Separator: operating principles, design and application of the dairy industries

We apologize, but this article in translation

История создания сепаратора

Слово «сепарация» произошло от латинского «separatio», что в переводе означает: отделение. Применительно к сепаратору это означает разделение жидкостей с разной плотностью, эмульсий и т.д. на их составляющие. В отношении молока в этом случае отделяются более легкие частицы, а именно, жир. В более широких масштабах, на производстве получают такие продукты питания, как масло, сливки.

Процесс разделение цельного молока на сливки и обезжиренное молоко впервые изобрел швед Лаваль. Для этого он изобрел специальную центрифу­гу, которую он назвал сепаратором.

Суть процесса сепарирования молока при помощи центрифуга состоит в том, что жировые шарики имеют меньшую плотность, чем вода, в которой они эмульсированы, поэтому они стремятся всплыть на поверхность. Когда молоко в барабане сепаратора попадает в поле цент­робежных сил, жировые шарики выделяются в отдельную фракцию значительно быстрее.

В процессе работы сепаратора не возникает какого-либо химического состава разделяемых веществ. В результате, в исходной смеси не могут быть абсолютно чистые фракции разделяемых компонентов, только продукты с преобладающим содержанием одного из них.

Принцип работы сепаратора, особенности конструкции

Принцип работы сепараторов для молока, как бытовых так и промышленных заключается в действии центрифуги. Молока заливается в чашу, которая раскручивается с большой скоростью. Водянистая часть молока является более тяжелой частью, в отличие от жира. Таким образом, эта водянистая часть прижимается к боковым стенкам, занимая свободное пространство. Жир также отклоняется от центра к стенкам, но вода его вытесняет, вследствие чего большая часть жира собирается у центра, после чего они стекают в специальную емкость.

Помимо центробежных сил на эффективность сепарирования влияют температура жидких молочных продуктов, их вязкость и величина потока проходящих через сепаратор жидкостей. С повышением температуры снижается вязкость молока и раз­деление его на фракции происходит эффективнее. В таком же направлении действует и снижение поступления молока в ба­рабан сепаратора.

С помощью регулирующего винта регулируют объем пото­ка обезжиренного молока и сливок на выходе из сепаратора, задавая, таким образом, определенную жирность. Ка­чество обезжиривания молока в сепараторе-сливкоотделителе оценивают по величине жировых шариков, оставшихся в обез­жиренном молоке, и по массовой доле жира в последнем. Чем меньше средний диаметр жировых шариков в обезжиренном молоке, тем эффективность сепарирования выше.

Фракционирование молока и молочных продуктов в центро­бежном поле в настоящее время вышло далеко за границы вы­деления сливок.

На сегодняшний день сепараторы изготавливаются из пластика или же металла. Первые гораздо легче и дешевле вторых, но используются в основном в небольших подсобных хозяйствах или в домашних условиях. Металлические, конечно же, считаются более прочными и долговечными, широко распространены среди предприятий молочной промышленности, но срок эксплуатации зависит от того, насколько аккуратно и корректно пользоваться техникой.

Кроме сепараторов сливкоотделителей существуют еще и сепараторы маслобойки, которые можно использовать для приготовления масла. Принцип работы маслобоек тот же, что и в первых, только вместо молока заливаются отстоявшиеся сливки. Также, в таких сепараторах сливаются обезжиренные сливки, а масло взбивается до тех пор, пока не образуется плотный ком.

Весьма разнообразны стали и конструктивные исполнения сепараторов. Например, в малых машинах ввод молока и вывод фракций осуществляется свободной струей (открытый тип). В крупные сепараторы молоко поступает под давлением, с напо­ром отводятся и разделенные фракции (закрытый тип). Средние по размерам модели сепараторов занимают промежуточное положение. Молоко вводится свободной струей, а готовые фракции отводятся под напором (полузакрытый тип).

Достаточно разнообразны и способы выделения осадка (фугата) из периферийной части сепарирующего устройства. В про­стейшем случае увеличивается объем периферийной части, из которой во время остановок вручную удаляется осадок. В круп­ных агрегатах отвод осадочной фракции осуществляется во вре­мя работы сепаратора: периодически, через регулируемые про­межутки времени или непрерывно. Гидравлической системой переключения клапанов, открывающих или закрывающих отвод осадка, можно управлять вручную или автоматически.

Основной функцией сепаратора-молокоочистителя является выделение различного рода загрязнений молока: механических примесей, сгустков белка и крови, соматических клеток и т. д. В этом случае молоко подводится в периферийную часть сепа­рирующего устройства и агрегат снабжается специальной систе­мой для периодического отвода осадка.

Периферийный подвод молока осуществляется и в сепарато­рах-нормализаторах. Внешняя часть пакета разделительных та­релок в таких агрегатах выполняет функции молокоочистителей, а центральная — от вертикальных каналов в пакете до ва­ла — предназначена для частичного отделения сливок.

Примером сочетания в одном агрегате различных типовых конструктивных решений может служить также сепаратор-слив­коотделитель. Агрегат выполняет технологические опе­рации по выделению из сыворотки мелких частиц казеина и мо­лочного жира одновременно. В сепарирующем устройстве ма­шины пакет разделительных тарелок выполнен комбинирован­ным.

К агрегатам с узкой технологической специализацией мож­но отнести сепаратор-творогоотделитель, который выделяет тво­рог из смеси сыворотки и творожного сгустка.

К сепараторам узкого профиля относится и агрегат для вы­деления кристаллов лактозы из маточного раствора. Принцип действия сепаратора адгезионно-инерционный. Отделение кри­сталлов и в этом случае происходит в центробежном поле, од­нако для разделения потоков фугата (кристаллов лактозы и мелассы) дополнительно используются адгезионные свойства маточного раствора.

Центрифуги для повторного сепарирования сливок при про­изводстве масла методом преобразования высокожирных сливок отличаются увеличенным расстоянием между разделительными тарелками, выходом высокожирных сливок свободной струей, способностью работать при высоких температурах.

Созданы также специальные сепараторы-бактериоотделители. Работают они по тому же принципу, что и молокоочистители, но в этом случае в виде фугата отделяется биомасса бак­терий, находящихся в молоке. Помимо трудностей с промыш­ленным использованием бактофугата возникают определенные затруднения в протекании технологических процессов изготов­ления сыров.