Глава 9 оборудование для механического разделения

Для механического разделения неоднородных систем на рыбо­перерабатывающих предприятиях применяют различное оборудо­вание, общая классификация которого приведена на рис. 9.1. По принципу действия оборудование подразделяют на периодически, полунепрерывно- и непрерывнодействующие машины. В зависи­мости от движущей силы разделения различают оборудование для отстаивания и осаждения в иоле гравитационной силы

ки и жироловки); в поле центробежной силы (сепараторы и цент­рифуги); под действием разности давлений (фильтры, фильтрую­щие устройства, мембранные аппараты, прессы): под действием электрических сил (электроосадительные аппараты для электро­копчения, очистки дымовоздушной смеси и др.).

Разделение неоднородных систем осуществляют на оборудова­нии, работающем при контакте с окружающей средой и под ваку­умом. По расположению в пространстве оборудование для меха­нического разделения бывает горизонтальным и вертикальным. В основе конструкции оборудования лежат различные способы механического разделения.

9.1. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ МЕХАНИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

Механическое разделение осуществляется с помощью осажде­ния, фильтрования и прессования. Осаждение происходит под дей­ствием гравитационных, центробежных и электрических сил. Филь­трование осуществляется под действием разности давлений, созда­ваемых или возникающих по обе стороны фильтрующей перегородки. Для разделения на молекулярном уровне используют мембранное оборудование. В рыбной отрасли наибольшее приме­нение находит баромембранное оборудование для ультрафильтра­ции.

Механическая обработка продукта, связанная с односторонним или объемным его сжатием, называется прессованием. В рыбной отрасли прессование применяют для отжима части бульона от раз­варенного сырья в жиромучных установках, для уплотнения про­дукции и придания ей лучшей транспортабельности во время пе­реработки, хранения и перевозки (рыба в бочках, отжатие влаги из вареного крабового мяса, подпрессовывание блоков рыбы при за­мораживании, гранулирование рыбной кормовой муки и др.).

Выбор способа разделения зависит от вида, физического состо­яния продукта, свойств выделяемой фракции, форм связи выделя­емой фракции с остатком, мощности разделяемого потока, требу­емой полноты отделения.

Устройства для разделения неоднородных систем под действи­ем гравитационных сил (отстойники, жироловки и др.), разности давлений (фильтры) подробно рассматриваются в курсе «Процес­сы и аппараты пищевых производств».

9.2. Мембранные аппараты

Мембранные аппараты применяют для разделения (очистки, концентрирования) тузлуков, бульонов и др. Основной рабочий орган оборудования — пористая мембрана, изготовленная на ос­нове полимерных материалов, металла и керамики. При мембранном разделении исходный раствор разделяется на концентрат и фильтрат (пермеат). Движущей силой мембранного разделения в конкретных случаях может быть разность давлений, температуры, концентрации, электрических потенциалов.

Как уже отмечалось, в рыбной отрасли наибольшее примене­ние находит баромембранное разделение под действием разности давлений — микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный ос­мос. Для их осуществления используют мембраны с порами раз­личных размеров. Микрофильтрацию проводят для разделения растворов с частицами размером 0,02... 10 мкм, ультрафильтра­цию— 0,001...0,02 мкм и обратный осмос — 0,0001...0,001 мкм. Мембранный аппарат состоит из корпуса, мембраны, дренаж­ного узла, крепежных деталей, конструктивных элементов для ввода исходного раствора и вывода концентрата и фильтрата, их перемешивания и др. Для баромембранного разделения применя­ют четыре типа мембранных аппаратов: плоскорамные, трубча­тые, рулонные и с полыми волокнами (рис. 9.2).

Промышленные мембранные аппараты представляют собой наборы (пакеты, блоки, комплексы мембранных элементов: ячеек, секций, модулей). Мембранный аппарат обычно является частью мембранной установки. Кроме мембранных аппаратов в состав ус­тановки входят насосы, дозирующие устройства, емкости для ис­ходного раствора, пермеата, концентрата и моющих растворов, соединительные трубопроводы и контрольно-измерительные при­боры. Мембранные установки бывают периодического и непре­рывного действия.

9.3. СЕПАРАТОРЫ И ЦЕНТРИФУГИ

Это оборудование применяют для разделения рыбного бульона с целью выделения жира и его очистки от воды и белковых ве­ществ при производстве кормовых и технических продуктов.

Основная деталь сепараторов и центрифуг — узел разделения (барабан). Сепараторы отличаются от центрифуг наличием внутри барабана конических тарелок, разделяющих поступающую массу на отдельные тонкослойные потоки. Это улучшает и ускоряет раз­деление. Тарелки представляют собой металлические усеченные конусы с напаянными на внешней поверхности шипиками, кото­рые при сборке барабана образуют межтарелочное пространство, в котором и происходит процесс разделения. Центрифуги имеют открытый барабан. Боковая стенка барабана может быть сплош­ной — центрифуги работают как отстойники, в которых сила тя­жести заменяется центробежной, или перфорированной — цент­рифуги работают как фильтры, у которых разность давлений со­здается центробежной силой.

