Технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки

 

Использование: изобретение относится к молочной промышленности. Сущность изобретения: технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки включает танк для последней, связанные трубопроводом по ходу технологического процесса центробежный сепаратор для выделения из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли, емкости для обезжиренной сыворотки, альбуминного молока, осветленной сыворотки и мелассы, подогреватель обезжиренной сыворотки, установку для отваривания альбумина сыворотки, вакуум-выпарную установку, кристаллизатор, центрифугу для разделения кристалломассы молочного сахара и сушилку сахара-сырца. Линия снабжена смесителем осветленной сыворотки с мелассой, дозирующим устройством, подключенным к соответствующим емкостям и служащим для регулирования количества подаваемых в смеситель компонентов, фасовочным автоматом кристаллизуемого продукта, подключенным к кристаллизатору, и холодильной камерой для охлаждения расфасованного молочного продукта. 5 ил.

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к оборудованию для производства продуктов из молочной сыворотки: молочного сахара-сырца, сывороточной пасты, альбуминного молока, мелассы, казеиновой пыли и молочного жира.

Известна технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки, включающая подогреватель обезжиренной сыворотки, вакуум-выпарную установку, кристаллизатор [1] К недостаткам известной линии при получении сывороточной пасты следует отнести: необходимость смешивания исходной сыворотки со значительным количеством (15 ≃ 20%) обезжиренного молока, являющегося самостоятельным готовым продуктом, необходимость введения в сироп затравки в виде мелкоизмельченной лактозы, что усложняет ее конструкцию.

Ближайшим техническим решением к предложенному является технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки, включающая танк для последней, связанные трубопроводами по ходу технологического процесса центробежный сепаратор для выделения из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли, емкости для обезжиренной сыворотки, альбуминного молока, осветленной сыворотки и мелассы, подогреватель обезжиренной сыворотки, установку для отваривания альбумина сыворотки, вакуум-выпарную установку, кристаллизатор, снабженный устройством для перемешивания, центрифугу для разделения кристалломассы молочного сахара на сахар-сырец и мелассу и сушилку сахара-сырца [2] Недостатки известной линии заключаются в невысоком выходе сахара-сырца (35-40%), больших потерях лактозы (до 50%), содержащейся в исходном сырье, а также невозможности получения и других продуктов кроме сахара-сырца, таких как сывороточная паста.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении потерь лактозы, создании безотходной технологии переработки молочной сыворотки с использованием мелассы как побочного продукта производства молочного сахара, а также в расширении ассортимента получаемых продуктов.

Для достижения этого результата предложенная технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки, включающая танк для последней, связанные трубопроводами по ходу технологического процесса центробежный сепаратор для выделения из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли, емкости для обезжиренной сыворотки, альбуминного молока, осветленной сыворотки и мелассы, подогреватель обезжиренной сыворотки, установку для отваривания альбумина сыворотки, вакуум-выпарную установку, кристаллизатор, снабженный устройством для перемешивания, центрифугу для разделения кристалломассы молочного сахара на сахар-сырец и мелассу и сушилку сахара-сырца, снабжена установленным перед вакуум-выпарной установкой, смесителем осветленной сыворотки с мелассой, дозирующим устройством, подключенным к соответствующим емкостям и служащим для регулирования количества подаваемых в смеситель компонентов, фасовочным автоматом кристаллизуемого продукта, подключенным к кристаллизатору, и холодильной камерой для охлаждения расфасованного молочного продукта, при этом сушилка сахара-сырца содержит барабан с канальными насадками для поперечной подачи сушильного агента, подключенное к его выходной части средство для рециркуляции части сухого сахара-сырца и смеситель для перемешивания рециркулируемого продукта и поступающего на сушку влажного сахара-сырца, сообщенный с входной частью барабана.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид линии; на фиг. 2 сушилка в продольном разрезе; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 контактное соединение переходника с коллектором; на фиг. 5 вид В на фиг. 2.

Технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки включает танк 1 для последней, насосы 2, связанные трубопроводами по ходу технологического процесса, центробежный сепаратор 3 для выделения из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли, емкость 4 для обезжиренной сыворотки, емкость 5 для альбуминного молока, емкости 6 и 7 осветленной сыворотки и мелассы, подогреватели 8, установку 9 для отваривания альбумина сыворотки, смеситель 10 осветленной сыворотки с мелассой, вакуум-выпарную установку 11, кристаллизатор 12, снабженный устройством 13, для перемешивания, дозирующее устройство 14, подключенное к емкостям осветленной сыворотки и мелассы и служащее для регулирования количества подаваемых в смеситель компонентов, центрифугу 15 для разделения кристалломассы молочного сахара на сырец и мелассу, фасовочный автомат 16 кристаллизуемого продукта, установленный за кристаллизатором, транспортер 17, холодильную камеру 18 для охлаждения расфасованного молочного продукта, сушилку 19 сахара-сырца.

