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1、第三節(jié) 離心分離機(jī) 利用離心力來(lái)達(dá)到懸浮液及 乳濁液中固液、液液分離的方法， 通稱離心分離，實(shí)現(xiàn)離心分離操 作的機(jī)械稱為離心機(jī)?？砂捶蛛x 因數(shù)，操作原理及操作方式分類。 常速離心機(jī)：用于分離顆粒不大的懸 浮液和物料的脫水 高速離心機(jī)：用于分離乳狀和細(xì)粒懸 浮液 超高速離心機(jī)：用于分離極不易分離 的超微粒的懸浮系統(tǒng)和高分子的膠體 懸浮液。 過(guò)濾式離心機(jī)：其鼓壁上有孔， 借離心力作用實(shí)現(xiàn)過(guò)濾分離 沉降式過(guò)濾機(jī)：鼓壁上無(wú)孔， 借離心力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)沉降分離 的。 分離式離心機(jī)：鼓壁上無(wú)孔， 轉(zhuǎn)速大。 間歇式離心機(jī)、邊續(xù)式離 心機(jī) 一、 離心分離機(jī)的分離原理與分類 （一）、分離原理 牛乳中含有脂肪、脫脂乳
2、 以及各種固體雜質(zhì)，三者 之間脂肪相對(duì)密度最小， 脫脂乳次之，固體雜質(zhì)相 對(duì)密度最大。將其靜止數(shù) 小時(shí)后，將分成三層。如 圖所示。： 其分離速率遵循斯托克（ Stoke）定律。 其公式 V=2/9g( 1- 2)r2/ (cm/s) 式中 v-球形顆粒的沉降速率， cm/s g-重力加速度， cm/s2 1-介質(zhì)密度， g/cm3 2-顆粒密度， g/cm3 r-脂肪球半徑， cm -介質(zhì)粘度， Pa.s 根據(jù)斯托克定律，用離心力來(lái)代替重力加 速度，可提高沉降速度如圖所示。 V=2/9a( 1- 2)r2/ (cm/s) 式中 a-離心加速度， cm/s2 a= 2r (6.28n)2R 稀奶
3、油在分離轉(zhuǎn)鼓中心較近的出口流出， 脫脂乳在轉(zhuǎn)鼓較遠(yuǎn)的出口流出，雜質(zhì)顆粒 沉于四周底部。 在轉(zhuǎn)鼓中加入一組圓錐 形碟片，由于顆粒所走 的距離減小，所以相應(yīng) 的分離能力就增加。 借離心力的作用使混合 液達(dá)到轉(zhuǎn)鼓中心，重顆 粒（雜質(zhì)）向下移動(dòng)， 最后沉降在轉(zhuǎn)鼓四周， 重液體（脫脂乳）向下 通過(guò)圓盤空間的中心， 經(jīng)最高圓盤上面的通道 從圓盤排出。 二、牛奶分離機(jī)的分類 1、根據(jù)構(gòu)造形式分類 （ 1）開(kāi)放式 牛奶進(jìn)機(jī)前盛于機(jī)身最高端，依靠重力作用從入口進(jìn)料， 同時(shí)使稀奶油和脫脂乳在常壓下排出。一般可采用手搖 式電動(dòng)兩用結(jié)構(gòu)。 （ 2）半封閉式牛奶分離機(jī) 具有開(kāi)放式牛奶進(jìn)料口，牛奶仍依靠重力 進(jìn)料，脫脂乳
4、因離心機(jī)本身形成的壓力， 能封閉式的出料，而稀奶的排出有開(kāi)放式 或封閉式的排出口。 (3)封閉式牛奶分離機(jī) 完全密閉式的，具有封閉式牛奶的入口和封閉式的脫脂乳 及稀奶油的排出口，牛奶借泵或重力作用自空心軸進(jìn)入分離機(jī)， 到達(dá)碟片之間，經(jīng)碟片分離后，因牛奶的高速旋轉(zhuǎn)，并有壓力盤的 作用，造成液封，提高脫脂乳及稀奶油的排出壓力，由于無(wú)空氣進(jìn)入， 不會(huì)產(chǎn)生泡沫。 2、根據(jù)不同用途分 （ 1）牛奶分離機(jī) 牛乳分離機(jī)生產(chǎn)能力 稀奶油與脫脂乳容積比 600升 /時(shí)或以上 1:41:2 100升 /時(shí)或以上 1:41:10 為了提高分離機(jī)的工作效率，要求牛奶在分離前必須預(yù)熱 至 3540C。分離后，還要求脫脂
5、乳中含脂率不高于 0.02%， 同時(shí)對(duì)稀奶油和脫脂乳的容積比有一定的要求。 分離機(jī)底部四周雜質(zhì)的沉淀，也有一定的數(shù)值范圍。 如表所示： 牛奶分離機(jī)生產(chǎn)奶能力 （升 /小時(shí)）（不小于） 沉渣空間容積（毫升） （不小于） 50 100 600 1000 2000 3000 5000 16 25 230 380 1690 2930 3730 （ 1）液體在分離要兩碟片間移動(dòng)的軌跡 在分離機(jī)上開(kāi)有孔，牛乳通過(guò)這些孔進(jìn)入碟片間， 所以應(yīng)把這些孔開(kāi)在稀奶油和脫脂乳的分界面上， 其分界面的半徑 R0與輕重組分的容積比例有關(guān)， 可按下式計(jì)算： R0 (aR2max+R2min)/(1+a)1/2 R0 分界面
