Serwis www.forummleczarskie.pl wykorzystuje ciasteczka (ang. cookies) w celu gromadzenia informacji, które pozwalają lepiej adaptować stronę do potrzeb i preferencji Czytelników oraz budować statystyki dotyczące oglądalności. Cookies można wyłączyć w każdej chwili w ustawieniach przeglądarki internetowej. Brak takiej zmiany oznacza możliwość zapisu w pamięci urządzenia. Więcej informacji znajdą Państwo w Polityce prywatności. Zamknij

Forum Mleczarskie Biznes 2/2018 (32)

mgr inż. Oliwia Sokołowska,
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Nauk Stosowanych w Offenburgu (Niemcy)

Wirówka – podstawa procesu

W technologii mleczarskiej wirowanie mleka jest jedną z podstawowych operacji występujących w szeregu czynności przetwórczych, prowadzących do powstania produktu z grupy nabiał. W wirówkach zachodzi proces rozdziału mleka pełnego na śmietankę i mleko odtłuszczone. Wirowanie, z technicznego punktu widzenia, należy do hydrodynamicznych metod separacji. Do rozwarstwienia mleka pełnego dochodzi pod wpływem oddziaływania siły odśrodkowej. Siła odśrodkowa jest siłą motoryczną działania wirówek, jest ona znacznie większa od siły grawitacji. Rozdział jest możliwy, ponieważ występują różnice w gęstości mleka i śmietanki. Frakcja śmietanki jest lżejsza od frakcji mleka odtłuszczonego. Siłę oporu jaką stawia kuleczka tłuszczu poruszająca się w plazmie mleka, określa prawo Stokesa. Z równania Stokesa – w którym wartość siły grawitacji zastąpiono przyspieszeniem – można obliczyć prędkość, z jaką kuleczki tłuszczu będą osadzać się na roboczej powierzchni wirówki:

Oprócz podziału na cenne frakcje śmietanki i mleka odtłuszczonego, które są wykorzystywane w przetwórstwie, wirówki sprawdzają się także przy usuwaniu mikroorganizmów, szlamu i innych zanieczyszczeń mechanicznych.

Tradycyjny podział wirówek obejmuje: wirówki otwarte, półzamknięte, zamknięte i hermetyczne. Wirówki otwarte stwarzają problemy, w związku z zachowaniem higienicznych warunków prowadzenia procesu odtłuszczania mleka. Wynika to z otwartego dopływu i odpływu produktów: mleka pełnego, śmietanki i mleka odtłuszczonego oraz ich kontaktu z powietrzem, co skutkuje powstawaniem piany i szeregiem występujących po sobie problemów, związanych m.in. z oksydacją tłuszczu i zmniejszeniem pojemności przechowalniczej (z powodu wzrostu objętości w wyniku powstałej piany). Wirówki półzamknięte posiadają otwarty dopływ mleka pełnego i odpływ śmietanki, zamknięty pozostaje odpływ mleka odtłuszczonego. W przemyśle odchodzi się jednak od zastosowania obydwu wymienionych typów.

Sander van Haatem, Sales Director for Europe w firmie Haus Sander van Haatem, Sales Director for Europe w firmie Haus

Najczęściej zadawanym pytaniem przez naszych potencjalnych klientów w Polsce jest dostępność serwisu i części zamiennych. Firma Haus w swojej głównej siedzibie europejskiej w Holandii przechowuje wszystkie części zamienne, do każdej maszyny zainstalowanej na terenie Europy (dostawa max. w ciągu 48 h), a serwis będzie świadczony przez autoryzowaną i doświadczoną polską firmę.

Zauważamy również, że istotnym elementem dla klientów jest doświadczenie, zaufanie i relacje biznesowe przedstawiciela w Polsce. W związku z tym obdarzyliśmy zaufaniem Piotra Kandybę, doświadczonego menadżera i sprzedawcę, mamy pełne zaufanie do jego doświadczenia, relacji biznesowych.

„Klient jest dla nas partnerem” – z dumą możemy tak powiedzieć. Każdy może zadzwonić do naszego klienta w Europie Zachodniej i zawsze otrzyma pozytywną opinię o naszych urządzeniach.

