Механизация процессов доения коров, обработки и переработки молока в личных подсобных и фермерских хозяйствах

Продолжение · 3

Выпускается в трех исполнениях: УДМ-Ф-1 – основное исполнение с 2-тактным доильным аппаратом с периодическим впуском воздуха в коллектор для эвакуации молока («НВС» - низковакуумная система);

Удм-Ф-01 – с двухтактным доильным аппаратом с вибропульсатором, обеспечивающим стимуляцию молокоотдачи в процессе доения;

УДМ-Ф-02 – с доильным аппаратом АДУ-1 в трехтактном исполнении.

Доильная установка обеспечивает раздачу сухих концентрированных кормов во время доения, доение в переносные доильные ведра, промывку и дезинфекцию доильных аппаратов.

В режиме доения работа доильной установки основана на принципе отсоса молока доильным аппаратом из соска коровы. По молочным шлангам оно поступает в доильное ведро, в котором транспортируется вручную до места сбора и хранения. Рабочий вакуумный режим доильной установки обеспечивается вакуумным агрегатом и вакуум - регулятором.

В режиме промывки в такте сосания моющий раствор из ведра промывки засасывается доильным аппаратом и через шланг подается в доильное ведро, где при помощи насадки разбрызгивается и смывает внутреннюю полость доильного ведра. В такте слива раствор через шланг и доильный аппарат поступает опять в ведро промывки.

На рисунках 2…8 представлены основные узлы и агрегаты, входящие в комплект установки УДМ-Ф-1.

1 - доильное ведро; 2 - кольцо; 3 - шланг; 4 - зажим; 5 - шланг переменного вакуума; 6 - смотровое стекло; 7 - молочный шланг;

8 - коллектор; 9 - подвесная часть доильного аппарата; 10 - трубка;

11 - вставка; 12, 14 - патрубки; 13 - пульсатор; 15 - соединитель;

16 - магистральный шланг; 17 - кран; 18 - вакуум-провод станков;

19 - хомут; 20 - гайка; 21 - шайба; 22-фиксатор; 23 - корпус доильного стакана; 24 - сосковая резина; 25 - кольцо; 26 - молочный патрубок

1, 7-прокладки; 2 - диффузор; 3, 14, 19 - опоры; 4 -клапан;

5, 13 - камеры; 6, 15 - корпуса; 8, 9, 17 - гайки; 10, 16 - дроссели;

11 -мембрана; 12, 18 - фильтры

1 - бункер; 2 - винт; 3, 12, 16 - шайбы; 4, 17 - гайки; 5 - козырек;

6 - заслонка; 7, 13 - шплинты; 8 - чека; 9 - лоток; 10 - рычаг; 11 - шнек;

14 - рукоятка; 15 - болт; 18 - тент

1 - ведро; 2 -насадка; 3 - пульсоусилитель; 4, 8 – трубки; 5 - ремень;

6 - пульсатор; 7 - клапан; 9 - коллектор; 10 - кронштейн; 11 - хомут;

12 - гайка; 13 - шайба

1 - вакуум-баллон; 2 - клапан; 3 - гнездо; 4 - прокладка клапана;

5 - шайба; 6 - ниппель; 7 - штуцер; 8 - прокладка

1 - клапан; 2 - крышка; 3 - флажок; 4 - индикатор; 5 - пружина;

6 – стержень; 7 - колпачок; 8, 10 - индикатор; 9 - трубка

1 - автоматический выключатель; 2 - шкив; 3 - глушитель;

4 - вакуумный насос; 5 - электродвигатель; 6 - рама; 7 - кожух;

8 - ремень; 9 - крыша

Для механизации доения коров в индивидуальных хозяйств выпускаются доильные агрегаты отечественного производства АИД-1(2) (рис. 9, 10), а также зарубежных производителей, в частности мобильная установка производства фирмы «Westfalia» (рис.11).

1 - вакуумная установка; 2 - доильный аппарат; 3 - доильное ведро,

4 - тележка

1 - доильное ведро; 2 - доильный аппарат; 3 - узел вакуумметра;

4 - вакуумный кран; 5 - вакуум-провод; 6 - розетка; 7 - изоляционная вставка; 8 – вакуумный насос

а – общий вид; б – схема:

1 - тележка; 2 - рукав поворотный; 3 - насос вакуумный; 4 - глушитель;

5 - резервуар вакуумный; 6 - вакуумметр; 7 - клапан предохранительный;

8 - отстойник предохранительный; 9 - агрегат силовой; 10 - ведро;

11 - аппарат доильный; 12 - колесо поворотное с тормозом

3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МОЛОКА

3.1 Очистка молока.

При доении коров в хозяйстве в доильные ведра фильтрование молока проводят, как правило, вручную, при переливании его из доильного ведра во фляги или танки-охладители с помощью марлевых, вафельных, фланелевых, ватных фильтров или лавсановой ткани. Последняя прочна, легко моется, молоко фильтруется в 4,5 - 5 раз быстрее, чем через ватные фильтры. Молоко фильтруют через марлю в 4...6 слоев, а через тканевые, в том числе лавсановые, фильтры через 2 слоя. Для исключения возможности соскальзывания фильтра во флягу под тяжестью струи молока, обычно используют цедилку с двумя металлическими сетками, между которыми кладут фильтр.

