Курс лекций по ТОО молоко.3-4 курсы ИТФ
.pdf
тарелкодержателя с пакетом тарелок, крышки с напорной камерой, большого и малого затяжных колец. В основании барабана размещено клапанное устройство для слива буферной воды из-под подвижного поршня при разгрузке барабана.
3. Технические характеристики сепараторов для холодной очистки молока
Приемник осадка крепится на верхнем торце станины. В нем имеются штуцера для подвода и отвода буферной воды и форсуночное устройство для слива осадка и его выгрузки из барабана через разгрузочные щели. Приемновыводное устройство состоит из подводящей трубки и отводящей системы, которая включает в себя напорный диск, отвод с манометром, смотровые стекла, пробоотборные краники, дроссель и расходомер, устанавливаемый на месте эксплуатации сепаратора.
Схема подключения гидросистемы сепаратора представлена на рис. 5, б. После набора барабаном необходимой частоты вращения на линии подвода воды открывают кран, и буферная вода из водопровода направляется в гидросистему сепаратора. Проходя через фильтр, она поступает в редуктор, после чего в системе устанавливается постоянное давление, контролируемое манометром. Из гидросистемы через гидроузел буферная вода попадает в полость под поршнем барабана. Поршень перемещается вверх, перекрывая разгрузочные щели барабана.
Рукоятку крана ставят в положение «Подпитка», в гидросистеме устанавливается подача жидкости в небольшом количестве для компенсации возможной утечки. Затем исходный продукт (молоко) по подводящей коммуникации попадает в барабан сепаратора, где происходит его очистка.
Очищенное молоко удаляется из барабана с помощью напорного диска и направляется в отводящую коммуникацию. Осадок (0,03—1 % от объема молока) под действием центробежной силы отбрасывается к периферии барабана и скапливается в шламовом пространстве. По мере накопления осадка производится периодическая разгрузка барабана. В сепараторе предусмотрена как полная, так и частичная выгрузка осадка из барабана. Управление электромагнитными вентилями осуществляется с помощью электромеханического и двух электронных реле времени на электрическом пульте управления.
211
Рис. 5. Сепаратор для холодной очистки молока А1-ОХО:
а —общий вид: 1 — приемно-выводное устройство; 2—крышка сепаратора; 3 — барабан; 4 — приемник осадка; 5, 20— гидроузел; 6— вертикальный вал; 7—червяк; 8— радиально-упорный подшипник; 9— станина; 10 — пружина; 11, 17— стаканы; 12— указатель уровня масла; 13 — червячное колесо; 14— шестерня; 15— горизонтальный вал; 16— тахометр; 18—сферический двухрядный подшипник; 19— горловая опора; 21 — основание; 22 — тарелкодержатель; 23 — клапанное устройство; 24— поршень; 25— прокладка; 26— разгрузочные щели; 27— пакет тарелок; 28— крышка барабана; 29— большое затяжное кольцо; 30— малое затяжное кольцо; 6— схема подключения гидросистемы: 1 — фильтр; 2— редуктор;.3— манометр; 4— компенсационный бачок; 5, 8— вентили; 6— дроссель; 7(1), 7(2) — электромагнитные вентили
Производство и без разборная мойка
Во время сепарирования внутреннее, подвижное днище барабана под воздействием гидравлического давления со стороны находящейся под ним воды прижимается к уплотнительному кольцу в крышке барабана. Положение подвижного днища барабана определяется разностью давлений, оказываемых на него с двух сторон: сверху, со стороны продукта, и снизу –
212
со стороны воды. Осадок от продукта и растворов системы безразборной очистки собирается в шламовом пространстве в нижней части периферии барабана до того момента, когда он выбрасывается наружу. Из барабана более крупных центрифуг осадок и жидкость выводятся наружу водяной промывкой в цикле очистки.
213
Рис.6.
214
ВОПРОС 3. СЕПАРАТОРЫ СЛИВКООТДЕЛИТЕЛИ И ОБОРУДОВАНИЕ КОНТРОЛЯ ЖИРНОСТИ СЛИВОК
Рис. 7. Схема барабанов тарельчатых сепараторов:
а — разделителя; б — очистителя
Принцип действия сепаратора-разделителя (рис. 7, а) заключается в следующем. Исходная гетерогенная система по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, откуда по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается вверх комплекта тарелок и растекается между ними. Под действием центробежной силы легкая фракция оседает на верхнюю поверхность нижележащей тарелки. По этой поверхности легкая фракция движется к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимается вверх барабана и отводится по коммуникациям.
