離心分離機(jī)在乳制品生產(chǎn)上的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
早在1877年就有“可以旋轉(zhuǎn)的鼓，鼓旋轉(zhuǎn)到一定時(shí)間后，稀奶油浮在表面，然后用普通的方法將其刮下來”這樣的報(bào)道。1879年瑞典的拉瓦爾發(fā)明了第一臺(tái)從牛奶中分離脂肪的離心分離機(jī)。離心分離機(jī)主要用于懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同、又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中分離出奶油）。在現(xiàn)代乳制品加工中，離心分離機(jī)是非常關(guān)鍵的設(shè)備。
1 分離的原理
從歷史的角度說，離心分離是近代的一項(xiàng)發(fā)明。但在許多年前，把一種物質(zhì)從另一種物質(zhì)中分離出來的技術(shù)是靠重力沉降的自然過程。沉降在自然界中每時(shí)每刻都在發(fā)生，例如黃河水中泥沙的沉降。重力沉降是乳品生產(chǎn)中從牛奶中分離脂肪的一項(xiàng)原始技術(shù)，是將兩種或更多相的混合物中的固體顆?；蛞旱螐囊后w中分離出來，主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同、又互不溶解的液體分開，牛奶是一個(gè)固相（雜質(zhì)）和兩個(gè)液相（脫脂乳、乳脂肪）的復(fù)雜分散體系。擠出的牛奶放在容器中靜置一段時(shí)間后，脂肪球向上漂浮并聚集在牛奶的表面，形成一層稀奶油。脂肪球在35℃時(shí)直徑為3μm，脂肪球上浮速度大約為0.6mm/h，這樣的上浮速度肯定不能滿足生產(chǎn)上的需要。
2 離心分離機(jī)的結(jié)構(gòu)
早期的離心分離機(jī)有一個(gè)繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為轉(zhuǎn)鼓，牛奶加入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下各種成分被分離。起初的離心分離機(jī)都是間歇操作和人工排渣的，較早的分離機(jī)中的轉(zhuǎn)鼓僅是一個(gè)空筒，后來轉(zhuǎn)鼓內(nèi)增加了軸向疊置的圓錐形碟片，碟片的增加使沉降面積擴(kuò)大，沉降距離縮短，分離效果顯著改善，并提高了處理能力，這一技術(shù)的應(yīng)用使碟片分離機(jī)迅速發(fā)展。
一組碟片套在中心的分配器上被空心缽軸帶動(dòng)著旋轉(zhuǎn)。
3 分離機(jī)的傳動(dòng)
離心分離機(jī)分離缽中的碟片的旋轉(zhuǎn)是電動(dòng)機(jī)通過蝸輪、空心缽軸和固定在空心缽軸上的分配器，從而使套在分配器上的一組碟片旋轉(zhuǎn)。
4 牛乳在離心分離機(jī)中的分離過程
在離心分離機(jī)中，碟片被固定在頂罩和缽體中心的分配器上。牛乳從空心缽軸進(jìn)入距碟片邊緣有一定距離的垂直排列的分配孔中，牛乳在碟片間形成的分離通道內(nèi)，在離心力的作用下，牛乳中的顆粒或液滴（脂肪球）根據(jù)它們相對(duì)于連續(xù)介質(zhì)（脫脂乳）的密度而在分離通道內(nèi)被分離，其分離過程為：
①脂肪球的密度小，沿分離通道向上向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，匯聚在軸中心后，從稀奶油排出口排出。
②脫脂乳沿分離通道向下向外運(yùn)動(dòng)，到達(dá)碟片邊緣后，向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)上部不開孔的碟片與分離缽錐罩之間的通道，經(jīng)脫脂乳排出口排出。
③牛乳中密度較大的雜質(zhì)沿分離通道被甩向分離機(jī)四周的沉渣室，雜質(zhì)被定期排出?，F(xiàn)代的離心分離機(jī)都有自動(dòng)排渣系統(tǒng)，沉渣排放的情況取決于離心機(jī)的類型，但基本上都是把一定體積的水加入到排水裝置中作為“平衡水”。當(dāng)水從滑動(dòng)缽底部排出時(shí)，滑動(dòng)缽立刻下降，沉渣就沿缽的周邊排出。關(guān)閉缽體的新“平衡水”由伺服系統(tǒng)自動(dòng)供給?！捌胶馑蓖苿?dòng)滑動(dòng)缽底部，克服密封環(huán)的阻力上移關(guān)閉排渣口。沉渣排放時(shí)間約為零點(diǎn)幾秒。離心機(jī)的框架吸收了離開旋轉(zhuǎn)缽的沉渣的能量，沉渣借助重力從機(jī)架排出到下水道、容器或泵中。
5 影響分離效果的因素
從離心分離機(jī)方面考慮，主要影響因素有：分離機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越大，分離效果越好；碟片的形狀及數(shù)目；分離缽的直徑，直徑越大，分離效果越好。
從牛乳方面考慮，主要影響因素有：原料乳中脂肪球的直徑，直徑越大，分離效果越好；原料乳中雜質(zhì)的含量與雜質(zhì)的大??；分離機(jī)中牛乳的流速，若牛乳流速小，那么牛乳在分離通道內(nèi)時(shí)間長(zhǎng)，可將直徑小的脂肪球分離，脫脂效率高；在分離前將物料預(yù)熱，會(huì)提高分離效果，牛乳預(yù)熱后可以使脂肪球的直徑增加，脂肪球與脫脂乳的密度差增大；脫脂乳的黏度降低，根據(jù)斯托克斯定律，上浮速度增大，分離效果也隨之提高。
6 離心分離機(jī)在生產(chǎn)上的應(yīng)用
6.1 凈乳
用離心分離機(jī)除去乳中的雜質(zhì)。牛奶在擠奶等過程中被飼料、塵埃、牛毛和昆蟲等污染，這些雜質(zhì)的密度比牛奶大，在離心分離機(jī)中被甩入沉渣室定期排出，使牛奶凈化，雜質(zhì)度符合標(biāo)準(zhǔn)。
6.2 脫脂
用離心分離機(jī)脫去乳中的脂肪，形成稀奶油和脫脂乳，稀奶油制成奶油和無水奶油，脫脂乳制成脫脂乳制品。
6.3 標(biāo)準(zhǔn)化
在實(shí)際生產(chǎn)中為了達(dá)到乳制品標(biāo)準(zhǔn)的要求，用離心分離機(jī)調(diào)整原料乳中脂肪與非脂乳固體的比例，使其符合成品的比例要求。在干酪生產(chǎn)中若乳脂肪含量較高，則質(zhì)地疏松；乳脂肪含量過低，則質(zhì)地太硬。因此，在生產(chǎn)前需要用離心分離機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
6.4 離心除菌
牛乳中的細(xì)菌特別是耐熱性的芽孢比牛奶的密度大，可用離心分離機(jī)除去。離心除菌是利用特殊設(shè)計(jì)的密封分離機(jī)，稱為離心除菌機(jī)，從牛乳中將細(xì)菌，尤其是一些特殊種屬細(xì)菌形成的芽孢分離出去的加工方法。
離心除菌經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，是一種有效減少乳中芽孢數(shù)的方法，因?yàn)檠挎叩谋戎乇热榇?，離心除菌通常將乳分離成幾乎不含細(xì)菌的部分和含有細(xì)菌和芽孢的濃縮物部分，后者占進(jìn)入離心除菌機(jī)來料的3%。
離心除菌是乳預(yù)處理的一部分，以提高用于干酪和乳粉生產(chǎn)的原乳的質(zhì)量為目的。離心除菌機(jī)與離心分離機(jī)串聯(lián)使用，安裝在上游或下游。當(dāng)經(jīng)過在線標(biāo)準(zhǔn)化后的過量稀奶油的質(zhì)量要求非常重要時(shí)，則離心除菌機(jī)必須安裝在離心分離機(jī)的上游，通過這樣處理會(huì)使稀奶油的質(zhì)量提高，因?yàn)樾柩跹挎呔难挎呷缦灎钛挎邨U菌的數(shù)量會(huì)明顯較少。通常離心除菌時(shí)選用的溫度與離心分離時(shí)相同，如55～65℃或更典型為60～63℃?，F(xiàn)代乳品廠使用的都是一機(jī)多用分離機(jī)。
7 使用離心分離機(jī)時(shí)的注意事項(xiàng)
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)，以提高設(shè)備利用率，減少動(dòng)能消耗。
工作時(shí)分離機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，要有堅(jiān)實(shí)的地基。轉(zhuǎn)動(dòng)主軸要垂直于水平面，各部件應(yīng)精確地安裝，有必要時(shí)在地腳上配置橡皮圈，能起到緩沖作用。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，必須定期更換新油，清除污油，防止雜質(zhì)混入。
開車前必須檢查傳動(dòng)機(jī)械與緊固件，觀察松動(dòng)方向是否符合要求，不允許倒轉(zhuǎn)，以防止機(jī)件損壞。觀察電動(dòng)機(jī)和水平軸的離心離合器是否同心靈活，必要時(shí)進(jìn)行空車試轉(zhuǎn)，聽其是否有不正常的雜音。
封閉壓力式分離機(jī)在啟動(dòng)和停車時(shí)，都要由水代替牛乳，在啟動(dòng)后2～3min內(nèi)就應(yīng)取樣分析，鑒定分離效果。
連續(xù)作業(yè)時(shí)間應(yīng)視物料的物理性質(zhì)、雜質(zhì)含量而定，一般為2～4h，即需停車清洗。為保證質(zhì)量要求，應(yīng)配備2臺(tái)，制定出周密的作業(yè)計(jì)劃及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間表，如發(fā)現(xiàn)分離后的物料不符合規(guī)定指標(biāo)，經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)件后不見效，則應(yīng)立即停機(jī)檢查。
對(duì)封閉壓力式分離機(jī)而言，因具備一定壓力，故應(yīng)選用體積型旋轉(zhuǎn)泵或特殊的離心泵，盡力防止泵的脈動(dòng)使物料流量不均勻。
注意并經(jīng)常檢查泵對(duì)吸料管的周封等處是否嚴(yán)密，防止空氣混入。
操作結(jié)束后，立即拆洗干凈，以備下次使用。
8 結(jié)論
碟片式離心分離機(jī)在乳制品生產(chǎn)中有著不可替代的作用，在生產(chǎn)上能夠?qū)εＤ踢M(jìn)行凈化、脫脂、標(biāo)準(zhǔn)化和離心除菌等，是乳制品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。