Сепараторы применяют для разделения неоднородных жидких систем на текучие фракции под действием радиального ускоре­ния. Сепараторы по конструкции бывают открытыми, полузакры­тыми и герметичными. В открытых сепараторах ввод разделяемого раствора и выход его фракций не герметизированы, т. е. контакти­руют с воздухом окружающей среды. В полузакрытых ввод разде­ляемого раствора может быть открытым или закрытым, но без на­пора, а вывод фракций — закрытым, под давлением, создаваемым напорным диском сепаратора. В закрытых сепараторах ввод разде­ляемого раствора, разделение на фракции и их вывод герметизи­рованы. Поступление раствора и отведение фракций осуществля­ют под давлением.

Сепараторы классифицируют также по способу удаления осад­ка из барабана: с ручной выгрузкой осадка после его полной оста­новки и разборки барабана; центробежной периодической и не­прерывной выгрузкой при непрерывной работе сепаратора. Сепаратор для рыбьего жира (рис. 9.3) состоит из станины, ба­рабана, привода, тахометра, приемно-отводящего устройства. Ос-

новной рабочий орган — барабан, состоящий из основания, крышки, затяжных колец — большого и малого, разделительного колпака, тарелкодержателя с пакетом тарелок, уплотнительного кольца.

Неочищенный жир и вода подаются во внутреннюю полость тарелкодержателя через питающий патрубок. Смешанный с водой жир движется вверх по вертикальным каналам, образованным от­верстиями в конических тарелках. По мере подъема жировая мас­са растекается между тарелками, где под действием центробежной силы разделяется. Очищенный жир как более легкая фракция от­тесняется к центру барабана, проходит в верхнюю часть гравита­ционной шайбы, в сборник грязевой воды. Грязевые частицы осе­дают на внутренней стенке основания барабана, заполняя тем са­мым грязевое пространство, от степени заполнения которого зависит продолжительность непрерывной работы сепаратора. Центрифуги применяют для разделения неоднородных систем с твердым или в виде кашицы осадком, составляющим значитель­ную долю от всей массы, а также для обработки жидких фракций. Центрифуги по принципу работы бывают периодического, полу­непрерывного и непрерывного действия, отстойные и фильтрую­щие. В зависимости от конструкции узла разделения различают центрифуги барабанные и стаканчиковые, с вертикальным или го­ризонтальным барабаном, цилиндрической, конической или сложной формы. Привод к вертикальному барабану центрифуги может быть верхним или нижним.

Работа центрифуг периодического действия отстойных и фильт­рующих складывается из выделения осадка и его уплотнения. Продолжительность выделения осадка в большинстве случаев не­значительна, его уплотнение — более длительный процесс. В от­стойную центрифугу периодического действия (рис. 9.4, а) не­однородную жидкость подают по трубе 2 во вращающийся бара­бан, в котором фракция с большей плотностью отжимается к стенке, а фракция с меньшей плотностью вытесняется на поверх­ность первой. После разделения трубу / придвигают к стенке ба­рабана и ее открытый конец погружают в слой жидкости с мень­шей плотностью. Поскольку давление в нем выше, чем в трубе /, жидкость идет в трубу, а далее — в приемник; когда в трубе появ­ляется фракция с большей плотностью, отводной рукав направля­ют в другой приемник. Если осадок на стенках барабана не теку­чий, то по окончании отвода жидкости трубу / перемещают к цен­тру барабана, его останавливают, открывают колпак и выгружают осадок.

Фильтрующие центрифуги имеют сетчатые барабаны и могут быть с верхней и нижней разгрузкой осадка.

Фильтрующая центрифуга периодического действия (рис. 9.4, 6) с верхней разгрузкой осадка состоит из корпуса, кожуха с крыш­кой, барабана с днищем и бортом. Днище смонтировано на верти- кальном валу, имеющем горловой подшипник. Отжатая жидкость отводится через патрубок 8.

Разгрузочное отверстие фильтрующей центрифуги периодичес­кого действия (рис. 9.4, в) расположено в днище барабана и закры­вается откидным колпаком. Днище имеет уклон к центру, и оса­док выгружают через отверстие в днище, для чего колпак подни­мают вручную или при помощи подвесных механизмов. Осадок направляется в лоток. Диаметр барабана фильтрующих и отстой­ных центрифуг периодического действия 0,04... 1,5 м, вместимость от 0,03 до 0,7 м³ при верхней разгрузке и диаметр 0,6... 1,5 м и вме- стимость 0,085...0,7 м³ при нижней разгрузке. Коэффициент за­полнения барабана фильтрующих центрифуг составляет 0,35...0,5. Центрифуги непрерывного действия (рис. 9.4, г) применяют в рыбомучных установках для отделения жидкой фракции от разва­риваемого рыбного сырья. Разделяемая масса принудительно по­лается в приемную воронку и по трубе направляется в полый вал, откуда через отверстия выбрасывается в рабочую зону машины, где вращающимися шнеками отбрасывается на внутреннюю стен­ку барабана. При вращении барабана масса смещается к основа­нию конуса и задерживается его правой торцевой стенкой до тех пор, пока нижний слой материала, находящегося в барабане, не начнет выходить из него через окно 13. Толщина слоя материала, находящегося в барабане, регулируется заслонками, установлен­ными перед окнами 13. Таким образом, масса, заполнившая бара­бан, задерживается внутри барабана для ее лучшего разделения. Поскольку шнек вращается медленнее барабана, то осадок посте­пенно сдвигается к усеченной части конуса и вытесняется из рабо­чей зоны машины через окна Плевой торцевой стенки барабана в патрубок 18. Жидкая фракция удаляется через патрубок /7.