Сушилка сахара-сырца содержит барабан 20 с канальными насадками 21 для поперечной подачи сушильного агента, подключенное к его выходной части средство для рециркуляции части сухого сахара-сырца, представляющее собой транспортирующее устройство 22 элеваторного типа, и смеситель 23 для перемешивания рециркулируемого продукта и поступающего на сушку влажного сахара-сырца, сообщенный с входной частью барабана.

Сушилка включает также камеру загрузки 24 с патрубками 25 и 26 для ввода сушильного агента и продукта, представляющего собой смесь с сухого и влажного сахара-сырца в соотношении 1:10, камеру выгрузки 27 с патрубками 28 и 29 для вывода сушильного агента и сухого продукта. Между камерами 24 и 27 и барабаном 20 расположено уплотнение 30. Каждая канальная насадка 21 внутри барабана соединена с его внутренней поверхностью, а ее торцевая часть подключена к коллектору 31 с отверстиями, который контактно соединен с неподвижным переходником 32, имеющим сегментное окно, при помощи штоков 33, цилиндрических пружин 34 и неподвижных стоек 35. Барабан на торце, расположенном в камере 27 выгрузки, имеет торцевую крышку 36 с сегментным вырезом, прикрепленную при помощи стойки 37.

Технологическая линия работает следующим образом.

Молочную сыворотку подают в танк 1 для хранения. Очистка молочной сыворотки от несахаров (молочного жира и казеиновой пыли) осуществляется на центробежном сепараторе 3 при температуре 35 40^oC.

Коагуляция сывороточных белков осуществляется следующими способами.

Кислотный. Свежую сыворотку после сепарирования подают в подогреватель 8, где нагревают ее до 65-70^oC, а затем направляют в установку 9 для отваривания альбумина. Здесь сыворотку нагревают до 90-95^oC и подкисляют от 30-35^oT (ph 4,4-4,6) внесением соляной кислоты или кислой сыворотки (кислотностью 150-200^oT).

Кислотно-щелочной. Через 10-15 мин после подкисления в сыворотку вносят 10% -ный раствор гидроксида натрия или 10%-ный раствор гидрокарбоната натрия из расчета понижения ее кислотности до 10-15^oT (pH 6,0-6,5) и смесь выдерживают 10-15 минут.

Щелочной. Сыворотку нагревают до 90-95^oC с добавлением 10%-ного раствора гидроксида натрия или 10%-ного раствора гидрокарбоната натрия. При этом кислотность сыворотки снижается до 30-35^oT.

После коагуляции белков сыворотку оставляют в покое для укрупнения хлопьев белка и их отстаивания в течение не менее 2,5 ч. Декантат направляют в емкость 6 для осветленной сыворотки, а хлопья белка сливают небольшим количеством сыворотки и получают альбуминное молоко. После этого этапа технологический процесс производства пасты и сахара-сырца из молочной сыворотки идет по-разному.

При производстве пасты следующим этапом является снижение чистоты сыворотки. В очищенной от несахаров молочной сыворотке устанавливают чистоту (как отношение процентного содержания лактозы к процентному содержанию сухих веществ) и если она превышает 65% вводят в сыворотку мелассу молочного сахара в количестве, необходимом для достижения чистоты сыворотки 58-65% Сгущение сыворотки, очищенной от жира и белков, осуществляется путем выпаривания влаги под вакуумом при температуре не более 65^oC в вакуум-выпарной установке 11.

Процесс сгущения сыворотки осуществляется до достижения массовой доли сухих веществ 65-70% что соответствует плотности сгущенного сиропа при температуре кипения (65^oC) 1300-1320 кг/м³.

Для предупреждения сильного пенообразования во время сгущения сыворотки применяют олеиновую кислоту в количестве 10-20 г на 100 литров перерабатываемой сыворотки.

Для обеспечения возможности регулирования процесса кристаллизации лактозы готовый сироп перед выгрузкой из вакуум-выпарной установки 11 нагревают до 70-75^oC путем повышения в ней давления.

Регулируемая кристаллизация лактозы осуществляется следующим образом. Готовый сироп направляют в кристаллизатор 12, снабженный устройством 13 для интенсивного перемешивания сиропа в виде быстроходной мешалки для суспендирования кристаллической фазы и белков.

Суспендирование необходимо для образования сильно развитой межфазной поверхности малокристаллической лактозы. Пространственная структура пасты определяется преимущественно поверхностными явлениями на межфазных границах: силами сцепления между кристаллами и их контактными взаимодействиями, в которых участвуют неудаленные макромолекулы белка.

Полное суспендирование дисперсных фаз (кристаллической лактозы и белков) осуществляется при интенсивном перемешивании мешалками различных типов и обеспечивается в основном частотой вращения мешалки.

Вначале сироп принудительно охлаждают хладагентом от 70-75^oC до 37-45^oC со скоростью снижения температуры 5-7^oC/ч в течение 6-8 ч, а затем выдерживают при данной температуре 14,5-19 ч. После окончания температурной выдержки осуществляют доохлаждение сиропа со скоростью 5-7^oC/ч до конечной температуры 14-18^oC. Охлаждение и доохлаждение производят при непрерывном интенсивном перемешивании. Таким образом, средняя общая продолжительность процесса получения пасты составляет 25-30 ч. Паста после кристаллизации содержит массовую долю кристаллов 20-25% с максимальным размером кристаллов не более 70 мкм.

