Спосіб безперервного виробництва казеїну та обладнання для його здійснення

Изобретение относится к молокоперерабатывающей отрасли и может быть использовано на. молочных заводах, кооперативных, фермерских и други х хозяйствах при переработке обезжиренного молока и выработке, например, казеина технического, пищевого, особых кондиций и др. Известен способ производства казеина включающий: смешивание нагретых до температуры коагуляции обезжиренного молока и кислой молочной сыворотки (коагулянта), выделение (коагуляцию) сгустка, постановку и обработку казеинового зерна (дробление сгустка на зерна и закрепление зерна путем вымешивания его в более кислой среде в течение времени), отделение сыворотки от зерна, промывку зерна, его прессование (механическое удаление влаги), дробление и сушку (тепловое удаление влаги) ("Технологическая инструкция по производству казеина"). Этот способ периодический, малопроизводителен, требует большого ручного труда, т.к. коагуляцию, постановку и обработку зерна и его промывку ведут, как правило, в сырных ваннах, поэтому это т способ оправдан при небольших производствах. Известен непрерывный способ производства казеина который включает: смешивание охлажденного не пастеризованного и отстоявшегося обезжиренного молока с коагулянтом в потоке, нагревание смеси до температуры коагуляции, коагуляцию сгустка, формирование казеинового зерна, отделение сыворотки от зерна на вращающемся сетчатом барабане, промывку зерна водой, его прессование, дробление и сушку, причем процесс формирования казеинового зерна в потоке осуществляют в процессе отделения сыворотки путем подачи сгустка под углом 25 - 65 градусов к вращающейся поверхности сетчатого барабана при соотношении скоростей подаваемого сгустка и поверхности сетчатого барабана, равном 1 : 1,1 1 : 1,9, а процесс коагуляции казеина в потоке ведут при кислотности смеси равной pH 4,55 - 4,65 (А.с. СССР №664627, кл. A23J1/20, 1979). Недостатком известного способа является отсутствие процесса постановки и обработки зерна из-за малого времени пребывания зерна в выдерживателе (60 - 90сек), что приводит к переизмельчению зерна в процессе его формирования на сетчатой поверхности при отделении сыворотки с которой уходит большое количество пылевидного казеина, что снижает выход гото вого продукта и удельную производительность установки, а также вынуждает проводить промывку зерна в воде, подкисленной серной кислотой. Известен способ промывки казеинового зерна водой, подкисленной серной кислотой, до pH 3,0 3,5, причем зерно сначала орошают неподкисленной водой с температурой 20 - 50°C в количестве 5 - 10% от перерабатываемого обезжиренного молока (А.с. СССР №484485, кл. A23j1/20, 1975). Недостатком этого способа является использование серной кислоты в процессе производства казеина. В качестве прототипа выбран способ производства казеина, предусматривающий: смешивание обезжиренного молока с коагулянтом в потоке, мгновенное нагревание смеси до температуры коагуляции перегретым паром, коагуляцию сгустка, формирование казеинового зерна, отделение сыворотки от зерна, промывку зерна, его прессование, дробление и сушку, при этом перед нагреванием смеси ее перемешивают в течение 0,01 - 0,05сек для равномерного распределения центров коагуляции по всему объему смеси, причем перемешивание обезжиренного молока с коагулянтом в потоке ведут непрерывно в соотношении 1 : 4 - 1 : 5 при температуре 16 - 25°C до установления активной кислотности pH 4,55 - 4,65, при этом в качестве коагулянта используют кислую молочную сыворотку с температурой 20 - 40°C, а обезжиренное молоко с температурой 10 - 20°C (А.