Расчет производительности сепаратора-сливкоотделителя

В межтарелочном зазоре жировые шарики движутся вместе с потоком молока вниз к периферии тарелок со скоростью потока.

, (15)

где v_п – скорость потока, м/с;

V – производительность сепаратора, м³/с;

R – радиус, на котором находится жировой шарик, м;

h – расстояние между тарелками, м;

z – число тарелок.

В то же время, находясь под действием центростремительного ускорения, жировые шарики будут двигаться со скоростью осаждения (радиальной скоростью) в потоке молока к оси вращения барабана. Данная скорость рассчитывается по формуле Стокса:

, (16)

где ω – угловая скорость вращения барабана, рад/с;

R_вр – радиус вращения, м;

R – радиус жирового шарика, м;

d – диаметр жирового шарика, м;

ρ_, ρ_ж – плотность плазмы и жирового шарика, кг/м³;

μ – динамическая вязкость молока, Па·с.

Рассмотрим элементарный кольцевой объем сепарирующей части барабана.

dV=2π·R·h_о·z·dR = 2π·h_о·z·R·dR , (17)

где h_о – расстояние между тарелками.

Время пребывания молока в этом элементарном объеме составит

, (18)

где М – производительность сепаратора, м³/с.

За это время находящийся в молоке жировой шарик переместится в направлении к оси вращения на расстояние dS, двигаясь со скоростью осаждения

, (19)

где

, (20)

. (21)

Подставляя в формулу (21) выражение (18), получим

. (22)

За время прохождения полного рабочего объема барабана, ограниченного радиусами R_м и R_б, расчетный жировой шарик должен успеть переместиться в потоке плазмы на расстояние S.

Интегрируем выражение (22):

, (23)

, (24)

. (25)

Подставляя значение S и К в формулу (24), получим:

, (26)

, (27)

где t – температура молока, ⁰С; учитывая, что угловая скорость равна , выражение (26) после преобразования позволит получить расчетную формулу производительности сепаратора – формулу Н.Я. Лукьянова:

, (28)

где М – производительность сепаратора, л/ч;

β – технологический КПД сепаратора, учитывает отличие реального процесса сепарирования от теоретического (принимается в расчетах равным 0,44-0,55);

n – частота вращения барабана сепаратора, с ^-1;

z – число тарелок в барабане;

α – угол подъема образующей тарелки, град.;

d – расчетный диаметр жирового шарика, см;

R_б, R_м – большой и малый радиусы тарелки, см.

Преобразовывая линейные размеры в систему СИ, получим

, (29)

где М – производительность сепаратора, м³/ч;

d – расчетный диаметр жирового шарика, м;

R_б, R_м – большой и малый радиусы тарелки, м.

Технические характеристики сепараторов различного назначения приведены в таблицах 16, 17.

Таблица 16

Техническая характеристика сепараторов-молокоочистителей

Показатели назначения	Г9-ОМА-3М	А1-ОЦМ-5	А1-ОЦМ-10	Г9-ОЦМ-15	Ж5-ОМ2-Е-С
Производительность, л/ч	5000	5000	10000	15000	30000
Частота вращения барабана, с-1	108	108	108		74 2
Число комплектных тарелок, шт.	27	53	53
Мощность элекродвигателя, кВт	4	5,5	7,5	11	18,5
Давление продукта на выходе, МПа	До З	0,3	0,3	0,3	0,25
Температура сепарирования, 0С	35…40	35…40	35…40	35…40	35…40
Габариты, мм	900х680х 1265	1320х580х1210	1375х880х1210	990х800х 1250	1300х950х 1580
Масса, кг	395	443	470	661	1600
Тип	полузакрытый	полузакрытый с частичной пульсирующей выгрузкой		полузакрытый	полузакрытый

Таблица 17

Техническая характеристика сепараторов-сливкоотделителей

Показатели назначения	А1-ОС2-Б	Г9-ОСП-ЗМН	Ж5-ОС2Т-3	А1-ОЦР-5	Ж5-ОС2-НС
Производительность, л/ч	1000	3000	5000	5000	10000
Частота вращения барабана, с-1	133	108	100	100	83,3 2
Число тарелок, шт	50-58	95		133
Мощность электродвигателя, кВт	0,55	4	5,5	11	15
Температура сепарирования, 0С	35-40	35-40	35-40	35-40	35-40
Содержание массовой доли жира в сливках, %	До 40	35-40	35-40	35-40	35-40
Габариты, мм	755х451х 700	900х680х 1365	860х590х 1445	1238х783х 1400	1200х850х 1780
Масса, кг	70	428	442	945	1390
Тип	открытый с ручной выгрузкой осадка	п/закрытый с ручной выгрузкой осадка	п/закрытый с ручной выгрузкой осадка	п/закрытый с центробежной выгрузкой осадка	п/закрытый с центробежной выгрузкой осадка

Бактофугирование – это процесс, при котором для отделения микроорганизмов от молока применяется специально сконструированная центрифуга, получившая название «бактофуга». В настоящее время бактофугирование также применяется для улучшения бактериологических качеств молока, предназначенного для производства других молочных продуктов – сыра, сухого молока и сыворотки для детского питания. Плотность микроорганизмов и особенно термоустойчивых спор значительно выше, чем у молока.

