujúceho do pasterizácie. Táto operácia sa nazýva rekuperácia tepla a zariadenia alebo ich časti sa nazývajú regenerátory alebo regeneračné časti. Použitie tejto operácie umožňuje získať určité úspory tepelnej energie vynaloženej na pasterizáciu.
Účinnosť regenerátora charakterizuje koeficient regenerácie. Predstavuje pomer množstva tepla vráteného regenerátorom k množstvu tepla potrebnému na zahriatie produktu z počiatočnej na konečnú teplotu, t. j. pri ktorej produkt začína spätný pohyb cez regenerátor.
Chladenie a vykurovanie
Mliečne suroviny sú v podnikoch chladené, aby sa zachovala ich kvalita a obmedzil rast počtu mikroorganizmov pred spracovaním. V tabuľke. 4.1 sú uvedené údaje znázorňujúce rast počtu mikroorganizmov v mlieku v závislosti od teploty chladenia a doby skladovania.
Skladovanie mlieka pri teplotách nad 4,5 °C vedie k zvýšeniu počtu mikroorganizmov. V praxi sa mlieko na krátkodobé skladovanie ochladí na 6--8 °C. Pre dlhodobé skladovanie (10-14 hodín) sa mlieko pasterizuje a následne ochladí. Aby sa predĺžila trvanlivosť mliečnych výrobkov, sú počas výrobného procesu chladené.
Ohrev (ohrievanie) nehrá hlavnú úlohu, ale najčastejšie plní pomocnú (prípravnú) funkciu v procese spracovania mlieka. Zahrievanie mlieka sa využíva pred separáciou, homogenizáciou, ako aj pri výrobe rôznych mliečnych výrobkov. Pri separácii zahrievanie mlieka znižuje jeho viskozitné vlastnosti, čo má pozitívny vplyv na oddeľovanie tukových guľôčok z mliečnej plazmy a tvorbu smotany.
