Курс лекций по ТОО молоко.3-4 курсы ИТФ

— осветлевшая жидкость (чистое молоко); 6 — творожная сыворотка; 7— приемник творога; 8—творожный сгусток; 9 — сопло; 10 — напорный диск сливок; 11 — напорный диск обезжиренною молока; 12 — разгрузочные окна; 13— подвижное днише (поршень); 14 — клапан управления движением поршня; 15 —приемник осадка

ВОПРОС 2. СЕПАРАТОРЫ С СОПЛОВЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

Сопловые сепараторы с непрерывным удалением осадка применяют для разделения суспензий, содержащих от 6 до 30 % твердых частиц. Центробежная сила, развиваемая в таких сепараторах, в 6000...9000 раз

больше силы тяжести. Производительность сопловых сепараторов достигает

150 м3/ч.

Сепараторы высокопроизводительны, компактны, герметичны, изготовляются из антикоррозийных материалов, просты в обслуживании (сборка, разборка и периодическая промывка сепараторов производятся с помощью специальных устройств и моющих машин), не требуют значительных затрат ручного труда, могут работать по заданной программе. Недостаток аппаратов — высокая стоимость.

При производстве творога используют сопловые сепараторы, обеспечивающие высокую производительность при отделении сгустка от сыворотки.

Сепаратор открытого типа для производства творога (рис. 2) состоит из станины, приводного механизма, барабана и приемно-отводящего устройства. Литая станина является основой, на которой монтируются все узлы сепаратора.

Основной рабочий орган сепаратора — барабан. Внутри его основания установлен тарелкодержатель с насаженным на него пакетом тарелок. Тарелкодержатель и тарелки в нижней части имеют отверстия. Сверху тарелки закрываются крышкой, которая, в свою очередь, крепится затяжным кольцом.

Корпус барабана имеет внутри поверхность в виде двух усеченных конусов, составленных основаниями. По линии сопряжения конусных поверхностей, т. е. на наиболее удаленном от оси вращения барабана расстоянии, устанавливают в гнездах барабана корпуса для сопел (как правило, 12). Они равномерно расположены по окружности, В корпус ввинчены держатели с соплами. Оси сопел направлены под углом 20 к касательной окружности барабана в сторону, противоположную его вращению. Такое расположение снижает вероятность их забивания, а использование реакций струй, выходящих из сопел, позволяет уменьшить мощность привода сепаратора.

Обычно вместе с сепаратором поставляют сменный комплект сопел с отверстиями диаметром 0,5; 0,6 и 0, 7 мм, а также заглушки без отверстий.

231

Диаметр и количество сопел подбирают в зависимости от требуемой производительности сепаратора и заданного содержания влаги в твороге.

Следует отметить, что число сопел существенно влияет на производительность сепараторов. Например, для сепаратора Ж5-ОТР при шести соплах производительность по сквашенному молоку 5500...6000л/ч, при четырех уменьшается до 3500...4000л/ч. Уменьшение диаметра отверстий сопел позволяет снизить влажность обезжиренного творога с 85 до 78 %.

В процессе работы сепаратора творог, как более тяжелая фракция, выводится из сопел барабана в приемник, а сыворотка поднимается в верхнюю часть барабана и отводится из него через отверстия в выпускное отверстие. В полузакрытых сепараторах барабан имеет в горловине крышки напорную камеру, в которой установлен напорный диск выходного устройства. В этом случае сыворотка выводится из сепаратора под давлением и по трубопроводу поступает в емкость, расположенную в удобном по технологическим соображениям месте.

Рис. 2. Сепаратор для обезвоживания творожного сгустка:

232

1 — патрубок подвода сквашенного молока; 2— тарелкодержатель; 3 — затяжное кольцо; 4 — корпус барабана; 5— сопловое гнездо; б— пакет

тарелок; 7—приемник творога; 8~ корпус сопла; 9 — держатель сопла; 10— сопло; 11 — ротаметр; Л2—станина

В сепараторе полузакрытого типа Я9-ОДТ часть сыворотки с расходом 0,3...0,9м3/ч возвращается по линии рециркуляции на вход сепаратора, замещая часть исходной смеси при изменении его производительности или расхода сквашенного молока. При этом изменение подачи сыворотки в линию рециркуляции влияет на противодавление в ней и позволяет получать необходимую влажность творога без остановки сепаратора и замены сопел с другим диаметром отверстий. В этом сепараторе влажность получаемого творога регулируют в пределах от 77 до 85 % при кислотности 170...210 °Т. Мощность двигателя сепаратора Я9-ОДТ 15 кВт, масса 1120 кг.

Бактофуги являются частным случаем сопловых сепараторов.

