Компания ЗИКО является представителем ведущих европейских компаний, производителей гомогенизаторов.
Общеизвестно, что основным сырьем на молочных предприятиях является молоко. В результате принятой технологии и ряда технологических мероприятий производят сыр, кисломолочные напитки, сливочное масло и др. Это ценное сырье природного происхождения, состав которого подвергался и остается предметом многочисленных исследований. Чаще молоко анализировали и описывали с точки зрения его влияния на организм человека и физиологии. Если сосредоточиться на технических свойствах молока, то оно приобретает совсем другие характеристики. Оказывается, знание о них было одинаково важно с точки зрения техники производства и правильного питания взрослых и детей. Итак, что такое молоко? Это не что иное, как эмульсия. Эмульсия – это система двух или более смешиваемых жидкостей. С точки зрения термодинамики это нестабильная система, имеющая тенденцию к разъединению. Одна из жидкостей, образующих систему, является дисперсионной фазой (т.е. растворителем), а другая – дисперсным веществом. В случае молока дисперсное вещество – это жир.
Процесс гомогенизации является популярным способом уменьшения размеров частиц в жидких и полужидких пищевых продуктах. Таким образом, гомогенизация увеличивает количество этих молекул. Весь процесс происходит в результате действия сдвиговых сил. Действие этих сил заключается в значительном повышении стойкости дисперсной системы, состоящей из двух несмешиваемых веществ. Гомогенизация направлена на фрагментацию больших жировых шариков в меньшие – до 2 мкм, чтобы устранить явление накопления сливок – застой жира в молоке. Сам процесс гомогенизации производят при температуре 70-75°С.
В основном существует четыре типа гомогенизаторов. К первым относятся быстроходные смесители – смесители, которые оснащены высокоскоростными турбинами или смесителями пропеллерного типа, используются для начального эмульгирования маловязких жидкостей.
Второй тип — гомогенизаторы давлевые, в которых поршневые насосы прогоняют жидкие продукты под высоким давлением (приблизительно от 10 до 70 МПа) через узкий откалиброванный зазор шириной около 0,3 мм на высокой скорости, до нескольких тысяч метров. Когда эти типы устройств используются для молока, они позволяют снизить размер жировых шариков до уровня ниже 1 мкм.
Следующий, третий вид – коллоидные мельницы. В основном это дисковые шлифовальные машины различных конструкций, в которых между вертикальным диском (осуществляющим от трех тысяч до пятнадцати тысяч оборотов в минуту) и таким же неподвижным диском — или между двумя противоположно вращающимися дисками имеется небольшой зазор 0,05 -1,3 мм. создают высокие сдвиговые силы. Эти мельницы особенно полезны для гомогенизации жидкостей с высокой вязкостью.
Четвертый тип – ультразвуковые гомогенизаторы, в которых высокочастотные механические волны в диапазоне от 18 до 30 кГц генерируются вибрационной пластиной. Эти волны вызывают циклические напряжения и кавитацию жидкостей с относительно низкой вязкостью. Это приводит к образованию эмульсии с размером капель примерно 1-2 мкм. Этот тип гомогенизаторов используется для производства мороженого, масляных эмульсий, соусов или диспергирования порошков в жидкостях.
По сути процесс гомогенизации дает однородную, стабильную смесь веществ, которые не смешиваются при нормальных условиях. Повышается стабильность структуры, проходящей процесс гомогенизации, и эффект этого процесса чаще всего представлен как результат влияния величины зазора в гомогенизационном клапане, приложенного давления гомогенизации или температуры гомогенизированной среды.
