Технология производства сухого молока

     Сушіння використовується для одержання сухого молока, сироватки, лактози, казеїну і може розглядатися як метод консервування, оснований на принципі мінімізації дії вологи на продукт в цілому. Результатом висушування по відношенню до кінцевого продукту є:

• сповільнення мікробіологічних процесів;
• зниження хімічних реакцій;
• зменшення витрат на зберігання і транспортування продукту. В результаті проведення процесу сушіння властивості продукту

     повинні бути збережені до часу використання продукту в їжу.

     Сушіння — один із найбільш енергоємних процесів. Якщо при згущенні молока витрачається 0,1 + 0,4 кг пари на 1 кг випареної вологи, то, зокрема, в розпилювальній сушарці з цією метою використовується 3,0 3,8 кг пари.

     Одним із показників, що характеризують досконалість конструкції, є величина напруженості поверхні сушарки або об'єму сушильної камери — відповідно кількість продукту, яку одержують з одиниці площі, або з одиниці об'єму за годину, а також витрати енергоресурсів (пари) на 1 кг випареної вологи.

     Установки для сушіння рідких молочних продуктів. Поверхнева сушильна установка

     Сушильно-подрібнювальний агрегат СДА—250 (рис.1.) є сушаркою поверхневого типу і служить переважно для сушіння знежиреного молока. Агрегат має сушарку, транспортувальний пристрій, подрібнювальний пристрій.

     Сушарка являє собою два порожнистих валки 9, закритих з торців кришками. До кришок приєднані цапфи, одна з яких порожниста і служить для підведення пари і відведення конденсату. Підшипники одного з вальців рухомі, і це забезпечує регулювання відстані між валками в межах 0,7-0,8 мм. У верхній частині установки розміщений жолоб з отворами, через які продукт рівномірно розподіляється по поверхні барабана.

     Із зовнішніх боків валків знаходяться ножі для зрізання продукту з валиків в дробильний агрегат. Позиція ножів регулюється гвинтами так, щоб ребро кожного ножа було паралельне валкам. Зверху установки знаходиться витяжний зонд. 

       

     Рис.1 . Сушильний агрегат СДА- 250:

     I — станина; 2,5 — повітропроводи; 3 — електродвигун вентилятора; 4 — електродвигун вальців; 6 — привідний механізм; 7 — витяжний парасоль; 8 — механізм відводу пари; 9 — вальці; 10 — патрубок для впускання пари; II— елеватор; 12 — електродвигун дробарки; 13 — дробарка;14—шнек;15 – конденсатовідвідник; 16 – патрубок для відводу конденсату.

     При роботі установки згущене молоко з лсолоба розподіляється тонкою плівкою на обидва валки. Пара тиском 0,3 + 0,5 МП а надходить у валки і нагріває їх до температури 110 + 120 °С.

     Між валками, що обертаються назустріч одне одному, утворюється ванна киплячої рідини. При виході з міжзазорного простору продукт, нанесений на вальці тонкою плівкою, висушується. Висушена плівка молока зрізається поясами і транспортується шнеками в дробильний агрегат.

     Подрібнювальна установка дробарки складається з била, що обертається, і просіювача. Розмелений продукт висипається у вигляді порошку в мішки.

     Водяні пари, утворені при сушінні продукту, відсмоктуються за допомогою системи витяжки (2, 3, 5, 7, 8).

     Продуктивність установки по випареній волозі 230-250 кг/год, по сухому продукту 90 кг/год.

     Витрати пари на 1 кг висушеного продукту 1,2-1,4 кг.

     Розчинність продукту, що одержують на таких установках, низька — 80-85 %, що обмежує їх використання, хоча з точки зору енергозатрат вони є економічніші, ніж розпилювальні.

     Розпилювальні сушильні установки

     Сухі молочні продукти, одержані на розпилювальних сушильних установках, мають високу розчинність, що обумовлює їх широке використання. Наразі їм альтернативи немає з точки зору якості продукту.

     Сушіння краплин в сушильній башті можна розділити на два періоди:

• період із постійною швидкістю сушіння;
• період із зменшенням швидкості сушіння.

