51. Способи розділення неоднорідних систем (осадження, гравітаційне осадження, в полі відцентрових сил): характеристика, рушійна сила.

Осадження – процес розділення неоднорідних систем, при якому завислі в рідині або газі тверді або рідинні частинки дисперсної фази відокремлюють від суцільної фази.

Рушійна сила процесу осадження - різниця густин дисперсної фази та дисперсійного середовища, різниця відцентрових сил, що дають на ці елементи системи, або різниця у реакціях елементів системи на електричне поле. Відповідно розрізняють: гравітаційне відстоювання, циклонне і відстійне центрифугування, електрочистку.

Розрізняють:

• власне осадження, коли дисперсна фаза (частинки) рухається відносно дисперсійної фази (середовища) вниз ρ_ч ›ρ_с;

• відстоювання, коли дисперсна фаза спливає ρ_ч ‹ρ_с.

Методи прискорення гравітаційного осадження.

• Підігрівання суспензії або емульсії (недоліки – додаткові витрати енергії, температура підігрівання обмежується властивостями продуктів);

• Запровадження так званих тонкошарових відстійників;

• Використання флокулянтів та коагулянтів (желатин, пектин, бектоніт, електроліти);

• Обережне перемішування середовища, в результаті руйнуються пухкі пластівці, які осаджуються дуже повільно. Перемішування також сприяє виникненню флоккул;

• Іноді використовують дію ультразвуку.

Класифікація апаратів (відстійників) для розділення дисперсних систем під дією гравітаційного поля:

За способом дії	Періодичної дії
	Безперервної дії
	Напівперіодичної дії
За конструкцією	Одноярусні
	Двоярусні
	Багатоярусні
	Тонкошарові
	Електроосаджувачі
	Із завислим шаром осаду та електрообробкою середовища
	З плоскими поверхнями осадження
	З конічними поверхнями осадження

Один із засобів розділення суспензій – флотація. Під час пінної флотації суспензія насичується газовими бульбашками, які мають схильність злипатися з дисперсними частинками. Спливаючи, бульбашки виносять на поверхню суспензії частинки, утворюючи шар піни, збагаченої твердою фазою. В той же час гідрофільні частинки (які добре змочуються водою), не прилипають до бульбашок газу і осідають на дно апарата, звідки і видаляються. Флотатори – апарати, в яких здійснюється процес флотації. Використовують, наприклад, для вилучення жиру і суспензованих частинок із стічних вод м'ясопереробних підприємств, для освітлення фруктових соків.

Для диспергування газу використовують спеціальні пристрої, наприклад, дрібнопористу перегородку. Існують електрофлотатори, в яких рідка фаза піддається електролізу. При цьому на електродах утворюється бульбашки водню і кисню, які є фактором флотації.

Проектуючи відстойники або вибираючи режим їх роботи, необхідно зважати на багатоваріантність процесу. Критерієм оцінки ефективності процесу можуть бути ступінь очищення дисперсної системи від диспергованих частинок, вміст дисперсної фази в осаді або в піні під час флотації, економічність процесу і т.ін. Досягти бажаної ефективності процесу можна шляхом зміни розмірів відстойників або його елементів, температури середовища, часу перебування середовища у відстойнику та інших умов осадження. Вибір оптимального варіанта можливий завдяки аналізу всіх можливих варіантів за допомогою ЕОМ.

Суть та призначення процесу поділу у полі відцентрових сил

Центрифугування – процес розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил. Цей процес призначений для інтенсифікації поділу пилу, суспензій і емульсій. При цьому використовується два технічних прийоми:

• центрифугування або сепарування (потік рідини або газу надходить в апарат, який обертається);

• циклонний процес (потік обертається у нерухомому апараті).

Їм відповідають апарати: центрифуги, сепаратори і циклони.

Центрифуги в основному призначені для розділення грубодисперсних суспензій. Вони розділяються на фільтруючі (будуть вивчатися у наступній темі) і відстійні (або осаджувальні).

Відстійні центрифуги застосовують для розділення суспензій, що погано фільтруються, для освітлення суспензій малої концентрації, а також для класифікації суспензій за величиною частинок.

У харчовій промисловості центрифуги типу НОГШ застосовують для відокремлення жиру і води від вишкварки на м’ясопереробних підприємствах, для виділення крохмалю з крохмального молока тощо.

Класифікація відстійних центрифуг:

За способом вивантаження осаду	З ручним вивантаженням
	З шнековим вивантаженням
	З вивантаженням ножами і скребачками
	З вивантаженням пульсуючими поршнями
	З вивантаженням під дією сил тяжіння і відцентрових сил
За розташуванням вала і барабана	Горизонтальні
	Вертикальні
За фактором розділення Ф (по інтенсивності відцентрового поля)	Нормальні (Ф < 3000)
	Надцентрифуги (Ф > 3000 )
За режимом роботи	Періодичної дії
	Напівперіодичної дії
	Безперервної дії

Сепаратори відносяться до групи осаджувальних центрифуг. Вони призначені для розділення рідких сумішей за питомою вагою. У харчових виробництвах найбільше розповсюдження вони знайшли у молочній промисловості для виділення вершків з молока, його нормалізації і т. ін.

Ці машини застосовуються також для розділення або згущення суспензій, дисперсною фазою яких є тверді частинки: зернинки крохмалю, дріжджі, частинки білкової каламуті і т.ін.

У м’ясній промисловості сепаратори застосовуються на різних стадіях технологічного процесу для очищення, зневоднення і вибілювання тваринних жирів. У рибній промисловості - для виділення жиру з бульйонів, з печінки тріски, освітлення медичного рибного жиру. У дріжджової промисловосі - для розділення дріжджового сусла. У крохмало-паточній промисловості - для освітлення глюкозного і паточного сиропів, відділення дрібної мезги і т.ін. У промисловості безалкогольних напоїв використовуються для освітлення фруктових соків і т. ін.

Основним вузлом сепараторів є ротор, за типом якого промислові сепаратори розподіляються на:

• тарілчасті (укомплектовані набором конічних тарілок);

• камерні (обладнані комплектом концентричних циліндричних вставок).

Деяких з недоліків, притаманних центрифугам і сепараторам, позбавлені циклони і гідроциклони - апарати, що використовують відцентрову силу для розділення газових і рідких неоднорідних систем, але вони не мають рухомих елементів і тому простіші за конструкцією. Конструктивно циклони і гідроциклони дуже схожі. Циклони служать для розділення газових, а гідроциклони - рідких систем.

Гідроциклони використовуються для осадження крохмалю з крохмальної суспензії у крохмало-патоковому і спиртовому виробництвах, для очищення стічних вод і т.ін.