Проектно-конструкторская часть с расчетом сепаратора

Скорость  выделения жировых шариков обратно  пропорциональна вязкости молока, зависящей от температуры. Рекомендуемая температура молока при сепарировании составляет 35-45°Сисоответствуеттемпературеподогревамолокавсекциирекуперациипластинчатыхпастеризационно-охладительныхустановок. Молокосмассовойдолейжира 4 % и выше сепарируют с дополнительным подогревом и уменьшением подачи его в сепаратор.

Наряду  с этим температурным режимом  применяют и более жесткий- 60-90 "С. Высокотемпературноесепарированиецелесообразнодляполучениявысокожирныхсливоксмассовойдолей жира до 82 %, так как сепарируют сливки 30-40%-нойжирности. Кромеэтогосепарированиепривысокойтемпературеупрощаеттехнологическуюсхемупереработкимолока. Получаемыесливкииобезжиренноемолокоможноиспользоватьдлядальнейшейпереработки без пастеризации. Однако при высокотемпературном сепарировании усиливается дробление жировых шариков, образуется большое количество молочной слизи, резко повышается вспенивание молока, сливок и обезжиренного молока. Как следствие этого, возрастают потери жира за счет увеличения массовой доли жира в обезжиренном молоке и в пахте при выработке сливочного масла методом сбивания сливок, а также потери сухих веществ при выработке белковых продуктов (творог и др.) за счет необратимой коагуляции белковых веществ, содержащихся в пене. Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке. Большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность, что снижает эффективность работы теплового оборудования. Пена прогревается хуже, чем основная масса продукта. Разница в температуре прогрева пены и продукта может составлять до 10-15°Сипривестиктому, чтововспененномпастеризованномпродуктесохранитсябольшемикроорганизмов, втомчислепатогенныхформ. Вспененное обезжиренное молоко труднее охладить до температуры заквашивания. В связи с этим возникают дополнительные затруднения при выработке обезжиренного творога. Поэтому не рекомендуется сепарировать молоко при повышенных температурах.

На  практике применяют также сепарирование  холодного молока температурой 4-20 °С. При сепарировании холодного молока на обычных сепараторах их производительность снижается до 50 %. Сливки, полученные при холодном сепарировании молока, имеют большую вязкость, чем после обычного сепарирования. Максимальную вязкость имеют сливки, полученные из сырого холодного молока. При сепарировании холодного молока жировые шарики дробятся меньше. Для холодной очистки молока применяют сепараторы марки АХО. При холодной очистке исключается разбивание колоний бактерий и вследствие этого уменьшается бактериальная обсемененность, экономится энергия, сохраняются нативные свойства молока и поддерживается температура, неблагоприятная для развития микрофлоры.

Чистота и кислотность молока существенно  влияют на эффективность его обезжиривания. Сепарирование загрязненного молока с повышенной кислотностью приводит к быстрому заполнению шламом грязевого пространства барабана сепаратора, периферийной части тарелок и частично межтарелочного пространства. Нарушается движение молока между разделительными тарелками и ухудшается его обезжиривание. Длительное хранение молока приводит к нарастанию его кислотности, что также уменьшает эффективность обезжиривания. При сепарировании молока после хранения в течение суток массовая доля жира в обезжиренном молоке увеличивается на 15-20 %. Дляизбежанияповышениякислотностимолоконеобходимосразусепарировать, аполучаемыесливкииобезжиренноемолоконадоперерабатыватьилиохлаждатьвслучаерезервирования. Для сепарирования необходимо использовать очищенное молоко кислотностью не более 20 Т.

1.2. Классификация и основные части сепараторов.

По  технологическому назначению это оборудование подразделяют на две основные группы: сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители. В сепараторах-молокоочистителях происходит центробежная очистка молока от механических и естественных примесей. К этой группе относят также отделители белка от сыворотки, сепараторы для обезвоживания творожного сгустка и сепараторы-бактериоотделители. В сепараторах-сливкоотделителях молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко, происходят нормализация молока по жиру (при применении дополнительного устройства), обезжиривание сыворотки и получение высокожирных сливок.

По  конструктивным особенностям сепараторы подразделяют на открытые, полузакрытые, закрытые. В открытых сепараторах  ввод молока и вывод его фракций  не герметизированы, т. е. сливки и обезжиренное молоко контактируют с воздухом окружающей среды. В полузакрытых ввод молока может быть открытым или закрытым, но без напора, а вывод продукта- закрытым, поддавлением, создаваемымвсепараторе. Взакрытыхсепараторахвводмолока, разделениенафракциииихвыходгерметизированы. Поступлениемолокаиотведениефракцийосуществляютподдавлением.

Сепараторы  классифицируют также по способу  удаления осадка из барабана: с ручной выгрузкой осадка после их полной остановки и разборки барабана, центробежной периодической и непрерывной  выгрузкой при непрерывной работе сепаратора.

Сепараторы  состоят из следующих основных частей: станины в виде чаши, барабана, приемно-выводного  устройства и приводного механизма.

