Как устроены и действуют молочные сепараторы-сливкоотделители?

Классификация и основные части сепараторов. По технологи­ческому назначению это оборудование подразделяют на две ос­новные группы: сепараторы-молокоочистители и сепараторы- сливкоотделители. В сепараторах-молокоочистителях происхо­дит центробежная очистка молока от механических и естествен­ных примесей. К этой группе относят также отделители белка от сыворотки, сепараторы для обезвоживания творожного сгустка и сепараторы-бактериоотделители. В сепараторах-сливкоотделите — лях молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко, про­исходят нормализация молока по жиру (при применении допол­нительного устройства), обезжиривание сыворотки и получение высокожирных сливок.

По конструктивным особенностям сепараторы подразделяют на открытые, полузакрытые, закрытые. В открытых сепараторах ввод молока и вывод его фракций не герметизированы, т. е. слив­ки и обезжиренное молоко контактируют с воздухом окружаю­щей среды. В полузакрытых ввод молока может быть открытым или закрытым, но без напора, а вывод продукта — закрытым, под давлением, создаваемым в сепараторе. В закрытых сепараторах ввод молока, разделение на фракции и их выход герметизирова­ны. Поступление молока и отведение фракций осуществляют под давлением.

Сепараторы классифицируют также по способу удаления осадка из барабана: с ручной выгрузкой осадка после их полной остановки и разборки барабана, центробежной периодической и непрерывной выгрузкой при непрерывной работе сепаратора.

Сепараторы состоят из следующих основных частей: станины в виде чаши, барабана, приемно-выводного устройства и привод­ного механизма.

На станине смонтированы все части и узлы сепаратора, в нижней ее части расположен приводной механизм. В чаше ста­нины укреплены тормоза, стопоры, удерживающие барабан от произвольного вращения при сборке и разборке, а также приемно-выводное устройство. Внутренняя часть станины (картер) од­новременно является масляной ванной.

Барабан (сепарирующее устройство) — исполнительный орган сепаратора, где молоко разделяется на фракции. Сепарирующее устройство бывает с верхним и нижним вводом молока. Наи­большее применение получили сепарирующие устройства с верх­ним вводом молока.

Конструкция сепарирующего устройства молокоочистителей и сливкоотделителей имеет следующие раз­личия: в сливкоотделителе молоко в межтарелочное простран­ство поступает через отверстия в тарелках, а в молокоочистите — лях — с периферии, так как в тарелках молокоочистителя отсут­ствуют отверстия; приемно-выводное устройство молокоочисти­теля имеет один отводной патрубок (для очищенного молока), а сливкоотделителя — два (для сливок и обезжиренного молока); межтарелочный зазор у молокоочистителя больше (2—5 мм), чем у сливкоотделителя (0,6—0,8 мм); периферийное (грязевое) про­странство молокоочистителя больше, чем сливкоотделителя.

Основные детали барабана (крышка, основание, затяжные кольца-гайки) изготовляют из поковок или штамповок из нержа­веющей стали. Затяжные кольца имеют левую резьбу, что исклю­чает возможность их самоотвинчивания при вращении барабана по часовой стрелке. Листы для изготовления тарелок барабана должны иметь маркировку завода — поставщика металла. Торце­вые уплотнительные кольца барабана должны быть изготовлены из упругих полимерных материалов, резиновые уплотнения бара­бана — из пищевой резины только формованием. Все уплотне­ния барабана (полимерные и резиновые) должны быть стойкими к дезинфицирующим и моющим растворам и обладать следую­щими свойствами: теплостойкостью не менее 80 °С; нетоксично­стью и отсутствием постороннего запаха; стойкостью в 20%-ных растворах азотной кислоты и едкого натра; работоспособностью в условиях давления 20—30 МПа.