W przypadku wirówek zamkniętych posiadają one otwarty dopływ mleka pełnego, natomiast odpływ mleka odtłuszczonego oraz śmietanki jest zamknięty. Z kolei w wirówkach hermetycznych dopływ mleka pełnego i odpływ produktów wirowania jest całkowicie zamknięty. Wirówki z cylindrycznym bąkiem talerzowym, obracającym się w nieruchomej obudowie i wyposażonym w wirujący razem z nim pakiet metalowych, stożkowych talerzyków stanowią konstrukcję służącą do rozdzielania mieszaniny cieczy. Dzięki występom, stożkowe talerzyki nie przylegają do siebie, ale tworzą wolne przestrzenie, dzięki którym doprowadzone do podstawy bąka mleko pełne przedostaje się kanałami utworzonymi przez otwory znajdujące się w talerzykach, do przestrzeni między talerzykami. Dzięki sile odśrodkowej zostaje ono rozdzielone na składowe. Cięższa ciecz, o większej gęstości, czyli mleko odtłuszczone, odrzucana jest w kierunku ściany bąka i przemieszcza się wzdłuż dolnej powierzchni stożkowych talerzyków. Jeśli chodzi o ciecz lżejszą, o mniejszej gęstości, czyli śmietankę, to wędruje ona do środka wzdłuż górnej powierzchni talerzyków. Rozdział mleka pełnego na frakcje odbywa się w cienkich warstwach pomiędzy talerzykami, dlatego cała operacja jest o wiele efektywniejsza. Taka konstrukcja powoduje laminarny – uwarstwiony – przepływ cieczy na krótszej drodze niż w przypadku bąka bez talerzyków. Górny talerz jest talerzem rozdzielającym i nie ma otworów.


Podczas wirowania mleka pełnego powstaje tzw. szlam wirówkowy. Są to wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia obniżające efektywność odtłuszczania. Wymusza to konieczność usuwania szlamu. W starszych modelach wirówek wiązało się to ze stratą czasu zużytego na zatrzymywanie, rozbieranie, czyszczenie, ponowne składanie i uruchamianie urządzenia. Obecnie możliwe jest mycie wirówek w stacjach CIP (ang. Cleaning In Place) w obiegu zamkniętym. Nowoczesne wirówki samoczyszczące posiadają specjalne rozwiązania konstrukcyjne bąka, które umożliwiają usuwanie szlamu bez zatrzymywania wirówki, za to z okresowo wyrzucanym szlamem przez niewielką szczelinę utworzoną przez ruchomą podstawę.


Na rynku dostępne są wirówki z różnego rodzaju napędami: przekładniowym, pasowym, pośrednim oraz bezpośrednim. Zastosowane rozwiązanie wykorzystujące bezpośredni napęd bębna wirówki i stanowi nową generację wśród systemu napędu wirówek. Dzieje się tak dlatego, że konstrukcja nie wymaga wału silnika, przekładni, pasów, sprzęgła czy łożyska silnika. Dzięki osadzeniu rotora silnika elektrycznego w dolnej części wrzeciona przenoszącego moment obrotowy na bęben wirówki, liczba obrotów rotora i bębna jest taka sama. Natomiast w rozruchu silnika pośredniczy przetwornik częstotliwości. Wyeliminowanie przekładni i sprzęgła spowodowało wzrost sprawności mechanicznej urządzenia o 10%. Mniejsza liczba komponentów przekłada się na redukcję strat energii, ograniczając tym samym koszty związane z konserwacją i zmniejsza pobór energii, jako takiej, co obniża koszty eksploatacji. Dzięki temu możliwa jest oszczędność około 15% energii w porównaniu z tradycyjnym napędem. Zmniejszają się także gabaryty urządzenia dzięki bardziej zwartej konstrukcji, zatem wirówka zajmuje mniej miejsca w przestrzeni produkcyjnej.

Joanna Olszewska, Account Manager w Tetra Pak Joanna Olszewska, Account Manager w Tetra Pak

W ofercie firmy Tetra Pak posiadamy linię wirówek hermetycznych Tetra Centri Separator. Dostępne są one we wszystkich konfiguracjach: wirówki odtłuszczające, oczyszczające, baktofugi do podstawowych produktów mleczarskich, czyli mleka i serwatki. Jak już wspomniano w poniższym opracowaniu wirówka hermetyczna jest nieinwazyjna dla produktu, zapobiega jego pienieniu się, nie niszczy kuleczek tłuszczowych oraz pozwala na osiągniecie wysokiej skuteczności odtłuszczania.