На станине смонтированы все части и узлы сепаратора, в нижней ее части расположен приводной механизм. В чаше станины укреплены тормоза, стопоры, удерживающие барабан от произвольного вращения при сборке и разборке, а также приемно-выводное устройство. Внутренняя часть станины (картер) одновременно является масляной ванной.

Барабан (сепарирующее устройство)- исполнительный орган сепаратора, где молоко разделяется на фракции. Сепарирующее устройство бывает с верхним и нижним вводом молока. Наибольшее применение получили сепарирующие устройства с верхним вводом молока. Конструкция сепарирующего устройства молокоочистителей и сливкоотделителей имеет следующие различия: в сливкоотделителе молоко в межтарелочное пространство поступает через отверстия в тарелках, а в молокоочистителях-спериферии, таккаквтарелкахмолокоочистителяотсутствуютотверстия; приемно-выводноеустройствомолокоочистителя имеет один отводной патрубок (для очищенного молока), а сливкоотделителя-два (длясливокиобезжиренногомолока); межтарелочныйзазорумолокоочистителябольше (2-5мм), чемусливкоотделителя (0,6-0,8 мм); периферийное (грязевое) пространствомолокоочистителя больше, чем сливкоотделителя.

Основные  детали барабана (крышка, основание, затяжные кольца-гайки) изготовляют из поковок  или штамповок из нержавеющей стали. Затяжные кольца имеют левую резьбу, что исключает возможность их самоотвинчивания при вращении барабана по часовой стрелке. Листы для изготовления тарелок барабана должны иметь маркировку завода- поставщикаметалла. Торцевыеуплотнительныекольцабарабанадолжныбытьизготовленыизупругихполимерныхматериалов, резиновыеуплотнениябарабана-изпищевойрезинытолькоформованием. Всеуплотнениябарабана (полимерныеирезиновые) должныбытьстойкимикдезинфицирующимимоющимрастворамиобладатьследующимисвойствами: теплостойкостьюнеменее 80 °С; нетоксичностьюиотсутствиемпостороннего запаха; стойкостью в 20%-ных растворах азотной кислоты и едкого натра; работоспособностью в условиях давления 20-30МПа.

Приемно-выводные устройства, закрепленные в верхней части сепаратора, обеспечивают подачу молока в барабан и отвод из него фракций молока (сливок, обезжиренного молока, а также очищенного молока). Герметичность всех соединений создается резиновыми уплотнительными кольцами. Конструкции приемно-выводных устройств различны. Однако у всех имеются приемник для сливок и обезжиренного молока и диски напора для каждой фракции. Приемник состоит из двух изолированных камер для сливок и обезжиренного молока. Сливки как более легкая фракция выходят из барабана по нижнему патрубку, а обезжиренное молоко-поверхнему. Навыходномпатрубке сливок установлены регулировочный винт, позволяющий регулировать жирность сливок, и ротаметр для определения количества сливок. Приемно-выводные устройства могут быть снабжены устройствами для нормализации молока по жиру.

Все промышленные сепараторы имеют электрический привод. Основными его частями являются электродвигатель; центробежная муфта, состоящая из ведущей и ведомой полумуфт; зубчатое ведущее колесо; ведомое колесо мультипликатора, вертикальный вал (веретено). В приводной механизм могут входить также и другие детали и узлы, усложняющие его конструкцию и обеспечивающие заданную частоту вращения барабана сепаратора. Передача движения от электродвигателя к барабану следующая. Вращение от вала электродвигателя передается ведущей центробежной полумуфте, затем после соприкосновения с ведомой центробежной полумуфтой вращение передается на горизонтальный вал. Ведущее зубчатое колесо на горизонтальном валу входит в зацепление с зубчатым колесом мультипликатора и передает вращение на вертикальный вал, а вместе с ним и на барабан. Этот способ передачи движения от электродвигателя на барабан сепаратора наиболее распространен, но известны и другие способы передачи вращения, обеспечивающие заданную частоту вращения барабана.

1.3. Разделение молока на фракции.

Процесс происходит в сепарирующем устройстве (барабане), состоящем из основания (дна), кожуха (крышки) обтекаемой формы, тарелкодержателя и пакета конических промежуточных и разделительных тарелок. Последние имеют приваренные на внешней стороне шипики, образующие заданныймежтарелочный зазор. Молоко может поступать в барабан сверху и снизу. При этом молоко должно равномерно распределиться в нижней части барабана между тарелками. На рис.1 показана схема движения фракций молока в барабане сепаратора-молокоочистителя и сливкоотделителя. Молоко из приемной камеры сепаратора-молокоочистителя поступает в барабан и через каналы тарелкодержателя отбрасывается на периферию барабана. Оттуда оно поступает в межтарелочное пространство. Под действием центробежной силы посторонние примеси, плотность которых больше плотности молока, при прохождении через барабан как более тяжелая фракция осаждаются на внутренней поверхности барабана в грязевом (шламовом) пространстве. После его заполнения сепаратор останавливают и барабан промывают. Продолжительность непрерывной работы сепаратора зависит от объема грязевого пространства и загрязненности молока и составляет 2-2,5 ч.