Тяжелая фракция в межтарелочном пространстве оттесняется к нижней поверхности тарелки. По этой поверхности фракция движется к периферии тарелки и по зазору между разделительной тарелкой и крышкой барабана поднимается вверх барабана и выводится из сепаратора.
Сущность процесса осветления (рис. 7, б) заключается в следующем. Продукт, подвергаемый очистке, по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого направляется в шламовое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. Затем жидкость поступает в межтарелочные пространства и по зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднимается вверх и через прорезь выходит из барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве, завершается в межтарелочных пространствах.
Процесс разделения гетерогенных систем осуществляется, главным образом, в межтарелочном пространстве. При этом траектория частиц дисперсной фазы состоит из двух стадий. Легкая фракция дисперсной фазы движется к оси вращения (рис. 8, а), а тяжелая — к периферии (рис. 8, б).
215
Рис. 8. Схема движения частиц дисперсной фазы в межтарелочных пространствах сепараторов с подачей жидкости:
а — центральной (легкой фракции); б — периферийной (тяжелой фракции)
Сепаратор-сливкоотделитель ОСН-С (рис. 9) состоит из станины 17 с
приводным механизмом, приемно-отводящего устройства 12, гидроузла, чаши станины с приемником осадка 7, глушителя, пробки спуска масла 1, указателя уровня масла 2, горизонтального вала 3, тахометра 4, пробки залива масла 5, трубки подвода воды в сепарирующее устройство 6, зажима 8, гайки 9, крышки 11, штуцера подвода воды 16, вертикального вала 18, а также из пульта управления.
Молоко подается по трубопроводу и центральной трубке 15 приемноотводящего устройства во вращающееся сепарирующее устройство 10. В это время поршень сепарирующего устройства закрыт. В полости под поршнем находится вода. При работе сепаратора происходит незначительное ее вытекание из сепарирующего устройства и патрубка станины при подпитке. Для герметизации системы поршень поджимается к прокладке силой гидростатического давления. Молоко подается в сепарирующее устройство, проходит через отверстия в тарелкодержателе и вертикальные каналы пакета, распределяется в межтарелочных пространствах, разделяясь на сливки, оттесняемые к оси вращения, и обезжиренное молоко, оттесняемое к периферии сепарирующего устройства. Сливки и обезжиренное молоко выводятся через камеры напорных дисков 13 и 14.
Твердые частицы и тяжелые примеси, выделяющиеся из молока, поступают в периферийный объем сепарирующего устройства, где происходит их накопление и уплотнение. Во избежание потерь молока применяют только частичную выгрузку осадка при открытии каналов.
Разгрузку сепараторов осуществляют в один или два этапа. При одноэтапной разгрузке осадок выгружается без перекрытия устройства для подачи исходного продукта. Однако во избежание потерь продукта в период раскрытия сепарирующего устройства выгружается не весь осадок, а лишь его часть. При двухэтапной разгрузке сначала перекрывается устройство для
216
подачи исходного продукта и удаляется жидкость из межтарелочного пространства, а затем уже открываются щели для выгрузки, в результате чего осадок выбрасывается из сепарирующего устройства в приемник под действием центробежной силы.
Техническая характеристика сепаратора приведена в табл. 4.
Рис. 9. Сепаратор ОСН с пульсирующей выгрузкой осадка Таблица 4. Техническая характеристика сепараторов
217
Количество сливок, выходящих из сепаратора с напорными дисками, зависит от положения дроссельного клапана у выходного патрубка для сливок. При постоянно открытом клапане из этого патрубка будет выходить большее количество сливок с меньшим содержанием жира.
Объем выходящих сливок жестко увязан с их жирностью. Если жирность цельного молока составляет 4% и стоит задача получить сливки жирностью в 40%, производительность на выходе должна быть установлена в 2000 л/ч . С помощью регулировочного клапана на выходе обезжиренного молока (поз. 1 на рис. 10) задается определенное давление в соответствии с типом данного сепаратора и его пропускной способностью.
Затем производится регулировка дроссельного клапана (2) на выходном патрубке для сливок, чтобы получить такой объем потока, который будет обеспечивать заданную жирность сливок. Каждое изменение потока сливок на выходе будет отражаться в обратно пропорциональной зависимости на выходе обезжиренного молока. На выходном патрубке обезжиренного молока установлено автоматическое устройство, поддерживающее в этом месте постоянное противодавление, независимо от изменений параметров потока сливок.
