Aplikace

Sušené mléko, také známé jako sušené mléko, je mléčný výrobek, který se vyrábí dehydratací tekutého mléka několika procesy sušení, dokud se nestane prášek.

Sušené mléko lze použít pro různé aplikace, jako jsou:

• Rekombinace mléka a mléčných výrobků
• V pekařském průmyslu zvýšit objem chleba a zlepšit jeho schopnost vázat vodu. Chléb pak vydrží delší dobu čerstvý
• Náhražka vajec v chlebu a pečivu
• Výroba mléčné čokolády v čokoládovém průmyslu
• Výroba uzenin a různých druhů hotových jídel v potravinářství a pohostinství
• V kojenecké výživě: sušené dětské mléko
• Výroba zmrzliny
• Krmivo pro zvířata, urychlovač růstu telat
• Pečivo, svačiny a polévky
• Prodloužení sýrového mléka (prášek se přidává do místního čerstvého mléka pro zvýšení výtěžnosti sýra)
• Mléčné dezerty
• Přímé spotřebitelské použití (domácí rekonstituce)
• Kojenecká výživa
• Výživové produkty pro invalidy, sportovce, nemocniční použití atd.
• Rekombinovaná „čerstvá“, UHT, odpařená a slazená kondenzovaná mléka
• Rekombinované sýry, hlavně „měkké“ nebo „čerstvé“
• Rekombinovaná káva a smetany ke šlehání
• Rekombinované jogurty a další fermentované produkty

Sušené mléko je vyráběný mléčný výrobek vyrobený odpařováním mléka na suchý materiál. Jedním z účelů sušení mléka je jeho uchování; sušené mléko má mnohem delší trvanlivost než tekuté mléko a nemusí být chlazeno kvůli nízkému obsahu vlhkosti. Dalším účelem je snížit jeho objem pro hospodárnost dopravy. Sušené mléko a mléčné výrobky zahrnují takové položky jako sušené plnotučné mléko, odtučněné sušené mléko, sušené podmáslí, sušené syrovátkové produkty a sušené mléčné směsi. Každá oblast použití má své vlastní specifické požadavky na sušené mléko.

Výroba sušeného mléka zahrnuje mnoho postupů ohřevu, které spotřebují mnoho energie. Současný výrobní proces byl v posledních několika desetiletích značně optimalizován. Rozhodující bude přijetí nových technologií sušeného mléka. Upstream a downstream procesní jednotky budou ovlivněny optimalizací jednotlivých procesních jednotek. V důsledku toho je důležité vzít v úvahu celý výrobní řetězec. Cílem inženýrů je vytvořit optimalizační rutinu, která bere v úvahu spotřebu energie a vody, hodnocení životního cyklu (LCA) a ekonomické prvky, což vede k udržitelnému řetězci výroby sušeného mléka.

Proces výroby sušeného mléka

Výroba sušeného mléka je jednoduchý proces, který lze provádět ve velkém měřítku. Na výrobě se podílí šetrné odstranění vody s nejnižšími možnými náklady za přísných hygienických podmínek při zachování všech požadovaných přirozených vlastností mléka, jako je barva, chuť, rozpustnost a nutriční hodnota.

Plnotučné mléko (plnotučné) obsahuje přibližně 87 procent vody. Odstředěné mléko se skládá zhruba z 91 procent z vody. Voda se ze sušeného mléka odstraňuje během výrobního procesu vařením mléka za sníženého tlaku při nízké teplotě, což je proces známý jako odpařování. Výsledné koncentrované mléko se pak rozprašuje v jemné mlze do horkého vzduchu, aby se odstranila zbývající vlhkost, což má za následek tvorbu prášku.

Klíčové kroky v procesu výroby sušeného mléka jsou:

Oddělení

Tradiční způsob výroby sušeného mléka začíná pasterizací syrového mléka obdrženého z mlékárny a jeho rozdělením na odstředěné mléko a smetanu pomocí odstředivého separátoru smetany.