     Перший період спостерігається на початку процесу сушіння, коли кількість теплоти, що надходить до частинки, витрачається на випаровування вологи, температура частинки залишається постійною і дорівнює приблизно 100 °С.

     Другий період починається після деякого проміжку часу, коли кількість теплоти, що надходить до частинки, більша ніж необхідно для випарювання вологи. В цей період температура частинки починає зростати, що може призвести до небажаних фізичних та хімічних змін.

     Одним із способів підвищення якості продукту і економії енергоресурсів в процесі сушіння є двостадійне і тристадійне сушіння: перша стадія у розпилювальній сушарці, друга і третя стадії — сушіння в псевдозрідлсеному (псевдокиплячому) шарі на поверхні, котра безпосередньо розміщена в сушильній камері або винесена за її мела.

     Валсливим додатковим процесом при висушуванні розпилюванням є агломерація (повторне змочування і об'єднання дрібних частинок в агрегаті) молочних продуктів, що дозволяє покращити такі показники, як розчинність, спеченість, текучість.

     Стадії технологічного процесу сушіння продукту в розпилювальних установках наведені в таб. 1 

     Таб. 1. Стадії технологічного процесу сушіння на розпилювальних установках. 

     

       

     Кожна з зазначених стадій сушіння вимагає певного технічного рішення з врахуванням таких особливостей молочних продуктів, як здатність грудкуватися, налипати на поверхні, самозагорятися.

     Основним конструктивним елементом розпилювальних установок є сушильна камера (башта), в котру подається розпилений продукт і як сушильний агент нагріте повітря.

     За способом розпилювання продукту сушарки поділяють на дискові і форсункові. В дискових розпилення продукту відбувається під дією відцентрової сили, в форсункових — внаслідок різкого перепаду тиску при виході продукту із сопла або під дією повітря. Очевидно, що більш тонке розпилення означає більш швидке висушування. Розподіл краплин за розміром має бути максимально вузьким для забезпечення однакового процесу висушування, а отже однакової теплової обробки.

     Розпилювальні сушарки також класифікують. За способом подачі повітря: прямотечійні, протитечійні, комбіновані.

     До реалізації процесу сушіння в сушильній установці ставлять наступні вимоги:

• достатнє використання об'єму сушильної камери;
• мінімальний рівень налипання порошку на стінках;
• висушений продукт повторно не вступає в контакт із гарячим повітрям;
• висушений продукт повинен бути вивантажений із сушильної камери за мінімальний проміжок часу.

 

     

     Рис. 1.2. Спектри руху повітря в сушильній башті: 

     Можливі спектри руху повітря в сучасних конструкціях сушильних башт наведені на рис. 1.2:

     а) дисковий розпилювач із спіральним рухом повітря; б) дисковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком; в) форсунковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком; г) форсунковий розпилювач із прямо-течійним рухом повітря; д) форсунковий розпилювач із реверсивним рухом повітря; е) дисковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком.

     а) дисковий розпилювач. Спіральний потік повітря. Сушка продукту біля стінок при високій концентрації порошку. Висока концентрація продукту в конусі;

     б) дисковий розпилювач. Реверсивний повітряний потік. Сушка продукту в центрі башти. Відділення порошку від повітря здійснюється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолоджується;

     в) форсунковий розпилювач. Реверсивний повітряний потік. Сушка продукту в центрі башти. Відділення порошку від повітря здійснюється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолодлсується;

     г) форсунковий розпилювач. Прямотечійна подача повітря. Екрани з холодного повітря для запобігання повторного зіткнення висушеного порошку з гарячим повітрям. Порошок відділяється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолодлеується;

     д) форсунковий розпилювач. Подовжена верхня частина башти забезпечує хороший контакт повітря і продукту. Екран із холодного повітря. Порошок відділяється шляхом реверсування повітряного потоку. Вивантажується через шлюзовий затвор;

     е) дисковий розпилювач. Реверсивний тепловий потік. Подача кондиціонованого повітря здійснюється через дно башти. Відведення продукту — скребкове.

     Повітря, що поступає в сушарку, нагрівають до температури 160 + 200 °С на парових калориферах або теплогенераторами прямого нагріву.

