Сепараторы различных видов

Содержание.

1. Введение____________________________________________________3
2. Сепаратор – сливкоотделитель__________________________________6
3. Правила использования сепаратора_____________________________12
4. Техника безопасности________________________________________14
5. Заключение_________________________________________________15
6. Список используемой литературы______________________________16

Введение.

Сепаратор (от лат. separator — отделитель) - аппарат для разделения механических смесей твёрдых или жидких тел, отделения от них примесей, удаления твёрдых или жидких частиц из газа.

Сепараторы различных  видов используют множество разнообразных  способов сепарации, основанных на разнице  в качественных характеристиках  компонентов в смеси: в размерах твёрдых частиц, в их массах, в  форме, плотности, коэффициентах трения, прочности, упругости, смачиваемости  поверхности, магнитной восприимчивости, электропроводности, радиоактивности  и других.

По принципу действия.

Сепараторы по принципу действия можно разделить на центробежные, центробежно-вихревые, центрифужные, магнитные, прессо-шнековые, вибрационные и отстойные.

Центробежные сепараторы в свою очередь разделяются на саморазгружающиеся сепараторы, сопловые сепараторы и сепараторы со сплошной оболочкой барабана. Центробежные, центробежно-вихревые сепараторы работают на использовании силы самого потока воздуха (газов). Сепарация осуществляется за счет действия сепарационного пакета, который направляет газожидкостный поток таким образом, что созданный  вихревой эффект отбрасывает из среды  газа на стенки сосуда капельную влагу  и мех. примеси. Является самым эффективным  методом очистки газа (воздуха)от влаги и мех. примесей без использования  фильтрующих элементов . Центрифужные сепараторы работают все по принципу вращения барабана под большой центробежной силой, в тысячи раз больше силы тяжести. Сепарация и седиментация происходят непрерывно и быстро. Приводятся в  действие при помощи электродвигателя двумя способами в современном  виде: 1. Через муфту-вал. Барабан  монтируется на валу и вращается  с более высокой скоростью  чем муфта электродвигателя. 2. Через  приводной плоский ремень соединяющую  прямым образом муфту электродвигателя и муфту вала, на которую монтируется  барабан сепаратора.

Сепарация в прессо-шнековых сепараторах представляет собой процесс из просеивания, фильтрации и прессования. Шнек вращается в цилиндрическом сите. Сито может иметь размер ячеек от 0,1 до 1,0 мм. Первичное вещество подается в рабочую часть сепаратора. В сите из частичек, имеющих размер больший ячейки сита, создается фильтрующий слой, который задерживает более мелкие частицы в жидкости. Лопасти шнека продвигают твердые частицы к выпускному отверстию. Поверхность сита очищена и образуется новый фильтрующий слой. Лопасти шнека очищают сито при каждом вращении и продвигают твердые массы к выпускному отверстию. Где твердые массы под давлением шнека обезвоживаются и спрессовываются в твердое вещество. Давление в первой части сита низкое, но оно увеличивается по мере возрастания концентрации твердых веществ в выходящем продукте. Сила трения твердой заглушки в цилиндрическом раструбе и двойной заслонки регулятора выходного отверстия создает противодавление.

По сфере использования.

Также аппараты для сепарации  различают по сфере использования: встречаются сепараторы, которые  можно использовать исключительно  на пищевых производствах, либо в  процессах разделения сельскохозяйственных продуктов или только для сепарации  медицинских препаратов. Встречаются  и сепараторы общего использования, которые можно использовать для  широкого круга задач. Существуют также  газожидкостные сепараторы предназначенные  для разделения газожидкостного  потока, которые используются в нефтяной и газовой промышленности.

Использование сепараторов.

Животноводство

Прессо-шнековый сепаратор  используется в животноводстве для  разделения навоза. Транспортировка  фракций облегчена: твердая фракция  транспортируется в прицепе, жидкая фракция перекачивается по трубам.

Пищевая промышленность

Пищевые сепараторы. Используются для отделения сливок от молока, творога от сыворотки и пр.

Пищевая промышленность/производство спирта

При производстве спирта, в  качестве отходов, вырабатывается огромное количество барды от 300 м³/сутки. Спиртовая барда, отправляемая в отстойники и на поля фильтрации, является серьёзной проблемой, загрязняя окружающую среду.. Прессо-шнековый сепаратор способен справиться с этой проблемой. Спиртовая барда, поданная на сепаратор разделяется на твердую фракцию (кек) и на жидкую фракцию (фугат). Твердая фракция используется для корма животных в чистом виде либо отправляется на производство комбикормов.

