Техника

Оборудование

Сепаратор

Сепара́тор (англ. separator «разделитель» от лат. separo)—аппарат, производящий разделение продукта на фракции с разными характеристиками: например, разделение двух жидкостей — моторного масла и воды, или отделение взвеси от жидкости — осадка от вина, и т. д.

Сепарация – процесс разделения на компоненты смесей жидкостей, твёрдых материалов, эмульсий, жидких и газообразных сред с взвешенными частицами. Отделение осуществляется при разных характеристиках составных компонентов: масса, плотность, упругость, размеры частиц и т.д. В процессе разделения не происходит изменения химического состава и свойств элементов смеси. Таким образом, сепарирование – вид обработки для разделения смеси на составные части по физическим свойствам. Операция применяется:

В горнодобывающей промышленности для разделения полезных ископаемых и пустой породы.
В фармакологии и химической промышленности для очистки вещества от примесей и побочных продуктов производства.
В сельском хозяйстве для очистки зерен, муки от растительных остатков и мусора.
В медицине для разделения крови на плазму и клетки, выделения патогенов при диагностике.
В пищевой промышленности для производства сливок и масла, других продуктов, очистки молока от примесей.

Сепаратор в пищевой промышленности — это устройство, используемое для разделения различных компонентов жидкостей или суспензий на основе их плотности и размера частиц. Сепараторы широко применяются в различных отраслях пищевой промышленности для повышения качества продукции, улучшения производственных процессов и обеспечения безопасности пищевых продуктов.

Молоко состоит из множества разнородных веществ с различными свойствами. Свежий цельный продукт представляет собой коллоидно-эмульсионную смесь различных белков, ферментов, лактозы и прочих углеводов, жиров, органических и неорганических солей, фосфолипидов и других веществ. В составе молока также содержатся различные примеси инородного происхождения. Процесс сепарирования молока применяется для разделения компонентов цельного сырья. Операция – обязательный технологический этап производства:

Сливок и сметаны.
Сливочного масла.
Сгущенного молока.
Молочной сыворотки и продуктов на ее основе.
Определённых сортов сыра.
Творога
Других молочных продуктов.

Сепарирование также применяется для очистки молока от различных примесей и микроорганизмов, отрицательно сказывающихся на свойстве продукта. Техника сепарирования молока заключается в механическом отделении более тяжелых частиц и фракций от легких под действием центробежной силы с последующим удалением осадка и отведением разделенных жидких продуктов. В зависимости от типа оборудования и условий технологического процесса осуществляется разделение молока на фракции, очистка от примесей и удаление вредных микроорганизмов. За счёт вращения камеры оборудования для сепарирования молока возникает значительная центробежная сила, которая отбрасывает более тяжелые фракции и частицы к стенкам, откуда они поступают в отводящие патрубки или специальные приемники. Легкие фракции (очищенное молоко или сливки) собираются в середине вращающейся камеры, откуда поступают на хранение или другие этапы производства через отводящий патрубок.

Техника сепарирования молока представляет собой многоэтапный процесс:

Предварительная подготовка: грубая фильтрация, подогрев или охлаждение до заданной температуры (в зависимости от технологии), нормализация кислотности и вязкости.
Подача молока в сепаратор, непосредственно обработка: подготовленное молоко подается через технологическую трубу в аппарат, где очищается или разделяется на компоненты под действием центробежной силы.
Выгрузка остатка, отвод готовых продуктов: отфильтрованные примеси выгружают в специальный приемник, очищенное молоко или сливки и сыворотка (в зависимости от назначения сепарирования) поступают в резервуар для хранения или на дальнейшие производственные этапы.

Различают несколько типов оборудования для сепарирования молока. Рассмотрим устройство и виды, принцип работы сепараторов, особенности обработки на каждом типе оборудования. Сепараторы различают в зависимости от назначения: сливкоотделители, молокоочистители, бактофуги. Конструкция различных типов оборудования несколько отличается. Сливкоотделители используют для отделения жировой фракции молока. После обработки получают сливки или жирное молоко и обезжиренное молоко или сыворотку (в зависимости от требований технологии).

