Вывод жидкости (самотеком)

Жидкая фракция, образовавшая полый цилиндр под действием центробежной силы, течет по винтовому каналу между шнеками конвейера из конической в цилиндрическую часть ротора. Там жидкость перетекает через регулируемые водосливы и оказывается в центральной камере сборного сосуда, из которой уходит самотеком.

Вывод жидкости (под давлением)

Некоторые декантаторные центрифуги оборудованы напорными дисками (поз. 4 на рис. 6.2.46) для удаления жидкой фракции под давлением. Жидкость, переливающаяся через водосливы, попадает в напорную камеру, где ей снова придается форма полого вращающегося цилиндра. Каналы неподвижного напорного диска погружены во вращающуюся жидкость, что создает перепад давлений. Жидкость направляется вниз по каналам, преобразовывая энергию вращения в напор, достаточный для переключения жидкости из установкина дальнейшую переработку.

Непрерывный процесс

В декантаторной центрифуге все три этапа – приток, осаждение и раздельный вывод жидкой и твердой фракций – объединены в один непрерывный процесс. Внутренние стенки секций корпуса обычно снабжены ребрами или пазами для удержания твердого осадка от соскальзывания во время вращения конвейера.

Коническая секция заканчивается цилиндрическим выступом с одним или двумя рядами выгрузных отверстий (в зависимости от типа машины). Во избежание истирания эти отверстия в большинстве случаев оснащены сменными подшипниками из стеллита или керамических материалов.

Цилиндрическая часть заканчивается наконечником с четырьмя (или более) переливными отверстиями, определяющими радиальный уровень жидкости в роторе. Этот уровень можно легко изменить регулировкой водосливных колец. В тех случаях, когда очищенная жидкая фракция удаляется с помощью напорного диска (4), регулируемые водосливы выводятся в сборную камеру.

Ротор приводится в движение электродвигателем через клиноременную передачу.

Основные узлы

Основными узлами декантаторной центрифуги являются барабан, конвейер и редуктор (вместе составляющие ротор), а также рама с кожухом, сборные сосуды, приводной двигатель и ременная передача.

Барабан

Обычно барабан состоит из одной конической секции и одной или нескольких цилиндрических секций, соединенных с помощью фланцев. Цилиндрическая часть служит резервуаром для жидкой фракции в конической – собирается твердая фракция.

Шнековый конвейер

Шнековый конвейер подвешен в барабане на подшипниках и, вращаясь медленнее или быстрее, чем барабан, проталкивает осадок к местам его выгрузки в конической секции центрифуги. Конфигурация шнеков конвейера различается в зависимости от назначения. Шаг конвейера (расстояние между шнеками) может быть большим или малым, и шнеки могут быть перпендикулярны оси вращения или перпендикулярны по отношению к конической части барабана. Большинство моделей оборудовано одношнековыми конвейерами, но у некоторых – двойные шнеки.

Редуктор

Назначение редуктора – обеспечить эффект скручивания за счет разности скоростей вращения барабана и конвейера. Он закреплен на пустотелом валу барабана и приводит во вращение шнековый конвейер через соосный шлицевый вал. Из противоположного конца редуктора выступает насадка на его центральный вал. Эта насадка может приводиться в движение вспомогательным двигателем, позволяющим поддерживать иную, чем у барабана, скорость вращения конвейера. Редуктор может быть планетарного или циклоидального типа. Первый обеспечивает отрицательную скорость перемещения (конвейер вращается медленнее, чем барабан), а второй, оснащенный валом эксцентрика, обеспечивает положительную скорость перемещения.

Рама и корпус

Существуют различные конструкции рам и корпусов, но в принципе рама – это жесткая конструкция из мягкой стали, несущая части ротора и опирающаяся на виброизоляторы. Корпус представляет собой сварную конструкцию из нержавеющей стали с навесным кожухом, в котором заключен барабан. Он разделен на отсеки для сбора и удаления разделенных твердой и жидкой фракций.

Жидкость может выводиться либо самотеком, либо под давлением с помощью напорного диска (поз. 4 на рис. 6.2.46). Твердый осадок сбрасывается под действием собственного веса (при необходимости этому помогает вибратор) в сборную емкость либо на транспортную конвейерную ленту.

Гомогенизаторы

Технология разрушения жировых шариков

Гомогенизация стала стандартным производственным процессом, повсеместно практикуемым в качестве средства удерживания жировой эмульсии от разделения под действием силы тяжести. Голен (Gaulin), который разработал этот процесс в 1899 г., дал ему следующее определение на французском языке: “Fixer la composition des liquides”.