При движении жидкости и изменении поперечного сечения быстро меняется скорость движения жидкости и ее статическое давление. В результате происходит деформация и полный распад жировых шариков. При таких изменяющихся условиях потока происходит кавитация и фрагментация жировых шаров. Важнейшим параметром, влияющим на эффективность процесса гомогенизации, является давление, повышение которого оказывает положительное влияние на эффект гомогенизации. Однако это требует увеличения размеров самого устройства, выбора соответствующих высокопрочных материалов и сплошных уплотнений, влияя в целом на размеры всего устройства как основной параметр. Это также определяет энергопотребление и влияет на долговечность работы устройства. Следует также помнить, что при увеличении заданного значения давления величина диспергированных частиц становится меньше, но только до определенной точки. Это объясняется тем, что температура также важна как основной параметр (кроме давления), определяющий ход и эффект гомогенизации. Температура влияет, например, на степень дисперсности жировых шариков, тенденцию к образованию сгустков после процесса гомогенизации, цвет молока и стабилизацию белка. Согласно данным, температура молока, подаваемого в гомогенизатор, должна колебаться приблизительно от 45°C до 65°C. Содержание жира также важно; увеличение его концентрации снижает эффект гомогенизации. С технической точки зрения также существует зависимость между длиной гомогенизационного промежутка и значением давления гомогенизации, что обеспечивает ожидаемый эффект от процесса с учетом концентрации жировой фазы в продукте.
Также следует учитывать необходимость выбора методов оценки процесса гомогенизации таким образом, чтобы иметь возможность достоверно и рационально оценить его эффект. К основным показателям, определяющим эффективность гомогенизации, относится среди прочего средний диаметр жировых шариков дисперсной среды, который тесно коррелирует с давлением гомогенизации. В основном для оценки эффекта от проведенных мероприятий анализируют процентное соотношение измельченных шариков определенного размера к общему количеству частиц дисперсионной фазы. Используют два основных метода оценки эффекта гомогенизации: микроскопический и стационарный.
Первый – микроскопический метод – это метод, предусматривающий измерение размера жировых шариков путем размещения образца жидкости на базовой пластине под линзой микроскопа и определение размера шариков с помощью микрометра. В каждом поле зрения на пластине подсчитывается общее количество жировых шаров, а также количество жировых шаров, диаметр которых превышает два микрометра. Затем результат вычисляется путем вычитания процента жировых шаров, диаметр которых превышает два микрометра, из общего количества жировых шаров.
Второй способ – отстаивание – основан на склонности молока к отделению жировой фазы от водной, что является нежелательным явлением при промышленном производстве и снижает качество продукта. Оценку проводят таким образом, что 250 мл образцов молока переносят в цилиндр Снеленна и хранят в холодильнике при температуре около 5-10°C в течение двух-трех дней. Срок хранения зависит от принятого стандарта, американского или датского соответственно. После этого времени определяют содержание жира в нижней и верхней частях пробы, находящейся на расстоянии 50 см3 от нижней и верхней поверхностей цилиндра. Согласно этому методу процесс гомогенизации считается правильным, если рассчитанная эффективность гомогенизации (выраженная как отношение содержания жира в верхней части цилиндра к содержанию жира в нижней части цилиндра) больше или равна 90%.
Процесс гомогенизации широко используется в пищевой промышленности при производстве молока, молочных продуктов, соков и детского питания и характеризуется такими преимуществами, как повышение стабильности структуры продукта, повышение стабильности эмульсии, благодаря чему в процессах не возникают факторы, которые могут ухудшить качество конечного продукта, такие как горечь, расслоение и т.д. Качество эмульсии может также повыситься при интенсивном перемешивании. Молоко соответствует определению эмульсии, поскольку капли одного из них взвешены в другом и, как известно, это нерастворимые вещества. В случае с молоком – это жировые гранулы, смешанные в водном растворе с солями натрия, кальция и калия, где казеин играет роль эмульгатора.
С физиологической точки зрения эмульсионная форма молока оказывает влияние на хорошее усвоение жиров организмом человека. Кроме того, молоко раскисляет организм, позволяя ему поддерживать кислотно-щелочной баланс. Молоко, поступающее на молочные заводы и готовящееся к разливу в упаковку для реализации, проходит ряд технологических операций, таких как: очистка, нормализация жирности, гомогенизация, термическая обработка с использованием пастеризации или стерилизации, разлив в тару, хранение и отгрузка.
