Пропустить
+ 41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (США)     
Поточные вискозиметры повышают эффективность процессов распылительной сушки в производстве сухого молока

Процесс преобразования жидкого молока в сухое включает удаление большей части воды. Количество удаляемой воды во много раз превышает количество воды в готовом продукте. В ходе этого процесса происходят значительные изменения в свойствах, структуре и внешнем виде здания. Молочный продукт весьма чувствителен, и на его качество могут сильно повлиять такие факторы, как тепло или бактерии. 

 Вязкость молока на стадии распыления оказывает решающее влияние на характеристики получаемого сухого молока. Вискозиметр, установленный в точке предварительного распыления, обеспечивает значительно лучший контроль над процессом распыления, что приводит к сокращению отходов, снижению потребления энергии и лучшему контролю текстуры продукта, объемной плотности и содержания влаги.

молоко-испарение-молоко-сухое

Применение

Сухое молоко, также известное как сухое молоко, представляет собой молочный продукт, который производится путем обезвоживания жидкого молока с помощью нескольких процессов сушки до получения порошка.

Сухое молоко можно использовать для различных целей, например:

  • Рекомбинация молока и молочных продуктов
  • В хлебопекарной промышленности для увеличения объема хлеба и повышения его водосвязывающей способности. Тогда хлеб дольше останется свежим.
  • Заменитель яиц в хлебе и выпечке
  • Производство молочного шоколада в шоколадной промышленности
  • Производство колбасных изделий и различных видов готовых блюд в пищевой промышленности и сфере общественного питания
  • В детском питании: детское сухое молоко
  • Производство мороженого
  • Корм для животных, ускоритель роста телят
  • Выпечка, закуски и супы
  • Расширение производства сырного молока (в местное свежее молоко добавляется порошок для увеличения выхода сыра)
  • Молочные десерты
  • Прямое потребительское использование (домашнее восстановление)
  • Детские смеси
  • Пищевые продукты для инвалидов, спортсменов, больничного использования и т.д.
  • Рекомбинированное «свежее», ультрапастеризованное, сгущенное и сгущенное молоко с сахаром
  • Рекомбинированные сыры, преимущественно «мягкие» или «свежие»
  • Рекомбинированный кофе и взбитые сливки
  • Рекомбинированные йогурты и другие ферментированные продукты

Сухое молоко — это промышленный молочный продукт, полученный путем выпаривания молока до сухого вещества. Одной из целей сушки молока является его сохранение; Сухое молоко имеет гораздо более длительный срок хранения, чем жидкое молоко, и его не нужно охлаждать из-за низкого содержания влаги. Другая цель - уменьшить его объем для экономии транспорта. Сухое молоко и молочные продукты включают в себя сухое цельное молоко, обезжиренное сухое молоко, сухую пахту, сухую сыворотку и сухие молочные смеси. Каждая область применения предъявляет свои специфические требования к сухому молоку.

Производство сухого молока включает в себя множество процедур нагревания, которые потребляют много энергии. Нынешний производственный процесс был значительно оптимизирован за последние несколько десятилетий. Внедрение новых технологий производства сухого молока будет иметь решающее значение. Технологические установки, расположенные выше и ниже по технологической цепочке, будут зависеть от оптимизации отдельных технологических установок. Поэтому важно учитывать всю производственную цепочку. Задача инженеров состоит в том, чтобы создать процедуру оптимизации, учитывающую потребление энергии и воды, оценку жизненного цикла (LCA) и экономические элементы, в результате чего будет создана устойчивая цепочка производства сухого молока.

 

Процесс производства сухого молока

Производство сухого молока — простой процесс, который можно выполнять в больших масштабах. В производстве используется щадящее удаление воды с минимально возможными затратами в строгих гигиенических условиях при сохранении всех желаемых природных свойств молока, таких как цвет, вкус, растворимость и пищевая ценность.

Цельное (полноценное) молоко примерно на 87 процентов состоит из воды. Обезжиренное молоко состоит примерно на 91 процент из воды. Вода удаляется из сухого молока в процессе производства путем кипячения молока при пониженном давлении и низкой температуре, этот процесс известен как выпаривание. Полученное концентрированное молоко затем распыляют в виде тонкого тумана в горячий воздух, чтобы удалить оставшуюся влагу, в результате чего образуется порошок.