Předehřívání

Dalším krokem v procesu je „předehřívání“, které zahrnuje zahřátí standardizovaného mléka na teplotu v rozmezí 75 až 120 °C. Mléko se v tomto stavu udržuje po nastavenou dobu, která se může pohybovat od několika sekund do několika minut (pasterizace: 72 °C po dobu 15 sekund). Předehřev způsobuje řízenou denaturaci syrovátkových bílkovin v mléce, stejně jako zničení bakterií, inaktivaci enzymů, produkci přírodních antioxidantů a dodání tepelné stability. Předehřev lze provádět nepřímo (přes výměníky tepla), přímo (vstřikováním páry nebo infuzí do produktu) nebo kombinací obou. Aby se snížily náklady na energii, nepřímé ohřívače obvykle využívají odpadní teplo z jiných částí procesu.

Vypařování

Předehřáté mléko se koncentruje ve fázích nebo „efektech“ ve výparníku, počínaje přibližně 9.0 procenty celkové sušiny u odstředěného mléka a 13 procenty u plnotučného mléka a zvyšuje se na 45–52 procent celkové sušiny. Toho je dosaženo vařením mléka v padajícím filmu na vnitřku vertikálních trubek při teplotách pod 72 °C a extrakcí vody jako páry. Tato pára, která může být stlačena mechanicky nebo tepelně, je pak použita k ohřevu mléka v dalším efektu odpařovače, který lze provozovat při nižším tlaku a teplotě než předchozí efekt. Pro maximální energetickou účinnost mohou mít moderní elektrárny až sedm efektů. Ve výparníku lze odstranit více než 85 procent vody v mléce.

Přehled základních výrobních procesů | Zdroj: GEA (https://www.gea.com/en/products/dryers-particle-processing/spray-dryers/food-dairy-products/msd-spray-dryer.jsp)

Sušení rozprašováním

Mléčný koncentrát z výparníku se před sušením rozprašováním rozpráší na tenké kapičky. To se provádí buď atomizérem s rotujícím diskem nebo řadou vysokotlakých trysek uvnitř obrovské sušící komory v proudu horkého vzduchu (až 200 °C). Odpařování ochlazuje kapičky mléka a nikdy nedosáhnou teploty vzduchu. Před atomizací lze koncentrát zahřát, aby se snížila viskozita a zvýšila se energie dostupná pro sušení. Velká část zbývající vody se odpaří v sušící komoře a zanechá jemný prášek s obsahem vlhkosti přibližně 6 % a střední velikostí částic typicky o průměru 0.1 mm. Konečné nebo „sekundární“ sušení nastává ve fluidním loži nebo v sérii takových loži, ve kterých je horký vzduch profukován vrstvou fluidizovaného prášku, čímž se odstraňuje voda na obsah vlhkosti 2 až 4 procenta.

Zdroj: GEA

Balení a skladování

Sušené mléko je mnohem stabilnější než čerstvé mléko, ale musí být chráněno před vlhkostí, vzduchem, světlem a teplem, aby si zachovalo kvalitu a trvanlivost. Sušené mléko snadno absorbuje vlhkost ze vzduchu, což má za následek rychlé zhoršení kvality a spékání nebo hrudkování.

Tuk v WMP může reagovat s kyslíkem ve vzduchu za vzniku pachů, zejména při vyšších skladovacích teplotách (> 30 °C), jako jsou ty, které se nacházejí v nižších zeměpisných šířkách tropů. Sušené mléko se balí buď do vícestěnných sáčků s plastovou vložkou (25 kg) nebo do velkoobjemových nádob (600 kg).