Приемно-выводные устройства, закрепленные в верхней части сепаратора, обеспечивают подачу молока в барабан и отвод из него фракций молока (сливок, обезжиренного молока, а также очищенного молока). Герметичность всех соединений создается резиновыми уплотнительными кольцами. Конструкции приемно-выводных устройств различны. Однако у всех имеются при­емник для сливок и обезжиренного молока и диски напора для каждой фракции. Приемник состоит из двух изолированных ка­мер для сливок и обезжиренного молока. Сливки как более лег­кая фракция выходят из барабана по нижнему патрубку, а обез­жиренное молоко — по верхнему. На выходном патрубке сливок установлены регулировочный винт, позволяющий регулировать жирность сливок, и ротаметр для определения количества сли­вок. Приемно-выводные устройства могут быть снабжены уст­ройствами для нормализации молока по жиру.

Все промышленные сепараторы имеют электрический привод. Основными его частями являются электродвигатель; центробеж­ная муфта, состоящая из ведущей и ведомой полумуфт; зубчатое ведущее колесо; ведомое колесо мультипликатора, вертикальный вал (веретено).

В приводной механизм могут входить также и другие детали и узлы, усложняющие его конструкцию и обеспе­чивающие заданную частоту вращения барабана сепаратора. Пе­редача движения от электродвигателя к барабану следующая. Вращение от вала электродвигателя передается ведущей центро­бежной полумуфте, затем после соприкосновения с ведомой центробежной полумуфтой вращение передается на гори­зонтальный вал. Ведущее зубчатое колесо на горизонтальном валу входит в зацепление с зубчатым колесом мультипликатора и передает вращение на вертикальный вал, а вместе с ним и на ба­рабан. Этот способ передачи движения от электродвигателя на барабан сепаратора наиболее распространен, но известны и дру­гие способы передачи вращения, обеспечивающие заданную час­тоту вращения барабана.

Разделение молока на фракции. Процесс происходит в сепари­рующем устройстве (барабане), состоящем из основания (дна), кожуха (крышки) обтекаемой формы, тарелкодержателя и пакета конических промежуточных и разделительных тарелок. После­дние имеют приваренные на внешней стороне шипики, образую­щие заданный межтарелочный зазор. Молоко может поступать в барабан сверху и снизу. При этом молоко должно равномерно распределиться в нижней части барабана между тарелками.

Молоко, направляемое на сепарирование или очистку, должно иметь температуру 40-45°С. Высокотемпературное сепарирование проводят при температуре 60-85°С, при сепарировании холодного молока продукт имеет температуру 4-10°С.

Технические характеристики сепараторов даны в таблице 3.4.2.  Таблица 3.4.2 – Техническая характеристика сепараторов

Показатель	СОМ-3-1000	СПМФ-2000	ОМА-3М	ОМ2Е-С	ОС 2-Д-500
Назначение	сливко- отдедитель	сливко- отделитель	очиститель	очиститель	сливко- отделитель
Тип сепаратора	открытый	полу- закрытый	герме- тический	герме- тический	открытый
Производительность, л/ч	1000	2000	5000	30000	350-1800
Частота вращения барабана, с-1  (об/мин)	140  (8500)	120  (7200)	103  (6500)	74±2  (4440)	108  (6500)
Количество тарелок, шт.	48-56	78	26	96-102	100-110
Мощность электродвигателя, кВт	1,0	2,8	4,5	18,5	5,5
Масса, кг	120	330	450	1450	450

Рабочим органом сепараторов является барабан с набором тарелок различной конфигурации и размеров. Схемы работы барабанов молокоочистителей и сепаратора показаны на рисунке 3.4.5.

Тонкослойность разделения молока между тарелками обеспечивается тарельчатыми вставками, что способствует лучшему качеству процесса. Зазор между тарельчатыми вставками молокоочистителя больше, чем у сливкоотделителя и в разных конструкциях может составлять 0,8-2 мм.

Молокоочистительный барабан (рис. 3.4.5 а) состоит из корпуса 6 с центральной трубкой 9, тарелкодержателя 4, пакета тарелок 5, накидной гайки 8, грязевого кармана 3.