6、半徑即轉(zhuǎn)軸中心與碟片孔中心的距離 Rmax碟片最大半徑 Rmin碟片最小半徑 a稀奶油及脫脂乳的容積比 （ 2）分離缽的主要結(jié)構(gòu) 為整個(gè)分離缽的支持 部分，中心管是牛乳 進(jìn)入的通道， 放在底座上面的一、槽溝 內(nèi)，當(dāng)分離缽旋緊時(shí)，可 使頂罩與底座之間封閉。 用于支承杯盤，其內(nèi)部有三 個(gè)溝槽與底座的三個(gè)孔眼配 合中，形成牛乳的通道由此 進(jìn)入分離杯盤中 在盤的內(nèi)外表面焊有突起物， 并有三個(gè)孔與中杯盤配合形 成牛乳上行的通道眼 焊接突 起物，使杯 盤間形成一 定的距離， 不同類形分 離機(jī)，杯盤 數(shù)目不同， 越多離效果 越好，能力 越大，耗能 也在 上無(wú)孔眼，將杯盤分離出來(lái)的稀奶油 匯集，并將稀奶油從其
7、中伸長(zhǎng)的出口 （有一小孔）甩出缽體。 整個(gè)杯盤的錐形外罩， 其作用是當(dāng)乳中密度 較大的脫脂乳被壓到 杯盤邊沿后，即順著 頂罩的內(nèi)側(cè)向上流動(dòng)， 最后通過(guò)頂罩上的脫 乳出品乳出缽?fù)狻?（ 2）凈化機(jī) 。 凈化機(jī)的工作原理和牛乳分離機(jī)相同，僅結(jié)構(gòu)上有所 不同。凈乳機(jī)的碟片上不開(kāi)小孔，碟片間的距離大， 沉渣體積也大 （ 3）凈化均質(zhì)離心機(jī) （ 4）一機(jī)多用的離心機(jī) 既能脫脂，又能凈化和標(biāo)準(zhǔn)化。基本原理是 把牛乳分離成脫脂乳與稀奶油，然后，再在 管道中混合，控制一定量，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，此 種分離機(jī)的沉渣容積比一般分離機(jī)大 。 三、影響生產(chǎn)能力的因素 1、轉(zhuǎn)速 2、脂肪球直徑大小 3、碟片半徑大小 4、碟片仰
8、角大小 5、稀奶油含脂率的控制 提高轉(zhuǎn)速可大大提高 生產(chǎn)能力 直徑越大，分離效果越好， 設(shè)計(jì)時(shí)就考慮能將小的脂肪 球分，目前可分分最小脂肪 球 1-1.3微米，脫脂乳中含 脂率為 0.01-0.02%。 碟片下半徑大，上半徑 小，分離效果越大，但 考慮結(jié)構(gòu)允許值，杯盤 高度和平均半徑的比值 在 0.45-0.7范圍之內(nèi)。 a值理論上越大越好，但受半徑 限制，同時(shí)還與乳的粘度及其 杯盤表面的磨擦系數(shù) 有關(guān)， 一般為 50-600 預(yù)熱后，由于分散介質(zhì)和脂肪球 密度差大，乳的粘度降低，可提 高乳的分離效果，一般為 35- 400C，在全封閉的離心機(jī)，有時(shí) 可達(dá)到 500C 四、注意事項(xiàng) （ 1）在選擇分離機(jī)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況考慮， 生產(chǎn)能力要適當(dāng)。 （ 2）分離機(jī)要有堅(jiān)實(shí)的地基，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸垂直 水平面，各部件應(yīng)精確地安裝。 （ 3）開(kāi)車時(shí)，必須檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及緊固件， 不允許倒轉(zhuǎn)，以防止機(jī)件損壞。 （ 4）封閉壓送式分離機(jī)起動(dòng)和停車時(shí)， 都要由水代替牛乳。 （ 5）連續(xù)作業(yè)時(shí)間，視物料的物理性質(zhì)、 雜質(zhì)度含量而定。 （ 6）對(duì)封閉式壓送式分離機(jī)而言，因具 備一定壓力，故均用一種定容積型旋轉(zhuǎn)泵 或特殊的離心泵，盡力防止泵的脈動(dòng)。 （ 7）充分注意并檢查泵對(duì)吸料管的墊圈 以及泵的軸封等處是否嚴(yán)密，防止空氣 混入。 （ 8）操作結(jié)束后，立即進(jìn)行拆洗干凈， 備下次再用。
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