В настоящее время активно ведется работа по созданию эффективных фильтров с фильтрующими элементами длительного пользования, что значительно снижает эксплуатационные расходы и затраты труда на обслуживание этого оборудования. Так, АО «ВНИИКОМЖ» выпускает цедилки ФМЦ-0,2 и ФМЦ-0,05 для фильтрования молока в бидоны и трехлитровые банки (соответственно). Фильтрующий элемент представляет собой сетку из нержавеющей стали, которая промывается моюще- дезинфицирующим раствором с помощью щетки.

Техническая характеристика

В АО «ВНИИКОМЖ» разработаны и выпускаются фильтры ФМ-1,0, ФМ-2,0 и ФМ-0,12 для очистки молока на доильных установках. Фильтроэлементы выполнены из пробивной сетки из нержавеющей стали (толщина листа 0,5 мм), что обеспечивает их долговечность, высокую эксплуатационную надежность и удобство обслуживания при высоком качестве очистки. Регенерация фильтрующей поверхности осуществляется путем предварительной очистки их поверхности щеткой и моющим раствором и последующей промывкой обратным током промывочной жидкости непосредственно в самом фильтре.

Техническая характеристика

При очистке сильно загрязненного молока целесообразно использовать двухступенчатый фильтр ФМ-0,ЗМ (изготовитель - АО «ВНИИКОМЖ»). Наличие двух ступеней очистки (на первой отделяются крупные включения, на второй осуществляется окончательная очистка) обеспечивает высокие эксплуатационные показатели фильтра даже в том случае, если количество загрязнений достигает 140 мг/л. Производительность фильтра в процессе длительной работы в составе доильной установки с молокопроводом составляет 300 л/ч (мгновенная пропускная способность в начальный период работы - до 5 м³/ч), чистота молока - первая группа, номинальная тонкость фильтрации - 65 мкм, диаметр корпуса 960 мм, его высота 140 мм, масса 8 кг.

НПП «Конверсцентр» и АО «Каримос» предлагают для фильтрования молока в фермерских хозяйствах три фильтра различной конструкции: переносной ФПП-01, молочный самоочищающийся типа ФМС и зернистый Ф-01М.

Техническая характеристика

^* Диаметр фильтрующего элемента

Фильтр переносной ФПП-01 (рис. 12) устанавливается на горловине приемной емкости (например, фляги). Поверхность фильтрующего элемента самоочищается в процессе фильтрования организацией пленочного течения, при котором за счет энергии столба жидкости над фильтрующим элементом механическая примесь смывается к его периферии. Регенерация фильтрующего элемента осуществляется после фильтрования 150... 170 л молока пропусканием обратным током промывочной жидкости (например, горячей воды). Самоочистка и регенерация фильтрующей поверхности фильтра типа ФМС (рис. 13) осуществляются аналогичным образом.

Высокая эффективность очистки молока зернистым фильтром Ф-01М достигается за счет последовательного прохождения его через сетку и зернистый слой. Регенерация зернистого наполнителя обеспечивается промывкой обратным током промывочной жидкости (расход более 6 м³/ч) без разгерметизации корпуса.

1 - воронка; 2 - трубопровод подводящий; 3 - преобразователь; 4 - обтекатель; 5 - крышка; 6 - фиксатор; 7 – обруч натягивающий; 8 - фильтрующий элемент; 9 - дно; 10- трубопровод отводящий

Центробежную очистку молока осуществляют на центробежном очистителе (например, ОМ-1А; изготовитель - АО «Плавский машиностроительный завод «Смычка»), в котором под действием центробежной силы, развиваемой барабаном, происходит разделение молока и механических примесей. Очищенное молоко отводится из очистителя, а более тяжелые грязевые частицы осаждаются на стенках барабана. Центробежный очиститель позволяет удалять из молока не только механические примеси, но и слизь, сгустки фибрина, клетки эпителия, форменные элементы крови, а также многие микроорганизмы. Количество извлекаемой примеси составляет примерно 0,06% от массы молока, прошедшего через очиститель.

Техническая характеристика центробежного молокоочистителя ОМ-1А

3.2 Тепловая обработка молока

Проводится с целью обеззараживания молока, а также для сохранения его качественных показателей и продления срока хранения.

Для порционной пастеризации молока и молочных продуктов на малых предприятиях и в фермерских хозяйствах предназначен электрический пастеризатор АО «Оскон». Он представляет собой (рис. 14) термоизоляционную емкость из нержавеющей стали оборудованной вместимостью 80 л. Время нагрева продукта от 18 до 90° С составляет 80... 100 мин. Пастеризатор может работать в автоматическом режиме, потребляемая мощность 11,4 кВт.

Для фермерских хозяйств и кооперации фермеров, арендных и коллективных предприятий машиностроительными заводами выпускаются установки, агрегаты и узлы которых смонтированы на платформе: ОПУ-1, Е4-ОКЛ-0,5, ОКЛ-1-02 и ОКЛ-1-04, Поток Терм 500 и Поток Терм 1000, а также установки, которые конструктивно выполнены на одной раме: МЗ-ОСП-75, А1-ОПЭ. Установка Е4-ОКЛ-1-02 отличается от установки Е4-ОКЛ-1-04 наличием сепаратора - молокоочистителя. В составе же Е4-ОКЛ-1-04 есть фильтр предварительной очистки молока.

Для пастеризации молока на фермах с поголовьем до 100 коров служит электропастеризатор А1-ОПЭ-250 (рис. 15), с поголовьем до 400 коров - А1-ОПЭ, в конструкции которых используется инфракрасный электронагрев, позволяющий обеззараживать молоко от возбудителей туберкулеза и бруцеллеза.

