СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И (ИЛИ) РЕГУЛИРОВАНИЯ ЦЕНТРИФУГИ Российский патент 2005 года по МПК G01N33/00 A01J11/10 

Изобретение касается способа автоматизированного и/или неавтоматизированного контроля центрифуги в процессе получения молочных продуктов методом центробежного сепарирования, заключающегося в разделении молока на обезжиренное молоко и сливки путем минимизации содержания жира в обезжиренном молоке, а также устройства для осуществления этого способа.

Известно, что с помощью центрифуг можно, например, разделить молоко на обезжиренное молоко и сливки. Для этого обычно используют тарельчатые сепараторы.

При разделении на обезжиренное молоко и сливки путем центробежного разделения особое внимание обращают на минимизацию содержания жира в обезжиренном молоке, чтобы достичь как можно большего экономического эффекта.

К сожалению, определение содержания жира в сливках и обезжиренном молоке довольно проблематично, так как и обезжиренное молоко и сливки белого цвета, поэтому для определения содержания жира не могут быть использованы способы определения светопроницаемости обезжиренного молока, как это предусмотрено изобретением, а лишь другие, дорогостоящие (лабораторные) способы, например способ Розе Готлиба и способ Можоньера с точностью 0,03% и воспроизводимостью 0,015%. Из публикации WO 00/49388 известно, что для решения поставленной задачи к пробе молока добавляют вещество, повышающее его светопроницаемость, а затем анализируют пробу на просвет.

Из патента US 2542456 известно решение, раскрывающее выполнение одного или двух выходов из центрифуги для получения молочных продуктов и наличие на выходной линии меньшей центрифуги, выполненной из прозрачного материала, и анализ на просвет пробы сливок, при получении сливок, и анализ на просвет пробы стандартизированного молока, при получении стандартизированного молока. Содержание жира определяют с помощью фотоэлемента. Этот способ не может более быть использован в современных сепараторах для отделения молока от сливок и обезжиренного молока, где содержание жира в обезжиренном молоке снижено до нескольких десятых долей процента, поскольку в этом случае невозможно определить содержание жира в фазе сливок.

Изобретение, таким образом, решает задачу упрощения определения содержания жира в процессе центробежного сепарирования молока на обезжиренное молоко и сливки.

Поставленная задача решена в данном изобретении с помощью способа, раскрытого в п.1 формулы изобретения, и с помощью устройства, раскрытого в п.6 формулы изобретения.

В частности, светопроницаемость жидкой фазы, например обезжиренного молока, повышается по причине того, что в пробу молока добавляют подходящий щелочной раствор, который повышает значение рН. После этого светопроницаемость можно определить, просто просвечивая пробу молока источником света и используя соответствующий фотоэлемент.

Изобретение обладает тем преимуществом, что благодаря добавке вещества, повышающего значение рН, можно легко повысить светопроницаемость белой пробы до такой степени, что неожиданно становится возможно определять содержание жира оптическим способом. В частности, с помощью компьютера определение содержания жира можно осуществлять в автоматическом режиме через определенные промежутки времени. Если компьютер соединить, в свою очередь, с управляющими входами системы управления центрифугой или даже использовать его для управления центрифугой, то становится возможным использовать данную информацию не только для контроля параметров центрифуги, но и для управления и/или автоматического управления центрифугой в зависимости от результатов определения содержания жира.

Предпочтительно светопроницаемость жидкой фазы, в частности обезжиренного молока, увеличивают, отмеряя и добавляя повышающее значение рН вещества, таким образом, что значение рН молочной пробы повышают до 11-14, предпочтительно до 12-13. Наиболее оптимальным значением рН является 13.

Рассматривая устройство, которое может быть выполнено, например, как отдельный измерительный узел, сопряженный с центрифугой, в нем предусматривают соответствующее приспособление для отбора проб молока из жидкой фазы на выходе центрифуги, в частности из обезжиренного молока, а также приспособление для добавления в пробу молока вещества, повышающего его светопроницаемость, а также устройство, определяющее светопроницаемость, и устройство, определяющее содержание жира. Также к устройству для определения светопроницаемости предпочтительно присоединяют устройство для контроля, управления и (или) регулирования рабочих параметров центрифуги в зависимости от выявленного содержания жира.

Предпочтительные виды конструкции приведены в остальных зависимых пунктах формулы изобретения.

Далее с помощью чертежей примеры конструкции раскрыты более подробно. На чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - Устройство для осуществления процесса контроля, управления и (или) регулировки центрифуги.

Фиг. 2 - Диаграмма, наглядно показывающая воспроизводимость результатов измерений.

Фиг. 3 - Диаграмма, наглядно показывающая соотношение между содержанием жира и показаниями фотоэлемента.