Krátké video ukazující procesy továrny na sušené mléko (Zdroj: GEA Group):

Energetické a ekologické aspekty

Při procesu odstraňování vody se vynakládá velké množství energie, a tak rostliny vyvinuté v průběhu let jsou stále energeticky účinnější. Odpařovače jsou mnohem energeticky účinnější než sušičky a využívají pouze zlomek kilogramu páry (nebo ekvivalent energie) na kilogram odebrané vody.

Proces sušení přispívá k velké části celkové spotřeby energie

Na druhou stranu sušičky spotřebují několik kilogramů páry (nebo ekvivalentu páry) na kilogram odpařené vody. Sušení pomocí spreje může odstranit většinu zbývající vody čistě a rychle, ale sprejové sušičky musí být krátkodobé. Fluidní lože se proto používají pro konečné fáze sušení. Prášek zůstává několik minut ve fluidním loži, což poskytuje čas na odstranění poslední vody. Je běžné, že závody na výrobu sušeného mléka jsou velmi velké, mají malý počet a nacházejí se ve venkovských oblastech. Moderní a dobře řízené závody mají relativně malý dopad na životní prostředí. Jejich energetické nároky jsou mírné, protože spalují uhlí nebo plyn a spotřebovávají značné množství elektřiny. Spotřeba energie je pod silným ekonomickým tlakem na snížení, ale významná zlepšení jsou nepravděpodobná.

Sila, odlučovače smetany, výparníky a související zařízení je nutné čistit každý den, zatímco sušárny je třeba čistit pouze příležitostně. Jako čisticí prostředky se používá hydroxid sodný a kyselina dusičná. S použitými čisticími kapalinami je třeba použít vhodné metody likvidace. Mléčný prášek se může při poruše zařízení uvolňovat do místního prostředí, ale to je vzácné.

Zdroj: Moejes, SN (2019). Redesign řetězce výroby sušeného mléka: posouzení inovativních technologií. Univerzita Wageningen. https://doi.org/10.18174/498246

Hodnota měření viskozity v kroku sušení rozprašováním při výrobě sušeného mléka

Sušení je proces přenosu hmoty sestávající z odstranění vody nebo jiného rozpouštědla odpařením z pevné látky, kaše nebo kapaliny. Tento proces se často používá jako konečný výrobní krok před prodejem nebo balením produktů. Často se jedná o zdroj tepla a médium pro odstranění páry produkované procesem. V bioproduktech, jako jsou potraviny, obiloviny a léčiva, je rozpouštědlem, které se má odstranit, téměř vždy voda.

Tento proces je široce používán v potravinářském a chemickém průmyslu pro výrobu tak rozmanitých produktů, jako je kojenecká výživa, káva, polévkové směsi a barviva. Účinnost sušení je do značné míry určena stupněm atomizace, který je přímo úměrný viskozitě vstupního roztoku. Kontrola viskozity mléčného koncentrátu a obsahu celkových pevných látek (TS) před sušením rozprašováním může zlepšit výrobu mléčných přísad.

Viskozita mléka v kroku atomizace má tedy zásadní vliv na vlastnosti výsledného sušeného mléka. Viskozimetr instalovaný v místě před atomizérem nabízí výrazně lepší kontrolu procesu atomizace, což vede ke snížení plýtvání, nižší spotřebě energie a lepší kontrole struktury produktu, sypné hmotnosti a obsahu vlhkosti.

Důsledky nedostatečného řízení viskozity během sušení rozprašováním

Často je to kvůli složitosti receptury, době vývoje a nákladům na vývoj, že sušení rozprašováním v práškové formě je neefektivní. Porucha parametru viskozity během sušení rozprašováním ovlivňuje efektivitu výroby různými způsoby, včetně:

• Kvalita konečného produktu je nestabilní: problémy s konzistencí, variace složek, špatný suchý extrakt
• Obsah vlhkosti neodpovídá specifikacím
• Ztráta nutriční hodnoty
• Méně nebo špatná chuť
• Nýtované šarže
• Krátká trvanlivost
• Neefektivita ve výrobním procesu: ztráta produktivity a zisků
• Plýtvání energií: sušící věže spotřebují hodně energie a zvyšují režijní náklady

Měření viskozity koncentrovaného mléka je náročné kvůli jeho nenewtonským vlastnostem, nerozpuštěným pevným látkám a plynům, těžkému zpracování (tlak, vibrace, kontaminace) a čisticím postupům.