Рис. 3.4.5. Схема работы барабана сепараторов:  а – молокоочиститель; б – сливкоотделитель; 1 – дно; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – грязевой карман; 4 – тарелкодержателъ; 5 – пакет тарелок; 6 – корпус; 7 – окно для выхода очищенного молока; 8 – накидная гайка; 9 – центральная трубка; 10 – окно для выхода сливок; 11 – окно для выхода обрата; 12 – верхняя разделительная тарелка.

Рабочий процесс сепаратора-молокоочистителя протекает в следующем порядке. Молоко поступает в центральную трубку 9, проходит каналы тарелкодержателя 4, поступает в грязевой карман 3, где оседает основная часть механических примесей. Далее молоко, проходя через пространство пакета тарелок 5, очищается дополнительно и, собираясь к центральной части барабана, выходит через окно 7 в сборник.

Сливкоотделительный барабан (рис. 3.4.5 б) состоит из корпуса 6, пакета тарелок 5, тарелкодержателя 4, уплотнительного кольца 2, накидной гайки 8, верхней разделительной тарелки 12.

В тарелках сепаратора имеются отверстия, образующие в пакете три канала для прохода молока.

Зазор между парами тарелок в разных конструкциях сливкоотделителей находится в пределах 0,35-0,6 мм. Количественное соотношение между сливками и обезжиренным молоком в сепараторах может изменятся в широких пределах – от 1/3 до 1/12. При этом необходимое соотношение достигается с помощью регулировочных устройств, принцип действия которых основан либо на изменении скорости истечения сливок или обрата путем изменения напора, либо на изменении сечения выходного отверстия. В общем случае рабочий процесс сепаратора-сливкоотделителя происходит следующим образом. Молоко через центральную трубку 9 и каналы тарелкодержателя 4 поступает к каналам пакета тарелок 5 и движется от центра барабана к его периферии по межтарельчатым пространствам. Жир как более легкая фракция выделяется из молока в межтарельчатых пространствах и всплывает в направлении оси барабана. Обезжиренное молоко (обрат) идет к периферии барабана. Затем проходит над разделительной тарелкой 12 к отверстию 11 для выброса. Сливки (состоящие из жировых шариков) поднимаются вокруг центральной трубки 9, проходят под верхней разделительной тарелкой 12 к своему отводу.

После сепарирования в современных сепараторах в обезжиренном молоке остается 0,01-0,05% жира.

Рис. 3.4.6. Сепаратор СОМ-3-1000М:  1 – станина; 2 – вертикальный вал (веретено); 3 – посуда; 4 – накидная гайка; 5 – винт регулировки жирности сливок; 6 – корпус; 7 – верхняя тарелка; 8 – пакет разделительных тарелок; 9 – тарелкодержатель; 10 – резиновое кольцо; 11 – основание барабана с центральной трубкой; 12 барабан.

Устройство открытого молочного сепаратора СОМ-3-1000 М. СОМ-3-1000 М производительностью 1000 л/ч предназначен для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой получаемых сливок и обрата от механических примесей. Состоит из корпуса 6 (рис. 3.4.6), установленного на одном основании с электродвигателем; барабана 12, передаточного механизма, в который входит клиноременная передача, соединяющая электродвигатель со шкивом сепаратора, фрикционно-центробежной муфты и винтовой пары, состоящей из вертикального вала для привода и бронзовой шестерни; молочной посуды, состоящей из поплавковой камеры с поплавком и калиброванной трубки, сборников для сливок и обрата.

С помощью регулировочного винта подпятника вертикальный вал 2 (веретено) можно перемещать по высоте, добиваясь правильного расположения сливных отверстий барабана относительно молочной посуды. Неправильность в установке ведет к попаданию части сливок в обрат.

Густота сливок регулируется сливочным винтом 5, который находится на верхней тарелке 7. Для уменьшения жирности сливочный винт вывертывается наружу, для увеличения – винт ввинчивается во внутрь.