Горное дело и  добыча полезных ископаемых

Для обогащение и очищение руды от пустой и ненужной породы используются различные сепараторы. Для металлической  руды подходит электрическая, магнитная  и химическая сепарации.

Сельское хозяйство

При сборе зерна получается смесь из зёрен, шелухи, стеблей, листьев  и различного природного и андрогенного мусора. Для очистки производимого  продукта (например, муки) применяется  воздушные, центробежные и вибрационные.

Медицина

При изготовлении фармакологических  препаратов применяются разнообразные  аппараты для очищения от побочных продуктов производства. Также сепарация  используется для разделения биологического материала (крови, лимфы и др.) на различные фракции.

Сепараторы - сливкоотделители

Действие сепараторов  основано на использовании центробежной силы, образующейся в барабане при  вращении, для отделения жира от плазмы молока. Скорость выделения  жировых шариков зависит от свойств  и качества молока и условий сепарирования.

По назначению сепараторы можно разделить на сливкоотделители (концентраторы), молокоочистители (кларификаторы), нормализаторы (стандартизаторы) и  гомогенизаторы (кларификсаторы). Имеются  сепараторы, отделяющие белковый сгусток  от сыворотки. Их применяют большей  частью при производстве творога. Каждый из перечисленных сепараторов, за исключением  молокоочистителей, кроме основной функции — сливкоотделения, нормализации молока по жиру, гомогенизации, производит также и очистку молока.

Наибольшее распространение  и значение имеют сепараторы-сливкоотделители. По виду барабана они бывают открытыми, полугерметическими и герметическими.

В открытых сепараторах молоко поступает самотеком и продукты сепарирования (сливки и обезжиренное молоко) по выходе из барабана имеют непосредственный контакт с воздухом. В полугерметических сепараторах молоко также поступает самотеком, но продукты сепарирования отводятся по закрытым трубопроводам. В герметических сепараторах поступление молока и отвод продуктов сепарирования происходят по закрытым трубопроводам. Полугерметические и герметические сепараторы бывают только приводными, а открытые – ручными и приводными.

Открытые сепараторы. В колхозах и совхозах большею частью используют открытые сепараторы. Все сепараторы состоят из следующих основных частей: барабана, где происходит отделение жира от плазмы молока; механизма, поддерживающего и вращающего барабан; сборников для цельного молока, обезжиренного молока и сливок; станины, на которой смонтированы все пере­численные части. Механизм сепаратора приводится в действие от рукоятки, насаженной на валик с большим зубчатым колесом (рис. 1). Последнее передает вращение малому зубчатому колесу, расположенному на другом валу. Это колесо вращается в несколько раз (11,5 раза) быстрее большого. На этом же валу находится и бронзовое винтовое колесо, которое передает движение вертикальному валу-веретену, вращающемуся намного (в 14,6 раза) быстрее винтового колеса. Поэтому при вращении рукоятки со скоростью 45 об/мин веретено, на котором сидит барабан, будет делать 7500 об/мин. Следовательно, и барабан будет вращаться с этой же скоростью.

Веретено имеет шарикоподшипник  и подпятник. На верхнем подшипнике находится пружинный амортизатор. Подпятник установлен в винте, которым  можно изменить высоту веретена и  барабана. Приводной механизм помещен  в станине, расположенной на подставке. Сепаратор имеет звонок,   находящийся  в рукоятке.

Рисунок 2 –  Барабан  сепаратора в разрезе

В барабане (рис. 2) различают следующие части (рис. 3): днище с центральной трубой, которая представляет собой одно целое с днищем и имеет резьбу для гайки, у многих сепараторов в нижней части трубки помещена шпилька, которая входит в прорезь веретена; резиновое кольцо, которое создает герметичность барабана; крестовина, или тарелкодержатель, надевается на центральную трубку днища, положение его на основании днища фиксируется штифтом крестовины. Служит для направления и распределения молока в течение его пути в барабане и для удержания тарелок в определенном подвижном положении; тарелки (нижняя и средние) предназначены для равномерного распределения тонким слоем молока, поступающего из центральной трубки через крестовину.

Тарелки ручных сепараторов  имеют по три отверстия, а приводных  — по четыре, соответственно числу  отверстий крестовины. После постановки тарелок на крестовину отверстия  составляют три (четыре) вертикальных канала, по которым молоко движется вверх, постепенно растекаясь по межтарелочному пространству. Чтобы тарелки не прилегали  плотно одна к другой, на них сделаны  напайки. Нижняя тарелка имеет напайки  с двух сторон и этим отличается от других.

