Книжки по товарознавству

Сепаратори і центрифуги

Єресько. Технологічне обладнання молочних виробництв

Сепаратори і центрифуги в молочній промисловості служать для розділення молока або інших продуктів молочного виробництва на фракції за густиною під дією відцентрової сили. На сепараторах можна відділити від рідини частинки діаметром d = 0,1 ÷ 0,5 мкм при різниці густин 10 кг/м3.
В залежності від продукту, що надходить, такими фракціями можуть бути: знежирене молоко (плазма), шлам (осад забруднень в молоці), молочний жир (вершки), білкова фракція у вигляді сирного пилу, або коагулянту, кристали молочного цукру.
В молочній промисловості переважно використовують тарілкові сепаратори. Сепаратори класифікують за виробничим призначенням: для сепарування молока і одержання вершків до 45 % жирності; для сепарування вершків і одержання вершків жирністю до 85 %; для сепарування, нормалізації й очищення молока; для відділення мікрофлори (бактофуги); для розділення кристалізату і одержання молочного цукру; для очищення сирної сироватки від білку і жиру; для відділення білка (творогу) із коагульованого молока.
За конструктивними особливостями сепаратори класифікують: за виконанням підводу і відводу продукту: відкриті — з відкритою подачею і відведенням фракцій; напівзакриті — в котрих подача молока здійснюється відкрито, а вихід продукту закритий під тиском, який створює сепаратор; закриті, в котрих подача молока і вихід продукту ізольовані від контакту з повітрям.
За способом вивантаження осаду із сепаратора є сепаратори з ручним вивантаженням при повній зупинці сепаратора, з періодичним вивантаженням важкої фракції (осаду) без зупинки сепаратора і сепаратори з неперервним вивантаженням важкої фракції.
Складовимисепаратораєстанина, барабан, приймально-відвідний пристрій, привідний механізм, що включає електродвигун, горизонтальний і вертикальний вали. Всі вузли сепаратора закріплені на станині, яка в нижній частині має масляну ванну.
Барабан є основною складовою частиною сепаратора (рис. 46). В барабані під дією відцентрової сили проходить розділення продукту на дві або три фракції. Незважаючи на деякі конструктивні особливості й габарити, конструкції барабану є типовими. Барабан складається з основи барабана 1, тарілкотримача 3, пакету конусних тарілок 2, розділювальної тарілки 5, кришки барабана 4, гайок і прокладок, які забезпечують з'єднання окремих частин і герметичність сепаратора.


Рис. 46. Сепаруючі пристрої сепаратора-молокоочищувача (а) і сепаратора-вершковідділювача (б):1 — основа; 2 — пакет тарілок; 3 — тарілкотримач; 4 — розділювальна тарілка; 5 — кришка.
Барабан сепаратора обертається зі швидкістю 5000-6000 об/хв. В сепараторах, які розділяють молоко на три фракції (вершковід-ділювачах), тарілка має отвори, які при складанні пакету тарілок утворюють канали для руху і розподілення молока. Розміщення отворів і каналів відповідає приблизному місцю межі між перегоном (плазмою) і вершками. Радіус розміщення отворів в тарілках може бути приблизно визначений за формулою:


де Ro — радіус розташування отворів, м;
Rм,Rб — відповідно малий і великий радіуси робочої частини тарілок, м;
φ — об'ємне або вагове співвідношення вершків і знежиреного молока на виході із сепаратора.
Молоко в барабан надходить через центральну трубу під тарілкотримач каналами, утвореними отворами в тарілках, піднімається угору.
У середині барабана молоко розподіляється на тонкі шари, товщина яких дорівнює відстані між тарілками (приблизно 4÷6 мм). Плазма як більш важка частина рухається до периферії.
Жирова кулька буде рухатись разом з потоком вздовж конусної поверхні тарілки і під дією доцентрової сили прямуватиме до центру.
Сумарна швидкість руху жирових кульок між тарілками складається із двох швидкостей: швидкості спливання Wc і швидкості потоку Wn (рис. 47).
Швидкість спливання в міру віддалення жирової кульки від центру зростає, оскільки при збільшенні радіуса зростає доцентрове прискорення,


де а — відцентрове (доцентрове) прискорення, м2/с; n — частота обертання барабану, с-1;
R — біжучий радіус барабана, м;
Швидкість потоку Wn при віддаленні від осі зменшується, оскільки збільшується перетин потоку.


