Механическая обработка является неотъемлемой частью сложного технологического цикла переработки молока. Она заключается в механическом воздействии на молоко с целью его разделения на фракции (сливки и обезжиренное молоко), повышение гомогенности и однородности жировой фазы в молоке до и после разделения, а также в подготовке для получения одинакового соотношения массовой доли жира и сухих веществ в сырье и готовом продукте. Основные технологические операции механической обработки – сепарирование молока, нормализация и гомогенизация молока) [Твердохлеб, 1991; Крусь, 2006].

Сепарирование молока

Процесс сепарации молока представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование молока применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и природных (кровь, слизь и т.п.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высоко жирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока и др.

Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различиям в плотности фракций: плотность дисперсной фазы (жир) меньше, чем дисперсионной среды (плазма молока), или плотность дисперсионной среды (плазма молока) меньше, чем дисперсной фазы (частицы механических и природных примесей).

Сепарирования молокаосуществляется в специальных машинах - сепараторах. Сепараторы, предназначенные для разделения молока на обезжиренное молоко и сливки, называют сливкоотделительными сепараторами, а для очистки молока – сепараторами-молокоочистителями [Бредихин, 2003; Крусь, 2006]. Принципиальная схема работы сепаратора изображена на рисунке.

а – молокоочистительный сепаратор, б – сливкоотделительный сепаратор

Рисунок – Схема движения цельного очищенного молока, сливок и обезжиренного молока в барабане сепаратора

В соответствии с законом Стокса скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования молока и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Итак, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции. Кроме того значительное влияние на сепарирование молока оказывают кислотность и температура молока [Бредихин, 2003; Крусь, 2006]. Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, что сопровождается иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

Обычно используют сепарирование молока при 35-45оС, но иногда применяют высокотемпературный режим сепарирования молока при 60-85оС. С увеличением температуры сепарирования молока повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературный режим сепарирования молока имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного свертывания альбумина, что препятствует выделению жира, сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока, рост раздробления жировых шариков.

Сепарирование "холодного" молока также имеет несколько недостатков: снижается почти вдвое производительность сепараторов, вследствие повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Исходя из соотношения масс сливок и обезжиренного молока можно найти необходимую жирность сливок. На молочные предприятия молоко поступает с различным содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жира и СОМО должны быть в определенном количестве. В связи с этим необходима нормализация сырья [Крусь, 2006].