Основные этапы процесса производства сухого молока:

 

Отделение

Традиционный способ производства сухого молока начинается с пастеризации сырого молока, полученного с молочного завода, и разделения его на обезжиренное молоко и сливки с помощью центробежного сепаратора сливок.

 

Предварительный нагрев

Следующим этапом процесса является «предварительный нагрев», при котором нормализованное молоко нагревается до температуры от 75 до 120 °C. Молоко выдерживается в этом состоянии в течение установленного времени, которое может составлять от нескольких секунд до нескольких секунд. минут (пастеризация: 72°С в течение 15 секунд). Предварительный нагрев вызывает контролируемую денатурацию сывороточных белков в молоке, а также уничтожение бактерий, инактивацию ферментов, выработку природных антиоксидантов и придание термостабильности. Предварительный нагрев может осуществляться опосредованно (через теплообменники), напрямую (путем впрыска пара или вливания в продукт) или их комбинации. Чтобы снизить затраты на электроэнергию, косвенные нагреватели обычно используют отработанное тепло от других частей процесса.

 

выпаривание

Предварительно нагретое молоко концентрируется поэтапно или «в эффектах» в испарителе, начиная примерно с 9.0% общего содержания сухих веществ для обезжиренного молока и 13% для цельного молока и увеличивая до 45-52% общего содержания сухих веществ. Это достигается путем кипячения молока в падающей пленке внутри вертикальных трубок при температуре ниже 72 ° C и извлечения воды в виде пара. Этот пар, который может быть сжат механически или термически, затем используется для нагревания молока в следующей ступени испарителя, которая может работать при более низком давлении и температуре, чем предыдущая ступень. Для максимальной энергоэффективности современные установки могут иметь до семи эффектов. В испарителе можно удалить более 85 процентов воды из молока.

Обзор основных производственных процессов | Источник: ГЭА (https://www.gea.com/en/products/dryers-particle-processing/spray-dryers/food-dairy-products/msd-spray-dryer.jsp)

 

Распылительная сушка

Молочный концентрат из испарителя распыляется на тонкие капли перед сушкой распылением. Это делается либо с помощью распылителя с вращающимся диском, либо с помощью серии форсунок высокого давления внутри огромной сушильной камеры в потоке горячего воздуха (до 200 ° C). Испарение охлаждает капельки молока, и они никогда не достигают температуры воздуха. Перед распылением концентрат можно нагреть, чтобы уменьшить вязкость и увеличить количество энергии, доступной для сушки. Большая часть оставшейся воды испаряется в сушильной камере, оставляя тонкий порошок с содержанием влаги около 6% и средним размером частиц обычно диаметром 0.1 мм. Окончательная или «вторичная» сушка происходит в псевдоожиженном слое или ряде таких слоев, в которых горячий воздух продувают через слой псевдоожиженного порошка, удаляя воду до влажности 2—4%.

Источник: GEA

Упаковка и хранение

Сухое молоко гораздо более стабильно, чем свежее молоко, но его необходимо защищать от влаги, воздуха, света и тепла, чтобы сохранить его качество и срок годности. Сухое молоко легко поглощает влагу из воздуха, что приводит к быстрому ухудшению качества и слеживанию или образованию комков.

Жир в WMP может вступать в реакцию с кислородом воздуха с образованием посторонних привкусов, особенно при более высоких температурах хранения (> 30 ° C), например, в более низких широтах тропиков. Сухое молоко упаковывается либо в многослойные полиэтиленовые пакеты (25 кг), либо в бидоны (600 кг).


Короткое видео, показывающее процессы завода по производству сухого молока (Источник: GEA Group):


Энергетические и экологические аспекты

В процессе удаления воды затрачивается большое количество энергии, поэтому заводы, разработанные с годами, становятся все более энергоэффективными. Испарители намного более энергоэффективны, чем осушители, поскольку они используют лишь долю килограмма пара (или эквивалент энергии) на килограмм удаляемой воды.

 

Процесс сушки составляет большую часть общего потребления энергии.