Výzvy při měření

Vzhledem k jeho nenewtonským tokovým vlastnostem, vlastnostem zahušťování stárnutím a přítomnosti suspendovaných pevných látek a plynů je měření viskozity koncentrovaného mléka obtížným úkolem. Vystavení nepříznivým procesním podmínkám, jako jsou vibrace zařízení, znečištění, čisticí prostředky, prach atd., představuje další výzvy při navrhování on-line sond v závodech na zpracování potravin.

Mnoho laboratorních viskozimetrů, které jsou v současné době k dispozici, má omezení, tj. měření jsou časově náročná, nejsou vhodná pro rychlé monitorování viskozity koncentrátu v reálném čase a nemusí být vhodná pro charakterizaci vzorků s komplexními reologickými vlastnostmi (např. materiály, které jsou časově, teplotně a smykové). závislý). Výzkum s rotačními viskozimetry ukázal, že viskozimetry rotačního typu mají určitá omezení v kontextu zpracování mléka, což částečně vysvětluje jejich špatné přijímání v závodech na výrobu sušeného mléka. Některá omezení konvenčních viskozimetrů lze překonat inline měřením viskozity, která monitorují viskozitu koncentrátu v reálném čase pro lepší řízení procesu.

Požadavky na inline zařízení pro monitorování procesů

Ideální nástroj PAT (Process Analytical Technologies) je inline přístroj, který dokáže monitorovat a měřit parametry procesu současně v reálném čase při provozu ve vysoce automatizovaném prostředí. Nástroje musí být sanitárního designu, musí fungovat robustně v rámci celého procesního cyklu (výroba a čištění). Inline stanovení reologických vlastností pohybujících se tekutin (tj. mléčných koncentrátů) je jedním z parametrů procesu, kde mohou být nástroje PAT skutečnou přidanou hodnotou z hlediska optimalizace řízení procesu. Měření procesní viskozity je klíčové při monitorování a řízení různých koncentračních procesů v mlékárenském průmyslu. Nepřetržité sledování reologického chování kapaliny může umožnit optimalizaci procesu, např. čerpání (zabránění zablokování a selhání čerpadla), odpařování (omezení zanášení a maximalizace odstranění vody) a sušení rozprašováním (zabránění zanášení trysek).

Aby bylo zaručeno, že každé získané měření bude reprezentativní, měl by optimální návrh umožňovat čištění na místě s malým znečištěním, rychlou reakční dobou a dobrou obnovou vzorku nebo ještě lépe, pokud není potřeba odběr vzorků. Sonda musí splňovat hygienické předpisy, jako je odstranění mrtvých míst, kde by se mohly množit choroboplodné zárodky. Protože některé atomizační systémy používají vysokotlaké trysky, může být optimální technika měření viskozity určena typem atomizace.

Studie odhalily, že torzní vibrace poskytly nejbezporuchovější výkon ze systémů hodnocených pro monitorování viskozity. Mezi jeho výhody patří vysoká odolnost vůči vibracím zařízení, snadné čištění a nízké nároky na údržbu, protože nemají žádné pohyblivé části.

Důležité je, že měření nejsou ovlivněna změnami průtoku nebo přítomností suspendovaných pevných látek nebo plynů. Viskozimetr nainstalovaný v místě před atomizérem nabízel výrazně lepší kontrolu procesu atomizace, což vedlo ke snížení plýtvání, nižší spotřebě energie a lepší kontrole struktury produktu, sypné hmotnosti a obsahu vlhkosti. Inline monitorování viskozity sušeného mléka zlepšuje výrobu tím, že optimalizuje homogenitu sušeného mléka, vytváří konzistentní rekonstituované produkty, zvyšuje výtěžnost a snižuje ztráty.

Kompaktní tvarový faktor, žádné pohyblivé části a nevyžaduje žádnou údržbu

SRV a SRD společnosti Rheonics mají velmi malý tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dodatečnou montáž. Umožňují snadnou integraci do jakéhokoli procesu. Snadno se čistí a nevyžadují žádnou údržbu ani nové konfigurace. Mají malý půdorys umožňující instalaci Inline do kterékoli výrobní linky, čímž se vyhýbají požadavkům na další prostor nebo adaptér.

Hygienický, hygienický design

Rheonics SRV a SRD jsou k dispozici kromě přípojek na zakázku i ve třech svorkách a DIN 11851.

Jak SRV, tak SRD splňují požadavky na shodu s potravinami podle předpisů FDA a EU.

Vysoká stabilita a necitlivost na montážní podmínky: Je možná jakákoli konfigurace

Rheonics SRV a SRD používají jedinečný patentovaný koaxiální rezonátor, ve kterém se dva konce senzorů otáčejí v opačných směrech, čímž se ruší reakční momenty při jejich montáži, a proto jsou zcela necitlivé na podmínky montáže a průtoky. Senzorový prvek je umístěn přímo v kapalině bez zvláštních požadavků na pouzdro nebo ochrannou klec.

Okamžité přesné údaje o kvalitě – Kompletní přehled systému a prediktivní řízení

Software Rheonics je výkonný, intuitivní a pohodlný na používání. Procesní tekutinu v reálném čase lze monitorovat na integrovaném IPC nebo externím počítači. Více senzorů rozmístěných po celém závodě je řízeno z jednoho řídicího panelu. Žádný vliv tlakové pulsace z čerpání na činnost snímače nebo přesnost měření. Žádný vliv vibrací.

Snadná instalace bez nutnosti opětovných konfigurací / rekalibrací - nulová údržba / prostoje

V nepravděpodobném případě poškození snímače vyměňte snímače bez výměny nebo nového programování elektroniky. Nahrazení náhrad pro senzor i elektroniku bez jakýchkoli aktualizací firmwaru nebo změn kalibrace. Snadná montáž. K dispozici se standardními a vlastními procesními připojeními, jako jsou NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline a další sanitární a hygienické připojení. Žádné speciální komory. Snadno vyjímatelné pro čištění nebo kontrolu. SRV je také k dispozici s DIN11851 a připojením třemi svorkami pro snadnou montáž a demontáž. Sondy SRV jsou hermeticky uzavřeny pro Clean-in-place (CIP) a podporují vysokotlaké mytí s konektory IP69K M12.

Rheonics nástroje mají sondy z nerezové oceli a volitelně poskytují ochranné povlaky pro zvláštní situace.

Nízká spotřeba energie

Napájení 24 V DC s odběrem proudu menším než 0.1 A během normálního provozu.

Rychlá doba odezvy a teplota kompenzují viskozitu

Díky ultrarychlé a robustní elektronice v kombinaci s komplexními výpočetními modely jsou zařízení Rheonics jedním z nejrychlejších, nejuniverzálnějších a nejpřesnějších v oboru. SRV a SRD poskytují každou sekundu přesná měření viskozity (a hustoty pro SRD) v reálném čase a nejsou ovlivněna změnami průtoku!

Široké operační schopnosti

Přístroje společnosti Rheonics jsou konstruovány pro měření v nejnáročnějších podmínkách.