На Фиг.1 показана центрифуга, сконструированная в виде тарельчатого сепаратора 13 с подающей линией 12, выходной линией 14 для сливок и выходной линией 1 для обезжиренного молока. После центробежного разделения поступающего молочного продукта на сливки и обезжиренное молоко можно посредством трубопровода 2 для взятия проб, соединенного с выходной линией 1 центрифуги, отбирать из линии 1 обезжиренное молоко и отводить его в первый резервуар 3. Отбор пробы происходит перед соединенным с центрифугой клапаном 23 постоянного давления, установленным за центрифугой, для того, чтобы взятие пробы осуществлялось в месте, где уже в значительной мере уменьшено количество пены.

Перед резервуаром 3 установлен клапан 4, который при заполнении резервуара 3 остается открытым до тех пор, пока обезжиренное молоко не начнет вытекать через соединенную с резервуаром отводящую трубу 5, которая ведет в коллектор 22. Размеры первого резервуара 3 определяют тот объем, который необходим или задействован для измерения.

За первым резервуаром 3 имеется еще один клапан 9 для отвода пробы обезжиренного молока из резервуара 3. Клапан 9 на выходе резервуара 3 посредством трубопровода 16 соединен с измерительным прибором 24, который состоит из резервуара 25 для проб, источника света 26 и фотоэлемента 27, причем измерительный прибор соединен с устройством 11 обработки результатов измерения и (или) индикации (например, с компьютером, который также управляет выполнением измерений).

Кроме того, для повышения рН пробы молока, которую забирают из резервуара 3, перед измерительным прибором 24 подают жидкость из второго резервуара 18. Жидкость или вещество, повышающее рН, через автоматический клапан 6 может быть подано в третий резервуар 7. Размеры третьего резервуара 7, в свою очередь, определяют необходимый объем. Резервуар 7 заполнен тогда, когда через предусмотренную в резервуаре 7 переливную линию 8, соединенную с коллектором 22, начинает выходить жидкость.

Как только оба резервуара 7 и 3 оказываются заполненными, открывают установленные за ними клапаны 9 и 10. Это приводит к тому, что содержащиеся в резервуарах 3 и 7 жидкости через клапаны 9 и 10 перетекают в резервуар 25 для проб и смешиваются в нем. Благодаря добавлению вещества из третьего резервуара 7, рН обезжиренного молока вырастает до такой степени, что структура содержащегося в обезжиренном молоке белка изменяется таким образом, что проба молока становится светопроницаемой.

Если для повышения рН используют соответствующий щелочной раствор, то соотношение количеств вещества из резервуаров 2 и 7 предпочтительно должно быть 2:3.

Теперь, благодаря светопроницаемости, можно определить остаточное содержание жира. Для этого определяют величину светопроницаемости, что осуществляют направляя на пробу молока свет от источника света 26, производя замер с помощью фотоэлемента 27 (не показан), помещенного за измерительным прибором (относительно источника света).

Эмпирическим способом можно составить и сохранить в компьютере соответствующую таблицу, отражающую зависимость светопроницаемости от остаточного содержания жира, чтобы затем измеряя светопроницаемость пробы молока путем сравнения с занесенной в память таблицей, можно было определить мутность, а вместе с тем и содержание жира. После осуществления соответствующей юстировки устройство 11 обработки и (или) индикации результатов измерения можно даже снабдить шкалой, которая бы показывала остаточное содержание жира, если это устройство имеет индикатор, показывающий величину пропорциональную светопроницаемости. Таким образом еще более упрощают обработку данных, полученных в результате определения содержания жира. То, что такой индикатор можно выполнить видно из Фиг.3, на которой наглядно показано, что измерения не зависят от температуры, а остаточное содержание жира прямо пропорционально показаниям фотоэлемента.

Жидкие, почти прозрачные пробы обезжиренного молока имеют остаточное содержание жира примерно 0,05%. Напротив, сильная мутность позволяет сделать заключение об остаточном содержании жира примерно 0,15%.

После проведения измерения пробу молока отводят из измерительного прибора 24, например, в коллектор 22 через клапан 20.

На основании результатов измерения рабочие параметры центрифуги при отклонении выходных значений от желаемой величины можно изменить либо вручную, либо автоматически, например, с помощью компьютера, присоединенного к измерительному прибору и тарельчатой центрифуге 13 (не показан).

На Фиг.2 наглядно показано, что воспроизводимость достижима в пределах 1/1000. Такая точность позволяет использовать новый метод измерения для управления и (или) регулирования сепараторов. При ухудшении сепарации можно, например, произвести полное опорожнение или чистку оборудования. Реальной кажется даже воспроизводимость менее чем 0,005%.