с. СССР №906404, кл. A23j1/20, 1982). Известный способ по сравнению с ранее описанным позволяет уменьшить ручной труд, автоматизировать процесс, а также повысить удельную производительность процесса за счет непрерывности его ведения. Однако известный способ имеет ряд недостатков: а) необходимость промывки зерна в воде подкисленной серной кислотой из-за отсутствия операции постановки и обработки зерна; б) обезжиренное молоко должно быть не пастеризованным и отстоявшимся в течение не менее 4 - х часов; в) процесс производства казеина нарушается при появлении плавающего в воде казеинового зерна, так как при этом нарушается работа аппаратов промывки, которая основана на том, что зерно должно тонуть. Известна установка для производства казеина, включающая: емкость с перемешивающим устройством (сырная ванна), обвязанную трубами подвода обезжиренного молока, кислой молочной сыворотки, воды и отвода свежей сыворотки и промывной воды, нагреватели обезжиренного молока, сыворотки и воды, зерновой насос, насос отвода свежей сыворотки, пресс, дробилку и агрегат для сушки ("Технологическая инструкция по производству казеина"). Недостатком известной установки является то, что она периодического действия, малопроизводительна, требует большого ручного труда при производстве, промывке казеинового зерна и выгрузке его из емкости. В качестве прототипа выбрана установка для непрерывного производства казеина марки Я9ОКЛ (Далинин В.Ф., Павлова Р.И. и др. Особенности производства различных видов казеина непрерывным способом. - 1987. - 32с.). Установка марки Я9-ОКЛ включает: приемники для обезжиренного молока, коагулянта и воды, смеситель типа "труба в трубе" для смешивания обезжиренного молока с коагулянтом, насос для окончательного смешивания компонентов и подачи смеси, паровой нагреватель типа "труба в трубе" для мгновенного нагревания смеси до температуры коагуляции, трубчатый выдерживатель для выдерживания скоагулировавшегося сгустка в свежей сыворотке в течение времени (60 90сек.) и деминерализации его, сетчатый барабан с приводом для отделения сыворотки от сгустка в потоке и формирования казеинового зерна, два вертикальных цилиндрических аппарата с лопастными мешалками для двухступенчатой промывки зерна водой, два отделителя воды от зерна, приемник с насосом для приемки воды с аппарата окончательной промывки (вторая ступень) и подачи ее в аппарат предварительной промывки (первая ступень), насос с паровым нагревателем воды для подачи ее в аппарат окончательной промывки, бачок для серной кислоты с шлангом и регулятором ее расхода, для подачи ее в приемник воды, приемник с насосом для приемки свежей сыворотки и подачи ее в емкости-накопители, раму для размещения оборудования и щит для приборов контроля и управления. Известная установка позволяет автоматизировать процесс производства сухого казеина, исключить ручной труд на всех стадиях процесса кроме операции фасовки готового продукта, имеет высокую удельную производительность за счет непрерывности процесса, однако обладает следующими недостатками: - время пребывания сгустка в трубчатом выдерживателе, равное 60 - 90сек, недостаточное для проведения процесса постановки и обработки зерна и процесс закрепления зерна перенесен в аппараты промывки, где используется серная кислота для подкисления промывной воды, что экономически не выгодно и экологически не безопасно; кроме того, при нарушении температурного режима коагуляции, что в промышленной практике случается, и заваренным казеиновым сгустком забивается трубчатый выдерживатель, очистить его без остановки процесса невозможно; - необходимость применения насоса для подачи смеси большей мощности, чем требуется из-за значительного сопротивления, создаваемого трубчатым выдерживателем (труба длиной 50м); невозможность перерабатывать пастеризованное и не ртстоявшееся обезжиренное молоко из-за недостаточного времени пребывания зерна в трубча том выдерживателе и невозможности промывки плавающего зерна; Способ непрерывного производства казеина и установка для его осуществления объединены общим изобретательским замыслом и направлены на решение одной и той же задачи. Задачей изобретения является такое усовершенствование способа непрерывного производства казеина и установки для его осуществления, которое позволяет повысить удельную производительность, улучшить условия постановки и обработки казеинового зерна, исключить из процесса серную кислоту, а также перерабатывать пастеризованное обезжиренное молоко и промывать в потоке плавающее в воде казеиновое зерно. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе непрерывного производства казеина включающем: смешивание обезжиренного молока с коагулянтом, мгновенное нагревание смеси перегретым паром до температуры коагуляции, коагуляцию казеина, постановку и обработку казеинового зерна, отделение сыворотки от зерна, орошение зерна, а затем и промывку его водой, отделение воды, прессование, дробление и сушку казеина, согласно изобретению новым является то, что процесс постановки и обработки казеинового зерна проводят после снижения скорости движения потока, придав ему вращательное движение относительно горизонтальной оси и повысив его кислотность на 5 - 10 градусов по Тернеру путем дополнительного подвода коагулянта с температурой не выше 30°C, а орошение казеинового зерна проводят сразу же после отделения сыворотки водой, температура которой ниже 20°C, а при промывке зерна потоку придают вращательное движение относительно горизонтальной оси с последующим переливом его через порог в выходный штуцер. Поставленная задача реализуется тем, что в известной установке, содержащей соединенные, соответственно, приемники для обезжиренного молока и коагулянта, смеситель обезжиренного молока с. коагулянтом типа "труба в трубе", насос для перемешивания и подачи смеси, паровой нагреватель смеси типа "труба в тр убе" выдерживатель для постановки и обработки зерна, сетчатый барабан с приводом для отделения сыворотки, приемник с насосом для приемки и отвода свежей сыворотки, два аппарата промывки казеинового зерна, два сетчаты х отделителя воды, приемник с насосом для перекачки воды из одного аппарата промывки в другой, приемник с насосом и паровым нагревателем воды для нагрева и подачи ее в один из аппаратов промывки, очиститель промывной воды от казеиновой пыли, прессгранулятор для механического обезвоживания казеинового зерна и его гранулирования и агрегат для сушки в псев-доожиженном слое, согласно изобретению новым является то, что выдерживатель содержит две ступени, первая из которых выполнена трубчатой и расположена со стороны нагревателя, а вторая, со стороны сетчатого барабана, представляет собой открытую сверху горизонтальную емкость, а аппараты промывки казеинового зерна выполнены в виде открытых сверху горизонтальных емкостей, а очиститель промывной воды представляет собой сетчатый барабан с приводом, снабженный фильтровальной тканью. Кроме того, выдерживатель второй ступени и аппараты промывки казеинового зерна снабжены переливным порогом у выходного штуцера и лопастным перемешивающим устройством, установленным с возможностью вращения лопастей относительно горизонтальной оси, а переливный порог выполнен в виде вертикально установленной стенки, содержащей в нижней части спускное окно, снабженное шторкой. Достигаемый технический результат, а именно: повышение удельной производительности, исключение из процесса производства казеина серной кислоты, возможности переработки пастеризованного обезжиренного молока и промывки плавающего в воде казеинового зерна связан с существенными признаками способа и устройства следующим образом. Дополнительное введение в поток коагулянта с температурой не выше 30°C позволяет повысить кислотность свежей сыворотки на 5 - 10°Т и снизить ее температуру на 3 - 5°C, что способствует закреплению зерна и интенсифицирует процесс его деминерализации. Кроме того, снижение скорости движения потока и придание ему вращательного движения относительно горизонтальной оси также способствует интенсификации процесса закрепления зерна в результате чего отпадает необходимость в его промывке в воде, подкисленной серной кислотой. При этом снижаются потери зерна при отделении сыворотки на вращающейся сетчатой поверхности барабана так, как в барабан поступает закрепленное казеиновое зерно, что повышает удельную производительность. Орошение казеинового зерна водой с температурой ниже 20°C, выполняемое сразу же после отделения сыворотки способствует лучшей последующей промывке зерна от сыворотки, а придание потоку вращательного движения относительно горизонтальной оси в процессе промывки зерна и перелив потока