С другой стороны, осушители используют несколько килограммов пара (или парового эквивалента) на килограмм испаряемой воды. Сушка распылением может чисто и быстро удалить большую часть оставшейся воды, но распылительные осушители должны быть кратковременными. Поэтому псевдоожиженные слои используются на последних стадиях сушки. Порошок остается в течение нескольких минут в псевдоожиженном слое, что позволяет удалить остатки воды. Заводы по производству сухого молока обычно очень большие, немногочисленные и расположены в сельской местности. Современные и хорошо управляемые заводы относительно мало воздействуют на окружающую среду. Их потребности в энергии умеренные, так как они сжигают уголь или газ и потребляют значительное количество электроэнергии. Потребление энергии находится под сильным экономическим давлением, требующим снижения, но серьезные улучшения маловероятны.

Бункеры, сепараторы сливок, испарители и связанное с ними оборудование необходимо чистить каждый день, тогда как сушилки нужно чистить только время от времени. В качестве чистящих средств используются гидроксид натрия и азотная кислота. Для использованных чистящих жидкостей необходимо использовать подходящие методы утилизации. Пыль сухого молока может выбрасываться в местную окружающую среду при сбоях в работе установки, но это случается редко.

 

 

Источник: Moejes, SN (2019). Редизайн цепочки производства сухого молока: оценка инновационных технологий. Вагенингенский университет. https://doi.org/10.18174/498246

 

Значение измерений вязкости на стадии распылительной сушки при производстве сухого молока

Сушка представляет собой массообменный процесс, состоящий в удалении воды или другого растворителя путем выпаривания из твердого вещества, взвеси или жидкости. Этот процесс часто используется в качестве заключительного этапа производства перед продажей или упаковкой продукции. Часто используются источник тепла и среда для удаления паров, образующихся в процессе. В биопродуктах, таких как продукты питания, зерновые и фармацевтические препараты, растворителем, который необходимо удалить, почти всегда является вода.

Этот процесс широко используется в пищевой и химической промышленности для производства таких разнообразных продуктов, как детское питание, кофе, суповые смеси и красители. Эффективность сушки во многом определяется степенью распыления, которая прямо пропорциональна вязкости исходного раствора. Контроль вязкости молочного концентрата и общего содержания сухих веществ (TS) перед распылительной сушкой может улучшить производство молочных ингредиентов.

Таким образом, вязкость молока на стадии распыления оказывает решающее влияние на характеристики получаемого сухого молока. Вискозиметр, установленный в точке предварительного распыления, обеспечивает значительно лучший контроль над процессом распыления, что приводит к сокращению отходов, снижению потребления энергии и лучшему контролю текстуры продукта, объемной плотности и содержания влаги.

 

Последствия неправильного управления вязкостью при распылительной сушке

Часто из-за сложности рецепта, времени разработки и затрат на разработку распылительная сушка в порошковой форме неэффективна. Нарушение параметра вязкости во время сушки распылением влияет на эффективность производства различными способами, в том числе:

  • Качество конечного продукта нестабильно: проблемы с консистенцией, различия в ингредиентах, плохой сухой экстракт.
  • Влажность не соответствует спецификации
  • Потеря пищевой ценности
  • Меньше или плохой вкус
  • Клепаные партии
  • Короткий срок хранения
  • Неэффективность производственного процесса: потеря производительности и прибыли
  • Пустая трата энергии: сушильные башни потребляют много энергии и увеличивают накладные расходы.

Измерение вязкости концентрированного молока является сложной задачей из-за его неньютоновских свойств, взвешенных твердых частиц и газов, тяжелой обработки (давление, вибрация, загрязнение) и процедур очистки.

 

Проблемы измерения

Из-за его неньютоновских свойств текучести, характеристик сгущения при старении и наличия взвешенных твердых частиц и газов измерение вязкости концентрированного молока представляет собой сложную задачу. Воздействие неблагоприятных технологических условий, таких как вибрация завода, загрязнение, чистящие средства, пыль и т. д., создает дополнительные проблемы при разработке датчиков, работающих в режиме реального времени, на предприятиях пищевой промышленности.