Рисунок 3 –  Основные детали сепаратора:

А — барабан: 1 – днище  с полой трубкой; 2 – резиновое  кольцо; 3 – тарелкодержатель;

4 – нижняя тарелка; 5 –  средние тарелки; 6 – верхняя разделительная  тарелка со сливным отверстием; 7 – крышка барабана; 8 – зажимная  гайка; 

Б — веретено (вертикальный вал):            1 – червячная нарезка веретена; 2 – пятка веретена с шариком; 3 – винт подпятника с контргайкой; 4 – упорный хомутик; 5 – горловой подшипник с пружиной; 6 – крышка горлового подшипника; 7 – прорезь для насадки барабана.

Иногда тарелки пронумерованы: 6 — верхняя разделительная тарелка (отверстий не имеет) служит для отделения  сливок от обезжиренного молока. В  горловине она снабжена припаянной планкой с подвижным, регулирующим жирность сливок винтом. На наружной поверхности  тарелка имеет три ребра, на которые  ложится кожух или крышка барабана. В пространство, образованное между верхней разделительной тарелкой и крышкой, поступает обезжиренное молоко, которое переходит через прорезь, имеющуюся в крышке барабана, в предназначенный для него сборник. Сливки оттесняются к центральной трубке и, поднимаясь вверх под разделительной тарелкой через отверстие сливочного винта, расположенного на ней, выливаются в другой сборник (для сливок).

Крышка, как и днище, массивная, сделана из прочной стали. Крышка заходит своим выступом на нижнем крае в вырез, находящийся в днище. В месте соединения днища и  крышки прокладывается резиновое кольцо во избежание просачивания молока из барабана. Гайка служит  для прочного соединения всех частей барабана. Гайки  больших сепараторов имеют обратную резьбу.

Сепаратор имеет приемник для цельного молока, снабженный краном, поплавковую камеру с поплавком, регулирующим поступление молока в  барабан, два сборника с отводом  для обезжиренного молока и сливок. Станина сепаратора отливается из чугуна и служит для прикрепления механизма, к рабочей части сепаратора. В  станине находится приводной  механизм. Нижняя часть камеры заполняется  маслом для автоматической смазки механизмов сепаратора.

Полугерметические и герметические сепараторы.

 Особенность этих сепараторов  заключается в том, что они  не образуют пены при сепарировании,  так как из барабана удаляются  воздух и газы.

Наибольшее распространение  получили полугерметические сепараторы, в которых молоко из поплавковой камеры по центральной трубке попадает в тарелкодержатели и нижнюю камеру его, откуда оно поступает в пакет тарелок. Пакет заканчивается разделительной тарелкой, под которую устанавливают еще одну верхнюю тарелку. Между разделительной и верхней тарелками образуется камера, где расположен напорный диск для сливок. Вверху крышки барабана имеется горизонтальная перегородка с вертикальными отверстиями для прохода обезжиренного молока.

Между перегородкой и крышкой  образуется камера для напорного  диска, нагнетающего обезжиренное молоко, а между трубками напорных дисков — проход для обезжиренного молока.

Характерной особенностью современных  сепараторов является их универсальность. 

Рассмотрим основные технические характеристики сепараторов-сливкоотделителей

Назначение: Предназначены  для отделения сливок у предварительно подогретого до 40...45 ºС молока или  холодного молока.

Основные моменты которые  целесообразно принимать во внимание при выборе: Производительность по полному обезжириванию обычно на 30% меньше производительности сепаратора в режиме нормализации молока.

Нормализация: Все сепараторы укомплектованы системой ручной нормализации. Устройство автоматической нормализации - сложное инжиниринговое решение  которое обеспечивает требуемую  точность нормализации только при обеспечении:

-       постоянства  потока молока

-       постоянства  температуры молока на входе

-       постоянного  давления на выходе

Поэтому, приобретение автоматических систем нормализации молока целесообразно  рассматривать в комплексе с  приобретением ПОУ.

При рассмотрении систем нормализации следует учитывать что системы  нормализации бывают:

-       нормализация  молока в пределах от уровня  полного обезжиривания до уровня  базовой жирности сырья

-       система  с нормализацией молока и сливок  условно высокой жирности

-       система  нормализации молока и сливок  низкой жирности

-       система  с "подменой" жировой фазы  когда натуральные сливки отводятся  для производства высококачественных  продуктов, а рекомбинированные  сливки вводятся взамен.