Wszystko to bardzo dobrze wpływa na dalszy proces produkcji i urządzenia wchodzące w skład linii produkcyjnej. Warto także dodać, że wirówki hermetyczne charakteryzują się niskim zużyciem energii elektrycznej.

Kluczem do wieloletniej bezawaryjnej pracy urządzeń są serwisy prewencyjne oraz stosowanie się do wytycznych producenta dotyczących zasad eksploatacji sprzętu. Jeżeli będziemy utrzymywać urządzenie w dobrym stanie technicznym to może posłużyć nawet kilkadziesiąt lat. Nasz doskonale wyszkolony zespół serwisowy gwarantuje natychmiastową pomoc w rozwiązywaniu ewentualnych problemów technicznych.

Ogromne doświadczenie, ciągły rozwój wiedzy i zwiększające się oczekiwania użytkowników doprowadziły firmę Tetra Pak do przygotowania zupełnie nowej generacji hermetycznych, energooszczędnych wirówek z napędem bezpośrednim Tetra Centri AirTight Eco. Rewolucyjność tego rozwiązania polega na zastosowaniu silnika bezpośrednio na wale wirówki, bez konieczności zastosowania przekładni bądź sprzęgła.

Połączenie wieloletniej tradycji i innowacyjnej konstrukcji napędu pozwoliło po raz kolejny sprostać coraz wyższym wymaganiom, jakie stawia przed nami współczesne mleczarstwo.

Redukcji ulega także poziom hałasu emitowanego przez urządzenie. Uproszczeniu uległ także sam proces konserwacji wirówki. Z przeprowadzonych testów porównawczych wirówek z pośrednim i bezpośrednim napędem dotyczących objętości okresowo usuwanego szlamu i ilości zawartego w nim białka wynika, że efektywniej pracuje wirówka z napędem bezpośrednim. Z przeprowadzonych analiz wynika, że wirówka z systemem proplus pozwala zaoszczędzić w ciągu jednej godziny 56,29% masy białka. Pozwala również na ograniczenie ilości mleka usuwanego ze szlamem w ciągu jednej godziny o 60,88%. Konstrukcja wirówek jest solidna, z asynchronicznymi elementami chłodzonymi wodą i wysoce precyzyjnym, obsługiwanym hydraulicznie i niewymagającym intensywnych prac konserwacyjnych i mechanicznych systemem wyrzucania szlamu. Zmianom ulega także kontrola samego urządzenia tak, aby jak najbardziej ułatwić, m.in. pracę operatora, dzięki zintegrowanemu interfejsowi monitorowania online. Powracając do kwestii pozostałości białka w szlamie będącym odpadem po wirowaniu mleka pełnego, nasuwa się pytanie w jaki sposób można ograniczyć straty białka (oprócz zastosowanego rozwiązania z napędem bezpośrednim), będącego doskonałym surowcem produkcyjnym. Wirówki do mleka zazwyczaj opróżniają się ze szlamu w przybliżeniu co 20 minut wyrzucając mieszaninę mleka, odpadów niemlekowych (z ang. NMS) i cząstek stałych zawierających białko. Zatem, aby ograniczyć straty białka oraz mleka w pozostałościach po wirowaniu opracowano rozwiązanie które umożliwia wydłużenie okresów rozładowania wirówki nawet do 90 minut. W tym wypadku znacznie mniej białka ulega utracie z produktami ubocznymi, co daje znaczny procentowy wzrost zawartości białka pozostającego w mleku odtłuszczonym. Każdy dodatkowy gram białka poprawia wartość dodaną świeżego mleka odtłuszczonego otrzymywanego po procesie wirowania, poprawiając jego jakość, a także jakość produktów otrzymywanych po procesie przetwórczym. Ponadto wydłużenie interwałów pomiędzy opróżnianiem wirówki – tzw. odstrzałami skutkuje także ograniczeniem zużycia wody i ilości powstających ścieków. Oczywisty jest fakt, że udoskonalenia inżynierskie pracy urządzeń przekładają się na ograniczenia kosztów produkcji, generując tym samym zysk, którego wysokość uzależniona jest między innymi od zastosowanego separatora w zakładzie. Producenci dysponują zatem wyższym odzyskiem białka, wzrostem produktywności w zakładzie, co przekłada się na:

  • obniżenie kosztów konserwacji i utrzymania urządzeń
  • dłuższy okres eksploatacji maszyn i urządzeń.