ВОПРОС 3. БАКТОФУГИ И БАКТОФУГИРОВАНИЕ

Разновидностью соплового сепаратора является бактофуга (рис.3), которая представляет собой герметичный высокоскоростной сепаратор, выполненный в виде осветлителя и снабженный рубашкой для охлаждения, а также циклоном для деаэрации концентрата.

Преимущества бактофуги — высокий фактор разделения (это позволяет разделять суспензии, содержащие очень мелкие частицы, такие, как бактерии), непрерывная выгрузка концентрата твердых частиц, не содержащего воздуха; герметичный вход технологической жидкости и выход осветленной жидкости; охлаждение во время сепарирования; наличие устройства для предотвращения утечки загрязненного воздуха.

В бактофуге сепарирование происходит также в. барабане с набором конических тарелок. Для непрерывной выгрузки осадка предусмотрены два расположенных по периферии сопла 2. Технологическая жидкость в условиях герметичности подается снизу в полый вал 3 и под действием центробежной силы распределяется по тарелкам. Тяжелая фаза непрерывно разгружается через сопла вместе с небольшим количеством жидкой фазы. Основная часть осветленной жидкости в условиях герметичности выходит через штуцер 1. Влажный концентрат, выходящий из сопл, собирается в крышке центрифуги, а затем поступает в циклон, где деаэрируется. Концентрат выгружается из циклона через штуцер 4, а загрязненный воздух циркулирует через циклон в крышку барабана циклона.

Такие бактофуги применяют при очистке молока от находящихся в нем бактерий (до 99 %), в фармацевтической промышленности для извлечения осажденных белков (таких, как гамма-глобулин) и различных ферментов.

233

• Двухфазная установка Bactofuge с двумя выходами в верхней части, один из которых предназначен для непрерывного выброса концентрата бактерий (бактофугата) через специальный напорный диск, а другой – для молока с уменьшенным содержанием бактерий

• Однофазная установка Bactofuge с одним выходом в верхней части барабана для молока, очищенного от микроорганизмов. Бактофугат в данном случае скапливается в пространстве для сбора осадка, откуда выводится через определенные промежутки времени.

Количество образующегося бактофугата при использовании двухфазной бактофуги составляет 3% от исходного продукта, однофазной бактофуги – около 0,15%.

Содержание сухого вещества в бактофугате всегда выше, чем в исходном молоке. Причина в том, что вместе с бактериями и спорами в него включаются и более крупные казеиновые частицы. Более высокая температура бактофугирования приводит к увеличению количества протеина в бактофугате. Оптимальная температура бактофугирования 55–60°С. Эффективность снижения содержания бактерий в молоке выражается в процентах.

Анаэробные спорообразующие бактерии, относящиеся к роду Clostridium, наиболее опасны для сыроделия, потому что они могут вызвать позднее вспучивание сыра, даже присутствуя в малых количествах. Вот почему молоко, предназначенное для сыроделия, подвергается бактофугированию.

Рис.4. Барабан двухфазной установки Bactofuge с непрерывной выгрузкой бактофугата

235

1 Узкий коноцилиндрический барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси

2Встречные потоки, выносящие твердый осадок через узкое отверстие,

ажидкую фракцию – через широкое.

Рис.6. Декантаторная центрифуга

Принцип работы декантаторной центрифуги

Исходная суспензия подается через впускную трубу на конвейер, где она ускоряется и направляется внутрь вращающегося ротора (рис. 7). Твердые фракции, удельный вес которых превосходит удельный вес жидкости, оседают на внутренней стенке барабана практически мгновенно благодаря мощному центробежному ускорению (обычно в пределах 2000– 4000 g), оставляя внутри чистое кольцо жидкости.

Выведение твердых фракций

Твердый осадок транспортируется вдоль оси центрифуги в направлении сужающейся конической части ротора шнековым конвейером, который отрегулирован на скорость вращения, несколько отличную от скорости вращения барабана. По пути к выгрузным отверстиям твердые фракции поднимаются шнеками из жидкости на сухие края, откуда остатки жидкости стекают вниз, возвращаясь в жидкую фракцию. Осушенные твердые фракции выбрасываются из барабана через отверстия выгрузки в сборную камеру сосуда, в который заключен барабан. Далее твердый осадок под действием собственной тяжести высыпается из агрегата через выводную воронку.

Вывод жидкости (самотеком)

Жидкая фракция, образовавшая полый цилиндр под действием центробежной силы, течет по винтовому каналу между шнеками конвейера из конической в цилиндрическую часть ротора. Там жидкость перетекает через регулируемые водосливы и оказывается в центральной камере сборного сосуда, из которой уходит самотеком.

Вывод жидкости (под давлением)

Некоторые декантаторные центрифуги оборудованы напорными дисками (поз. 4 на рис. 7) для удаления жидкой фракции под давлением. Жидкость, переливающаяся через водосливы, попадает в напорную камеру, где ей снова придается форма полого вращающегося цилиндра. Каналы

237

неподвижного напорного диска погружены во вращающуюся жидкость, что создает перепад давлений. Жидкость направляется вниз по каналам, преобразовывая энергию вращения в напор, достаточный для переключения жидкости из установки на дальнейшую переработку.

Непрерывный процесс

В декантаторной центрифуге все три этапа – приток, осаждение и раздельный вывод жидкой и твердой фракций – объединены в один непрерывный процесс. Внутренние стенки секций корпуса обычно снабжены ребрами или пазами для удержания твердого осадка от соскальзывания во время вращения конвейера.

Коническая секция заканчивается цилиндрическим выступом с одним или двумя рядами выгрузных отверстий (в зависимости от типа машины). Во избежание истирания эти отверстия в большинстве случаев оснащены сменными подшипниками из стеллита или керамических материалов.

Цилиндрическая часть заканчивается наконечником с четырьмя (или более) переливными отверстиями, определяющими радиальный уровень жидкости в роторе. Этот уровень можно легко изменить регулировкой водосливных колец. В тех случаях, когда очищенная жидкая фракция удаляется с помощью напорного диска (4), регулируемые водосливы выводятся в сборную камеру. Ротор приводится в движение электродвигателем через клиноременную передачу.

Основные узлы

Основными узлами декантаторной центрифуги являются барабан, конвейер и редуктор (вместе составляющие ротор), а также рама с кожухом, сборные сосуды, приводной двигатель и ременная передача.

Барабан

Обычно барабан состоит из одной конической секции и одной или нескольких цилиндрических секций, соединенных с помощью фланцев.

238

Цилиндрическая часть служит резервуаром для жидкой фракции, в конической – собирается твердая фракция.

Шнековый конвейер

Шнековый конвейер подвешен в барабане на подшипниках и, вращаясь медленнее или быстрее, чем барабан, проталкивает осадок к местам его выгрузки в конической секции центрифуги. Конфигурация шнеков конвейера различается в зависимости от назначения. Шаг конвейера (расстояние между шнеками) может быть большим или малым, и шнеки могут быть перпендикулярны оси вращения или перпендикулярны по отношению к конической части барабана. Большинство моделей оборудовано одношнековыми конвейерами, но у некоторых –двойные шнеки.

Редуктор

Назначение редуктора – обеспечить эффект скручивания за счет разности скоростей вращения барабана и конвейера. Он закреплен на пустотелом валу барабана и приводит во вращение шнековый конвейер через соосный шлицевый вал.

Из противоположного конца редуктора выступает насадка на его центральный вал. Эта насадка может приводиться в движение вспомогательным двигателем, позволяющим поддерживать иную, чем у барабана, скорость вращения конвейера. Редуктор может быть планетарного или циклоидального типа. Первый обеспечивает отрицательную скорость перемещения (конвейер вращается медленнее, чем барабан), а второй, оснащенный валом эксцентрика, обеспечивает положительную скорость перемещения.

ВОПРОС 4. СЕПАРАТОР ВЫСОКОЖИРНЫХ СЛИВОК

Сепараторы для получения высокожирных сливок позволяют разделять сливки с массовой долей жира 30—40 % на высокожирные сливки с массовой долей жира от 63,5 до 82,5 % в зависимости от вида масла. Температура сепарирования 80—90 °С. Кислотность сливок 18 °Т.

Сепаратор для высокожирных сливок (рис. 8) отличается от сепаратора-

сливкоотделителя системой разделения, основным узлом которой является барабан (рис. 9).

Сливки, подаваемые в сепаратор, по центральной трубе поступают в быстровращающийся барабан. Через отверстия тарелкодержателя сливки проходят в вертикальные каналы тарелок и распределяются в межтарелочном пространстве, где разделяются на высокожирные сливки и пахту. Под действием центробежной силы пахта как более тяжелая часть отбрасывается к периферии барабана, сливки оттесняются к оси барабана. Пахта под давлением проходит между наружной поверхностью разделительной тарелки и внутренней поверхностью крышки барабана и поступает в напорную камеру, захватывается напорным диском и через отводящий патрубок выводится в емкость. Высокожирные сливки проходят между ребрами

239

тарелкодержателя и тарелками и выбрасываются через отверстия в приемник высокожирных сливок. Техническая характеристика сепараторов для высокожирных сливок приведена в табл. 1.

Таблица 1.

Рис. 8. Сепаратор для высокожирных сливок:

1 — приемная воронка; 2 — регулирующий кран; 3 — крышка; 4 — прижим;

5— тормозное устройство; 6 — вертикальный вал; 7- станина; 8— пробка; 9

— смотровое окно для контроля смазки; 10 — горизонтальный вал; 11 —

240