Список обозначений

1 Выходная линия

2 Трубопровод для взятия проб

3 Резервуар

4 Клапан

5 Отводная труба

6 Клапан

7 Резервуар

8 Переливная линия

9 Клапан

10 Клапан

11 Устройство обработки результатов и (или) индикации измерений

12 Подающая линия

13 Тарельчатый сепаратор

14 Выходная линия

16 Трубопровод

18 Резервуар

20 Клапан

22 Коллектор

23 Клапан постоянного давления

24 Измерительный прибор

25 Резервуар для проб

26 Источник света

27 Фотоэлемент

Настоящее изобретение относится к способу контроля, управления и (или) регулирования центрифуги в процессе получения молочных продуктов методом центробежного сепарирования, а также устройства для осуществления этого способа. Способ автоматизированного и/или неавтоматизированного контроля и/или регулирования центрифуги в процессе получения молочных продуктов методом центробежного сепарирования с разделением молока на обезжиренное молоко и сливки путем минимизации содержания жира в обезжиренном молоке. При этом берут пробу обезжиренного молока из жидкой фазы, вытекающей из выходной линии центрифуги, в эту пробу обезжиренного молока добавляют вещество, повышающее светопроницаемость, и с помощью компьютера автоматизированным способом определяют светопроницаемость пробы обезжиренного молока и на основании полученной величины определяют содержание жира. В зависимости от определенной величины содержания жира контролируют или регулируют рабочие параметры центрифуги, причем светопроницаемость пробы обезжиренного молока определяют посредством просвечивания пробы источником света и измерения интенсивности света с помощью фотоэлемента. Таким образом обеспечивается точное и простое определение содержания жира в молоке. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ автоматизированного и/или неавтоматизированного контроля и/или регулирования центрифуги в процессе получения молочных продуктов методом центробежного сепарирования с разделением молока на обезжиренное молоко и сливки путем минимизации содержания жира в обезжиренном молоке, характеризующийся тем, что берут пробу обезжиренного молока из жидкой фазы, вытекающей из выходной линии центрифуги, в эту пробу обезжиренного молока добавляют вещество, повышающее светопроницаемость, с помощью компьютера автоматизированным способом определяют светопроницаемость пробы обезжиренного молока и на основании полученной величины определяют содержание жира и в зависимости от определенной величины содержания жира контролируют или регулируют рабочие параметры центрифуги, причем светопроницаемость пробы обезжиренного молока определяют посредством просвечивания пробы источником света и измерения интенсивности света с помощью фотоэлемента.2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что светопроницаемость пробы обезжиренного молока, увеличивают, добавляя к пробе вещество, повышающее рН.3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что светопроницаемость жидкой фазы, т.е. обезжиренного молока, увеличивают, добавляя вещество, повышающее рН пробы до 11-14.4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что светопроницаемость жидкой фазы, т.е. обезжиренного молока, увеличивают, добавляя вещество, повышающее рН пробы до 12-13.5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что светопроницаемость жидкой фазы, т.е. обезжиренного молока, увеличивают, добавляя вещество, повышающее рН пробы молока до 13.6. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-5, содержащее устройство, включающее трубопровод (2) для взятия проб, резервуар (3), для взятия пробы обезжиренного молока из жидкой фазы, вытекающей из выходной линии центрифуги, представляющей собой сепаратор (13) тарельчатого типа, устройство, включающее клапаны (6) и (10) для добавления к пробе обезжиренного молока вещества, увеличивающего ее светопроницаемость, и устройство для определения содержания жира, включающее измерительный прибор (24), резервуар (25) для проб, источник света (26), фотоэлемент (27), компьютер, с помощью которого автоматизированным способом определяют светопроницаемость пробы обезжиренного молока, и устройство, выполненное с возможностью контроля, управления и/или регулирования рабочих параметров центрифуги в зависимости от определенного содержания жира.7. Устройство по п.6, характеризующееся тем, что выходная линия (1) сепаратора тарельчатого типа соединена с трубопроводом (2) для взятия проб, который через клапан (4) соединен с первым резервуаром (3).8. Устройство по любому из пп.6 и 7, характеризующееся тем, что трубопровод (2) для взятия проб подсоединен перед клапаном (23) постоянного давления центрифуги.9. Устройство по любому из пп.6 и 7, характеризующееся тем, что резервуар (3) для пробы молока соединен через клапан (9) с оптическим измерительным прибором (24).10. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что перед измерительным прибором (24) установлен, по меньшей мере, еще один резервуар (18) для приема жидкости или вещества, повышающего рН пробы обезжиренного молока.11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что измерительный прибор (24) имеет резервуар для проб (25), источник света (26) и фотоэлемент (27).