PL175144B1 - Sposób ciągłego wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu - Google Patents

Abstract

1. Sposób ciaglego wytwarzania mleka o wstepnie okreslonej zawartosci tluszczu, polegajacy na tym, ze cale mleko rozdziela sie w separatorze odsrodkowym na frakcje smietanki i frakcje mleka odtluszczonego, po czym do otrzymywanej frakcji mleka odtlusz- czonego ponownie domieszywuje sie frakcje smietanki dla otrzymania frakcji zmieszanej, zwlaszcza za pomoca zaworu trójdrogowego, umieszczonego za wylotem frakcji smietanki, znamienny tym, ze domieszywanie frakcji smietanki prowadzi sie w sposób przerywany, naprzemiennie z zawracaniem tej frakcji smietanki dla oddzielnego gromadzenia, przy czym w czasie domieszywania do frakcji mleka odtluszczonego doprowadza sie caly przeplyw frakcji smietanki, zas w czasie zawracania odprowadza sie ten caly przeplyw frakcji smietanki do osobnego pojemnika odbiorczego, przy czym laczny czas trwania jednego cyklu domie- szywania i zawracania frakcji smietanki wynosi maksymalnie kilka minut, tak ze zawartosc tluszczu we frakcji zmieszanej i szybkosc jej przeplywu na jednostke czasu mozna traktowac jako jednorodne. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu.

Naturalna zawartość tłuszczu w mleku zmienia się w zależności od stosowanej paszy i od pory roku, jednakże zwykle mleko ma średnią zawartość około 4% tłuszczu. Mleko konsumpcyjne ma niższą zawartość tłuszczu, wynoszącą 3,0, 1,5 lub 0,5% tłuszczu. Przy produkcji na mniejszą skalę jest możliwe dokonywanie normalizacji poszczególnych partii mleka przez podzielenie całego mleka na frakcję śmietanki i frakcja mleka odtłuszczonego w separatorze odśrodkowym. Obliczone wstępnie ilości mleka odtłuszczonego i śmietanki są prowadzone z separatora do wspólnej kadzi gromadzącej. Po analizie zawartości tłuszczu i ewentualnej regulacji tej zawartości mleko podlega pakowaniu.

Z publikacji E. Pijanowskiego: Zarys chemii i technologii mleczarstwa tom I, str. 265-266, jest znany sposób ciągłego wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu, polegający na tym, że całe mleko rozdziela się w separatorze odśrodkowym na frakcję śmietanki i frakcję mleka odtłuszczonego, po czym do otrzymywanej frakcji mleka odtłuszczonego ponownie domieszywuje się frakcję śmietanki dla otrzymania frakcji zmieszanej, zwłaszcza za pomocą zaworu trójdrogowego, umieszczonego za wylotem frakcji śmietanki, tak aby otrzymać znormalizowane mleko o pożądanej zawartości tłuszczu.

W innym znanym sposobie bezpośredniej normalizacji, separator jest wyposażony w dwa uruchamiane ręcznie zawory regulacyjne przy wylocie śmietanki. Jeden z zaworów jest podłączony do wylotu mleka odtłuszczonego i kontroluje ilość śmietanki, która powraca z powrotem do mleka odtłuszczonego. Drugi zawór reguluje przepływ nadmiaru śmietanki. Zawartość tłuszczu w śmietance określa się przy obydwu zaworach otwartych jednocześnie. Zawartość tłuszczu znormalizowanego mlekajest określana przez zawartość tłuszczu zawracanej śmietanki

175 144 i poprzez regulację zaworu powrotnego. Regulację położenia zaworów ustawia fachowy personel. Dokładna zawartość tłuszczu jest mierzona jedynie za pomocą analizy w laboratorium.

W tych stosowanych dotychczas sposobach normalizacji mleka w mleczarniach stosowane są dwa obwody sterujące. Obwód, sterujący przepływem śmietanki zawiera miernik przepływu śmietanki, przekaźniki gęstości, które mierzą zawartość tłuszczu w śmietance i zawór sterujący, umieszczony za miernikiem przepływu i przekaźnikiem gęstości. Drugi obwód sterujący ilością śmietanki, która zostaje domieszana do odtłuszczonego mleka dla otrzymania znormalizowanego mleka o pożądanej zawartości tłuszczu, wymaga monitorowania przepływu znormalizowanego mleka, jak również przepływu śmietanki do domieszania.

Przy stosowaniu w małych mleczarniach, znany sposób normalizacji mleka wymaga zatrudnienia licznego personelu, zaś sposób automatyczny wymaga stosowania zbyt kosztownego wyposażenia.

Sposób ciągłego wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu, polegaj ący na tym, że całe mleko rozdziela się w separatorze odśrodkowym, na frakcję śmietanki i frakcję mleka odtłuszczonego, po czym do otrzymywanej frakcji mleka odtłuszczonego ponownie domieszywuje się frakcję śmietanki dla otrzymania frakcji zmieszanej, zwłaszcza za pomocą zaworu trójdrogowego, umieszczonego za wylotem frakcji śmietanki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że domieszywanie frakcji śmietanki prowadzi się w sposób przerywany, naprzemiennie z zawracaniem tej frakcji śmietanki dla oddzielnego gromadzenia, przy czym w czasie domieszywania do frakcji mleka odtłuszczonego doprowadza się cały przepływ frakcji śmietanki, zaś w czasie zawracania doprowadza się ten cały przepływ frakcji śmietanki do osobnego pojemnika odbiorczego przy czym łączny czas trwania jednego cyklu domieszywania i zawracania frakcji śmietanki wynosi maksymalnie kilka minut, tak że zawartość tłuszczu we frakcji zmieszanej i szybkość jej przepływu na jednostkę czasu można traktować jako jednorodne.

Czas trwania jednego cyklu domieszywania i zawracania korzystnie wynosi 1-60 sekund.

Przepływ frakcji śmietanki przełącza się z domieszywania na zawracanie korzystnie w czasie 100-150 ms.

Ponadto w sposobie według wynalazku korzystnie utrzymuje się niezmienny czas trwania cyklu domieszywania i zawracania, natomiast zmienia się czas domieszywania frakcji śmietanki w tym cyklu w zależności od pożądanej zawartości tłuszczu we frakcji zmieszanej.

Sposób według wynalazku umożliwia wydajną normalizację mleka jedynie za pomocą prostego, kontrolowanego w czasie układu zaworowego, co powoduje zasadnicze zmniejszenie kosztów normalizacji. Nie ma potrzeby stosowania kosztownego wyposażenia monitorującego lub skomplikowanych czynności wykonywanych przez personel obsługujący normalizację.

Dla możliwości traktowania zawartości tłuszczu i przepływu zmieszanej frakcji na jednostkę czasu jako jednorodne, okresy domieszywania i zawracania muszą być krótkie. Korzystnie, łączny czas wspomnianych powyżej dwóch okresów wynosi maksymalnie jedną lub kilka minut.

Długość dozwolonego czasu cyklu zależy od wyposażenia, usytuowanego za separatorem odśrodkowym. Jeżeli zastosuje się za separatorem pewien rodzaj kadzi na pośrednie magazynowanie, wówczas czas cyklu może być dłuższy niż w przypadku, gdy znormalizowane mleko jest pasteryzowane bezpośrednio za separatorem odśrodkowym.

Sposób według wynalazku umożliwia dokładną normalizację, która jedynie w niewielkim stopniu jest efektem sposobu prowadzenia przepływu śmietanki. Dla separatora z krążkami nasadowymi zewnętrzna charakterystyka stałych warunków roboczych jest tego rodzaju, że oddziałowujące na krążek nasadowy przeciwciśnienia są stałe. Z zaskoczeniem stwierdzono, że można utrzymać przeciwciśnienie oddziałowujące na krążek nasadowy jako zadowalająco stałe podczas krótkich cykli czasowych bez potrzeby dokładnego sterowania zewnętrznym przeciwciśnieniem. Celem tego jest oczywiście utrzymanie tego samego ciśnienia w przewodzie dla nadmiaru śmietanki co w przewodzie powrotnym, podłączonym do przewodu prowadzącego mleko odtłuszczone, jednakże mogą wystąpić odchylenia. Jeżeli ciśnienia muszą być dokładnie takie same, wówczas pojawia się poważny problem związany z regulacją ciśnień. Dla separatora, który wraz z pasteryzatorem pracuje z wydajnością 10001 mleka/godzinę i z cyklem czasowym 40 sekund oraz domieszką 50%, odchylenie ciśnienia przy krążku nasadowym wynosi 30 kPa, gdy przepływ śmietanki stanowi 1/10 doprowadzanego przepływu mleka. Przy cyklu czasowym wynoszącym 5 sekund odchylenie ciśnienia było mniejsze niż 5 kPaprzy pozostałych warunkach stałych, co może być traktowane jako zadowalające..

Jeżeli stwierdzi się, że ciśnienia w obydwu położeniach zaworu są tak wyrównane, że poziomy w separatorze nie ulegają zmianie, wówczas zawartość tłuszczu w znormalizowanym mleku zależy jedynie od zawartości tłuszczu doprowadzanego mleka i od przebiegu czasu otwarcia zaworu.

Zawartość tłuszczu w mleku jest uzależniona między innymi od żywienia krów. Zdarza się czasami, że świadomy tego producent mleka może w każdym tygodniu lub w jeszcze dłuższych przedziałach czasowych kontrolować to żywienie.

W sposobie według wynalazku, otrzymywane mleko może mieć żądaną znormalizowaną zawartość tłuszczu jedynie w wyniku regulacji urządzenia czasownikowego, które w przeciągu ustawionych cykli czasowych kontroluje długość okresu czasu, w trakcie którego następuje domieszywanie śmietanki. Ten określony czas odpowiada wstępnie określonej zawartości tłuszczu znormalizowanego mleka.

Jeżeli odprowadza się nadmiar śmietanki o zawartości tłuszczu rzędu 40%, wówczas przepływ śmietanki stanowi około 10% doprowadzanego przepływu mleka. Przepływ znormalizowanego mleka będzie zatem w konsekwencji ulegał zmianie pomiędzy 90 i 1θ0% doprowadzanego przepływu mleka.

Sposób według wynalazku jest opisany poniżej w odniesieniu do rysunku, na którym fig. 1 przedstawia separator odśrodkowy wyposażony w zawory do wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu, a fig. 2 - separator odśrodkowy według fig. 1, który stanowi część urządzenia pasteryzującego, a fig. 3 - alternatywę rozwiązania z fig. 1.

Całość mleka jest prowadzona do separatora odśrodkowego 1 za pomocą przewodu 2. W separatorze 1 mleko jest dzielone na frakcję śmietanki, która jest wyprowadzana za pomocą wylotu 3, i frakcję mleka odtłuszczonego, która jest wyprowadzana za pomocą wylotu 4. W obydwu wylotach 3,4 znajdują się zawory 5,5' które regulują przepływ frakcji z separatora. Za zaworem 5' w przewodzie śmietanki umieszczony jest zawór trójdrogowy 6. Zawór ten posiada korpus, który w pierwszym położeniu uszczelnia wylot 8 względem przewodu wyładowującego nadmiar śmietanki, które to położenie zaworu jest pokazane na rysunku. W swym drugim położeniu korpus uszczelnia wylot 10, który jest podłączony do przewodu śmietanki powracającej do przewodu 4 mleka odtłuszczonego. Korpus jest utrzymywany w jednym ze swych położeń za pomocą sprężyny i jest uruchamiany elektromagnesem 11 do przyjęcia drugiego położenia. Przewód 12 odprowadza znormalizowane mleko o pożądanej zawartości tłuszczu.

Na fig. 2 pokazano przykładowe rozwiązanie umieszczenia separatora z układem zaworowym w urządzeniu pasteryzującym. Całość mleka jest prowadzona do kadzi wyrównującej 13 i jest transportowana za pomocą pompy 14, zaworu 15, i filtra mleka 16 do pierwszej sekcji regeneracyjnej 17 w płytowym wymienniku ciepła. W ten sposób mleko zostaje wstępnie ogrzane do temperatury 40-65°C poprzez produkt, który został już obrobiony w urządzeniu pasteryzującym. Jak opisano powyżej, całość mleka jest dzielona w separatorze odśrodkowym 1 na dwie frakcje, a mianowicie na frakcję śmietanki, która podczas określonego czasu jest domieszywana do frakcji mleka odtłuszczonego, która podczas drugiego okresu czasu jest odprowadzana za pomocą przewodu 9. Zmieszana frakcj a mleka odtłuszczonego i frakcj a śmietanki są prowadzone przewodem 12 do drugiej sekcji regeneracyjnej 18 płytowego wymiennika ciepła. Po dalszym wstępnym ogrzaniu wzrasta ciśnienie frakcji zmieszanej w wyniku oddziaływania pompy wspomagającej 19, zanim mleko zostanie ogrzane do temperatury pasteryzacji za pomocą medium grzejnego w końcowym etapie ogrzewania 20. Mleko jest utrzymywane w temperaturze pasteryzacji w komorze przetrzymującej 21 w trakcie wstępnie określonego czasu. Temperatura znormalizowanego mleka po opuszczeniu komory przetrzymującej 21jest mierzona za pomocą miernika temperatury 22, i jeżeli temperatura ta jest zbyt niska, wówczas mleko jest zawracane do zbiornika wyrównującego 13 za pomocą zaworu trójdrogowego 23. Jeżeli temperatura jest prawidłowa, wówczas mleko jest kierowane do sekcji regeneracyjnych 17, 18 w wymienniku ciepła dla ochłodzenia przez wchodzący produkt do odpowiedniej temperatury magazynowania.

175 144

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 2 część frakcji śmietanki jest wyprowadzana bez poddania pasteryzacji. Pasteryzacja śmietanki może być dokonana w oddzielnym etapie, oddzielonym od pasteryzacji mleka.

Jeżeli wyprowadza się nadmiar śmietanki o zawartości tłuszczu 40%, wówczas przepływ śmietanki będzie stanowił 10% całego doprowadzanego mleka. Przepływ znormalizowanego mleka, zawracanego do pasteryzatora, zmienia się w trakcie cykli pomiędzy 90 i 100% ilości doprowadzanego przepływu mleka. Tak samo zmienia się zawartość tłuszczu w przepływie powrotnym do pasteryzatora. Jeżeli czas cyklu jest krótki, rzędu 5-10 sekund, wówczas zarówno zawartość tłuszczu jak i przepływ, zostają gwałtownie wyrównoważone podczas następnego przejścia przez pasteryzator. Jeżeli jest stosowany czas cyklu krótszy niż 1 sekunda, wówczas zbyt duży wpływ mają różnice w czasie przełączenia zaworu. Czas przełączania powinien wynosić 100-150 ms.

W pokazanym na fig. 3/rozwiązaniu alternatywnym, w wylocie 3 separatora odśrodkowego 1 zastosowano zawór dławiący. W tym samym wylocie 3 znajduje się również zawór stałociśnieniowy. W tego rodzaju rozwiązaniu zawartość tłuszczu we frakcji śmietanki może być utrzymywana jako stała na pożądanym poziomie. Frakcja śmietanki zostaje domieszana do frakcji mleka odtłuszczonego w taki sam sposób, jak opisano powyżej.

Sposób według wynalazku umożliwia normalizację mleka z zastosowaniem prostej i nieskomplikowanej regulacji za pomocą prostego układu zaworowego. Sposób ten nie wymaga jakiejkolwiek ponownej nastawy po wyregulowaniu silników roboczych, która mogłaby opóźnić wyregulowanie prawidłowego poziomu normalizacji i nie wymaga stosowania czujników do wyczuwania wartości zawartości tłuszczu. Przebieg uruchamiania i zatrzymywania przepływu jest uproszczony, zarówno dla pracy ręcznej, jak i przy stosowaniu regulacji sekwencyjnej. Jeżeli jest to pożądane, wówczas separator można podłączyć do strony wylotowej pasteryzatora tak, aby normalizację przeprowadzać bezpośrednio po pasteryzacji. W tego rodzaju rozwiązaniu pasteryzacji podlega również śmietanka.

Jest również możliwe stosowanie niewielkiego elementu sterującego dla ustawiania zawartości tłuszczu w normalizowanym mleku. Ten element sterujący steruje okresem czasu, w trakcie którego śmietanka jest zawracana do odtłuszczonego mleka. Ten element sterujący musi mieć doprowadzone następujące dane: zawartość tłuszczu w doprowadzanym, nieoddzielonym mleku, zawartość tłuszczu we frakcji śmietanki (kontrolowana przez zawór stałociśnieniowy) i pożądana zawartość tłuszczu w znormalizowanym mleku.

Fig.2

175 144

EigJ

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego wytwarzania mleka o wstępnie określonej zawartości tłuszczu, polegający na tym, że całe mleko rozdziela się w separatorze odśrodkowym na frakcję śmietanki i frakcję mleka odtłuszczonego, po czym do otrzymywanej frakcji mleka odtłuszczonego ponownie domieszywuje się frakcję śmietanki dla otrzymania frakcji zmieszanej, zwłaszcza za pomocą zaworu trójdrogowego, umieszczonego za wylotem frakcji śmietanki, znamienny tym, że domieszywanie frakcji śmietanki prowadzi się w sposób przerywany, naprzemiennie z zawracaniem tej frakcji śmietanki dla oddzielnego gromadzenia, przy czym w czasie domieszywania do frakcji mleka odtłuszczonego doprowadza się cały przepływ frakcji śmietanki, zaś w czasie zawracania odprowadza się ten cały przepływ frakcji śmietanki do osobnego pojemnika odbiorczego, przy czym łączny czas trwania jednego cyklu domieszywania i zawracania frakcji śmietanki wynosi maksymalnie kilka minut, tak że zawartość tłuszczu we frakcji zmieszanej i szybkość jej przepływu na jednostkę czasu można traktować jako jednorodne.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas trwaniajednego cyklu domieszywania i zawracania wynosi 1-60 sekund.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ frakcji śmietanki przełącza się z domieszywania na zawracanie w czasie 100-150 ms.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się niezmienny czas trwania cyklu domieszywania i zawracania, natomiast zmienia się czas domieszywania frakcji śmietanki w tym cyklu w zależności od pożądanej zawartości tłuszczu we frakcji zmieszanej.