Многие доступные в настоящее время лабораторные вискозиметры имеют ограничения, т.е. измерения отнимают много времени и не подходят для быстрого мониторинга в реальном времени.oring вязкости концентрата и может не подходить для определения характеристик образцов со сложными реологическими свойствами (например, материалов, которые зависят от времени, температуры и сдвига). Исследования с использованием вискозиметров ротационного типа показали, что последние имеют некоторые ограничения в контексте переработки молочных продуктов, что частично объясняет их плохое использование на заводах по производству сухого молока. Некоторые ограничения традиционных вискозиметров можно преодолеть с помощью поточных измерений вязкости, которые отслеживают вязкость концентрата в режиме реального времени для улучшения управления процессом.

 

Требования к встроенному мониторингу процессовoring Оборудование

Идеальный инструмент PAT (Process Analytical Technologies) — это встроенный прибор, который может одновременно отслеживать и измерять параметры процесса в режиме реального времени, работая в высокоавтоматизированной среде. Приборы должны иметь санитарное исполнение, надежно работать в течение всего технологического цикла (производство и очистка). Поточное определение реологических свойств движущихся жидкостей (например, молочных концентратов) является одним из параметров процесса, где инструменты PAT могут принести реальную пользу с точки зрения оптимизации управления процессом. Измерение технологической вязкости имеет решающее значение для мониторинга.oring и контроль различных процессов концентрации в молочной промышленности. Непрерывный мониторингoring Реологическое поведение жидкости может позволить оптимизировать процесс, например, перекачку (предотвратить засорение и выход из строя насоса), испарение (ограничить засорение и максимизировать удаление воды) и распылительную сушку (предотвратить засорение сопла).

Чтобы гарантировать, что любое полученное измерение является репрезентативным, оптимальная конструкция должна обеспечивать очистку на месте с небольшим загрязнением, быстрым временем реакции и хорошим обновлением образца или даже лучше, если нет необходимости в отборе проб. Зонд должен соответствовать санитарным нормам, таким как отсутствие мертвых зон, в которых могут размножаться микробы. Поскольку в некоторых системах распыления используются форсунки высокого давления, оптимальная методика измерения вязкости может определяться типом распыления.

Исследования показали, что крутильная вибрация обеспечивает наиболее безаварийную работу систем, оцененных для мониторинга.oring вязкость. Его преимущества включают высокую устойчивость к вибрации установки, простоту очистки и низкие требования к техническому обслуживанию, отсутствие движущихся частей.

Важно отметить, что на измерения не влияют изменения скорости потока или наличие взвешенных твердых частиц или газов. Установленный в точке перед распылением вискозиметр обеспечивал значительно лучший контроль процесса распыления, что приводило к сокращению отходов, снижению энергопотребления и лучшему контролю текстуры продукта, объемной плотности и содержания влаги. Встроенный контроль вязкостиoring сухого молока улучшает производство за счет оптимизации однородности обезвоженного молока, создания стабильных восстановленных продуктов, увеличения урожайности и сокращения потерь.

Rheonics' Преимущество

Компактный форм-фактор, нет движущихся частей и не требует обслуживания

RheonicsSRV и SRD имеют очень малый форм-фактор, что упрощает установку OEM и модернизацию. Они обеспечивают легкую интеграцию в любой технологический поток. Их легко чистить, они не требуют обслуживания или изменения конфигурации. Они занимают небольшую площадь, что позволяет устанавливать их в линию на любой технологической линии, избегая необходимости в дополнительном пространстве или адаптере.

SRV_dimensions SRV - NPT Размеры
SRV - Triclamp Габаритные размеры: СРВ - Triclamp Габаритные размеры:

Гигиенический, санитарный дизайн

Rheonics SRV и SRD доступны в tri-clamp и соединения DIN 11851, помимо нестандартных технологических соединений.

SRV - DIN 11851 - Датчик вязкости, действующий в процессе производства, для гигиенических медицинских фармацевтических шоколадных тесто SRV - DIN 11851
СРВ - Triclamp - Встроенный датчик вязкости для печати, нанесения покрытий, пищевой промышленности, смешивания и измельчения СРВ - Triclamp

И SRV, и SRD соответствуют требованиям соответствия требованиям пищевых продуктов в соответствии с правилами FDA США и ЕС.