-       прочие  системы нормализации с наличием  одной или нескольких линий  подачи добавок в поток нормализованного  молока.

Потери: Современные сливкоотделители нивелируют потери молока путем управления разгрузками с использованием расходомеров, программируемых систем автоматизации  процессами частичных и полных разгрузок

Долговечность эксплуатации: Помимо тривиальных критериев оценки, таких как материалы из которых  изготовлены те или иные узлы и  агрегаты, следует обращать внимание на уровень шумов и вибраций.

Рассмотрим линию по переработки молока в промышленности (рис. 4):

Рисунок 4 – Узел сепарации молока

Сепаратор – сливкоотделитель разделяет молоко на сливки и обезжиренное молоко, он может иметь устройство для нормализации молока. Эффективность  сепарирования зависит от содержания жира в молоке и его температуры, которая рекомендована порядка 35 – 45 ºС. При сепарировании молока нагревание снижает его вязкостные свойства, что положительно сказывается  на отделении жировых шариков  от плазмы молока и образовании сливок. С этой целью молоко, поступающее  с узла приемки на сепаратор предварительно подогревается. Для очистки молока от мельчайших частиц загрязнений, в  основном, биологического происхождения, и частично – микроорганизмов, возможна установка фильтра тонкой очистки  перед подогревателем. Молоко жирностью  выше 4% сепарируют с дополнительным подогревом и уменьшением подачи его в сепаратор. Но при очень  высокой температуре сепарирования  образуется большое количество молочной слизи, резко повышается вспенивание  молока.

Образующиеся сливки поступают  в накопительную емкость, после  пастеризации насосом перекачиваются на дальнейшую переработку. Отсепарированное молоко подается в другую емкость, где  оно нормализуется. Нормализация производится  для установления требуемой массовой доли жира, наполнителей и добавок. Нормализованное по жиру молоко подогревают, (очищают) и гомогенизируют. После  гомогенизации нормализованное  молоко пастеризуют. Пастеризованное  молоко охлаждают и направляют на розлив и упаковывание (укупоривание) или для временного хранения в  промежуточную емкость.

Правила использования  сепаратора.

До начала работы сепаратора необходимо проверить наличие смазочного масла в картере сепаратора и  в масленках. Смену масла в  картере следует производить  по мере его загрязнения, лучше ежемесячно. У приводных сепараторов, имеющих  специальный насосик для смазки веретена, перед началом работы надо сделать 3-4 полных подъема поршня, чтобы  подать масло в веретено. Для смазки применяют специальное масло  марки «сепараторное» или «веретенное». Затем проверяют, правильно ли собраны  барабан и остальные части, исправны ли механизмы, а иногда проверяют  и правильность установки сепаратора на фундаменте.

Устанавливают сепаратор  на твердом фундаменте по ватерпасу. Работу начинают со сборки частей сепаратора. Вначале собирают барабан, для этого  надевают крестовину на центральную  трубку его днища так, чтобы выступ последнего попал в отверстие  крестовины. В канавку днища барабана вкладывают резиновое кольцо. Затем  надевают нижнюю тарелку (снабженную напайками  с двух сторон), потом остальные  тарелки, а в конце — верхнюю  тарелку. Если тарелки пронумерованы, необходимо собрать их строго по номерам. На тарелки надевают кожух барабана и весь барабан в собранном  виде закрепляют соединительной гайкой.

Барабан осторожно надевают на веретено и немного вращают, чтобы  он стал на свое место. Затем надевают сборник для обезжиренного молока, сборник для сливок, поплавковую  камеру с поплавком и приёмный бак для цельного молока. После  этого начинают вращать рукоятку сепаратора, а у приводных —  постепенно пускают в ход шкив. Когда количество оборотов барабана достигает установленной нормы (звонок перестает звонить), наливают в сепаратор  несколько литров воды с температурой 50-60° С для подогревания его частей, после чего откры­вают кран сборника молока и приступают к сепарированию.

Для достижения большей чистоты  приемный бак (для цельного молока) закрывают двойным слоем марли, через которую пропускают молоко, подлежащее сепарированию. Сепаратор  может работать непрерывно 1 час, а  при очень чистом молоке 1½, максимум 2 часа. Если необходимо отсепарировать молока больше, чем это возможно в течение 1½-2 часа, то сепаратор  останавливают, промывают барабан  и снова, собрав его, продолжают сепарирование. После окончания работы пропускают через сепаратор 8-10 л. обезжиренного  молока, чтобы вытеснить из барабана остатки цельного, затем прекращают вращение рукоятки и ждут, пока барабан  остановится сам. У приводных  сепараторов имеется стопорный  механизм для постепенной остановки  барабана.

