一、过滤器的工作原理
过滤器是牛奶加工中实现初步杂质分离的关键设备,其核心原理是通过物理拦截作用,将原奶中的固态杂质与液态乳分离,根据结构和用途可分为多种类型,具体工作机制如下:
结构:由滤袋(多为聚丙烯或尼龙材质,孔径通常为 1-100μm)、过滤器外壳及进出口管路组成。
原理:原奶在压力作用下流入过滤器,通过滤袋时,大于滤袋孔径的杂质(如尘埃、毛发、纤维等)被拦截在滤袋内,而牛奶则透过滤袋进入下游管路。滤袋的孔径精度决定了过滤效果,通常用于粗滤阶段。
特点:更换滤袋便捷,适用于去除较大颗粒杂质,成本较低。
结构:由交替排列的滤板和滤框组成,中间夹装滤布(如棉布、合成纤维布)。
原理:原奶在泵的作用下压入滤框与滤板形成的腔室,滤布作为过滤介质,杂质被拦截在腔室内,滤液通过滤布从滤板通道流出。过滤过程中,杂质会在滤布表面形成滤饼,进一步提升过滤精度(可达 0.5-10μm)。
特点:过滤面积大,可处理高杂质含量的原奶,适用于中精度过滤。
结构:包含旋转的离心转子和壳体,转子上设有滤网或离心通道。
原理:原奶进入转子后,在高速旋转(通常转速 2000-5000 转 / 分钟)产生的离心力作用下,密度较大的杂质被甩向转子外侧,通过滤网拦截或直接排出;而牛奶因密度较小向中心聚集,从出口流出。离心力可强化过滤效率,对细微杂质(如泥沙、细菌聚集体)的去除效果优于静态过滤。
特点:自动化程度高,无需频繁更换滤材,适用于连续生产中的精滤环节。
原奶→泵入过滤器→物理拦截(根据孔径或离心力分离杂质)→过滤后的牛奶进入下一工序,杂质留存或排出。
净乳机是利用离心力实现原奶净化与除菌的核心设备,呼和浩特蒙特利莱机械有限公司的净乳机结合专利技术(如 CN202021873942.8),在结构与功能上具备高效性和可靠性,其工作原理可拆解为以下环节:
结构:主要由转鼓(内部设有多层碟片)、驱动装置、进料系统和出料系统组成。转鼓通过电机驱动高速旋转(转速可达 4000-10000 转 / 分钟)。
原理:
进料与分布:原奶通过进料管进入转鼓中心,经分配器均匀导入碟片间隙。
离心力分离:转鼓高速旋转时,由于杂质(如泥沙、细菌、体细胞)的密度大于牛奶,在离心力作用下被甩向转鼓内壁;而牛奶则向中心聚集,沿碟片通道上升至出口。
杂质排出:沉积在转鼓内壁的杂质通过定期开启的排渣口(或自动排渣装置)排出,避免杂质堆积影响分离效果。
整体式结构:转鼓与壳体采用一体化密封设计,减少传统分体式结构的连接处漏液风险,提升设备密封性和卫生性。
双出料管设计:
净乳出料管:分离后的纯净牛奶从中心导出;
杂液出料管:杂质与部分液体形成的混合物从外侧通道排出,避免杂质二次污染牛奶。
内置灭菌与清洗功能:
灭菌:通过在转鼓内部设置高温蒸汽通道(或外接灭菌装置),在启动前或停机后对内部进行高温杀菌(如 121℃蒸汽灭菌),抑制微生物滋生。
清洗:配备自动 CIP(原位清洗)接口,通过高压清洗液(酸 / 碱液)对碟片间隙和转鼓内壁进行冲刷,清除残留杂质,确保设备清洁。
净乳:去除肉眼不可见的细微杂质(如直径 0.1-10μm 的颗粒),提升牛奶澄清度。
除菌:通过离心力分离部分细菌(尤其是革兰氏阳性菌,因密度较高易被甩离),配合后续杀菌工艺,可降低原奶中的微生物负荷。
原奶→进入净乳机转鼓→高速离心分离(杂质甩向内壁,牛奶向中心聚集)→净乳从中心出口排出,杂液从外侧排出→设备自动灭菌与清洗。
项目 | 过滤器 | 净乳机 |
分离原理 | 物理拦截(孔径过滤) | 离心力分离(密度差驱动) |
处理杂质类型 | 固态大颗粒、纤维等肉眼可见杂质 | 细微颗粒、细菌、体细胞等微小杂质 |
动力来源 | 泵压(静态过滤) | 电机驱动转鼓高速旋转(动态分离) |
精度范围 | 1-100μm(粗滤至中滤) | 0.1-10μm(精滤与除菌) |
自动化程度 | 部分需人工更换滤材 | 全自动连续运行,自动排渣与清洗 |
通过过滤器与净乳机的协同作用,原奶中的杂质被逐步清除,为后续杀菌、均质等工序奠定基础,确保乳制品的品质与安全性。