Расходомер сливок
Объем сливок, выходящих из сепаратора с напорными дисками, контролируется клапаном (2) со встроенным расходомером (3). Размер отверстия в клапане можно изменять с помощью регулировочного винта, при этом отрегулированный поток движется по градуированной стеклянной трубке. В трубке находится цилиндрический поплавок, который поднимается потоком сливок и указывает уровень его расхода по градуированной шкале, изменяющийся в зависимости от скорости потока и вязкости сливок.
Анализируя жирность поступающего в сепаратор молока и просчитывая количество сливок с необходимым содержанием жира, которое должно быть из него получено, можно предварительно оценить расход и
218
соответственно отрегулировать дроссельный клапан. Окончательная регулировка выполняется после проведения анализа жирности сливок.
Эта операция определяет, где должен находиться поплавок при правильной жирности сливок. На жирность сливок влияют: жирность цельного молока, поступающего в сепаратор и изменение потока в линии. Для измерения жирности сливок также применяются автоматические системы, встроенные в трубопровод, в комбинации со специальными регулировочными системами, поддерживающими этот показатель на постоянном уровне.
Герметичный сепаратор
На рис. 11 показан автоматический регулятор, поддерживающий постоянное давление в герметичном сепараторе. Изображенный там клапан является клапаном диафрагменного типа, а требуемое давление продукта регулируется подачей сжатого воздуха на диафрагму. В процессе разделения на диафрагму постоянно оказывают давление сверху – сжатый воздух, а снизу – обезжиренное молоко. Если давление обезжиренного молока снизится, установленное давление воздуха будет смещать диафрагму вниз. Латок клапана, закрепленный на диафрагме, в этом случае сдвинется вниз и уменьшит отверстие. В результате давление обезжиренного молока возрастет до заданного уровня. Противоположным образом клапан отреагирует при чрезмерном росте давления обезжиренного молока, в результате чего оно снизится до установленного уровня.
Рис.11. Барабан герметичного сепаратора с автоматическим клапаном постоянного давления на выходе обезжиренного молока
Различия в работе выходных устройств герметичных и полугерметичных сепараторов
На рис. 12 представлены в упрощенном виде выпускные устройства для сливок, используемые в конструкции герметичного сепаратора и сепаратора с напорными дисками, а также продемонстрировано существенное различие между этими машинами. В полугерметичном
219
сепараторе напорные диски должны быть погружены во вращающийся столб жидкости по внешнему диаметру. Глубина погружения определяется жирностью сливок. Наибольшая жирность сосредоточена во внутреннем, не захваченном слое сливок в сепараторе. При уменьшении содержания жира в сливках необходимо увеличить диаметр. Чем выше жирность сливок, тем больше расстояние от их внутреннего, не захваченного слоя до внешней периферии напорного диска. Чем жирнее сливки, тем больше они стремятся к центру. Соответственно, если установлено, что на выходе должны быть сливки жирностью в 40%, то та их часть, что находится ближе к центру, заведомо жирнее. Сливки будут иметь большую долю жира по сравнению с теми, которые должны быть на выходе из сепаратора. Это может привести к разрушению жировых шариков по причине повышенного трения в зоне, наиболее близкой к центру, в непосредственной близости от воздушного столба. Разрушение жировых шариков приведет к их склеиванию и повышенной чувствительности к окислению и гидролизу.
Вгерметичном сепараторе сливки подаются из центра, где их жирность максимальна. Поэтому в данной конструкции такая чрезмерная концентрация исключается. При выработке сливок с высоким содержанием жира еще большее значение имеет разница в конструкциях выходных устройств. При жирности в 72% концентрация настолько высока, что жировые шарики практически касаются друг друга. В сепараторах с напорными дисками получить сливки такой жирности невозможно, поскольку там они были бы чрезмерно концентрированны.
Вэтих сепараторах нельзя создать необходимое давление. В герметичных сепараторах можно создавать высокие давления, позволяющие отделять сливки с долей жира выше 72%.
Рис.12. Выходные устройства для сливок у сепараторов полугерметичного и герметичного типа и соответсующие показатели концентрации жира сливок на различных дистанциях
Система контроля жира в сливках
Массовая доля жира в сливках на выходе из сепаратора определяется скоростью потока. Массовая доля жира в сливках обратно пропорциональна
220