Рис. 47. Схема перебігу процесу сепарування:
а) схема розподілу концентрації молочного жиру; б) конструктивна схема тарілки із вказаними напрямками швидкостей жирової кульки.
Таким чином, жирові кульки в міжтарілковому просторі рухаються від нижньої поверхні верхньої тарілки до верхньої поверхні нижньої тарілки і по ній до осі барабану. Для забезпечення відділення кульки швидкість її руху повинна бути більша, ніж швидкість основного потоку. Граничний радіус частинки, яка відділяється сепаратором:


де Vd — дійсна продуктивність сепаратора, м3/с;
μ — динамічна в'язкість продукту, Па-с;
ß — технологічний к.к.д. сепаратора; z — кількість тарілок в барабані;
а — кут підйому твірної конуса тарілки, рад;
Rmax — максимальний розрахунковий радіус тарілки, м;
Rmin — мінімальний розрахунковий радіус тарілки, м; рс — густина дисперсійного середовища (плазми), кг/м3; рч — густина дисперсної фази, кг/м3.
ω — кутова швидкість барабана, рад/с. В сепараторах-молокоочищувачах продукт надходить в між-тарілковий простір з периферії. Більша частина твердої фази відділяється в шламовій частині барабана (рис. 48).


Рис. 48. Схема руху рідини і частинок в барабані сепаратора-молокоочищувача:
а) траєкторії потоків суспензії в міжтарілковому просторі; б) стадії руху частинок між тарілками.
Під час руху суспензії в міжтарілковому просторі тверді частинки, як більш важкі, рухаються від верхньої поверхні тарілки, що лежить вище, до нижньої поверхні тарілки, розташованої вище, і по ній прямують у шламовий простір барабана.
Мінімальний розмір частинок, відділених в міжтарілковому просторі:


Приймально-відвідний пристрій служить для підведення продукту і відведення фракцій в результаті розділення.
Приймально-відвідний пристрій сепаратора-вершковідділювача (рис. 49, а) містить центральну трубу б для подачі продукту в барабан, напірні диски 1, 7 для відведення знежиреного продукту і вершків, регулювальні вентилі на виході знежиреного молока і вершків, манометр.


Рис. 49. Приймально-відвідні пристрої:
а) приймально-відвідний пристрій сепаратора-вершковідділювача: 1 — напірний диск для вершків; 2 — горизонтальна перегородка; 3 — кришка; 4 — основа; 5 — гайка; 6 —трубка; 7 — напірний диск для знежиреного молока; 8 — розподілювальна тарілка; 9 — верхня тарілка;
б) напірний диск для вивантаження рідкої фракції під тиском.
Центральна труба і напірні диски не обертаються. Герметизація їх здійснюється за рахунок спеціальних манжетів.
Конструкція напірних дисків (рис. 49, б) аналогічна конструкції колеса відцентрового насосу. У відцентровому насосі продукт надходить в центр диску і під дією відцентрової сили відкидається до периферії, в напірному диску продукт, що обертається разом з барабаном, надходить з периферії і прямує до центру. В результаті накладання обертового руху рідини разом із тарілками сепаратора і поступального руху рідини виникає Коріолісове прискорення і на виході створюється тиск. Тобто кінетична енергія потоку перетворюється на потенціальну.
Для регулювання концентрації рідких фракцій в приймально-відвідних пристроях герметичного і напівзакритого типу використовуються регулювальні вентилі 2 (рис. 50), манометр 3, ротаметр 21.
Тиск знежиреного молока сягає 2,5 • 105 Па, вершків — 2,0 • 105 Па.
Привідний механізм сепаратора має три або чотири обертові ланки, з'єднані між собою (рис. 51).
Перша ланка це електродвигун, на валу котрого знаходиться відцентрова напівмуфта, з іншого боку — крильчатка.