Разбирают сепаратор после  полной остановки барабана. Сначала  снимают приемный бак, затем поплавковую  камеру, сборники сливок и обезжиренного  молока. Барабан снимают с веретена, выливают содержимое (остатки обезжиренного  молока), ставят в хомутик и развинчивают соединительную гайку, снимают кожух  барабана, а потом опрокидывают тарелки  на стол. Из пакета тарелок необходимо отделить крестовину, или тарелкодержатель; в конце снимают резиновое  кольцо. Все части барабана и молочную посуду сепаратора тщательно моют вначале  теплой (30-40° С) водой, а затем 0,5%-ным  раствором дезмола, ополаскивают теплой водой, обдают горячей и сушат  на специальном стержне для тарелок. Резиновое кольцо промывают только теплой водой и кладут на стол, чтобы  резина не растягивалась. Остальные  части сепара­тора и станину  вытирают чистой тряпкой.

Высокий класс точности сепараторов, специфичность материалов, из которых  изготовлены детали, сложность изготовления и восстановления этих деталей в  условиях ремонтно-механических мастерских предприятия обуславливают необходимость  проведения периодических ревизий  сепараторов, своевременного выявления  недопустимого износа и замену изношенных деталей.

Техника безопасности.

 К обслуживанию сепараторов допускаются лица, знающие устройства сепараторов и особенности их эксплуатации, а также прошедшие инструктаж по правилам безопасности.

Разбирать сепаратор должен специалист, хорошо знающий его устройство. Запрещается снимать, поправлять или  устанавливать детали приемно-отводящего устройства во время вращения барабана, а также тормозить барабан  посторонними предметами. Нельзя работать на сепараторе при наличии посторонних  шумов, задевании барабана за детали приемно-отводящего устройства, вибрации барабана, поломке и потере упругости  пружин горлового подшипника, износе шарикоподшипников и шестерен, попадании  посторонних частиц в картер и  молока или воды в смазочные масла.

Запрещается запускать барабан  с перепутанными тарелками или  деталями от другого сепаратора.

Нельзя допускать дефектов посадочных поверхностей деталей барабана и конусной поверхности веретена.

При износе шарикоподшипников  вертикального вала заменять их можно  только шарикоподшипниками не ниже класса точности, указанного в соответствующих  инструкциях. Для смазки сепараторов  следует применять только рекомендуемые  сорта масел и постоянно следить  за количеством и чистотой масла  в картере.

Запрещается работать на сепараторе с повышенной частотой вращения барабана и на сепараторе, установленном не на фундаменте.

Кнопка управления электродвигателем  должна находиться вблизи сепаратора. Подходы к ней должны быть свободными.

Заключение

Подводя итог обзору процессов  сепарирования в молочной промышленности можно заключить следующее. Рассмотренные  процессы не только могут, но и должны использоваться при производстве молочных продуктов, а их эффективность может  быть обеспечена, в первую очередь, на основании правильного выбора параметров работы сепараторов.

Сепараторы - сливкоотделители помогают людям быстро получить сливки и обрат и сохранить скоропортящиеся  молочные продукты, особенно в жаркое время года. Сливки малой жирности сразу используют в пищу, а из сливок, жирность которых составляет 30-40%, путем сбивания получают сливочное  масло, доводя концентрацию жира до 83%. Однако жир содержится в молоке в  сравнительно небольших количествах, в виде мельчайших шариков, имеющих  размеры в несколько микрон, и  отделить их от общей массы непросто. Если из одного литра молока выделить все жировые шарики, то мы получим  всего около 30-50 г, что будет соответствовать 100% жирности.

Качество любого сепаратора определяется обеспечением выделения  из молока требуемого количества жировых  шариков в течение всего периода  эксплуатации, что может быть достигнуто только за счет стабильности частоты  вращения барабана и возможности  его регулировки.

Список использованной литературы

1.     Ведишев С.М.  Технологии и механизация первичной  обработки и переработки молока: Учеб. пособие / С.М. Ведищев, А.В.  Милованов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос.  техн. ун-та, 2005 – 152 с.

2.   Твердохлеб Г.В., Сажинов Г.Ю., Раманаускас Р.И. Технология молока и молочных продуктов – М.: ДеЛи принт, 2006 – 616 с.

3.   Шалыгина А.М., Калинина Л.В. Общая технология молока и молочных продуктов – М.: КолосС, 2004 – 200 с.