На небольших и средних фермах можно применять пастеризационную пластинчатую установку ОПУ-1 производительностью 100 л/ч, которая выпускается АО «Плавский машиностроительный завод «Смычка». Использование ее эффективно при наличии в хозяйстве 200...300 коров. Она состоит из сепаратора-очистителя, нормализатора и сливкоотделителя, пластинчатого теплообменного аппарата, комбинированного бака, насосов для молока и горячей воды, трубопроводов, пульта управления. Молоко подогревается в секции регенерации пастеризатора, подается на сепаратор, очищается (нормализуется, сепарируется) и по трубопроводам поступает в охла­дитель. Мощность установленных двигателей 10 кВт.

Электропастеризатор А1-ОПЭ-250 с инфракрасным нагревом предназначен для пастеризации молока и его обеззараживания от возбудителей туберкулеза с использованием инфракрасного (ИК) электронагрева в условиях малых молочных ферм (государственных, колхозных, арендных и т.д.) с поголовьем до 100 коров.

В состав электропастеризатора входят бак-накопитель (11), насос (10), пластинчатый регенератор-охладитель (3), секция ИК-нагрева (2), ящик управления (6), 3-ходовой клапан с электроприбором (1), затвор (9), 3-ходовые краны (8), вентиль (5), смотровое стекло (4), гидроаппаратура с Ду = 25 мм, рама (7). Секция ИК-нагрева представляет собой набор кварцевых трубок, последовательно соединенных металлическими переходниками. Внутри трубок циркулирует обрабатываемое молоко. На каждой трубке имеется электронагреватель (кварцевая трубка большого диаметра с обмоткой из нихромового провода). Режим работы ручной и полуавтоматический.

Технологический процесс включает в себя стерилизацию гидросистемы, стерилизацию молока, мойку гидросистемы раствором щелочи и кислоты с промежуточным ополаскиванием водой.

Техническая характеристика

Общий вид электропастеризатора Поток Терем 500 показан на рисунке 16.

Техническая характеристика

Для осуществления пастеризации молока в условиях крестьянских (семейных) и фермерских хозяйств также применяются пастеризационные установки емкостного типа. Это ванны длительной пастеризации (ВДП), резервуары универсальные (РУМ), ванны пастеризационные универсальные (ВПУ) и др.

Ванны длительной пастеризации ВДП-300 и ВДП-600. Эти ванны предназначены для длительной пастеризации молока с выдержкой в течение 30 мин при температуре 63 - 65° С, подогрева молока перед сепарированием до 35 - 40⁰ С, а также для сквашивания молока или обрата при производстве молочнокислых продуктов.

Технические характеристики ванн длительной пастеризации

Продолжение · 4

Ванна пастеризационная универсальная ВПУ 500 (рис. 17) предназначена для тепловой обработки молока и других жидких молочных продуктов.

Выполнена из коррозионностойких сталей и состоит из рабочей емкости (3); электромеханической мешалки (1); термоизоляции (4); термометра (2), а также кранов: слива продуктов (5), подвода пара (6), подвода воды (7); трубы слива конденсата (8).

Для нагрева молока используется пар от стороннего источника (паровой котел типа КВ-200М), для охлаждения – проточная вода.

Техническая характеристика

3.3 Охлаждение молока.

Для охлаждения молока в индивидуальных и фермерских хозяйствах выпускается различное оборудование, обеспечивающее процесс как в бидонах, так и в потоке.

Универсальный молочный бидон-охладитель АДМ-18-000. Отечественная промышленность выпускает его в комплекте оборудования молочной.

Устройство бидона-охладителя показано на рисунке 18. Назначение универсального бидона-охладителя – сбор, фильтрация и охлаждение молока. При доении в молокопровод учитывается молоко от группы коров с помощью мерной линейки. Молоко охлаждается холодной водой из любого источника. Вместимость бидона 185 л, масса 42 кг.

Молоко, поступающее под вакуумом из молокопровода, собирается в приемном бачке в верхней части бидона-охладителя. Из приемного бачка оно самотеком тонкими струйками распределяется по всей внутренней поверхности, охлаждаясь на стенках бидона. Охлаждающая вода омывает стенки снаружи, собирается в емкости под бидоном и возвращается в резервуар для охлаждения или технологических нужд.

Молоко охлаждается до температуры на 5 - 6⁰ С выше температуры охлаждаемой воды при трехкратном ее расходе.

1 - металлический каркас; 2 – комбинированный корпус; 3 - крышка с патрубками

Охладитель молока ОМВ-Ф-8 (рис. 19) предназначен для хранения в специальной среде в течение 20 ч свежевыдоенного молока в стандартных бидонах. Он выполнен в виде открытой водяной ванны 1, подключенной к электрической сети. В конце ванны расположен холодильный агрегат, соединенный посредством терморегулирующего вентиля с испарителем-аккумулятором трубчатого типа. Ванна имеет слой теплоизоляции 4 и облицована ударопрочным покрытием 5 из полистирола.

Автоматический режим работы охладителя задается с пульта управления через реле температуры и датчики, установленные в водяной ванне. Решетка, размещенная над аккумулятором льда, предназначена для установки бидонов.

Охладитель работоспособен в условиях температуры окружающей среды 10 - 35° С и относительной влажности не более 85 %.

На животноводческой ферме до 100 коров достаточно иметь один охладитель, он гарантирует сохранность и качество молока.

