Общее устройство сепараторов.

Для очистки молока в потоке прифермских производственных линий весьма эффективны центробежные сепараторы.

Молочные сепараторы предназначены для сепарирования (разделения) цельного молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат).

Сепараторы различаются:

– по назначению — молокоочистители, сливкоотделители, универсальные (со сменными барабанами — для и разделения молока), нормализаторы и для получения высокожирных сливок;

– по типу привода — с электрическим, с ручным и комбинированным приводом;

– по схеме рабочего процесса — открытые, полузакрытые и герметические. В герметических и полузакрытых сепараторах молоко в процессе работы не окисляется кислородом воздуха, не образует пены и не теряется на испарение.

Молочные сепараторы изготавливают производительностью от 50 до 10 000 л/ч. Справочные данные по отдельным сепараторам приведены в табл. 1 с целью их использования при определении энергетических показателей сепаратора.

Таблица 1. Техническая характеристика молочных сепараторов

Устройство сепараторов всех типов имеет много общего. Каждый сепаратор состоит из следующих узлов: станины, приводного механизма, барабана, приемновыводного устройства.

Станина является базовой деталью, к которой крепятся остальные узлы сепаратора. Приводной механизм включает электродвигатель, горизонтальный вал с шестернями, вертикальный вал (веретено) с подпятником.

Барабан сепаратора включает следующие составные части (рис. 1): днище корпуса 1, резиновое уплотнительное кольцо 2, тарелкодержатель 3, надеваемый на центральную трубу днища, пакет разделительных тарелок 4, верхнюю тарелку 10, кожух барабана 5 и зажимную гайку 7.

Рис. 1. Схема движения молока и сливок в сепараторе:

а — в барабане очистителя; б — в барабане сливкоотделителя; 1 — основание; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — тарелкодержатель; 4 — пакет тарелок; 5 — кожух барабана; 6 — канал для отвода обезжиренного молока; 7 — накидная гайка; 8 — калиброванная трубка; 9 — регулировочный винт; 10 — разделительная тарелка; 11 — отверстие в тарелке

Днище корпуса снизу имеет гнездо для насадки барабана на веретено. Центральная трубка днища имеет вверху нарезку для гайки. В средней ее части имеются три отверстия для входа молока внутрь барабана. Резиновое кольцо укладывается в проточенную канавку и служит для герметичности соединения днища и крышки корпуса.

Тарелкодержатель 3 надевается на трубку днища и фиксируется штифтом. На внутренней стороне тарелкодержателя сепаратора-сливкоотделителя имеются три вертикальных канала, заканчивающихся сквозными отверстиями для перетекания молока из центральной трубки к тарелкам, а на наружной — три грани, на которые в строгой последовательности надеваются пронумерованные разделительные тарелки. Тарелки штампованы из нержавеющей стали. Для образования межтарелочных пространств имеются напайки толщиной 0,25...0,75 мм (в зависимости от размеров и производительно-сти сепаратора); на нижней тарелке такие напайки делают с обеих сторон.

Каждая тарелка имеет три отверстия. В собранном виде весь пакет тарелок, надетых на тарелкодержатель, образует три вертикальных канала, совпадающих с расположением нижних отверстий тарелкодержателя. Молоко, проходя под тарелкодержателем, попадает под нижнюю тарелку, поднимается по трем вертикальным каналам тарелок и заполняет межтарелочное пространство.

Верхняя разделительная тарелка 10 не имеет отверстий для прохода молока, но на её горловине сбоку имеется полый регулирующий винт 9 для выхода сливок (сливочный винт), а на верхней стороне конусной части три ребра, на которые укладывается и плотно завинчивается гайкой крышка корпуса барабана. Благодаря этим ребрам между верхней тарелкой и крышкой барабана образуется пространство для выхода обрата к отверстию в горловине крышки корпуса.

Приемно-выводное устройство служит для подачи в барабан цельного молока и вывода из барабана сливок и обрата, или очищенного молока у сепараторовочистителей. В состав приемно-выводного устройства входят: поплавковая камера, поплавок, трубка подачи молока, выводное устройство, патрубки вывода.