Поэтому бактофуга является высокоэффективным средством очистки от них молока. Так как споры весьма устойчивы к тепловой обработке, установка этого аппарата представляет собой очень удачное дополнение к термизации, пастеризации и стерилизации. Первоначальный вариант бактофуги представляет собой сепаратор с непрерывной выгрузкой осадка через выпускные отверстия, расположенные по периферии барабана, но в современных самоочищающихся сепараторах с пространством для сбора осадка, находящегося за тарелочными пакетами, бактерии и споры могут собираться в течение какого-то времени и периодически, через определенные промежутки времени, выводиться. Имеются два типа современных установок бактофуги:

• двухфазная установка бактофуги 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 бактофуги 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 ⁰С.

Правила пуска сепаратора

1. Убедиться в освобождении тормоза и стопорных винтов барабана.

2. Проверить количество масла в масляной ванне.

1. Для пуска сепаратора включают электродвигатель через магнитный пускатель нажатием кнопки «Пуск». При пуске сепаратора фрикционная муфта нагревается и может дымить. Это нормальное явление, вызывается недостаточностью притирки тормозных накладок.

2. Постоянно следить за частотой вращения барабана по тахометру (т.к. с уменьшением частоты вращения ухудшается обезжиривание молока и работа сепаратора).

Работа сепаратора

1. Перед подачей молока в сепаратор пропускают через барабан горячую воду для промывки, подогрева и проверки его герметичности.

1. Если при рабочем (или низком) давлении вода начнет вытекать из рожка или чаши станины, значит герметичность барабана нарушена. Необходимо остановить сепаратор, разобрать барабан, проверить качество и правильность укладки уплотнительных колец в крышке кожуха. Затем собрать барабан и вновь проверить его на герметичность.

Остановка сепаратора

1. После сепарирования, не останавливая сепаратор, через барабан пропускают:

• обезжиренное молоко (для удаления остатков сливок);

• горячую воду (40..60 ⁰С) в течение 15 минут;

• каустическую соду (раствор) в течение 10…15 минут;

- водопроводную воду в течение 10 минут (для охлаждения и облегчения разборки).

2. После этих процедур выключают электродвигатель, снижая его обороты тормозами.

3. После полной остановки разбирают приемно-отводящее устройство и барабан:

• отвинчивают затяжное кольцо (по часовой стрелке);

• снимают крышку (кожух), тарелкодержатель с тарелками, основание барабана.

4. Основание снимается не реже одного раза в 10 дней (во избежание коррозии на конусной части веретена).

Техника обслуживания

Все части сепаратора, соприкасающиеся с молоком, необходимо отдельно промыть и просушить.

Луженые детали промывают вначале теплой водой (35…40 ⁰С), затем 0,5 % раствором соды, ополаскивают чистой горячей водой.

Алюминиевые – моют в смеси, состоящей из 0,5 % раствора кальцинированной соды и 0,1 % раствора жидкого стекла, ополаскивают чистой горячей водой.

Запрещается применять порошки, концентрированные растворы соды, кислот.

Резиновые уплотнители моют теплой водой (55…60 ⁰С). Сушат в горизонтальном положении.

Станина очищается снаружи, внутреннюю часть и механизм привода не реже одного раза в год промывают керосином. После промывки заливают чистое масло в картер.

Для мойки тарелок используются специальные станки. Мойка осуществляется в течение 20…25 минут.

Эксплуатация открытых и полузакрытых сепараторов

для сепарирования и очистки молока

Сепаратор – быстроходная машина. Несоблюдение основных положений эксплуатации может привести к аварийным ситуациям. Поэтому обслуживающий персонал должен быть обучен и хорошо знать устройство, порядок монтажа, сборки, пуска, работы, регулирования, технического обслуживания сепараторов. Все это обеспечит нормальную работу сепаратора и продлит срок его службы.

Установка сепаратора

После распаковывания проверяется наличие узлов, деталей, ЗиП, технической документации. Проводят расконсервацию.

Сепараторы производительностью от 1000 л/ч и более устанавливают на отдельном фундаменте, на грунте или на перекрытии. При этом необходимо предусмотреть удобный доступ к сепаратору. Габариты фундамента должны быть больше габаритов сепаратора на 10 см по длине и ширине. Бетонный фундамент должен иметь толщину не менее 480мм. Состав бетона: 1 часть цемента, 2,5 части песка, 4 части щебня или гравия. В толще фундамента предусматривают отверстия под фундаментные болты размером 100х100 мм и глубиной не менее 200мм.

После затвердевания раствора на фундаментные болты надевают резиновые прокладки (подушки) толщиной не менее 10 мм и на них устанавливают сепаратор. Сверху лап станины надевают резиновые цилиндрические амортизаторы. Сепаратор крепится гайками и контргайками. Фундаментные болты не должны касаться стенок отверстий в лапах станины. Гайки затягивают равномерно не до отказа, чтобы не уменьшать эластичность резиновых прокладок (для обеспечения свободной амортизации).

Сепаратор на фундаменте устанавливают по уровню. Большие отклонения от вертикали устраняются прокладками под ножки (лапы), небольшие отклонения убираются поджатием гаек фундаментных болтов.

Перед пуском сепаратор должен просушиваться не менее чем 3 дня для удаления влаги из изоляции обмоток электродвигателя. Эти меры повысят сопротивляемость изоляции.

После подключения электродвигателя проверяют направление его вращения по стрелке на корпусе или по направлению вращения барабана (у всех сепараторов по часовой стрелке).