через порог в выходной штуцер способствуе т интенсификации процесса промывки и в случае появления "плавающего" зерна, что также повышает удельную производительность. Выполнение второй ступени выдерживателя в виде горизонтальной емкости, открытой сверху, с возможностью перетекания содержимого в ней через порог в выходной штуцер улучшает условия постановки и обработки казеинового зерна в выдерживателе за счет непрерывного ввода в поток дополнительного количества коагулянта повышающего кислотность сыворотки в выдерживателе на 5 - 10°Т и увеличения времени пребывания зерна в выдерживателе до величины, достаточной для проведения процесса закрепления зерна и его деминерализации, что позволяет отказаться от использования серной кислоты при промывке зерна, а также позволяет перерабатывать пастеризованное обезжиренное молоко и получать высококачественный казеин. Интенсивное перемешивание зерна в более кислой среде, создаваемой в выдерживателе второй ступени с помощью лопастного перемешивающего устройства, способствуе т хорошей деминерализации казеина, а так как поток из первой ступени свободно выливается во вторую ступень, которая представляет собой открытую емкость, то это дает возможность визуально контролировать качество коагуляции, состояние зерна, брать пробы для определения кислотности свежей сыворотки и оперативно реагировать на процесс, с целью его стабилизации. Кроме того использование открытой сверху горизонтальной емкости снабженной переливным порогом у выходного штуцера и лопастным перемешивающим устройством, установленным с возможностью вращения лопастей относительно горизонтальной оси в качестве аппарата промывки казеинового зерна позволяет промывать в потоке плавающее в воде зерно, что также повышает удельную производительность установки в целом. Выполнение отверстия в нижней части порога позволяет проводить процесс опорожнения выдерживателя второй ступени и аппаратов промывки в конце работы, а шторка позволяет держать окно закрытым в процессе работы. Использование в качестве очистителя промывной воды сетчатого барабана с приводом оснащенного фильтровальной тканью способствует лучшей очистке промывной воды перед сбрасыванием ее в канализацию, и повышает выход готового продукта и удельную производительность. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки для реализации способа непрерывного производства казеина: на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1 (показано сечение выдерживателя второй ступени и аппарата промывки); на фиг.3 - сечение Б - Б на фиг.1 (сечение выдерживателя и аппарата промывки с видом на штору спускного окна). Установка состоит из, приемников 1, 2, соответственно, для приема коагулянта и обезжиренного молока, соединенных через смеситель 3 типа "труба в трубе", с всасом насоса 4, нагнетательный штуцер которого соединен с паровым нагревателем 5 типа "труба в трубе", соединенным с выдерживателем, который состоит из двух ступеней: первая - тр убчатая 6: вторая представляющая собой открытую свер ху горизонтальную емкость 7, снабженную лопастным перемешивающим устройством, переливным порогом с выпускным окном и шторкой. Выдерживатель 7, с одной стороны, через нагреватель 8 и насос 9 соединен с приемником 1 для коагулянта, а с другой 4 через выходной штуцер 10 - с сетчатым барабаном 11, для отделения сыворотки, который через приемник 12 и насос 13 соединен с накопительными емкостями для сыворотки в хранилище (на схеме не показаны), а через выходной лоток - с аппаратом предварительной промывки 14. Аппарат промывки 14 через отделитель воды 15 соединен с аппаратом окончательной промывки 16 и с очистителем промывной воды 17. Аппарат промывки 16 через насос 18 и отделитель воды 19 соединен, с одной стороны, с прессом-гранулятором 20, с другой, через приемник 21 и насос 22 - с аппаратом промывки 14, и сетчатым барабаном 1, а с третьей, через нагреватель 23, и насос 24 - с приемником 25 для приема свежей воды. Пресс-гранулятор 20 для механического обезвоживания казеинового зерна содержит фильеру для дробления (гранулирования) отпрессованного зерна и