1 - водяная ванна; 2 - испаритель-аккумулятор льда; 3 - решетка для установки бидонов; 4 - слой теплоизоляции; 5 - ударопрочное покрытие;

6 - ограждение холодильного агрегата; 7 - бидон с молоком;

8 - холодильный агрегат; 9 - пульт управления; 10 - электронасос

Технические характеристики охладителя ОВМ-Ф-8

Работает охладитель в автоматическом режиме. Через 3 - 4 ч на испарителе образуется достаточное количество льда для охлаждения 200 л молока, и холодильный агрегат автоматически отключается. С этого момента можно устанавливать в водяную ванну бидоны с молоком, после чего автоматически включается электронасос хладоносителя (хладагент Р22), который работает в заданном режиме охлаждения молока. По истечении 2 - 2,2 ч процесс охлаждения заканчивается, и молоко готово к отправке. Охладитель продолжает работу в автоматическом режиме, и следующая остановка холодильного агрегата указывает на его готовность к новому циклу охлаждения.

Также выпускается размерный ряд емкостей для охлаждения и хранения молока, включающий в себя четыре модели: 1000 л молока на (рис. 20) (мод. МЗ-ОСП-75.05); для охлаждения и промежуточного хранения молока, сыворотки на 2000 л (мод. МЗ-ОСП-75.17); для охлаждения и промежуточного хранения молока, хранения и созревания сливок на 500 л (мод. МЗ-ОСП-75.22); для промежуточного хранения молока, сыворотки, обрата на 3000 л (мод. МЗ-ОСП-75.23).

Емкости могут быть использованы под другие жидкие продукты с аналогичной вязкостью и температурным режимом хранения и обработки. Применяются в малых сыродельных и молочных цехах и заводах.

Малогабаритная установка УОМ-1 предназначена для охлаждения молока и нагрева технологической воды в индивидуальных и фермерских хозяйствах (рис. 21).

Техническая характеристика

Пленочная установка молокоохлаждающая В1-ООК-600 (рис. 22) предназначена для охлаждения и кратковременного хранения молока.

В состав установки входят блок-охладитель (7), трубопровод (10), емкость для хранения молока (11), шкаф управления (12), который устанавливается в любом удобном для эксплуатации месте, емкость для ледяной воды (1), насос для воды (4), молокоохладитель (5), льдоаккумулятор (3), емкости для приемки парного (6) и охлажденного (8) молока, холодильно-компрессорный агрегат (2), насос для молока (9).

Установка может поставляться в двух исполнениях: В1-ООК-600.00.000 (блок-охладитель и шкаф управления) и В1-ООК-600.00.000-01 (блок-охладитель, шкаф управления в комплекте с двумя емкостями хранения и соединяющим молокопроводом).

Техническая характеристика

4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА.

4.1 Сепарирование молока

Для переработки молока с целью получения сливок или сливочного масла в условиях индивидуальных и фермерских хозяйств используются различные модели сепараторов-сливкоотделителей, маслоизготовителей (маслобоек), а также универсальное оборудование в виде сепараторов-маслобоек и молочных комбайнов. В бытовых сепараторах с ручным или электрическим коллекторным приводом жирность сливок регулируется полым винтом, расположенным в горловине разделительной головки барабана. Более жирные сливки получаются, если винт несколько ввернуть, при этом он попадает в слой более густых сливок. В процессе сепарирования уточняется его положение по объемному соотношению выхода сливок и обезжиренного молока. Для этого во время сепарирования на одинаковое время подставляются под оба рожка (выхода сливок и обрата) отдельные ёмкости. По весовому или объемному показателю фракций определяется их соотношение и приблизительно жирность сливок.

Бытовые сепараторы для личных подсобных

и фермерских хозяйств

В настоящее время в личных подсобных и фермерских хозяйствах России с поголовьем от 1 до 5 коров бытовой сепаратор-сливкоотделитель является основным средством для переработки молока. Однако широко применяемый в бытовой технике коллекторный электродвигатель не позволяет обеспечить достаточную надежность и долговечность. Время непрерывной работы сепаратора с коллекторным электродвигателем ограничено 30...40 минутами, так как при работе коллекторный электродвигатель сильно нагревается, и требуется время для его остывания. При заклинивании вала такой электродвигатель сгорает менее чем через 30 секунд. Поэтому электропривод с коллекторным электродвигателем достаточно часто выходит из строя.

В стране ежегодно изготавливается около 150 тысяч бытовых сепараторов-сливкоотделителей. Причем в большинстве из них наиболее слабым звеном является морально устаревший электродвигатель коллекторного типа. Отказы составляют до 30%, в основном, из-за снижения напряжения в сети до 200 вольт и менее, что в сельских районах не редкость. Сепаратор на базе коллекторного двигателя перестает выполнять свою основную функцию – обеспечивать скорость, требуемую для разделения молока на сливки и обрат.

Однако в настоящее время основой широкого внедрения на современном рынке интеллектуальных электроприводов для бытовых сепараторов-сливкоотделителей становятся базовые модели индукторного двигателя с электронным управлением.

Быстрое развитие индустрии производства электронных компонентов в последнее десятилетие дало мощный импульс разработкам в области регулируемых электроприводов. Объединение современных возможностей микропроцессорного управления, силовой электроники на основе ЮВТ-транзисторов и новой конструкции электродвигателя индукторного типа позволило создать концептуально новый электропривод, превосходящий традиционный коллекторный по целому ряду показателей:

– энергосбережение – потребляемая мощность в 1 ,5 раза меньше;

– экономия цветных металлов – содержание меди в 10 раз меньше;

– надежность – рабочий ресурс, как минимум, в 10 раз больше;

– время непрерывной работы – не ограничено (у коллекторного не более 30 минут);

– способен стабильно работать при значительных отклонениях напряжения питающей сети от 150 В до 242 В;

– экологичность – отсутствует щеточная пыль.

