第三节 　离心分离机

　　利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固液、液液分离的方法，通称离心分离，实现离心分离操作的机械称为离心机。可按分离因数，操作原理及操作方式分类。

常速离心机：用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水

高速离心机：用于分离乳状和细粒悬浮液

超高速离心机：用于分离极不易分离的超微粒的悬浮系统和高分子的胶体

悬浮液。

过滤式离心机：其鼓壁上有孔，借离心力作用实现过滤分离沉降式过滤机：鼓壁上无孔，借离心力作用来实现沉降分离的。分离式离心机：鼓壁上无孔，转速大。

间歇式离心机、边续式离心机

一、 离心分离机的分离原理与分类

• （一）、分离原理

• 牛乳中含有脂肪、脱脂乳以及各种固体杂质，三者之间脂肪相对密度最小，脱脂乳次之，固体杂质相对密度最大。将其静止数小时后，将分成三层。如图所示。：

其分离速率遵循斯托克（其分离速率遵循斯托克（ StokeStoke ）定）定律。其公式律。其公式

V=2/9g(V=2/9g(ρρ11--ρρ22)r)r22//ηη(cm/s)(cm/s) 式中 式中 v---v--- 球形颗粒的沉降速率，球形颗粒的沉降速率， cm/scm/s g----g---- 重力加速度，重力加速度， cm/scm/s22

ρρ11-------- 介质密度，介质密度， g/cmg/cm33

ρρ22-------- 颗粒密度，颗粒密度， g/cmg/cm33

r-----r----- 脂肪球半径，脂肪球半径， cmcm ηη-------- 介质粘度，介质粘度， Pa.sPa.s

根据斯托克定律，用离心力来代替重力加根据斯托克定律，用离心力来代替重力加速度，可提高沉降速度如图所示。速度，可提高沉降速度如图所示。

V=2/9a(V=2/9a(ρρ11--ρρ22)r)r22//ηη(cm/s)(cm/s) 式中式中 a----a---- 离心加速度，离心加速度， cm/s2cm/s2 a=a=ωω 22rr ＝＝ (6.28n)(6.28n)22RR

稀奶油在分离转鼓中心较近的出口流出，稀奶油在分离转鼓中心较近的出口流出，脱脂乳在转鼓较远的出口流出，杂质颗粒脱脂乳在转鼓较远的出口流出，杂质颗粒沉于四周底部。沉于四周底部。

