Проектирование и расчет дрожжевого сепаратора ВСЖ-2

Назначение и область применения дрожжевого сепаратора ВСЖ-2. Общее устройство и классификация аппаратов этого класса. Их технические характеристики. Усовершенствование конструкции, алгоритм уточненного механического и энергетического расчета сепаратора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Устройство и принцип действия

дрожжевой сепаратор аппарат

1.1 Назначение и область применения

Для разделения жидких смесей (эмульсий) по их плотности в пищевых производствах, в особенности на предприятиях молочной промышленности, широко применяются жидкостные сепараторы. Эти машины применяются также для концентрирования или осветления (очистки) суспензий, дисперсной фазой которых являются твердые частицы с плотностью, отличающейся от плотности дисперсионной среды (зёрна крахмала, дрожжи, частицы белковой мути в пивном сусле и др.).[1]

В быстровращающемся роторе сепаратора процесс естественного отстоя жидкой смеси интенсифицируется примерно в миллион раз как благодаря замене ускорения силы тяжести центростремительным ускорением, так и вследствие уменьшения рабочей высоты отстойника до величины межтарелочного зазора в пакете конических вставок (тарелок) или ширины кольцевой щели между цилиндрическими вставками, в которых обеспечивается ламинарный режим течения жидкости.

Таблица 1. Применение жидкостных сепараторов по отраслям пищевых производств

Отрасль	Назначение
Молочная	Разделение молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат). Разделение сливок на высокожирные сливки и обезжиренную плазму. Обезжиривание сыворотки. Нормализация молока. Очистка молока от механических загрязнении. Очистка молока с одновременной гомогенизацией его. Отделение подсырного сгустка от сквашенного молока в производстве творога
Мясная	Очистка, обезвоживание и отбелка животных жиров. Разделение крови на сыворотку и форменные элементы
Рыбная	Очистка и обезвоживание жира морских животных. Извлечение жира на печени трески. Осветление медицинского рыбьего жира
Пиво-безалкогольная	Осветление пивного сусла и готового пива. Осветление фруктовых соков и кваса
Дрожжевая, спиртовая	Осветление дрожжевого сусла. Осветление мелассы (патоки)
Винодельческая	Осветление молодых пиломатериалов при снятии их с дрожжей. Осветление сусла прессовых фракций. Выделение, дрожжей из вываренной дрожжевой гущи при обработке отходов виноделия
Крахмало-паточная	Выделение кукурузного крахмала из крахмало-белковой суспензии. Сгущение глютена. Осаждение картофельного крахмала
Масло-жировая	Рафинация растительных масел. Промывка и обезвоживание нейтрализованного масла. Восстановление и очистка животного масла
Кондитерская	Очистка какао, масла, сахарной глазури
Медицинская	Отделение биомассы от культуральной жидкости после направленной ферментации или биосинтеза витамина В12 культурой пропионо-вокислых бактерий

В некоторых пищевых производствах возможно применение сепараторов для бактериофугирования -- отделения от продукта живых микроорганизмов или их субстратов после теплового уничтожения и ряда других технологических процессов.

Основные области применения жидкостных сепараторов в пищевых производствах приведены в табл. 1.

1.2 Общее устройство и классификация жидкостных сепараторов

По динамическим свойствам своего механизма жидкостной сепаратор является сверхцентрифугой, ротор которой вращается со скоростью, выше критической. Центробежная сила позволяет воздействовать на частицы столь малой величины, на которые сила тяжести почти не влияет. Степень интенсификации процесса естественного отстоя жидкой смеси и острота сепарации, получаемая при определенной скорости потока, протекающего через ротор сепаратора, зависят от скорости разделения частиц в жидкости, а также от расстояния, которое они должны пройти в процессе разделения. Этими двумя факторами обусловливается принцип тонкослойной, репарации.

Различные эмульсии и суспензии можно разделить одним и тем же сепаратором. В каждом случае требуются частные специфические изменения базовой конструкции сепаратора. Это обстоятельство заставляет относить сепараторы в отличие от всевозможных центрифуг, сверхцентрифуг и ультрацентрифуг, способность которых разделять жидкие смеси определяется в основном скоростью вращения рабочего органа и его размерами, к категории специализированных машин. Па рис. VI-I показан общий вид сепаратора.[1]

Машины для разделения жидких пищевых продуктов можно классифицировать по различным признакам. В основу классификации положены следующие характерные признаки:

1) технологическое назначение

2) тип ротора; способ и характер выгрузки твердой фракции (шлама)

3) конструкция разгрузочного устройства для твердой фракции

4) способ подачи исходного продукта и вывода полученных жидких фракций.

По технологическому назначению сепараторы делятся па три класса: сепараторы-разделители, применяемые для разделения смеси жидкостей, не растворимых одна в другой, и для концентрирования суспензий и эмульсий; сепараторы-осветлители, предназначенные для выделения твердых частиц из жидкости; комбинированные сепараторы, служащие для выполнения двух или более операций переработки жидкой смеси.

По типу ротора различают сепараторы тарельчатые и камерные. Ротор тарельчатых сепараторов укомплектован пакетом конических вставок (тарелок), которые делят поток обрабатываемой жидкости на параллельные тонкие слои; ротор камерных сепараторов имеет реберную вставку (при одной камере) или комплект концентричных цилиндрических вставок, разделяющих его объем на кольцевые камеры, по которым обрабатываемая жидкость протекает последовательно.

Рис.1. Общий вид сепаратора:

1-- ротор; 2 -- устройство для подачи исходного продукта; 3 -- устройство для вывода отсепарированной жидкости; 4 -- вертикальный вал; 5 -- приводной механизм; 6 -- станина

По способу выгрузки твердой фракции из ротора различают сепараторы с ручной и центробежной выгрузкой. Сепараторы с ручной выгрузкой шлама имеютчтростую коиструкциюлведорогн о изготовлении и могут быть эффективно использованы при малой начальной концентрации твердой фазы в сепарируемой жидкости. Преимущества сепараторов с центробежным удалением шлама -- большая длительность их непрерывной работы и возможность автоматизации процесса сепарирования.

По характеру выгрузки твердой фракции из ротора, т. е. по выполнению этого действия во времени, сепараторы разделяются на машины с периодической, непрерывной и пульсирующей выгрузкой.



Рис. 2. Общие виды некоторых жидкостных" сепараторов:

а -- сепаратор-разделитель полузакрытого типа с ручной выгрузкой осадка -- ОСН;

б - сепаратор-разделитель открытого типа с центробежной непрерывкой выгрузкой осадка -- ВСЖ-2;

в -- сепаратор-осветлитель полузакрытого типа с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка -- ВСС;

г -- сепаратор-осветлитель камерный полузакрытого тина -- ВСМ

В сепараторах с периодической выгрузкой шлама всегда применяется ручная выгрузка (после остановки сепаратора и разборки его ротора).

По конструктивному выполнению разгрузочного устройства для твердой фракции сепараторы подразделяются на сопловые, клапанные, с верхним, или -нижним расположением подвижного затворного элемента. Сопловые сепараторы эффективны при отсутствии крупных частиц в сепарируемом продукте и возможности добавления воды для облегчения выгрузки шлама.

Клапанные сепараторы могут быть применены, для многих операций, в частности, для непрерывного получения дрожжей влажностью 70--75% вместо жидкого дрожжевого концентрата, получаемого при помощи сопловых сепараторов.

Каждая из конструктивных разновидностей разгрузочного устройства для твердой фракции в так называемых «саморазгружающихся» сепараторах с верхним или нижним расположением подвижного затворного элемента и с радиальным перемещением подвижного затворного элемента имеет свои достоинства и недостатки. Отбор наиболее рациональных конструкций для соответствующих условий производства требует всестороннего сравнительного исследования их.

По способу подачи исходного продукта и вывода полученных жидких фракций - различают сепараторы трех типов: открытые, полузакрытые и герметические.

Характерная особенность тонкослойной сепарации -- возможность конструктивного приспособления ротора к заданным требованиям технологических процессов переработки и очистки различных жидких продуктов. Ротор можно приспособить для разделения смеси жидкостей, нерастворимых одна в другой; для разделения или осветления суспензий и эмульсий; для выполнение двух или более операций переработки жидкой смеси, наприме...