В настоящее время направление по исследованию и созданию индукторных электроприводов во всех технически развитых странах, в том числе и в России, интенсивно развивается. Оказалось, что электронные преобразователи наилучшим образом сочетаются с двигателями индукторного типа. По энергетической эффективности и регулировочным свойствам индукторные электродвигатели существенно лучше, чем получившие широкое распространение в пищевой промышленности частотно-регулируемые асинхронные.

Основные потребители электроприводов для сепаратора: ООО ПП «ИРИД» (г. Новочеркасск); ОАО «Пензмаш» (г. Пенза); ФГУП ПО «Полет» (г. Омск); ОАО «Плавский машзавод Смычка» (г. Плавск).

В настоящее время малогабаритные молочные сепараторы в России производят как предприятия бывшей отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, так и предприятия бывшего оборонного комплекса. Крупнейшими из них являются: машиностроительный завод "Смычка"(г. Плавск), ПО "Кургансельмаш" (г. Курган), ПО Алтайский тракторный завод (г. Рубцовск), завод "Радиатор" (г. Бугуруслан), Пензенский машиностроительный завод (г. Пенза), Пензенский завод текстильного машиностроения (г. Пенза), производственное предприятие «ИРИД» (г. Новочеркасск) и другие.

Молочное оборудование разрабатывает и предлагает на российском рынке инжиниринговая фирма "Tuchenhagen Москва", входящая в состав промышленной группы "OttoTuchenhagen GmbН & Co. KG" (ФРГ).

Рассмотрим принцип действия и технические характеристики некоторых моделей сепараторов, используемых в малых хозяйствах. Основным рабочим органом в них является разделительный барабан.

Барабан современного сепаратора разрабатывался по описанной ранее схеме. Он является основным узлом, в котором под действием центробежных сил происходит процесс разделения молока на сливки и обрат (плазма). На рисунках 23 и 24 приведены схема конструктивного оформления барабана открытого (полузакрытые и закрытые сепараторы для бытовых целей серийно не выпускаются) сепаратора с периодической ручной выгрузкой осадка бытового сливкоотделителя «Новочеркассец» и его составные части. Тарелкодержатель в нём выполнен из пищевой пластмассы. На его наружной стороне имеются четыре грани для фиксации тарелок. На тарелках имеются три отверстия и несколько выпуклостей, размещенных по конической поверхности. При сборке тарелок в пакет отверстия в них, совпадая друг с другом, образуют три вертикальных канала. По этим каналам молоко поступает в межтарелочные пространства.

сепаратора-сливкоотделителя

в разрезе:

1 – крышка; 2 – основание; 3 – вертикальный канал; 4 – канал подачи молока; 5 – тарелкодержатель; 6 – выход обрата; 7 – регулировочный полый винт; 8 – гайка; 9 – центральный канал; 10 – пакет тарелок; 11 – разделительная тарелка; 12 – кольцо уплотнительное

Отверстия в тарелках расположены таким образом, чтобы при поступлении молока в них происходило основное выделение жира. Расположение отверстий соответствует примерно пограничному слою между объемом барабана, занятым молоком, и объемом, занятым сливками.

Примечание. Непрерывное разделение жидкости на продукты разной плотности осуществляется в пакете тарелок, куда она подаётся через отверстия, расположенные на оптимальном радиусе от центра барабана. Для каждого вида сепараторов расположение отверстий в пакете тарелок определяется исходя из объемной доли дисперсной фазы в разделяемой жидкости. Если тяжелая фракция разделяемой смеси составляет незначительную часть, то нейтральный слой и соответственно отверстие в тарелках должны размещаться на периферии пакета. В случае преобладания тяжелой фракции – ближе к оси вращения ротора. Если содержание легкой и тяжелой фракции одинаково, то отверстие ввода жидкости в пакет тарелок размещают в середине тарелок.

Радиус расположения отверстий в тарелке может быть определен, без учета гидродинамических явлений , по формуле

где R_о – радиус расположения отверстий, см;

R_б и R_м – соответственно малый и большой радиусы рабочей части тарелки, см;

φ – объемное или весовое отношение сливок и обезжиренного молока на выходе из сепаратора.

Пакет тарелок 10 накрыт разделительной тарелкой 11, в горловине которой располагается резьбовое отверстие с полым регулировочным винтом 7. На наружной конусной поверхности имеется шесть ребер, на которые ложится крышка 1 барабана. Образованное пространство между ребрами и поверхностью крышки заполняется обезжиренным молоком. Разделительная тарелка на своей конической поверхности не имеет отверстий, что обеспечивает прохождение между ее внешней поверхностью и крышкой обезжиренного молока, которое выбрасывается по каналу 6 в приемник обезжиренного молока. В пространстве между пакетом тарелок и крышкой (грязевое пространство) скапливаются посторонние примеси, выделяемые из молока.

Гайкой 8 крышка 1 барабана плотно прижимается через резиновое кольцо 12 к нижней части основания 2. При этом весь пакет тарелок сжимается, фиксируется жестко, что исключает возможность перемещения внутри барабана составных его частей. К основным параметрам барабана сепаратора относятся диаметр тарелки, количество межтарелочных пространств, а также толщина слоя разделяемой жидкости между тарелками. Для повышения эффективности разделения жидкостной системы наряду с другими параметрами барабана увеличивают количество межтарелочных пространств. При этом количество межтарелочных пространств сепараторов может быть неограниченным. При конструировании сепараторов количество межтарелочных пространств выбирается в основном из конструктивных соображений и без каких-либо ограничений.