Ponadto spełniają coraz surowsze przepisy dotyczące ochrony środowiska, zużycia wody i ilości produkowanych ścieków. Sprawdzą się także podczas usuwania bakterii z mleka. Wydajność pracy wirówek jest dostosowywana do różnych wielkości instalacji zarówno tych nowych jak i tych poddawanych modernizacji. Niewątpliwie do głównych korzyści ekonomicznych należy wzrost zawartości białka w mleku świeżym odtłuszczonym, co ma znaczenie m.in. podczas produkcji serów.

Sylwia Jenkner, Sales Manager w GEA Polska Sylwia Jenkner, Sales Manager w GEA Polska

Wirówki, m.in. ze względu na działające w nich duże siły, konstruowane i budowane są w sposób gwarantujący bezpieczeństwo. Bezpieczeństwo wymusza solidność. Solidność zaś to długowieczność. Prawidłowo eksploatowana i serwisowana wirówka może i często pracuje trzydzieści lat, a nawet więcej.

Nasze wirówki pracują w wielu mleczarniach, niezmiennie od trzech dekad gwarantując utrzymanie procesów i produkcji. Maszyny te swoją długowieczność zawdzięczają przede wszystkim regularnym serwisom. Na terenie całego kraju posiadamy własny serwis, który jest do Państwa dyspozycji. 125 lat obecności na rynku światowym pozwoliło GEA Westfalia Separator zdobyć pozycję lidera. Doświadczenie zebrane przez ten długi okres przełożyło się na jakość wirówek na rynku. Niektóre unikatowe rozwiązania są oferowane tylko przez GEA, a zastosowanie ich wiąże się z ogromnymi oszczędnościami w procesie produkcyjnym.

Jednym z takich rozwiązań jest system proplus, który ostatnio został zaprezentowany na konferencji Techmilk 2018 w Mikołajkach wzbudzając bardzo duże zainteresowanie, szczególnie tych osób, które jeszcze nie posiadają wirówek z systemem odzysku białka.

Możliwość wyeliminowania strat podczas procesu produkcyjnego jest oczywiście kusząca. Nie bez znaczenia jest też aspekt ochrony środowiska m.in. redukcja powstającego szlamu. Czołowi liderzy branży, w kraju i za granicą, doceniają nasze rozwiązania i znacząca większość produkowanych obecnie wirówek wyposażona jest w system proplus.

Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, GEA Westfalia Separator stworzyła wirówki z napędem bezpośrednim directdrive. Po raz pierwszy napęd bezpośredni zastosowano w 2008 roku w wirówkach do usuwania drobnoustrojów z mleka serowarskiego w serowni w Holandii.

Dziś to rozwiązanie powoli staje się standardem bo klienci są coraz bardziej świadomi korzyści, jakie daje bezpośredni napęd. A jest ich wiele. Wirówki takie zajmują o 35% mniej miejsca, są cichsze, mają mniej części zamiennych, sprawność silnika jest na poziomie 93%, a zwarta konstrukcja umożliwia dostęp do maszyny z każdej strony.

Warunki podczas pozyskiwania i przetwarzania mleka mają ogromny wpływ na jego jakość i przydatność technologiczną, a co za tym idzie na jakość otrzymywanych z niego wyrobów i produktów. Wirówki w zakładach mleczarskich montowane są jako urządzenia w pełni kontrolowane i zautomatyzowane, kompatybilne z ciągiem technologicznym prowadzonego procesu. Nierzadko dostawcy wirówek oferują możliwość zdalnego monitorowania i diagnostyki maszyny z wykorzystaniem Internetu. Takie rozwiązanie ułatwia pracę, skraca czas reakcji umożliwiając szybką odpowiedź na ewentualne zmiany w prowadzeniu procesu wirowania. Ciągły rozwój i coraz to wyższe wymagania stawiane dostawcom i inżynierom przez zakłady mleczarskie powodują powstawanie szerokiej gamy ciekawych rozwiązań z roku na rok wdrażanych w Polsce i na świecie. Niewątpliwie warto inwestować w najnowsze udogodnienia, gdyż coraz częściej wiążą się one ze znacznym zyskiem finansowym.


copyright
Nathusius Investments Sp. z o.o © 2008-2019
02-920 Warszawa
ul. Powsińska 23/6
tel: 22 642 43 12, fax: 22 642 36 25