Рис. 50. Пристрій для регулювання концентрації фракцій при відведенні вершків і знежиреного молока:
1 — гайка; 2 — регулюючий вентиль; 3 — манометр; 4, 5, 6, 8, 9 — ущільнювальні кільця; 7 — приймач вершків; 10 — патрубок до поплавка; II — гайка; 12 — шайба; 13 — приймач знежиреного молока; 14 — центральна трубка; 15 — корпус напірного диска; 16 — напірний диск для знежиреного молока; 17 — напірний диск для вершків; 18 — лійка; 19, 20 — поплавки; 21 — ротаметр.
Друга ланка має горизонтальний вал з веденою напівмуфтою, колесо гвинтового мультиплікатора та шестерню приводу тахометра.
Третя ланка являє собою вертикальний вал, на котрому закріплено барабан.
Рух від електродвигуна передається на горизонтальний вал за допомогою ведучої напівмуфти. Під дією відцентрової сили фрикційні колодки притискуються до другої фрикційної напівмуфти, поступово передаючи рух на горизонтальний вал і розкручуючи барабан. Це дозволяє уникнути великого пускового моменту. На вертикальний вал від горизонтального валу рух передається через шестерню. В сепараторах великої продуктивності з великою масою барабана встановлюють чотири обертових ланки (рис. 51). Від електродвигуна через муфту 4, 6 рух передається на горизонтальний вал 13, який розміщено в пустотілому валі 7. Від валу 13 через фрикційну відцентрову муфту 11, 12 рух передається на вал 7, на якому знаходиться колесо 14 мультиплікатора, та на вертикальний вал.
Важливе значення має відведення осаду із шламового простору сепаратора. В сепараторах невеликої продуктивності вивантаження осаду проходить вручну при повній зупинці сепаратора.


Рис. 51. Принципова схема привідних механізмів сепараторів:
а) із трьома обертовими ланками; 1 — барабан; 2 — веретено; 3 — пружна горлова опора; 4 — ведуче колесо гвинтового мультиплікатора; 5, 6 — ведена і ведуча відцентрові напівмуфти; 7 — горизонтальний вал; 8,9 — ротор і вал електродвигуна; 10 — крильчатка вентилятора електродвигуна; 11 — пружина; б) з чотирма обертовими ланками; 1 — крильчатка вентилятора; 2, З — ротор і вал електродвигуна; 4,6 — ведуча і ведена пружні напівмуфти; 5 — палець; 7 — пустотілий вал; 8 — барабан; 9 — веретено; 10 — пружна горлова опора; 11, 12 — ведена і ведуча відцентрові напівмуфти; 13 — горизонтальний вал; 14 — ведуче колесо мультиплікатора; 15 — пружина, що сприймає навантаження від маси барабана і веретена; 16 — гумовий диск.
В залежності від вмісту забруднень час роботи між двома зупинками становить 2-2,5 год.
Використовуються також пристрої для неперервного і періодичного вивантаження осаду без зупинки сепаратора.
Неперервне вивантаження важкої фракції забезпечують сепаратори із сопловими пристроями. Сопла розміщені на найбільшому колі барабана сепаратора і являють собою канали діаметром від 0,5 до 2,5 мм. Осі каналів спрямовані назад проти руху сепаратора, під кутом 17 ÷ 20° до дотичної. Сепаратори з неперервним вивантаженням осаду використовуються для відокремлення білкової фракції із коагульованого молока при виробництві сиру домашнього роздільним способом, а також для виокремлення бактерій.
Періодичне вивантаження осаду без зупинки сепаратора здійснюється під дією відцентрової сили через вікна в корпусі при частковому розкриванні барабана.
В сепараторі з періодичним вивантаженням осаду замикання сепарую чого простору здійснюється за допомогою кришки і поршня, що розміщений в корпусі.
Під час сепарування поршень знаходиться у верхньому положенні під дією гідростатичного тиску води, що подається під поршень.
Розкривання барабану відбувається під час опускання поршня донизу в результаті витікання води з-під поршня, або створення гідростатичного тиску над поршнем, під дією якого поршень опускається, витискаючи воду з-під поршня.
Основні конструкції сепараторів
Сепаратори-вершковідділювачі випускають в напівгерметично-му і герметичному виконанні.
Молоко надходить в сепаратор попередньо підігріте до 38 ÷ 40 °С.
Сепаратор Ж5—ОСТ—3 (рис. 52) служить для неперервного розділення молока на вершки і знежирене молоко (перегін) і одночасної очистки їх від забруднень. Продуктивність сепаратора — 5000 кг/год.
Сепаратор складається зі станини 17, на якій змонтовані всі складові частини сепаратора: вертикальний вал 9 з барабаном 19, привідний механізм, тахометр 15, приймально-відвідний пристрій.

Ви бачите тільки 35% питання.

Текст смс:
kkdtk2
на номер
4345

Щоб отримати доступ до матеріалів сайту надішліть смс з текстом kkdtk2 на номер 4345. Після цього введіть номер мобільного, з якого ви надіслали смс. Вартість смс — 3 грн.