связан с аппаратом псевдоожиженного слоя 26 для сушки казеина, который с одной стороны связан через блок паровых нагревателей 27 с дутьевым вентилятором 28, а с другой стороны через пневмотранспорт 29 с бункером-накопителем 30. с которым связан циклон 31 через пневмотранспорт 32. Бункер-накопитель 30 и циклон 31 связаны с вытяжным вентилятором 33. Выдерживатель 7 и аппараты промывки 14 и 16 (фиг.2) снабжены лопастным перемешивающим устройством, включающим в себя горизонтально расположенный вал 34 с приводом (на чертеже условно не показан), на валу установлены по винтовой линии ряд лопастных элементов 35, например 10шт. с фиксаторами 36 и переливный порог 37 на (фиг.3) со спускным окном и шторкой 38. Работает установка следующим образом. Коагулянт (молочная сыворотка кислотностью не ниже 200°Т и обезжиренное молоко поступающие самотеком или принудительно, соответственно, в приемники 1 и 2 (фиг.1), а оттуда через смеситель 3 насосом 4 смесь подается в нагреватель 5, где нагревается до температуры коагуляции за счет ввода пара в поток смеси. При этом происходит коагуляция казеинового сгустка и выделение свежей сыворотки. Смесь казеинового сгустка и сыворотки через выдерживатель 6 вытекает в выдерживатель 7, где производят процесс постановки и обработки казеинового зерна путем придания потоку вра щательного движения с помощью лопастного перемешивающего устройства и повышения кислотности сыворотки в выдерживателе на 5 - 10°Т за счет подачи дополнительного количества коагулянта из приемника 1 насосом 9, при необходимости коагулянт подогревают в нагревателе 8. Далее, поток через переливный пороги выходным штуцер 10 поступает в вращающийся сетчатый барабан 11, где происходит отделение сыворотки от зерна. Сыворотка отводится самотеком в приемник 12 и насосом 13 направляется в хранилище, а казеиновое зерно поступает в аппарат предварительной промывки 14, а оттуда через отделитель воды 15 направляется в аппарат окончательной промывки 16, а из него насосом 18 вводится в отделитель воды 19 и далее поступает в пресс-гранулятор 20. Для промывки казеинового зерна используется питьевая вода, которая поступает в приемник 25, а затем насосом 24 ее подают в нагреватель 23, где нагревают до требуемой температуры и, далее, направляют, сначала в аппарат окончательной промывки 16, а оттуда вода с транспортируемым зерном насосом 18 направляется в отделитель воды 19, где отделившись от зерна, поступает в приемник 21 и насосом 22 направляется в аппарат предварительной промывки 14 и, частично, на выход из сетчатого барабана 11, для орошения зерна. Из аппарата 14, вода с зерном поступают в сетчатый отделитель воды 15, где отделившись от зерна, самотеком отводится на очиститель воды 17 после чего сбрасывается в канализацию. Вода, поступившая на выход сетчатого барабана 11 после орошения зерна отводится самотеком в очиститель воды 17. Пылевидный казеин из очистителя 17 выгружается в приемную емкость и далее подается на пресс-гранулятор 20. Промытое зерно в прессе-грануляторе 20, частично обезвоживается, гранулируется с помощью фильеры и подается в аппарат псевдоожиженного слоя 26, где происходит его сушка нагретым в паровых нагревателях 27 воздухом, подаваемым вентилятором 28. Высушенный казеин пневмотранспортом 28 непрерывно отводится в бункер-накопитель 30, а оттуда затаривается в 4 - х слойные бумажные крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем. В прямоточном циклоне 31, встроенном в аппарат 26, происходит очистка отходящего воздуха от уносимых частиц казеина, очищенный воздух выбрасывается вентилятором 33 в атмосферу, а уловленные частицы казеина пневмотранспортом 32 отводятся в бункернакопитель 30. В конце работы содержимое выдерживателя 7 и аппаратов промывки 14 и 16 выводится через спускные отверстия путем поворота шторки 38. Изобретение позволяет повысить удельную производительность, улучшить условия постановки и обработки казеинового зерна и исключить из процесса промывки казеина серную кислоту, а также перерабатывать пастеризованное обезжиренное молоко и промывать плавающее казеиновое зерно.