Сначала гомогенизация приводит к расщеплению жировых шариков на гораздо более мелкие (см. рис. 6.3.1). В результате уменьшается образование сливок и может также быть снижена тенденция шариков к слипанию или образованию крупных агломератов. В основном гомогенизированное молоко производится механическим способом. Оно на высокой скорости прогоняется сквозь узкий канал.

Разрушение жировых шариков достигается сочетанием таких факторов, как турбулентность и кавитация. В результате диаметр шариков уменьшается до 1 мкм, и это сопровождается четырех-шестикратным увеличением площади промежуточной поверхности между жиром и плазмой. В результате перераспределения оболочечного вещества, полностью покрывавшего жировые шарики до их разрушения, вновь образованные шарики имеют недостаточно прочные и толстые оболочки. В состав этих оболочек также входят адсорбированные белки плазмы молока. Фокс вместе со своими коллегами *исследовал жиропротеиновый комплекс, полученный в результате гомогенизации молока. Он доказал, что казеин является протеиновым слагаемым комплекса и что он, возможно, связан с жировой фракцией через полярные силы притяжения. Он также установил, что казеиновые мицеллы активизируются в момент прохождения сквозь клапан гомогенизатора, вызывая предрасположенность к взаимодействию с жировой фазой.

Требования к процессу

Физическое состояние и концентрация жировой фракции во время гомогенизации влияют на размеры жировых шариков. Гомогенизация холодного молока, в котором жир в основном присутствует в затвердевшем состоянии, практически неосуществима. Обработка молока при температуре 30–35°С приводит к неполной дисперсии жировой фракции. Гомогенизация по-настоящему эффективна, когда вся жировая фаза находится в жидком состоянии, причем в концентрациях, нормальных для молока. Продукты с повышенной массовой долей жира имеют тенденцию к образованию крупных скоплений жировых шариков, особенно при низкой концентрации протеинов сыворотки на фоне высокого содержания жира. Сливки с жирностью выше 12% не могут быть успешно гомогенизированы при стандартном повышенном давлении, потому что из-за недостатка мембранного материала (казеина) шарики жира слипаются в гроздья. Для достаточно эффективной гомогенизации на один грамм жира должно приходиться 0,2 грамма казеина.

Процессы гомогенизации, проводящиеся под высоким давлением, приводят к образованию маленьких жировых шариков. С ростом температуры гомогенизации возрастает дисперсность жировой фазы – соразмерно с уменьшением вязкости молока при повышенных температурах.

Обычно гомогенизацию проводят при температуре от 55 до 80°С, под давлением от 10 до 25 МПа (100–250 бар), в зависимости от типа обрабатываемого продукта.

Характеристики потока

При прохождении потока по узкому каналу его скорость возрастает.

Скорость будет расти до тех пор, пока статическое давление не снизится до такого уровня, при котором жидкость закипает. Максимальная скорость главным образом зависит от давления на входе. Когда жидкость покидает щель, скорость снижается, а давление начинает расти. Кипение жидкости прекращается, и паровые пузырьки взрываются.

Теории гомогенизации

За годы применения процесса гомогенизации возникло много теорий, объясняющих механизм гомогенизации при высоком давлении. Две теории, объяснящие дисперсную систему нефть – вода по аналогии с молоком, где диаметр большинства капель составляет меньше 1 мкм, не устарели до настоящего момента.

Они дают объяснение влияния различных параметров на эффективность гомогенизации.

Теория разрушения шариков турбулентными водоворотами (“микровихрями”) основана на том, что в жидкости, движущейся с высокой скоростью, возникает большое количество турбулентных микропотоков.

Если турбулентный микропоток сталкивается с соразмерной ему каплей, последняя разрушается. Данная теория позволяет предвидеть изменения результатов гомогенизации при изменении применяемого давления. Эта связь была обнаружена во многих исследованиях. С другой стороны, теория кавитации гласит, что капельки жира разрушаются ударными волнами, возникающими при взрывах паровых пузырьков. Согласно этой теории, гомогенизация происходит при покидании жидкостью щели. Таким образом, противодавление, необходимое для кавитации, имеет в этом случае большую значимость. Это было подтверждено на практике. Однако гомогенизация возможна и без кавитации, но в таком случае она менее эффективна.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: