Baktofugacja.pdf

(264 KB) Pobierz
Baktofugacja
Lidia Zander, Zygmunt Zander
Baktofugacja
Baktofugacja jest procesem umożliwiającym wydzielenie komórek bakterii ze
strumienia cieczy w procesie wirowania. Podobnie jak we wszystkich procesach
wirówkowych, wydzielanie drobnoustrojów jest oparte na wykorzystaniu różnicy gęstości
ośrodka ciekłego i komórek bakterii. W większości przypadków gęstość komórek
mikroorganizmów jest większa niż fazy wodnej. W szczególności prawidłowość ta odnosi się
do form przetrwalnikujących, trudnych do dezaktywacji w procesach cieplnych, dlatego
usuwanie bakterii z mleka w wirówkach jest szczególnie korzystne podczas wyrobu serów
długo dojrzewających i produktów o długim okresie przechowywania (np. mleko UHT,
proszek mleczny). Proces baktofugacji nie jest równoważny procesowi pasteryzacji, pomimo
że w niektórych przypadkach liczba usuniętych może wynosić ok. 99%. Prawidłowo
przeprowadzona pasteryzacja daje technologowi pewność, że wszystkie zawarte w surowcu
drobnoustroje chorobotwórcze zostały zabite, natomiast żaden proces mechaniczny takiego
efektu nie gwarantuje. Wirówki usuwające drobnoustroje pierwotnie powstały
drobnoustrojów przeznaczeniem do oczyszczania mleka, obecnie są one również
wykorzystywania do rozdzielania i koncentrowania zawiesin bakteryjnych różnego
pochodzenia.
Wydzielanie drobnoustrojów z mleka odbywa się w wirówkach talerzykowych
o specjalnej konstrukcji bębna. Duża gęstość komórek w porównaniu z gęstością fazy wodnej
sprawia, że zachowują się one w przestrzeniach międzytalerzykowych podobnie do
zachowania cząstek stałych w wirówkach sedymentacyjnych (rys. 1). Wynika stąd, że
wzbogacona w bakterie frakcja cieczy tworząca koncentrat bakteryjny, przepływa w kierunku
zewnętrznego obwodu bębna podobnie do przepływu mleka odtłuszczonego w wirówkach
separacyjnych, zaś pozbawiony bakterii strumień cieczy kieruje się do osi obrotu. Skuteczne
usunięcie drobnoustrojów ze strumienia zasilającego wymaga ciągłego odprowadzania na
zewnątrz frakcji o dużej liczbie bakterii. W przeciwnym razie wzrost stężenia komórek
w peryferyjnej części bębna skutecznie blokuje dopływ nowych cząstek, prowadząc do
ustalenia się stanu równowagi. W przypadku wirowania mleka, obecność skoncentrowanej
zawiesiny bakteryjnej w bębnie może być nawet przyczyną wtórnego skażenia nowych partii
mleka. Dlatego też pierwsze wirówki do usuwania drobnoustrojów z mleka (tzw. baktofugi 1 )
miały na obwodzie bębna dysze, pozwalające na ciągły odpływ koncentratu bakteryjnego.
Były to maszyny o stosunkowo małej wydajności przepływu i w ostatnich latach zostały
wyparte przez wirówki z bębnem samooczyszczającym się (rys. 2), posiadające wydajność
przepływu do 50 m 3 /h .
W nowoczesnych wirówkach wydzielających bakterie ciecz płynie przez bęben
podobnie, jak w wirówkach odtłuszczających do mleka. Inne jest jednak rozmieszczenie
otworów w talerzach, ponieważ płaszczyzna rozdziału znajduje się dalej od osi obrotu.
Odmienna jest też konstrukcja talerza rozdzielczego, będącego odpowiednikiem talerza
śmietankowego w wirówkach odtłuszczających. Dzięki temu powstaje przestrzeń pozwalająca
na odprowadzanie koncentratu bakteryjnego podobnie do rozwiązań odpływu mleka
odtłuszczonego. Silnie skoncentrowana zawiesina komórek bakterii jest cyklicznie usuwana
z bębna, jak we wszystkich wirówkach samooczyszczających się.
Wirówka oddzielająca bakterie z mleka zawsze jest instalowana w linii
technologicznej wraz z płytowym wymiennikiem ciepła, gdyż proces rozdziału najkorzystniej
przebiega w temp. 55–60 ° C. W tym zakresie temperatur lepkość mleka jest już stosunkowo
niska, a zmiany we frakcjach białkowych jeszcze nie zachodzą. Wydzielony z mleka
1 termin „baktofuga...” został zastrzeżony przez firmę Alfa Laval i może być stosowany tylko w odniesieniu do
wirówek produkowanych przez tą firmę
© L. i Z. Zander
1/4
394905617.008.png
koncentrat bakteryjny oraz szlam wyrzucany z bębna podczas jego otwarcia mają stosunkowo
dużą zawartość suchej substancji, tj. 12–14%, z czego 6–8% stanowią substancje białkowe.