Продолжение · 5

1 – тарелкодержатель; 2 – основание; 3 – кольцо уплотнительное; 4 – пакет тарелок; 5 – крышка; 6 – винт регулировочный; 7 – тарелка разделительная; 8 – гайка

Характер распределения жидкости по высоте пакета тарелок в центробежных сепараторах изучался неоднократно, однако до настоящего времени нет единого мнения по этому вопросу. Видимо поэтому при расчетах производительности сепаратора применяется коэффициент, учитывающий степень использования рабочего объема барабана (0,5...0,7).

Несмотря на это, принято считать, что молоко поступает из молокоприемника по центральному каналу 9 (рис. 23), полностью заполняет канал 4 в тарелкодержателе 5, отверстия 3 пакета тарелок и межтарелочные пространства. При выходе из отверстий тарелок жировые шарики расположены в смеси так же, как и в центральном канале. Однако с перемещением вниз по наклонной поверхности тарелок они подвергаются действию двух сил. Одна из них направлена к оси вращения (всплывание), другая увлекает шарик вместе с потоком смеси в нижнюю часть барабана. Равнодействующая их направлена вниз тарелки. Наклон этой равнодействующей силы меняется и зависит от величины обеих составляющих сил.

Под действием центробежной силы тяжелые частицы (плазма) отбрасываются к нижней плоскости тарелки, а легкие (жировые шарики), напротив, – к верхней плоскости нижележащей тарелки. Скорость перемещения легкой фракции к оси вращения пропорциональна квадрату угловой скорости и радиусу вращения. То есть скорость перемещения жирового шарика наибольшая у наружного края тарелки, что облегчает возможность шарику противостоять потоку, стремящемуся его вывести за пределы барабана. Скорость же течения плазмы снижается к краю тарелки за счет расширяющейся конусной части тарелки. Такое сочетание двух элементов движения шарика и потока ускоряет подъем жира по наклонной поверхности тарелки.

Под действием поля центробежных сил инерции молоко разделяется на две фазы, которые непрерывно выводятся из сепаратора. Легкая фаза (жировые шарики) удаляется через полый регулировочный винт, а тяжелая фаза (плазма) – по внешней поверхности разделительной тарелки в отверстие для обезжиренного молока. Если в эмульсии находятся частицы, характеризующиеся более высокой плотностью, то они накапливаются на внутренней поверхности крышки барабана сепаратора в шламовом (грязевом) пространстве.

Поток обезжиренного молока или смеси стремится вниз по поверхности тарелок барабана, а жировые шарики, преодолевая сопротивление среды, стремятся к оси вращения барабана. Постоянно поступающее из приемника молоко создает непрерывный поток, разделенный на два встречных потока: жировые шарики и смесь обезжиренного молока с шариками. Жировые шарики, увлекаемые потоком вниз барабана, стремятся всплыть (по закону Стокса). Относительная толщина этих потоков определяется отношением количества снимаемых жировых шариков (сливки) к количеству всего молока.

Пакет тарелок собран так, что отверстия в каждой из них формируют общий канал, по которому молоко поступает в межтарелочное пространство. Разумеется, жировые шарики в местах ввода будут подниматься через вводные отверстия вверх.

Как отмечалось ранее, для формирования более равномерных скоростей потоков в межтарелочном пространстве, тарелки делают с выпукло-вогнутыми шипиками (выдавки), которые несколько изменяют направление движения молока в межтарелочном пространстве. Это приводит к образованию незначительной кавитации и возможным изменениям ламинарности потока, но отказаться от них нельзя, они формируют гарантированный зазор между тарелками. Кроме того, для получения ламинарного потока между тарелками необходимо, чтобы количество молока, проходящего через межтарелочное пространство, было меньше критического, при котором появляется турбулентный поток.

На формирование потока большое значение оказывает правильность сборки барабана. Она начинается с тарелки, имеющей выпуклые и вогнутые пукли (шипики). Следующая тарелка – гладкая и так далее, чередуясь через одну. Последняя тарелка в пакете должна быть с выпуклостями (шипиками).

Добиться равномерности потока во всех промежутках тарелок очень сложно. Верхние тарелки при свободном поступлении молока могут быть недогруженными. Барабан бытовых сепараторов заполняется под давлением столба молока в приемной чаше (молокоприемнике).

Заполненный молоком барабан при вращении подобен волчку. Из теории волчка известно, что вращающийся предмет стремится сблизить свою ось вращения с осью наибольшего момента инерции. При вращении тела не вокруг своей оси возникает момент, поворачивающий тело в пространстве так, чтобы компенсировать это несовпадение. Поэтому барабан сепаратора изготавливается как можно тщательнее, чтобы он не испытывал опрокидывающих его усилий. Это учитывается и при проектировании конструкции барабана. Используются решения, при которых момент инерции относительно оси вращения становится больше, чем момент инерции относительно горизонтальной оси. Барабан с широким утяжеленным основанием низкой формы устанавливается выше центра тяжести. Это позволяет барабану, даже если он установлен не вертикально, при вращении автоматически сблизить центр тяжести с осью вращения.

Для более точного совпадения центра тяжести с осью вращения собранный барабан в заводских условиях тщательно балансируется. Однако в процессе сепарирования, как отмечалось, потоки фракций внутри барабана не постоянны. Возможность попадания примесей, слизи и др. меняют количество смеси в различных частях барабана, что приводит к неизбежному смещению центра тяжести от оси вращения на некоторое расстояние. Поэтому опора вертикального вала сепаратора выполнена из эластичного материала, что обеспечивает веретену в опоре-амортизаторе возможность перемещения в горизонтальном направлении для обеспечения автоматической установки оси вращения. Опирается веретено через промежуточную шайбу на винт-подпятник, которым можно поднять или опустить его, регулируя положение выходного отверстия барабана по высоте.

Однако большой угол отклонения центра тяжести от конструктивной оси вращения приводит к перемещению центра тяжести по конической поверхности и, соответственно, к деформации амортизатора. Для снижения деформаций следует более тщательно устанавливать (по уровню) сепаратор и своевременно устранять причины, приводящие к неравномерности потоков фракций в барабане.

Ниже приводится описание конструкции наиболее распространенных бытовых сепараторов.

Сепаратор-сливкоотделитель «Новочеркассец» состоит из следующих основных узлов: приемно-выпускного устройства, барабана и редуктора (рис. 25).

1 – редуктор; 2 – барабан; 3 – кран; 4 – молокоприемник; 5 – поплавок; 6 – камера поплавковая; 7 – приемник сливок; 8 – приемник обрата; 9 – винт; 10 – амортизатор; 11 – шарик; 12, 14 – винты; 13, 15 – гайки; 16 – шайба; 17 – шестерня; 18 – рукоятка; 19 – болт; 20 – веретено

Приемно-выпускное устройство (посуда) обеспечивает равномерную подачу молока в барабан, вывод сливок и обезжиренного молока. Оно содержит молокоприемник 4 с краном 3, поплавковую камеру 6 с поплавком 5, приемник сливок 7 и приемник обезжиренного молока 8.

Молоко через кран 3 молокоприемника 4 и поплавковую камеру 6 подается в барабан, где по центральному каналу и отверстия тарелкодержателя заполняется межтарелочное пространство.

Поплавок регулирует количество поступающего молока в поплавковую камеру и обеспечивает его постоянную величину. При избыточном притоке он, поднимаясь, уменьшает его приток. Это способствует получению сливок одинаковой жирности.

В процессе вращения барабана под действием центробежных сил жировые шарики поднимаются вверх и через отверстие в верхней части разделительной тарелки, оснащенной регулятором 7 (рис. 23) поступают в приемник сливок 7 (рис. 25), а обезжиренное молоко собирается в приемнике обрата 8.

При переработке молока на сепараторе с ручным приводом необходимо раскрутку барабана производить плавно, без рывков, постепенно увеличивая частоту вращения рукоятки, но не более 60...70 оборотов в минуту, что соответствует скорости вращения барабана 10000...11000 об/мин. Для исключения вибрации сепаратор должен быть надежно закреплен в строго вертикальном положении на ровной поверхности стола.

Перед началом сепарирования целесообразно молоко подогреть до температуры 30...40 °С, процедить через фильтр из нескольких слоев марли, так как загрязненное молоко оставляет в барабане осадок, затрудняющий движение фракций по поверхностям тарелок. Затем залить его в приемное устройство, раскрутить барабан до рабочих оборотов и открыть кран. В процессе сепарирования необходимо поддерживать обороты, равномерно вращая рукоятку. Уменьшение скорости вращения барабана приводит к неполному обезжириванию обрата, а увеличение – к быстрому утомлению рабочего и дополнительному износу деталей редуктора.

При одной и той же производительности жирность сливок можно изменять полым регулировочным винтом 7 (рис. 23) с помощью специального регулировочного ключа. Для получения более жирных сливок полый регулировочный винт необходимо ввернуть при этом он приближается к оси барабана и попадает в слой более жирных сливок, а при несколько вывернутом винте получаются мене жирные сливки. При регулировке жирности сливок соответственно изменяется количество выходящего обезжиренного молока. Проверка объемного соотношения выхода сливок и обрата проводится во время сепарирования.

Для прекращения работы сепаратора необходимо закрыть кран и прекратить вращение рукоятки. После окончания сепарирования посуду и барабан разбирают, промывают и сушат. Температура водного раствора и сушки не должны превышать 60 °С. Более подробно с правилами эксплуатации разработчики знакомят пользователей в инструкциях и паспорте на сепаратор.

Техническая характеристика сепаратора «Новочеркассец»

Производительность, дм³/ч не менее 50

Емкость молокоприемника, дм³ не менее 5,0

Жирность обезжиренного молока, % не более 0,05

Рабочее число оборотов барабана, об/мин

(частота вращения рукоятки 60...65 об/мин) 10500...11500

Количество тарелок в барабане, шт 11

Вес барабана с молоком, г 600

Угол наклона поверхностей тарелки, град. 45

Диаметр нижней части тарелки, мм 80

Регулировка объемных отношений

сливок к обезжиренному молоку от 1:4 до 1:10.

Сепаратор-сливкоотделитель РЗ-ОПС с ручным приводом, выпускаемый ОАО «Пензмаш», в условиях личных подсобных и фермерских хозяйствах также позволяет разделять цельное молоко на сливки и обрат с одновременной очисткой фракций молока от примесей.

В комплект сепаратора входит механизм привода, барабан, посуда и крышка. Общий вид сепаратора представлен на рисунке 26. В корпусе привода размещается шестеренчатый механизм, собранный на отдельном кронштейне, который крепится к станине тремя винтами М6х12.

