Розділення неоднорідних сумішей шляхом відстоювання

Під неоднорідною системою розуміють систему, що складається з двох або більше фаз, кожна з яких має свою поверхню розділення і може бути механічно відділена від іншої фази.

В залежності від фізичного складу фаз розрізняють такі неоднорідні рідкі або газові системи: суспензії, емульсії, піни, пил, дими та тумани.

На харчових підприємствах може бути яка завгодно система. Але найбільше значення мають суспензії та емульсії. Основні методи розділення цих систем – осадження та фільтрування.

Осадження – це процес виділення твердих частинок з рідких або газових неоднорідних систем під дією сили ваги (гравітаційне поле), відцентрових сил або сил електричного поля.

Відстійники для відстоювання в гравітаційному полі

Відстоювання широко використовується в харчовій промисловості для розділення суспензій, емульсій, димів та пилу.

Відстійники періодичної дії – в цих апаратах неоднорідна суміш на протязі всього осадження нерухома. Видалення продуктів осадження виконується періодично. Апарат для відстоювання (рисунок 6.1) – це резервуар з конічним днищем.

Рисунок 6.1 – Відстійники періодичної дії

Суміш заливається в апарат і відстоюється на протязі визначеного часу. Якщо густина частинок більше густини середовища (наприклад при розділенні дріжджів), то частинки осідають в нижній частині апарату, при чому утворюється концентрований осад. У верхній частині утворюється освітлений шар висотою h₀. Якщо відстоюється суміш, яка містить більш легкі частинки (наприклад, молоко), то ці частинки піднімаються вгору, утворюючи концентрований продукт на поверхні освітленого шару. Освітлений продукт називають декантатом. Вивантаження осаду і слив декантату відбуваються періодично.

Відстійники напівбезперервної дії – в них суміш, що розділяється, на протязі деякого часу підводиться безперервно, освітлений продукт також відводиться безперервно, а осад видаляється періодично. Найчастіше такі відстійники виконують у вигляді лотків і каналів з прямокутним перерізом (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Відстійники напівбезперервної дії

Такі лотки використовують в цукровому виробництві для очищення забрудненої води. Це бетоновані ями довжиною до 200 м, шириною до 50 м, глибиною близько 2 м. В крохмале-патоковому виробництві крохмаль з крохмального молока виділяється в дерев’яних лотках довжиною до 30 м, шириною близько 0,5 м та глибиною 0,4 м. За таким же принципом працюють відстійні газоходи для уловлювання золи з димових газів.

Відстійники безперервної дії – в них подача неоднорідної суміші та видалення продуктів розділення відбувається одночасно і безперервно. Найчастіше відстійники виконують у вигляді низьких циліндрів з конічним днищем. Схема конічного багатоярусного відстійника представлена на рисунку 6.3.

Рисунок 6.3 – Схема конічного багатоярусного відстійника

Такий відстійник використовують для відстоювання сатураційних соків цукрових заводів. Це циліндр 5 з конічним днищем 7 і верхньою циліндричною частиною 3 висотою близько 2 м і діаметром 3 м. Всередині апарат розділений чотирма конічними поверхнями 4 на яруси. Суспензія підводиться в циліндр 3 трубопроводом 1. В циліндрі є вставки 2, які направляють потік суспензії. Рідина опускається в нижню частину апарату, потім повільно піднімається вгору між конічними поверхнями. При цьому тверда фаза осаджується на зовнішніх поверхнях конусів і сповзає вниз на дно, а потім по трубі виходить з відстійника.

Для просування згущеної маси до центру вниз існує вал з гребками 6.

Декантат під вершинами конусів переливається в лійки, 9 і через вивідні труби 10, а потім спільну трубу 13 відводиться в збірник 12. Із середини кожного ярусу через труби 11 і спільну трубу 13 освітлена рідина може бути направлена в контрольну ємність 14, з якої береться проба на аналіз. Якщо якість відстоювання недостатня, то з цієї ємності рідина направляється в збірник 16, а з нього насосом на повторне відстоювання.