SRV je k dispozici s nejširší provozní rozsah na trhu pro inline procesní viskozimetr:

• Rozsah tlaku až 5000 psi
• Rozsah teplot od -40 do 200 ° C
• Rozsah viskozity: 0.5 cP až 50,000 XNUMX cP (a vyšší)

SRD: Jeden nástroj, trojitá funkce - Viskozita, teplota a hustota

Rheonics 'SRD je jedinečný produkt, který nahrazuje tři různé přístroje pro měření viskozity, hustoty a teploty. Eliminuje obtížné umístění tří různých nástrojů a poskytuje extrémně přesná a opakovatelná měření v nejnáročnějších podmínkách.

Vyčistěte na místě (CIP) a sterilizace na místě (SIP)

SRV (a SRD) monitoruje čištění potrubí kapaliny sledováním viskozity (a hustoty) čističe / rozpouštědla během fáze čištění. Senzor detekuje jakékoli malé zbytky, což umožňuje operátorovi rozhodnout, kdy je vedení čisté / vhodné pro daný účel. Alternativně poskytuje SRV (a SRD) informace automatizovanému čisticímu systému, aby zajistily úplné a opakovatelné čištění mezi běhy, čímž zajistí úplné dodržování hygienických norem zařízení na výrobu potravin.

Špičkový design a technologie senzorů

Mozek těchto senzorů je sofistikovaná, patentovaná elektronika. SRV a SRD jsou k dispozici s průmyslovými standardními procesními připojeními, jako jsou ¾ ”NPT, DIN 11851, Flange a Tri-clamp, což umožňuje operátorům vyměnit stávající teplotní čidlo v jejich procesní lince za SRV / SRD, které poskytují velmi cenné a použitelné informace o procesních kapalinách, jako je viskozita kromě přesné měření teploty pomocí zabudovaného Pt1000 (k dispozici je DIN EN 60751 třída AA, A, B).

Elektronika postavená podle vašich potřeb

Elektronika snímače, která je k dispozici jak v krytu převodníku, tak i v malém provedení na DIN lištu, umožňuje snadnou integraci do procesních linek a do vnitřních skříní strojů.

Snadná integrace

Mnoho analogových a digitálních komunikačních metod implementovaných v senzorové elektronice umožňuje snadné a snadné připojení k průmyslovým PLC a řídicím systémům.

Možnosti analogové a digitální komunikace

Volitelné možnosti digitální komunikace

Rheonics nabízí jiskrově bezpečné senzory certifikované ATEX a IECEx pro použití v nebezpečném prostředí. Tyto senzory splňují základní požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost související s návrhem a konstrukcí zařízení a ochranných systémů určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Certifikace jiskrově bezpečné a odolné proti výbuchu, které vlastní Rheonics, také umožňují přizpůsobení stávajícího senzoru, což našim zákazníkům umožňuje vyhnout se časům a nákladům spojeným s identifikací a testováním alternativy. Vlastní senzory mohou být poskytovány pro aplikace, které vyžadují jednu jednotku až tisíce jednotek; s dodací lhůtou týdnů versus měsíce.

Rheonika SRV & SRD jsou certifikovány ATEX i IECEx.

Nainstalujte senzor přímo do vany a provádějte měření viskozity a hustoty v reálném čase. Není vyžadováno žádné bypassové vedení: snímač může být ponořen in-line; průtok a vibrace nemají vliv na stabilitu a přesnost měření. Optimalizujte výkon míchání poskytnutím opakovaných, po sobě jdoucích a konzistentních testů kapaliny.

Společnost Rheonics navrhuje, vyrábí a prodává inovativní systémy snímání a monitorování tekutin. Preciznost zabudovaná ve Švýcarsku, in-line viskozimetry a měřiče hustoty společnosti Rheonics mají citlivost vyžadovanou aplikací a spolehlivost potřebnou k přežití v drsném provozním prostředí. Stabilní výsledky - i za nepříznivých podmínek proudění. Žádný účinek poklesu tlaku nebo průtoku. Stejně tak se hodí pro měření kvality v laboratoři. Pro měření v celém rozsahu není třeba měnit žádnou součást ani parametr.