Поплавковая камера имеет в центре трубку с калиброванным отверстием, по которой молоко поступает внутрь барабана. Сечение этой трубки определяет производительность сепаратора и подбирается в соответствии с пропускной способностью барабана.

Молоко, предварительно профильтрованное, парное или подогретое до 37...40 °С подается в молокоприемник или прямо в поплавковую камеру и постоянной струей поступает через калиброванную трубку внутрь быстро вращающегося барабана. Из центральной трубки барабана молоко продвигается по каналам тарелкодержателя под нижнюю разделительную тарелку. Далее оно продвигается вверх по трем вертикальным каналам, образованным отверстиями в пакете тарелок, распределяется между тарелками и заполняет все свободное пространство внутри барабана. Здесь под действием цен-тробежной силы происходит разделение молока. Обрат как более тяжелый отбрасывается к периферии барабана, а сливки оттесняются к его оси.

Под действием гидростатического напора вновь поступающих порций молока внутри барабана устанавливается определенный поток с общим направлением движения снизу вверх и выходом наружу одной части (сливок) через отверстия сливочного винта, а другой (обрата) — через отверстие в горловине крышки корпуса. Вытекающие струи сливок и обрата попадают в отдельные сборники и отводятся по трубопроводу или в подставленные емкости.

Регулировку жирности и выхода сливок производят с помощью регулировочного винта: при ввертывании винта к центру увеличивается жирность, но снижается их количество, при вывертывании — уменьшается жирность и увеличивается выход сливок.

Интенсивность технологического процесса сепарирования зависит от частоты вращения сепаративного барабана. Чем выше частота, тем совершеннее и полнее осуществляется процесс разделения. Вместе с тем в стенках корпуса барабана увеличиваются напряжения, на которые влияют центробежные силы от собственной массы барабана и от находящейся в нем жидкости. При серийном изготовлении барабанов практически нельзя достичь совпадения главной оси инерции и оси вращения. Имеющийся эксцентриситет с увеличением частоты вращения возрастает — увеличивается амплитуда колебаний системы «барабан-веретено». Упругая горловая опора веретена обеспечивает возможность системе перейти критические обороты, при которых возникает явление резонанса — совпадение периода собственных колебаний системы и внешних возмущающих сил с наибольшей амплитудой. Без упругой опоры при подходе к критическим оборотам конструкция разрушается. Упругая опора позволяет за короткий отрезок времени пройти через критические обороты, и за границей резонансной частоты вращения барабан сепаратора занимает положение, при котором совпадают его ось вращения и главная ось инерции. Происходит «самобалансировка» барабана.

Сепараторы-молокоочистители применяют для центробежной очистки молока от механических примесей. В основу работы сепараторов-молокоочистителей заложен принцип разделения частиц разной плотности (молока и механических примесей) под действием центробежных сил.

По конструкции тарельчатый барабан молокоочистителя отличается от тарельчатого барабана сепаратора-разделителя:

– в тарелках разделителя сделаны отверстия, образующие в пакете три канала для прохода молока, в очистителе таких отверстий нет;

– грязевое пространство (грязевик) у сепаратора-сливкоотделителя меньше, чем у молокоочистителя;

– зазор между парами тарелок в разных конструкциях сепараторов находится в пределах: у молокоочистителей — 0,8...2 мм; сливкоотделителей — 0,25...0,75 мм;

– верхняя тарелка сливкоотделительного барабана имеет в центральной части цилиндрическую вытяжку, в которой сбоку помещена впайка с отверстием для винта регулировки жирности сливок. Верхняя тарелка барабана молокоочистителя не имеет отверстий и предназначена для разделения потока сливок и обезжиренного молока.

Для сепараторов открытого типа условием качественного сбора фракций продукта является соблюдение зазоров (рис. 2).

Рис. 2. Приемно-выводное устройство:

1 — трубка; 2 — приемник обрата; 3 — приемник сливок; 4 — приемник молока; 5 — поплавок

При известной жирности исходного молока и постоянной жирности выходящих из сепаратора сливок содержание жира в нормализованном молоке будет зависеть от количества отводимых сливок, которое можно регулировать на ходу сепаратора при наличии надежно и достаточно точно работающего расходомера на их выходе.

Количество сливок, которое можно удалить из молока, рассчитывают по формуле:

Сепараторы молока.