![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
I.2.2 Сепарирование
Процесс выделения жировой фракции из молока в сепараторах-сливкоотделителях основан на использовании центробежной силы и может быть описан законом Стокса:
ν = 8, 77 R n2 r2 (ρ 1 – ρ 2) / μ, где ν – скорость выделения жировых шариков, см/с; R – средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; n – частота вращения барабана сепаратора с-1; r – радиус жировых шариков, см; ρ 1 – плотность плазмы молока, кг/м3; ρ 2 – плотность молочного жира, кг/м3; μ – динамическая вязкость молока, Па·с. Из формулы следует, что скорость выделения жировых шариков из молока прямо пропорциональна их размерам, частоте вращения барабана и его габаритам и обратно пропорциональна вязкости молока, которая в свою очередь зависит от температуры. Оптимальная температура сепарирования 35…45оС, вязкость при этом снижается почти в 2 раза. Однако еще более высокие температуры приводят к вспениванию сливок и обезжиренного молока, увеличению содержания жира в обезжиренном молоке (дробятся жировые шарики). Сепарировать можно также холодное молоко (3…4оС и даже 1оС), при этом снижают производительность сепаратора в 2-3 раза; массовая доля жира в обезжиренном молоке при этом 0, 04 и 0, 06 %. Сливки, полученные при холодном сепарировании, имеют более высокое содержание жира и повышенную вязкость. Скорость выделения жировых шариков в значительной степени зависит от размеров жировых шариков. При сепарировании можно выделить жировые шарики с размером не менее 0, 8…1 мкм. С повышением температуры увеличиваются размеры жировых шариков; мелкие жировые шарики сливаются, в результате чего улучшается обезжиривание. От размера зависит плотность жировых шариков. Плотность крупных жировых шариков значительно меньше плотности плазмы, а у мелких жировых шариков – приближается к плотности плазмы и их невозможно выделить из плазмы. В связи с этим молоко, направляемое на сепарирование, нельзя подвергать сильному тепловому и механическому воздействию: перекачивание молока насосами, высокотемпературная обработка перед сепарированием, длительное хранение, повышенная кислотность приводят к нарушению дисперсности жировых шариков, что ведет к сверхнормативному отходу жира в обезжиренное молоко. На качество обезжиривания молока также влияют размеры тарелок (R), точность их изготовления и расстояние между ними (0, 6…0, 8 мм). На процесс сепарирования существенно влияет кислотность молока. При длительном хранении молока при температуре более 8оС кислотность нарастает, изменяются физико-химические свойства молока, в частности коллоидное состояние белков (образуются микроскопические хлопья белка); в результате повышаются вязкость и плотность молока, что снижает степень обезжиривания. На качество сепарирования влияют также механические примеси и, следовательно, бактериальная обсемененность. При сепарировании загрязненного молока механические примеси и частицы белка отбрасываются к стенкам барабана и отлагаются в виде сепараторной слизи. Заполнив грязевое пространство, слизь начинает откладываться и на тарелках, что ведет к нарушению движения молока в барабане и, следовательно, к ухудшению обезжиривания. Поэтому при сепарировании загрязненного молока чаще моют барабан (через 1…1, 5 ч). О результатах сепарирования судят по степени обезжиривания и максимальной величине жировых шариков в обезжиренном молоке. Определяют технологический КПД сепаратора, или эффективность сепарирования η сеп:
100 (Мм Жм – Мо Ж о) η сеп = ––––––––––––––––––––, Мм Жм где Мм, М о – масса цельного и обезжиренного молока, соответственно, кг; Жм, Ж о – массовая доля жира в цельном и обезжиренном молоке, соответственно, %.
То есть, эффективность сепарирования (степень обезжиривания) представляет собой отношение количества жира, перешедшего в сливки, ко всему количеству жира, находящемуся в молоке. Пользуясь уравнениями материального баланса, можно рассчитать массу образующихся при сепарировании сливок и обезжиренного молока, или массу цельного молока для получения определенной массы сливок или обезжиренного молока. Разделение молока на сливки и обезжиренное молоко происходит следующим образом. Молоко поступает в центральную трубку барабана. Через отверстия в трубке оно попадает в каналы тарелкодержателя, а затем в канал, образованный отверстиями в тарелках, и движется вверх. По мере подъема молоко растекается между тарелками, где происходит разделение. При этом жировые шарики, как более легкие, перемещаются к центру, а обезжиренное молоко, как более тяжелая фракция, устремляется к периферии в грязевое пространство. В зазоре между тарелками частицы с разной плотностью движутся в разных направлениях (рис. 3): жировые шарики движутся вместе с потоком молока вниз, а затем оседают на нижней тарелке и направляются по ее поверхности к оси вращения. Рис.3. Траектория движения жирового шарика в межтарелочном пространстве барабана сепаратора
I стадия – проникновение жировых шариков через толщу плазмы и осаждение его на верхней поверхности тарелки. II стадия – перемещение жировых шариков по наружной поверхности тарелки от периферии к центру.
Из грязевого пространства обезжиренное молоко проходит между крышкой сепаратора и разделительной тарелкой к отверстию для выхода. Сливки сначала поступают в верхнюю часть барабана, а затем в напорную камеру с напорным диском, откуда под напором удаляются из сепаратора. Потоки сливок и обезжиренного молока не смешиваются, т.к. они разделены глухой перегородкой, образованной верхней и разделительной тарелками пакета тарелок. По конструкции различают сепараторы открытого, полузакрытого и закрытого типов. Открытого типа: ввод продукта и выход фракций свободен; полузакрытого: вывод фракций герметизирован; закрытого: ввод продукта и вывод фракций герметизирован. Жирность сливок в сепараторах открытого типа регулируется специальным винтом, установленным на выходе сливок. При ввинчивании винта ближе к оси получают сливки большей жирности. При вывинчивании винт удаляется от центральной трубки, тогда через отверстие регулировочного винта будет выходить больше сливок и они будут меньшей жирности. Для регулирования жирности сливок в сепараторах других типов на сливочном трубопроводе установлены регулировочный вентиль и измеритель количества сливок (ротаметр). При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке увеличение расхода сливок приводит к уменьшению массовой доли жира в них и, наоборот, уменьшение количества выходящих сливок увеличивает массовую долю жира в них.
|