Uzasadnione jest zatem poddanie tej cieczy procesowi sterylizacji i zawrócenie jej do procesu
technologicznego. Na rysunku 3 przedstawiono schemat instalacji do obróbki mleka
w przepływie z wirówką oddzielającą bakterie i układem do sterylizacji koncentratu
bakteryjnego. Mieszanina szlamu i koncentratu usuniętego z wirówki odpływem fazy ciężkiej
jest kierowana do zbiornika (3), skąd przetłacza się ją do ciśnieniowego sterylizatora
zbiornikowego (4) wypełnionego parą. Tu koncentrat osiąga temp. 130–135 ° C, a czas
przetrzymania wynosi ok. 5 s. Sterylny koncentrat miesza się następnie z oczyszczonym
mlekiem opuszczającym wirówkę i przepływa do wymiennika płytowego, gdzie następuje
pasteryzacja i dalsza obróbka cieplna jak podczas przerobu zwykłego mleka.
Ilość koncentratu bakteryjnego wraz ze szlamem najczęściej wynosi od 2.5 do 3.5% ilości
mleka podawanego do wirówki, z czego 85% to koncentrat odprowadzany z bębna
rurociągiem, a pozostałe 15% – szlam wyrzucany podczas częściowego opróżniania bębna.
Szczegółowe badania przebiegu procesu oczyszczania mleka z drobnoustrojów wykazują, że
większość wydzielonych komórek bakterii znajduje się w szlamie, natomiast zawartość
bakterii w koncentracie odbieranym z króćca odpływowego (poz. 3 – rys.8.24) jest zbliżona
do tejże w mleku surowym. Obecność koncentratu w bębnie jest jednak niezbędna, gdyż pełni
on funkcję płynu transportującego bakterie do przestrzeni szlamowej, dlatego niekiedy stosuje
się recyrkulację koncentratu i powtórne jego mieszanie z mlekiem dopływającym do wirówki.
W takiej sytuacji najczęściej rezygnuje się ze sterylizacji szlamu i zawracania sterylizatu do
mleka oczyszczonego. Wybór sposobu odbioru koncentratu bakteryjnego z wirówki i jego
obróbki cieplnej zależy od kierunku dalszego przerobu mleka.
© L. i Z. Zander
2/4
394905617.009.png
a
b
1
2
u w
u str
u 0
3
Rys. 1.
Rozkład prędkości (a) i przepływ cieczy (b) w wirówce oczyszczającej:
1 – dopływ mleka, 2 – odpływ mleka oczyszczonego, 3 – szlam (osad)
a
5
b
1
2
2
3
4
17
3
5
10
4
6
6
7
8
8
9
9
10
11
14
11
14
12
7
13
13
12
15
16
1
15
16
Rys. 2
Wirówki do usuwania bakterii ze strumienia cieczy: A - hermetyczna
(baktofuga Alfa Laval), B - zamknięta (Westfalia): 1 – dopływ surowej
zawiesiny, 2 - odpływ cieczy oczyszczonej, 3 - odpływ koncentratu
bakteryjnego, 4 - element tłoczny (pompa) koncentratu bakteryjnego, 5
element tłoczny (pompa) cieczy oczyszczonej, 6 - pakiet talerzy, 7 -
rozdzielacz, 8 – kanał doprowadzający zawiesinę do przestrzeni
międzytalerzykowych, 9 - talerz rozdzielający, 10 - kanał koncentratu
bakterii, 11 - port (okno) do wyrzucania szlamu z bębna, 12 - przesuwne dno
bębna, 13 - zawór wody sterującej, 14 - odpływ szlamu, 15 - komora wody
zamykającej bęben, 16 - doprowadzenie wody sterującej, 17 - dopływ wody
uszczelniającej
© L. i Z. Zander
3/4
394905617.010.png 394905617.011.png 394905617.001.png 394905617.002.png 394905617.003.png 394905617.004.png 394905617.005.png 394905617.006.png
mleko surowe
mleko po baktofugacji
6
koncentrat
bakteryjny
para
wodna
sz lam
4
3
1
2
mleko
surowe 4
woda
5
5
Rys. 3
Schemat instalacji do baktofugacji mleka i sterylizacji koncentratu bakteryjnego
w urządzeniu bezprzeponowym: 1 - pasteryzator, 2 - wirówka oddzielająca
bakterie, 3 - zbiornik koncentratu bakteryjnego, 4 - sterylizator bezprzeponowy,
5 – pompa, 6 - filtry
Opracowano na podstawie materiałów roboczych do podręcznika „Mleczarstwo. Zagadnienia wybrane”
Maj 2004
© L. i Z. Zander
4/4
394905617.007.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin