Лекция 7. Оборудование для разделения неоднородных тел.

План лекции.

1. Методы механического разделения.

Отстойники.

3. Жироловки, отцеживатели и статические разделители.

Центрифуги.

1. Существуют следующие методы механического разделения:

- Отстой или разделение в поле гравитации (отделение текучей фракции).

- Центрифугирование и сепарирование или разделение и очистка в поле центробежных сил или ускорения.

- Фильтрация и просеивание путем пропуска через пористые перегородки.

- Прессование за счет одностороннего сжатия тела и выделения из него текучей фракции.

Продукты, подвергаемые разделению, являются:

- жидкими неоднородными гетерогенными системами (т.е. эмульсиями и суспензиями, например кровь, жировая эмульсия);

- или коллоидно-дисперсными системами (т.е. пластичными или сыпучими телами, например, мясо мускульной ткани, мясная шквара).

Разделение и отстой в поле действия гравитации и центробежных сил возможно при наличии разности плотностей, фаз, составляющих систему (дисперсионную среду и дисперсные частицы). Эта разность является движущей силой процесса.

Одним из главных вопросов при разделении является вопрос о скорости разделения, а именно скорости осаждения или всплытия.

Скорости осаждения частиц твердой или легкой фазы в поле гравитации определяют по формуле Стокса. Однако, формула Стокса справедлива только для частиц строго шарообразной формы. Форма же частиц в пищевых суспензиях и эмульсиях может быть самой разнообразной.

На величину скорости осаждения значительное влияние оказывает также и концентрация частиц.

Если концентрация частиц значительна, то частицы взаимно сталкиваются и как бы «стесняют» движение друг друга, что учитывается специальным коэффициентом (j_с).

К аппаратам для механического разделения относятся отстойники, жироловки, разделители, отцеживатели и песколовки. Все это оборудование является весьма простым по конструкции.

2. Отстойник – это вертикальный двустенный цилиндрический резервуар. Отстойники для жира обладают следующими конструктивными свойствами:

- отношение высоты отстойника (H) к диаметру (D) близко к 1÷ 1, 2 т.е. высота примерно равна диаметру или чуть больше диаметра;

- резервуар снабжается коническим днищем и тепловой рубашкой обогреваемой паром или горячей водой;

- емкость отстойников составляет 0, 85; 1, 5 и 2, 3 м³;

- отстойники снабжаются патрубками для подачи воды, пара в рубашку, для слива воды из рубашки, для установки термометра и слива – фузы или осадка.

Отстойники для бульона предназначены:

- для приема бульона,

- его отстаивания и выделения из него жира,

- отвода методом вытеснения отдельно бульона и отдельно жира.

По конструкции эти отстойники различаются

А) на отстойники с цилиндрическим отделителем жира;

Б) и отстойники с коническим отделителем жира.

Отстойник с коническим отделителем более полно разделяет жир и бульон. Объясняется это тем, что вместо цилиндрического отделителя здесь применен конический отделитель.

Основание конуса довольно близко подходит к внутренним стенкам резервуара и охватывает большую часть площади поперечного сечения его. А эта площадь и является поверхностью возможного всплытия жира.

3. Следующим видом аппаратов этого типа является жироловки, используемые для выделения и улавливания жира, уносимого сточными и промывными водами.

Большая жироловка по конструкции представляет собой горизонтально установленный, прямоугольный, призматический резервуар с соотношением высоты к длине примерно Н/L=1/3÷ 1/4. По всей длине резервуара расположены 3 поперечные перегородки, которые делят резервуар жироловки на 3 секции. Расстояние между перегородками по длине резервуара неодинаково. Оно постоянно уменьшается, т.е. L₁ > L₂ > L₃ > L ₄. В результате весь внутренний объем резервуара разделен на секции уменьшающегося объема. Высоты перегородок меньше высоты жироловки и расположены они в шахматном порядке. Если 1 и 3, начинаясь от верхнего среза, не достают до дна, то 2-я, начинаясь от дна, не достает до верхнего среза жироловки. Вода поступает через вертикальную подводящую трубу в первую секцию и ударяется в перегородку. Здесь задерживаются самые крупные куски жира. Мелкие куски жира уносятся потоком через перфорацию в 1-ой перегородке во вторую секцию. Здесь они задерживаются 3-ей перегородкой, а ил (грязь) оседает на дне жироловки и задерживается 2-ой перегородкой. Очищенная от частиц жира и грязи вода через патрубок на боковой стенке жироловки стекает по назначению.

4. Центрифуги предназначены для разделения неоднородных систем с довольно большим содержанием твердого осадка, а сепараторы, наоборот, с малым.

Центрифуги классифицируются следующим образом:

- по структуре рабочего цикла

А) периодического; Б) непрерывного; В) полунепрерывного действия;

- по типу рабочего органа

А) отстойные; Б) фильтрующие;

- по конструкции рабочего органа

А) барабанные; Б) стаканчиковые;

- по расположению рабочего органа

А) с вертикальным барабаном; Б) с горизонтальным барабаном;

- по расположению привода к вертикальным барабанам

А) с нижним расположением; Б) с верхним расположением привода.

Центрифуги используются

- для предварительного отделения жира от шквары;

- для предварительного обезвоживания кишечного сырья перед сушкой и ускорения посола кишок

- для отделения экстрактов при производстве пепсина, инсулина, и активированного угля;

- для обезвоживания коагулированной крови и т.д.

Конструкции центрифуг весьма разнообразны. Однако, не смотря на разнообразие, у них есть и общие черты.

У всех центрифуг есть станина, есть рабочий орган – барабан, привод, устройства для подачи сырья и приема продуктов центрифугирования и ряд других узлов и деталей.

Разница между отстойными и фильтрующими центрифугами заключается, прежде всего, в устройстве барабана или ротора.

У отстойных центрифуг барабан, как правило, сплошной. У фильтрующих – сетчатый или перфорированный.

В некоторых центрифугах для отвода твердого осадка используются различные устройства. Например, в центрифугах НОГШ-325 для отвода осадка используются шнек.

Вопросы для самопроверки: Какиеследующие методы механического разделения? Что относится к аппаратам для механического разделения? Что такое отстойник? Какими конструктивными свойствами обладают отстойники для жира? Для чего предназначены отстойники для бульона? Для чего используют жироловки? Что представляет собой большая жироловка? Для чего предназначены статические разделители? На чем основан принцип действия статических разделителей? Что такое отцеживатель? Для чего предназначены центрифуги? Как классифицируются центрифуги? Какова конструкция центрифуг?