Назначение процесса сепарирования в молочной отрасли,
Промышленности
Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы.
Сепарирование применяют в молочной отрасли для разделения молока на сливки (жировой концентрат), и обезжиренное молоко (плазму), а так же для очистки от механических и естественных (кровь, сгусток и др.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высокожирные сливки (т.е. сепарируют сливки, а не молоко), отделяют микроорганизмы от молока (бактериоотделение) и др.
Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию, плотности фракций: плотность дисперсной фазы (жира), меньше, чем дисперсной среды (плазма молока), или плотность дисперсной среды (плазма молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей). Сепарирование молока осуществляется в специальных машинах – сепараторах. Сепараторы, предназначенные для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, называют сепараторами-сливкоотделителями,а для очистки молока – сепараторами – молокоочистителями. Сепараторы – сливкоотделители с устройствами нормализации молока называются сепараторами-нормализаторами.
Из истории изображения сепаратора
Несколько слов из истории изобретения сепаратора. До изобретения сепаратора сливки получали отстаиванием, основываясь на том, что плотность молочного жира меньше плотности плазмы молока и он (т. е жировые шарики) всплывает на поверхность молока. Этот процесс идёт медленно. Кроме того, при получении сливок отстаиванием требуются большие площади, ёмкости (т. к. тонким слоем молоко наливают); в обезжиренном молоке остаётся значительный процент жира (1-1,5 %). Большие затраты труда на получение сливок таким способом.
В немецком коммерческом издании Milch-Zeitung от 18 апреля 1877 г. было дано описание только что изобретенного приспособления, предназначенного для отделения сливок от молока. Оно представляло собой «барабан, благодаря вращению которого в течение некоторого времени на поверхности молока образовывается слой сливок, который можно снимать с поверхности обычным способом».
Прочитав эту статью, молодой шведский инженер Густав де Лаваль заявил:
«Я докажу, что центробежная сила действует в Швеции не хуже, чем в Германии»
15 января 1878 году шведский учёный Густав де Лаваль изобретает сепаратор, что позволило процесс разделения молока на сливки и плазму ускорить в 4-5 тысяч раз. Повысить производительность труда, резко улучшить эффективность обезжиривания молока.
С 1890 г. разработанные Густовам де Лавалем сепараторы стали оснащатся сконструированными коническими тарелками, патент на изобретение был выдан в 1888 г. немцу Фрехерру фон Бехтольшайму и куплен в 1889 г. шведской фирмой АВ Separator, одним из акционером которой был Густав де Лаваль. Сегодня большинство моделей подобных машин оборудованы пакетами конических тарелок.
Датой начала отечественного сепараторостроения считается 1923год. Производительность первых отечественных сепараторов была ~ 60 кг. молока в час. В настоящее время она возросла до 15000 кг/ч.
Основные части открытого сепаратора-сливкоотделителя
Основные части сепаратора следующие. Молочная посуда, барабан с тарелками, веретено, привод, станина (демонстрировать плакат, взять 2 тарелки).
Разделение фаз молока на жир и плазму в сепараторе происходит следующим образом.
Цельное молоко из приёмной (поплавковой) камеры сепаратора по центральной трубке поступает в нижнюю часть барабана, откуда через каналы тарелкодержателя попадает в отверстия пакета тарелок и дальше движется вверх. По мере подъёма (вверх) молоко тонкими слоями протекает в концентрические щели между тарелками. В барабане сепаратора под действием центробежной силы жировые шарики, как более лёгкая фракция, оттесняются к центру (к оси вращения), а обезжиренное молоко (плазма молока), более тяжёлая фракция устремляется к периферии. Под напором постоянного поступления в барабан новых порций молока обезжиренное молоко и сливки вытесняются из него вверх и через специальные отверстия отдельно вытекают из барабана.
Распределяясь между тарелками тонкими слоями, молоко перемещается со скоростью (около 2-3 см/ сек), что создаёт благоприятные условия для наиболее полного отделения жира.
Регулирование массовой доли жира в сливках в открытом сепараторе-сливкоотделителе осуществляется путем изменения площади сечения отверстия между горловиной разделительной тарелки и центральной трубки с помощью регулировочного винта. Уменьшая площадь сечения ввинчиванием регулировочного винта ближе к оси вращения барабана сепаратора уменьшает поток проходящих здесь сливок, причем концентрация жира в них увеличивается и наоборот для того чтобы уменьшить массовую долю жира в сливках увеличивают площадь сечения между горловиной разделительной тарелки и центральной трубкой с помощью вывинчивая регулировочного винта дальше от оси сепаратора.: поток сливок увеличивается, но концентрация жира снижается.