1 – кран молочный; 2 – приемник молока; 3 – поплавок; 4 – поплавковая камера; 5 – приемник сливок; 6 – приемник обрата; 7 – механизм; 8 – барабан

Вращение барабану передается от приводной рукоятки через шестерни и веретено (вертикальный вал). Регулировка веретена по высоте производится посредством шайб 1 и 2 (рис. 27) на заводе-изготовителе.

Смазка шестерен осуществляется за счет захвата червячным колесом 9 масла из стакана 10.

Порядок работы на сепараторе марки РЗ-ОПС не отличается от описанного ранее при рассмотрении работы сепаратора «Новочеркассец». Завод изготовитель рекомендует для сепарирования использовать парное или подогретое до 30...40 °С процеженное молоко жирностью 3...5%.

Раскрутку барабана до рабочих оборотов также следует проводить плавно, без рывков, постоянно повышая частоту вращения рукоятки до 65...75 об/мин. Индикатором номинальной частоты вращения рукоятки является появление масла в кармане маслоуказателя.

сепаратора-сливкоотделителя:

1, 2 – регулировочные прокладки; 3, 8 – винты; 4 – крышка корпуса; 5 – кронштейн веретена; 6 – опора горизонтального вала; 7 – стопор; 9 – червячное колесо; 10 – стакан для смазки

Долговечность и безотказность сепаратора зависит от правильного ухода за ним. Завод рекомендует в новом сепараторе через 40...50 часов работы производить замену масла в картере на свежее для удаления продуктов приработки деталей. Последующая замена масла проводится один раз в полгода.

Техническая характеристика сепаратора РЗ-ОПС:

Производительность, дм³/час не менее 50

Частота вращения барабана, об/мин 9200...10800

Количество тарелок в барабане, шт. 11

Емкость приемника молока, дм³ не менее 5,5

Содержание жира в обрате, % не более 0,05

Регулировка объемных соотношений

сливок к обрату от 1:4 до 1:10

Контроль частоты оборотов барабана маслоуказатель

Габаритные размеры, мм:

длина 380

ширина 288

высота 466

Масса сепаратора, кг 3,05

Сепаратор-сливкоотделитель «Самур-200Э» выпускается Махачкалинским машиностроительным заводом сепараторов. Он предназначен для разделения подогретого цельного молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой сепарируемых фракций от механических примесей. «Самур-200Э» используется в быту, личных подсобных и фермерских хозяйствах.

Сепаратор (рис. 28) состоит из электрического привода, барабана, приемно-отводного устройства и молокоприемника. Производителями рекомендовано сепарировать молоко, нагретое до 45 °С. Как и в рассмотренных ранее сепараторах, под действием центробежных сил механические примеси оседают в виде плотного слоя на внутренней стенке барабана. Выгрузка осадка проводится при полностью разобранном барабане. Периодичность разгрузки – после каждых 30 минут работы.

«Самур-200Э»:

1 – электропривод; 2 – приемно-отводящее устройство; 3 – молокоприемник

Техническая характеристика сепаратора «Самур-200Э»:

Производительность, дм³/ч 150

Продолжительность непрерывной работы, мин не более 30

Частота вращения барабана, об/мин 10000

Электродвигатель:

мощность, кВт 0,25

напряжение, В 220

частота вращения, об/мин 10000

Сепаратор-сливкоотделитель «Самур-600М» выпускается также Махачкалинским машиностроительным заводом для сепарирования и нормализации молока (рис. 29). Выгрузка осадка производится после остановки и разборки барабана. Периодичность разгрузки – не более 1 часа. Жирность сливок регулируется винтом на разделительной тарелке барабана.

Рисунок 29 - Сепаратор «Самур-600М»:

1 – привод; 2 – приемно-отводящее устройство; 3 – молокоприемник

Техническая характеристика сепаратора «Самур-600М»:

Производительность, дм³/ч 600

Продолжительность непрерывной работы, ч не более 1

Частота вращения барабана, об/мин 7500

Электродвигатель:

мощность, кВт 0,37

напряжение, В 380

Частота вращения, об/мин 1360

Масса, кг 70,0

Габаритные размеры, мм:

длина 600

ширина 500

высота 700

Сепаратор бытовой электрический «Ротор» (рис. 30) выпускается Алтайским приборостроительным заводом «Ротор», г. Барнаул. Он предназначен для сепарирования свежего, хорошо процеженного молока с жирностью 3...5%, подогретого до температуры 40...45 °С. На рисунке 31 приведены составные части барабана сепаратора «Ротор».

Рисунок 31 - Составные части барабана сепаратора «Ротор»

Подготовка молока и сепаратора к работе классическая: посуда тщательно промывается в горячем 2% содовом растворе и ополаскивается чистой водой, молоко очищается от инородных примесей и подогревается до 40...45 °С, а сепаратор устанавливается на ровной горизонтальной поверхности стола. Барабан собирается в соответствии с рисунком 31. Особое внимание следует уделить сборке пакета тарелок. Сборка на фиксаторе тарелок начинается с установки тарелки промежуточной с вогнуто-выпуклыми выдавками. Затем устанавливается обычная тарелка без выдавок (гладкая) и так далее. Верхней в пакете должна быть тарелка промежуточная. Специальным ключом с помощью гайки составные части барабана надежно прижимаются к основанию через уплотнительное кольцо, которое создает герметичность конструкции.