Устройство сепаратора полугерметического молочного фермерского СПМФ-2000. Сепаратор (рис. 3.4.7) предназначен для разделения молока на сливки и обрат с одновременной очисткой получаемых фракций от загрязнения. Состоит из корпуса 5 и крышки 19, прижимаемой к нему кронштейном 10, и двух тормозов 22 для остановки барабана, приводного механизма, включающего электродвигатель, фрикционную центробежную муфту, горизонтальный 24 и вертикальный 23 валы; барабана, установленного на вертикальном валу, тарелкодержателя 21 с отверстиями, пакета тарелок, напорных дисков 6, 7 для сливок и обрата, установленных в верхней части барабана; приемно-отводящих устройств; контрольных приборов (сливкомера 15, манометра 11) и арматуры.

Напорные диски создают давление на выходе обезжиренного молока 245-290 кПа, сливок 190-250 кПа.

В процессе работы сепаратора, после того как установится приток молока, начинают регулирование жирности сливок. Оно производится при помощи кранов, установленных на выходе сливок и обезжиренного молока так, чтобы манометр показал давление 200-260 кПа.

Кран на выходе сливок вначале следует открыть затем, постепенно прикрывая, по сливкомеру довести жирность до требуемой нормы. Количество выходящих сливок определяется разностью давления между сливками и обезжиренным молоком. При увеличения разности давления количество сливок уменьшается и наоборот. При 10-12%-ном выходе сливок давление на выходе обезжиренного молока должно превышать давление на выходе сливок на 180-220 кПа.

Рис. 3.4.7. Сепаратор СПМФ-2000:  1 – молокоуказатель; 2 – упорный винт; 3 – нижняя тарелка; 4 – колпак; 5 – корпус; 6 – диск напора сливок; 7 – диск напора обрата; 8 – регулировочный винт; 9 – приемник; 10 – кронштейн; 11 – манометр; 12 – поплавок; 13 – приемная воронка; 14 – питательная трубка; 15 – сливкомер; 16 – центральная трубка; 17 – накидная гайка; 18 – поплавок сливкомера; 19 – крышка; 20 – разделительная тарелка; 21 – тарелкодержатель; 22 – тормоз; 23 – вертикальный вал; 24 – горизонтальный вал; 25 – крышка; 26 – коробка.

 Устройство сепаратора-молокоочистителя ОМА-3М. Молокоочиститель ОМА-3М (рис. 3.4.8) предназначен для очистки молока в пастеризационных установках закрытого типа. Он состоит из станины 4, в горловине которой на веретене 13 находится барабан 11. Сверху барабан закрыт крышкой 7. Привод барабана осуществляется от электродвигателя через фрикционную муфту и червячную пару.

Для смазки червячной пары внутри станины имеется масляная ванна. Наличие смазочного масла контролируют по окну с указателем уровня 3.

В барабане молокоочистителя находится пакет тарелок, они имеют планки, обеспечивающие необходимый рабочий зазор. Тарелки собираются строго по порядку номеров. Тарелка, намеченная 1, является нижней.

В верхней части барабана в молокоочистителе ОМА-3М в напорной камере установлен напорный диск 10 для лучшего отвода молока. Приемно-отводящее устройство служит для подачи молока в барабан и отвода очищенного молока.

Рис. 3.4.8. Сепаратор-молокоочиститель ОМА-3М:  1 – болт; 2 – пробка; 3 –указатель уровня масла; 4 – горизонтальный вал; 5 – тахометр; 6 – блокирующее устройство; 7 – крышка сепаратора; 8 – манометр; 9 – отводящий патрубок; 10 – напорный диск; 11 – барабан; 12 – тормоз; 13 – вертикальный вал (веретено); 14 – станина.

Молоко, поступая из молокопровода в центральную трубку барабана, проходит каналы тарелкодержателя и далее идет к периферии барабана в его грязевое пространство. Затем, проходя пространство межтарельчатых каналов, дополнительно очищается. Из отверстия в крышке барабана очищенное молоко попадает в напорную камеру, где захватывается лопастями напорного диска и направляется в отводящий патрубок 9.

Для замера давления на выходе молока молокоочиститель снабжен манометром 8, а для контроля частоты вращения – тахометром.

Техническая характеристика ОМА-3М представлена в таблице 3.4.2. 

28