Устройства, используемые для осуществления процесса гомогенизации – промышленные гомогенизаторы – в отличие от используемых в лаборатории – способны осуществлять процесс в гораздо больших масштабах, и поэтому их дизайн и размеры адаптированы к потребностям и производственным возможностям молочного завода. Растение. Гомогенизаторы состоят из двух основных элементов: поршневого насоса и гомогенизационного клапана. Поршневой насос отвечает за создание высокого давления, тогда как гомогенизирующий клапан соответствующей конструкции необходим для рассеяния частиц жира в молоке и уменьшения их размера. Сам процесс является механическим, повторяющимся процессом, который осуществляется в условиях без доступа кислорода, благодаря чему можно поддерживать высокое качество продукта, избегая нежелательных происходящих в продукте реакций. В общем, гомогенизация способствует увеличению времени хранения и улучшению формы, внешнего вида и консистенции многих продуктов. Кроме того, следует добавить, что во время гомогенизации под давлением молоко становится более усвояемым за счет сильной эмульгирования жира и специфической агломерации молекул казеина, что создает рыхлый сгусток в результате выпадения осадка. Кроме того, часть казеина поглощается на вновь образовавшихся поверхностях в результате гомогенизации под давлением жировых шариков, что также вызывает образование менее компактного сгустка. В результате изменения структуры жировой эмульсии и коллоидно-белковой взвеси повышается отбеливающая способность молока, а также сливок.
Процесс гомогенизации может осуществляться как одно- или многостадийный (обычно двухстадийный). Одноступенчатая гомогенизация осуществляется в головке, которая оснащена одним гомогенизирующим клапаном – седлом клапана и диском, а также одной системой регулировки – настройки – высоты гомогенизационного зазора. В свою очередь, многоступенчатая гомогенизация может производиться с помощью многоступенчатого клапана. Затем используется один гомогенизирующий клапан специальной конструкции и одна система регулировки давления. Многоступенчатую гомогенизацию также можно осуществить с помощью нескольких последовательно расположенных гомогенизирующих клапанов, имеющих индивидуальные системы регулирования давления. Давление можно регулировать механически или гидравлически. В обоих случаях следует определить соответствующую высоту гомогенизационного зазора. Изменение высоты достигается нажатием диска на гомогенизирующий клапан.
Производителями гомогенизаторов для молочных заводов являются такие компании, как: Spomasz, OptiFlow, Hommak, Tetra Pak или GEA Group, которые на протяжении многих лет предоставляют клиентам много решений, адаптированных к индивидуальным потребностям производства и эффективности на отдельных молочных заводах. Предложения компаний включают гомогенизаторы, адаптированные для работы на малых и крупных предприятиях. Мелкомасштабная эксплуатация устройства в основном происходит в лабораториях. Такие предложения адресованы молочным заводам, имеющим собственные лаборатории. Компактные версии гомогенизаторов используются, среди прочего, для изучения и проверки влияния гомогенизации на данный пищевой продукт. Таким образом они позволяют оценить наилучшие параметры этого процесса и более плавный переход от фазы лабораторных испытаний к промышленному производству. Если говорить о больших масштабах, то понятно, что это касается работающих в промышленности гомогенизаторов, где вследствие объема производства в первую очередь замечаются изменения размеров гомогенизаторов и производительности.
Компания Spomasz предлагает гомогенизаторы производительностью от 300 л/ч до 10 000 л/ч. Для обработки молочных продуктов и их производных. Компания предлагает использовать гомогенизаторы HM, благодаря конструкции гомогенизационной головки, адаптированной для работы с данным видом сырья. Гомогенизатор типа HM может работать независимо с пастеризатором, пластинчатым или трубчатым стерилизатором, создавая таким образом линию пастеризации и гомогенизации. Как правило, гомогенизаторы являются дорогостоящими устройствами в эксплуатации из-за высокого потребления электроэнергии и затрат на замену изношенных запчастей на новые. Совершенствование гомогенизаторов направлено на использование запасных частей, более устойчивых к механическим воздействиям, а также общее усовершенствование конструкции основных рабочих органов.
Для получения консультации по техническим характеристикам, наличию оборудования и ценам, просим Вас оставить заявку на нашем сайте или позвонить по телефонам, указанным в разделе Контакты.