Оборудование состоит из следующих основных узлов:

Станина – несущий элемент сепаратора. На ней зафиксированы остальные узлы и детали оборудования.
Электродвигателя с передаточным механизмом. Привод, состоящий из электродвигателя и передаточного механизма, предназначен для передачи вращения барабану. В современных сепараторах не используют механические устройства для регулирования частоты вращения, оборудование комплектуют преобразователями частоты.
Барабана. Барабан с пакетом тарелок – главный рабочий орган оборудования, в нем осуществляется разделение молока на фракции. Узел выполнен из нетоксичных, стойких к химическому воздействию и высокому давлению материалов.
Приёмно-выводного устройства служит для подачи молока в барабан и отвода сливок и сыворотки.
Системы управления.
Контрольно-измерительных приборов предназначенные для определения и индикации рабочих параметров.

Принцип работы сепаратора базируется на действии центробежной силы, разделяющей жидкость на твёрдую и жидкую фазу. По основной трубе суспензия попадает в верхнюю часть барабана, где очищается от тяжелых элементов, оттуда вытесняется в каналы тарелкодержателя, а после – в сепарационную камеру. Эффективность сепарирования зависит от первоначальных физико-химических свойств молока и рабочих параметров сепаратора. К факторам, влияющим на эффективность обработки, первой группы относят кислотность, количество механических примесей, размер и плотность жировых включений, температуру молока. Чем выше кислотность исходного продукта, тем менее эффективен процесс сепарации. Это связано с повышенной свертываемостью казеина в кислой среде. При этом хлопья свернувшегося белка в форме слизи забивают соответствующее пространство барабана. Агрегаты приходится часто останавливать для чистки и мойки. Рекомендуемая кислотность молока, подвергаемого сепарации – не более 20 «Т. Наличие большого количества примесей также отрицательно сказывается на эффективности сепарирования. Частицы образуют осадок, заполняющий пространство между тарелками. При значительном количестве загрязнений приемная камера сепараторы быстро заполняется, возникает необходимость остановок для чистки агрегатов. Проблему решает автоматическая выгрузка осадка, сепараторы такой конструкции не нуждаются в частых остановках. Большинство жиров в молоке заключены в белковые оболочки и имеют форму шариков. При маленьком размере включений, большинство их не выделяется и переходит в обезжиренную фракцию. Другими словами, чем больше диаметр жировых включений, тем лучше они отделяются на сепараторе и наоборот. Плотность жировых включений также оказывает влияние на эффективность сепарирования молока. Она определяется как отношение размера шарика жира к толщине его белковой оболочки. Чем плотней жировые включения, тем менее эффективна сепарация. Температура – также один из основных факторов эффективности сепарации. Технологии разделения молока на фракции и очистка продукта предусматривает проведение обработки при температуре 45-55 °C, менее 4 °C и 60-85 °С. Сепарирование теплого молока применяется при производстве большинства продуктов. При температуре 45-55 °C продукт хорошо очищается от примесей и разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Обработка охлажденного молока на сепараторе используется в производстве сыра из непастеризованного сырья, сортовых сливок и первичной стандартизации продукта. Эффективность такой сепарации несколько ниже, это связано с изменением вязкости молока. Однократная обработка холодного сырья позволяет получать сливки до 40–42 % жирности. Сепарирование горячего молока применяется при необходимости получения сливок с содержанием жира от 80%. При таком способе обработки, молочные белки частично сворачиваются, обеспечивая освобождение жира. Для увеличения выхода жировой фракции выполняют двухкратную сепарацию. Ко второй группе факторов, влияющих на эффективность сепарирования, относятся давление, скорость вращения барабана, длительность обработки. Увеличение давления способствует более полному разделению продукта, в сепараторах- сливкоотделителях обработка осуществляется при 1,3 МПа. Аналогично влияет повышения скорости вращения и длительность обработки, чем выше угловая скорость барабана, тем лучше осуществляется разделение. Соответственно чем дольше продукт находится во вращающемся барабане, тем полнее отделение жировой фракции.

Контроль качества сепарирования молока осуществляется определением % жирности, содержания белка или примесей и бактерий в полученных обработкой продуктах. Для этого применяются различные методики, утвержденные технологической картой производства.