Декларация соответствия - соответствие требованиям пищевых продуктов для SRV и SRD

Высокая стабильность и нечувствительность к условиям монтажа: возможна любая конфигурация

Rheonics В SRV и SRD используется уникальный запатентованный коаксиальный резонатор, в котором два конца датчиков закручиваются в противоположных направлениях, компенсируя реактивные моменты при их монтаже и, следовательно, делая их совершенно нечувствительными к условиям монтажа и расходам. Чувствительный элемент располагается непосредственно в жидкости, не требуя специального корпуса или защитной клетки.

Sensor_Tank_mounting Монтаж - резервуары

Мгновенное получение точных данных о качестве - полный обзор системы и прогнозирующий контроль

RheonicsПрограммное обеспечение является мощным, интуитивно понятным и удобным в использовании. Технологическую жидкость можно отслеживать в режиме реального времени на встроенном интеллектуальном ПК или внешнем компьютере. Управление несколькими датчиками, разбросанными по всему заводу, осуществляется с единой панели управления. Отсутствие влияния пульсации давления от перекачки на работу датчика или точность измерений. Отсутствие эффекта вибрации.

Простая установка и не требует перенастройки / перекалибровки - не требует обслуживания / простоев

В маловероятном случае повреждения датчика замените датчики, не заменяя и не перепрограммируя электронику. Замена сенсора и электроники без каких-либо обновлений прошивки или изменений калибровки. Легкий монтаж. Доступны со стандартными и специальными технологическими соединениями, такими как NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Фланец, Варинлайн и другие санитарно-гигиенические соединения. Никаких специальных камер. Легко снимается для чистки или осмотра. SRV также доступен с DIN11851 и tri-clamp соединение для облегчения монтажа и демонтажа. Датчики SRV герметично закрыты для очистки на месте (CIP) и поддерживают промывку под высоким давлением с разъемами IP69K M12.

Rheonics приборы имеют зонды из нержавеющей стали и дополнительно имеют защитное покрытие для особых ситуаций.

Низкое энергопотребление

Источник питания 24 В постоянного тока с потребляемым током менее 0.1 А при нормальной работе.

Быстрое время отклика и температурная компенсация вязкости

Сверхбыстрая и надежная электроника в сочетании с комплексными вычислительными моделями позволяют Rheonics устройства одни из самых быстрых, универсальных и точных в отрасли. SRV и SRD обеспечивают точные измерения вязкости (и плотности для SRD) в режиме реального времени каждую секунду, и на них не влияют изменения расхода!

Широкие операционные возможности

Rheonics'приборы созданы для проведения измерений в самых сложных условиях.

SRV доступно с самый широкий рабочий диапазон на рынке вискозиметров для поточного процесса:

  • Диапазон давления до 5000 фунтов на квадратный дюйм
  • Диапазон температур от -40 до 200 ° C
  • Диапазон вязкости: от 0.5 сП до 50,000 сП (и выше)

SRD: один инструмент, тройная функция - Вязкость, температура и плотность

RheonicsSRD — это уникальный продукт, который заменяет три различных прибора для измерения вязкости, плотности и температуры. Это устраняет трудности совместного размещения трех разных приборов и обеспечивает чрезвычайно точные и повторяемые измерения в самых суровых условиях.

Чистый на месте (CIP) и стерилизация на месте (SIP)

SRV (и SRD) контролируют очистку линий подачи жидкости с помощью monit.oring вязкость (и плотность) очистителя/растворителя на этапе очистки. Любой небольшой остаток обнаруживается датчиком, что позволяет оператору решить, является ли линия чистой/пригодной для использования по назначению. В качестве альтернативы SRV (и SRD) предоставляют информацию автоматизированной системе очистки, чтобы обеспечить полную и повторяемую очистку между проходами, обеспечивая тем самым полное соответствие санитарным нормам пищевых производств.

Превосходный дизайн датчика и технология

Сложная запатентованная электроника является мозгом этих датчиков. SRV и SRD доступны со стандартными технологическими соединениями, такими как ¾ дюйма NPT, DIN 11851, фланцами и Tri-clamp позволяет операторам заменить существующий датчик температуры в технологической линии на SRV/SRD, предоставляя ценную и полезную информацию о технологической жидкости, такую ​​как вязкость, помимо точного измерения температуры с помощью встроенного датчика Pt1000 (доступен стандарт DIN EN 60751, класс AA, A, B) .

Электроника построена в соответствии с вашими потребностями

Электроника датчика, доступная как в корпусе преобразователя, так и в малом форм-факторе для монтажа на DIN-рейку, позволяет легко интегрировать в технологические линии и внутри аппаратных шкафов машин.

SME-DRM
SME_TRD
Изучите возможности электроники и связи

Простота интеграции

Многочисленные аналоговые и цифровые методы связи, реализованные в электронике датчика, делают подключение к промышленному ПЛК и системам управления простым и понятным.

Варианты аналоговой и цифровой связи

Варианты аналоговой и цифровой связи

Дополнительные опции цифровой связи

Дополнительные возможности цифровой связи

Соответствие ATEX и IECEx

Rheonics предлагает искробезопасные датчики, сертифицированные ATEX и IECEx для использования в опасных средах. Эти датчики соответствуют основным требованиям по охране труда и технике безопасности, касающимся проектирования и изготовления оборудования и защитных систем, предназначенных для использования в потенциально взрывоопасных средах.

Сертификаты искробезопасности и взрывобезопасности, выданные Rheonics также позволяет настраивать существующий датчик, позволяя нашим клиентам избежать времени и затрат, связанных с поиском и тестированием альтернативы. Пользовательские датчики могут быть предоставлены для приложений, требующих от одного до тысяч единиц; со сроками выполнения недель, а не месяцев.

Rheonics SRV & SRD сертифицированы как ATEX, так и IECEx.

Сертифицировано ATEX (2014 / 34 / EU)

RheonicsИскробезопасные датчики, сертифицированные ATEX, соответствуют директиве ATEX 2014/34/EU и сертифицированы по искробезопасности по Ex ia. Директива ATEX определяет минимальные и основные требования, связанные со здоровьем и безопасностью для защиты работников, работающих в опасных атмосферах.

Rheonics' Датчики, сертифицированные ATEX, признаны для использования в Европе и за рубежом. Все детали, сертифицированные ATEX, имеют маркировку «CE», указывающую на соответствие.

Сертифицировано IECEx

Rheonics' Искробезопасные датчики сертифицированы IECEx, Международной электротехнической комиссией для сертификации по стандартам, связанным с оборудованием, предназначенным для использования во взрывоопасных средах.

Это международный сертификат, гарантирующий соблюдение техники безопасности при использовании во взрывоопасных зонах. Rheonics датчики сертифицированы на искробезопасность по Ex i.

Реализация

Непосредственно установите датчик в ванну для измерения вязкости и плотности в режиме реального времени. Обводная линия не требуется: датчик можно погружать в линию; расход и вибрации не влияют на стабильность и точность измерения. Оптимизируйте характеристики перемешивания, проводя повторяющиеся, последовательные и последовательные испытания жидкости.

Rheonics Выбор инструмента

Rheonics разрабатывает, производит и продает инновационные датчики и средства мониторинга жидкостей.oring системы. Точность, созданная в Швейцарии, RheonicsЛинейные вискозиметры и плотномеры обладают чувствительностью, необходимой для применения, и надежностью, необходимой для работы в суровых условиях эксплуатации. Стабильные результаты – даже при неблагоприятных условиях потока. Никакого влияния перепада давления или скорости потока. Он одинаково хорошо подходит для измерений контроля качества в лаборатории. Нет необходимости изменять какой-либо компонент или параметр для измерения во всем диапазоне.

Предлагаемые продукты для применения

  • Широкий диапазон вязкости - контроль всего процесса
  • Повторяющиеся измерения в ньютоновских и неньютоновских жидкостях, однофазных и многофазных жидкостях
  • Герметичные, все смачиваемые детали из нержавеющей стали 316L
  • Встроенное измерение температуры жидкости
  • Компактный форм-фактор для простой установки в существующие технологические линии
  • Легко чистится, не требует обслуживания или перенастройки
  • Единый прибор для измерения технологической плотности, вязкости и температуры
  • Повторяющиеся измерения в ньютоновских и неньютоновских жидкостях, однофазных и многофазных жидкостях
  • Цельнометаллическая конструкция (нержавеющая сталь 316L)
  • Встроенное измерение температуры жидкости
  • Компактный форм-фактор для простой установки в существующие трубы
  • Легко чистится, не требует обслуживания или перенастройки
Поиск