Готовую пасту перед загустеванием фасуют на автомате 16 во фляги, мешки из полиэтилена, картонные коробки с полиэтиленовыми вкладышами. После этого жидкую пасту охлаждают до полного загустеваения в холодильной камере 18.

При производстве сахара-сырца после отделения хлопьев белка от сыворотки ее сгущают до массовой доли сухих веществ 60-65% Процесс кристаллизации проводят в кристаллизаторе 12 таким образом, чтобы получить кристаллы лактозы как можно большими по величине и однородными по размеру и форме. Достигается это подбором соответствующих режимов кристаллизации. При длительном режиме кристаллизации сгущенную сыворотку охлаждают до 10-15^oC постепенно в течение 20-25 ч при периодическом перемешивании. При ускоренном режиме сыворотку охлаждают до 10-15^oC в течение 10-12 ч также при непрерывном перемешивании.

Кристаллы сахара от мелассы отделяют путем центробежного фильтрования или осаждения на центрифуге 15.

После центрифугирования кристаллы молочного сахара-сырца сушат в сушилке 19 до влажности 2,2-4% Сушилка с канальными насадками обеспечивает равномерное распределение сушильного агента в барабане 20. Сушилка работает следующим образом. Барабан 20 приводится во вращение с помощью цепной передачи (не изображена). Одновременно в камеру загрузки 24 через смеситель 23 и патрубок 26 самотеком подается смесь влажного продукта и сухого сахара-сырца в соотношении 10: 1, который гранулируется и перекатывается по ступенькам канальной насадки 21. Через патрубок 25, сегментное окно переходника 32 и отверстия коллектора 31 в барабан подается сушильный агент. В качестве сушильного агента используется горячий воздух. При вращении барабана 20 с коллектором 31 отверстия последнего совмещается с сегментным окном переходника 32 и горячий воздух непрерывно подается только в те каналы, непосредственно над которыми находится продукт. Пространство барабана 20 находится под небольшим разрежением, поскольку производительность отсасывающего вентилятора несколько выше, чем нагнетающего. Сушка осуществляется в поперечном токе сушильного агента. В контакте с сушильным агентом находится практически весь гранулированный продукт. В результате вращения барабана 20 высушиваемый продукт, перекатываясь по ступенькам насадки 21, перемещается по спирали к камере выгрузки 27, высушивается и, пересыпаясь через сегментный вырез торцевой крышки 36, непрерывно разгружается по патрубку 29. Часть высушенной лактозы рециркулируется в смеситель 23 при помощи транспортирующего устройства 22.

Технологическая линия при производстве сывороточной пасты позволяет получать ее без использования специальных компонентов-загустителей и поэтому сохранить в максимальной мере сбалансированность состава сгущенной сыворотки и свойства натурального продукта. При этом реализуется полностью безотходная технология переработки нежирного молочного сырья.

При производстве молочного сахара-сырца технологическая линия позволяет за счет рециркуляции сухого сахара-сырца достигать меньших потерь высушиваемого продукта. В предлагаемой линии используется оригинальный способ сушки в плотном движущемся продуваемом слое, обеспечивающем стопроцентное контактирование сушильного агента и высушиваемого продукта, что позволяет достигать требуемого качества сушки. Время пребывания продукта в зоне сушки легко регулируется за счет изменения частоты вращения барабана, степени его наполнения и угла наклона к горизонту. Преимущества обеспечиваются также за счет того, что в смесителе 23 происходит смешивание влажного и сухого продукта, осуществляется его гранулирование, исключается явление адгезии и налипание продукта на поверхностях канальных насадок.

Формула изобретения

Технологическая линия для производства продуктов из молочной сыворотки, включающая танк для последней, связанные трубопроводами по ходу технологического процесса центробежный сепаратор для выделения из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли, емкости для обезжиренной сыворотки, альбуминного молока, осветленной сыворотки и мелассы, подогреватель обезжиренной сыворотки, установку для отваривания альбумина сыворотки, вакуум-выпарную установку, кристаллизатор, снабженный устройством для перемешивания, центрифугу для разделения кристалломассы молочного сахара на сахар-сырец и мелассу и сушилку сахара-сырца, отличающаяся тем, что линия снабжена установленным перед вакуум-выпарной установкой смесителем осветленной сыворотки с мелассой, дозирующим устройством, подключенным к соответствующим емкостям и служащим для регулирования количества подаваемых в смеситель компонентов, фасовочным автоматом кристаллизуемого продукта, подключенным к кристаллизатору, и холодильной камерой для охлаждения расфасованного молочного продукта, при этом сушилка сахара-сырца содержит барабан с канальными насадками для поперечной подачи сушильного агента, подключенное к его выходной части средство для рециркуляции части сухого сахара-сырца и смеситель для перемешивания рециркулируемого продукта и поступающего на сушку влажного сахара-сырца, сообщенный с входной частью барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5