Закономерности режима процесса сепарирования

Масса сливок, получаемых при сепарировании молока, зависит от массовой доли жира в цельном молоке при условии ее стабильности в получаемых сливках:

где К —коэффициент, учитывающий потери (п) сливок при сепарировании

[К= (100 —n)/100]; m_{ц м} — масса цельного молока, поступающего в сепаратор; ж_ц.м, ж_{об. м}, ж_ся — массовая доля жира соответственно в цельном и обезжиренном молоке и сливках.

Фактический выход сливок из 100 единиц сырья при сепарировании можно рассчитать по следующей формуле:

где m _ф.сл — фактическая масса сливок, полученная при сепарировании; m _{ф цм} — масса цельного молока, фактически подвергавшегося сепарированию.

Особенность фракционного разделения молока в сепараторе-сливкоотделителе заключается в следующем. Траектория движения жирового шарика состоит из двух стадий: стадии проникновения жирового шарика через толщу плазмы и осаждения его на поверхности тарелки и стадии перемещения жирового шарика по наружной поверхности тарелки от периферии к центру.

Жировой шарик, осевший на поверхности тарелки, находится под воздействием двух сил, направленных в противоположные стороны. Первая направлена по образующей и представляет собой силу лобового давления потока, т. е. жировые шарики движутся с потоком молока вниз к периферии тарелок со скоростью потока vn. Вторая сила — это тангенциальная составляющая силы Стокса; так как жировые шарики находятся под действием центростремительного ускорения, они будут всплывать (двигаться) к центру барабана со скоростью Стокса (vст). В межтарелочных пространствах сепаратора-сливкоотделителя при сепарировании появляются два потока: поток молока, обезжиривающегося по пути своего движения вниз, и поток сливок (жировые шарики), движущихся в противоположном направлении.

Схема движения жировых шариков в межтарелочном пространстве сепаратора-сливкоотделителя

При входе в межтарелочное пространство жировые шарики будут более или менее равномерно распределены в потоке, но те из них, которые окажутся ближе к нижней тарелке, быстро перейдут в сливочный слой. В верхней части тарелки у выхода сливок будет максимальнаятолщина сливочного слоя, включающая наиболее крупные жировые шарики. В нижней части тарелки будут осаждаться наиболее мелкие жировые шарики. Скорость потока здесь будет минимальной из-за увеличения межтарелочного пространства, а скорость Стокса максимальной из-за увеличения радиуса тарелки. Направление движения жирового шарика можно определить путем сопоставления значений скорости потока и скорости Стокса. Если v_ст < v_п, то жировой шарик движется к периферии, если v_ст > v_п, то жировой шарик будет унесен к центру барабана.

Процесс сепарирования можно разделить на три стадии В первые несколько минут сепарирования массовая доля жира в обезжиренном молоке нестабильна, постепенно уменьшается и в течение определенного периода времени достигает минимального значения (нормативное значение ж_{о6 м} = 0,05 %). Это время называется стадией неустановившегося режима сепарирования (стадия I). Продолжительность ее зависит от температуры сепарируемого молока, от времени, за которое будет достигнута рабочая частота вращения барабана.

Стадия II называется стадией установившегося режима, когда массовая доля жира в обезжиренном молоке достигает нормативного значения и какое-то время не изменяется. В зависимости от различных факторов (механической чистоты молока, кислотности, производительности сепаратора и др.) эта стадия может продолжаться от 40 до 120 мин.

По окончании этого срока начинается стадия сепарирования III, когда массовая доля жира в обезжиренном молоке начинает увеличиваться. Причиной этого могут быть заполнение грязевого пространства сепаратора механическими примесями и сепараторной слизью, а также загрязнения межтарелочных пространств сепаратора.

На производстве для избежание потерь жира исключают стадии I и IIIпутем подготовки сепаратора к работе и своевременной остановки сепаратора на мойку при заполнении грязевого пространства.

Дата добавления: 2015-07-12