     На виході із сушарки відпрацьоване повітря має температуру 70 90 °С і містить 110 + 200 мг молока в 1 кг відпрацьованого повітря. Для очистки повітря використовують матерчасті рукавні фільтри, циклонне очищення, установки з мокрим очищенням.

     Відведення продукту із сушильної башти здійснюється скребковими механізмами, пневмосиситемою, стрічковим, шнековим або вібраційним транспортером. 

       

     Сушильний пристрій RSM - 500(Чехія) (рис.1.3.) складається із вертикальної циліндричної башти 1 з конічним дном, калорифера 12 для підігріву повітря, системи циклонів 7 для очищення повітря,бункера б для збору сухого молока, дискового розпилювача 2, системи пневмотранспорту 8.

     Башта має внутрішній діаметр 5,5 м, висоту 3 м при загальній висоті 7,55 м. Внутрішня поверхня башти виготовлена з нержавіючої сталі. Із зовнішньої поверхні башта покрита ізоляцією і облицьована листовим алюмінієм. На зовнішній поверхні башти знаходяться молотки.

     При періодичному ударі молотка по поверхні корпусу проходить струшування молока з поверхні. Це запобігає налипанню, а з часом утворенню пригару, а також можливому самозагорянню.

     В центрі башти розміщений розпилювач. Частота обертання розпилювача 200-250 c-¹.

     Повітря в сушарку подається нагнітальним вентилятором 11 через паровий калорифер 12. На виході із калорифера температура повітря становить 180-200 °С і повітря подається в зону розподілу, з напрямом закрутки протилежним напряму обертання диску, а відповідно руху частинок. Частинки втрачають свою швидкість і рухаються по спіралі вниз башти. Витяжний вентилятор відсмоктує повітря з сушарки. Продуктивність витяжного вентилятора дещо більша ніж нагнітального, внаслідок цього в башті створюється невелике розрідження (біля 5 мм. рт. ст.), це такояс спричиняє уповільнення руху частинок і збільшує їх час перебування в башті. Молочний порошок надходить в систему пневмотранспорту. В цей же пневмопровід надходить сухе молоко із батареї циклонів, і транспортується повітрям, що подається вентилятором 10 безпосередньо із цеху. В процесі транспортування молоко охолоджується, а повітря із пневмосистеми надходить на циклони.

 

     

     Рис. 1.4. Установка А1-ОР2Ч:

     1 — калорифер; 2 — шнек; 3 — дно камери; 4 — повітряний фільтр; 5,16 — вентилятори; 6 — нагрівач повітря; 7 — насосна одногвинтова установка; 8 — тепловий апарат; 9 — гомогенізатор; 10 — бачок; 11 — талька електрична; 12 — повітророзподілювач; 13 — розпилювач молока; 14 — сушильна камера; 15 — батарея циклонів; 17 — швейна машина для зашивання паперових мішків; 18 — ультразвуковий пристрій для зварювання поліетиленових вкладок; 19 — ваговий автоматичний дозатор; 20 — бункер; 20а — просіювач; 21 — циклон-розвантажувач; 22 — головний вентилятор; 23 — пневмотранспортна лінія; 28 — молоко згущене; 29 — молоко сухе; 1п — вода промивочна; Зг — повітря гаряче; Зх — повітря холодне; Зп — повітря пневмотранспортне; Зот — повітря відпрацьоване; 26 — протипожежний трубопровід. 

     Установка А1—ОР2Ч (рис.1.4.) служить для сушіння перегону і незбираного молока і складається із сушильної камери 14, системи подачі продукту, нагрівана повітря 6, батареї циклонів 15, пневмотранспорту сухого продукту 23, насосного одногвинтового пристрою П8-ОНТ 7, гомогенізатора для молока К5-ОГА-1,2 9, розпилювача молока Н7-ОРБ 13, теплового агрегату марки МЗС-320, агрегату для фасування і упаковування сухих молочних продуктів. Установка прямотечійного типу. Сушильна камера 14 складається із сушильної башти циліндричної форми, скребкового механізму, розподілювача повітря 12, шнека 2.