Машины для разделения сложных систем на составные части

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

Разделение измельченного сырья на твердую и жидкую фазы осуществляется на прессах, центрифугах, сепараторах, фильтрах, протирочных машинах, путем прессования, отстаивания, центрифугирования, фильтрации.

Прессование заключается в обработке материала внешним давлением в специальных прессах, которые отжимают жидкую фазу. Механические прессы бывают периодического и непрерывного действия.

Механические прессы периодического действия могут быть рычажными, винтовыми, гидравлическими и пневматическими.

К механическим прессам непрерывного действия относятся шнековые, вальцовые, ротационные, штанговые, кольцевые, ленточные и дисковые.

Отстаивание — процесс разделения неоднородных жидких смесей на фракции, различающиеся по плотности, в поле гравитационных сил. Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций, называемых отстойниками. В отстойниках суспензии и эмульсии разделяют на составляющие в результате осаждения их под действием сил тяжести. Отстойники применяют в сахарной промышленности для разделения сока первой сатурации, в пивоваренной отрасли для отделения пивного сусла от взвешенных частиц белкового осадка.

Центрифугирование — разделение неоднородных суспензий на фракции в поле центробежных сил с помощью центрифуг различных конструкций.

По характеру работы центрифуги делятся на осадительные и фильтрующие; по принципу действия — на непрерывные и периодически действующие; по способу разгрузки —на центрифуги с ручной и механизированной выгрузкой.

В конструктивном плане различают центрифуги с горизонтальным и вертикальным ротором. Осадительные центрифуги оборудованы сплошным ротором, фильтрующие — перфорированным, покрытым фильтрующей тканью.

Центрифуги с ручной выгрузкой применяют обычно для обезвоживания штучных материалов в опытных и малотоннажных производствах.

Сепарирование — процесс разделения неоднородных жидких смесей на фракции, различающиеся по плотности, в поле действия центробежных сил.

По .технологическому признаку сепараторы делятся на три класса: сепараторы-осветлители, применяемые для разделения суспензии (выделение тяжелой дисперсной фазы); сепараторыразделители, предназначенные для разделения эмульсий (выделение легкой дисперсной фазы), и комбинированные сепараторы с двойным пакетом тарелок, т. е. снабженные как осветлительными, так и разделительными тарелками.

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

По способу выгрузки твердой фракции из ротора различают сепараторы с ручной и центробежной выгрузкой.

По характеру выгрузки твердой фракции из ротора сепараторы разделяются на машины с периодической, непрерывной и пульсирующей выгрузкой. В сепараторах с периодической выгрузкой шлам, как правило, выгружают вручную (после остановки и разборки сепаратора).

По конструктивному выполнению устройства для выгрузки твердой фракции сепараторы подразделяют на сопловые и клапанные. Клапанные разгрузочные устройства могут быть 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, в частности, для непрерывного получения дрожжей влажностью 70…75% вместо жидкого дрожжевого концентрата, получаемого при помощи сопловых сепараторов.

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

В открытых сепараторах подача в ротор жидкой смеси и отвод полученных жидких фракций осуществляются открытым потоком. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

В полузакрытых сепараторах жидкость подается в ротор открытым потоком, а отводится одна или обе жидкие фракции под давлением по закрытым трубопроводам. Процесс сепарирования также не изолирован от доступа воздуха. Роторы полузакрытого типа отличаются от роторов открытого типа наличием устройства для вывода продуктов сепарирования под давлением.

В герметических сепараторах подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по закрытым трубопроводам, герметически соединенным с выпускными патрубками. Процесс сепарирования происходит без доступа воздуха.

Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов открытых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отводящих устройств.

В герметических сепараторах исходная жидкость подается в ротор через нижнее подводящее устройство и по каналу полого вертикального вала или через верхнее подводящее устройство; жидкая фракция выводится всегда через верхнее отводящее устройство. Подводящие и отводящие устройства снабжены специальными уплотняющими элементами между неподвижными и вращающимися деталями.

Жидкость можно подавать насосом, расположенным в технологической линии или смонтированным в станине сепаратора. Исходная жидкость поступает в патрубок и нагнетается в ротор напорным диском, выполняющим роль центробежного насоса, через полый вертикальный вал.

Фильтрация — процесс разделения неоднородных систем с твердой дисперсной фазой.

Фильтры предназначены для удаления из пищевых сред различных механических примесей, осадка и отдельных составных компонентов с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость, но задерживать взвешенные в ней твердые частицы.

Основная часть любого фильтра — фильтровальный элемент, в качестве которого используют ткани из волокон растительного и животного происхождения, а также из синтетических, стеклянных, керамических и металлических материалов. Фильтровальные элементы, изготовленные из синтетических волокон (поливинилхлоридные, полиамидные, лавсановые), по своим свойствам во многих отношениях превосходят хлопчатобумажные и шерстяные, так как сочетают высокую механическую прочность с термоустойчивостью и невосприимчивостью к воздействию микроорганизмов.

Металлические элементы выполняют в виде сеток и тканей из нержавеющих сталей, а также перфорированных листов, которые обычно используют при разделении систем, содержащих грубодисперсные частицы, и в качестве опорных перегородок для фильтровальных тканей.

В перерабатывающих производствах применяют фильтры периодического и непрерывного действия. Большинство из них работает в закрытом потоке под вакуумом или при избыточном давлении в системе.

В зависимости от конструкции фильтрующего элемента фильтры делятся на цилиндрические и дисковые.

Цилиндрические фильтры периодического действия бывают с одноразовыми и многоразовыми фильтрующими элементами.

Мембранное разделение — частный случай фильтрования пищевых сред. Сущность всех мембранных методов заключается в разделении и концентрировании сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления или электрического поля (электродиализ).

В перерабатывающей промышленности находит применение баромембранное разделение под действием перепада давления — микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос. Для их осуществления используют мембраны, изготовленные из одинакового материала, но имеющие поры различных размеров. Микрофильтрацию используют для разделения растворов с частицами размером 0,02… 10 мкм, ультрафильтрацию —0,001…0,02 и обратный осмос — 0,0001. .0,001 мкм.

Основной частью фильтрующего аппарата является полупроницаемая мембрана, которая представляет собой тонкую пористую пленку с порами, размеры которых меньше 0,5 мкм. Пленку помещают на макропористую подложку, усиливающую ее механическую прочность. Обычно в качестве подложки применяют пористую нержавеющую листовую сталь толщиной 0.5…3 мм с порами размером 0,5… 10 мкм.

Протирание чаще применяют при получении концентрированных томатопродуктов, соков с мякотью, продуктов детского питания. Измельченное и подогретое сырье протирают на протирочных машинах, состоящих из барабанов с ситами (диаметр ячеек 1,2 …1,5; 0,5…0,8; 0,4…0,5 мм).

Основные конструкции протирочных машин различаются по взаимодействию сита и бичевых устройств. В основу классификации положены следующие признаки:

ситчатый барабан неподвижен, движутся бичи; «инверсивные» протирочные машины, в которых движется сито, а бичи неподвижны, и безбичевые. В них сито совершает сложное вращательное движение вокруг собственной оси и планетарно;

по числу ступеней: одноступенчатые, используемые для первичного протирания растительного сырья; двухступенчатые, входящие в линии изготовления полуфабриката, подвергаемого консервированию; трехступенчатые, включаемые в линии производства концентрированных томатопродуктов;

по конструкции сита: коническое и цилиндрическое; по диаметрам отверстий;

по конструкции бичевых устройств: плоские; проволочные и др.; по загрузочным устройствам: шнековые в сочетании с лопастным устройством с загрузкой по трубе.