• 在转鼓中加入一组圆锥形碟片，由于颗粒所走的距离减小，所以相应的分离能力就增加。

• 借离心力的作用使混合液达到转鼓中心，重颗粒（杂质）向下移动，最后沉降在转鼓四周，重液体（脱脂乳）向下通过圆盘空间的中心，经最高圆盘上面的通道从圆盘排出。

二、牛奶分离机的分类

• 1 、根据构造形式分类

• （ 1 ）开放式

•牛奶进机前盛于机身最高端，依靠重力作用从入口进料，同时使稀奶油和脱脂乳在常压下排出。一般可采用手摇式电动两用结构。

• （ 2 ）半封闭式牛奶分离机

具有开放式牛奶进料口，牛奶仍依靠重力进料，脱脂乳因离心机本身形成的压力，能封闭式的出料，而稀奶的排出有开放式

或封闭式的排出口。

• (3) 封闭式牛奶分离机

•完全密闭式的，具有封闭式牛奶的入口和封闭式的脱脂乳•及稀奶油的排出口，牛奶借泵或重力作用自空心轴进入分离机，

•到达碟片之间，经碟片分离后，因牛奶的高速旋转，并有压力盘的•作用，造成液封，提高脱脂乳及稀奶油的排出压力，由于无空气进入，

•不会产生泡沫。

• 2 、根据不同用途分• （ 1 ）牛奶分离机

牛乳分离机生产能力 稀奶油与脱脂乳容积比600 升 / 时或以上 1:4~1:2

100 升 / 时或以上 1:4~1:10

为了提高分离机的工作效率，要求牛奶在分离前必须预热至 35~40ºC 。分离后，还要求脱脂乳中含脂率不高于 0.02% ，

同时对稀奶油和脱脂乳的容积比有一定的要求。

• 分离机底部四周杂质的沉淀，也有一定的数值范围。如表所示：

牛奶分离机生产奶能力（升 / 小时）（不小于）

沉渣空间容积（毫升）（不小于）

50

100

600

1000

2000

3000

5000

16

25

230

380

1690

2930

3730

（ 1）液体在分离要两碟片间移动的轨迹

• 在分离机上开有孔，牛乳通过这些孔进入碟片间，所以应把这些孔开在稀奶油和脱脂乳的分界面上，其分界面的半径 R0 与轻重组分的容积比例有关，可按下式计算：

• R0 ＝ {(aR2max+R2

min)/(1+a)}1/2

• R0 – 分界面半径即转轴中心与碟片孔中心的距离• Rmax－碟片最大半径• Rmin－碟片最小半径• a－稀奶油及脱脂乳的容积比

（ 2 ）分离钵的主要结构

为整个分离钵的支持部分，中心管是牛乳

进入的通道，

放在底座上面的一、槽沟内，当分离钵旋紧时，可使顶罩与底座之间封闭。

用于支承杯盘，其内部有三个沟槽与底座的三个孔眼配合中，形成牛乳的通道由此

进入分离杯盘中

在盘的内外表面焊有突起物，并有三个孔与中杯盘配合形

成牛乳上行的通道眼

　　焊接突起物，使杯盘间形成一定的距离，不同类形分离机，杯盘数目不同，越多离效果越好，能力越大，耗能也在

上无孔眼，将杯盘分离出来的稀奶油汇集，并将稀奶油从其中伸长的

出口（有一小孔）甩出钵体。

整个杯盘的锥形外罩，其作用是当乳中密度较大的脱脂乳被压到杯盘边沿后，即顺着顶罩的内侧向上流动，最后通过顶罩上的脱

乳出品乳出钵外。

（ 2）净化机• 。

净化机的工作原理和牛乳分离机相同，仅结构上有所不同。净乳机的碟片上不开小孔，碟片间的距离大，沉渣体积也大

（ 3 ）净化均质离心机（ 4 ）一机多用的离心机既能脱脂，又能净化和标准化。基本原理是把牛乳分离成脱脂乳与稀奶油，然后，再在管道中混合，控制一定量，达到标准化，此种分离机的沉渣容积比一般分离机大。

三、影响生产能力的因素

• 1 、转速• 2 、脂肪球直径大小• 3 、碟片半径大小• 4 、碟片仰角大小• 5 、稀奶油含脂率的控制

提高转速可大大提高生产能力

直径越大，分离效果越好，设计时就考虑能将小的脂肪球分，目前可分分最小脂肪球 1-1.3 微米，脱脂乳中含脂率为 0.01-0.02% 。

碟片下半径大，上半径小，分离效果越大，但考虑结构允许值，杯盘高度和平均半径的比值在 0.45-0.7范围之内。

a值理论上越大越好，但受半径限制，同时还与乳的粘度及其杯盘表面的磨擦系数　有关，一般为 50-600

预热后，由于分散介质和脂肪球密度差大，乳的粘度降低，可提高乳的分离效果，一般为 35-400C ，在全封闭的离心机，有时可达到 500C

四、注意事项

（ 1 ）在选择分离机时，要根据实际情况考虑，生产能力要适当。（ 2 ）分离机要有坚实的地基，转动主轴垂直水平面，各部件应精确地安装。（ 3 ）开车时，必须检查传动机构及紧固件，不允许倒转，以防止机件损坏。（ 4 ）封闭压送式分离机起动和停车时，都要由水代替牛乳。

（ 5 ）连续作业时间，视物料的物理性质、杂质度含量而定。（ 6 ）对封闭式压送式分离机而言，因具备一定压力，故均用一种定容积型旋转泵或特殊的离心泵，尽力防止泵的脉动。（ 7 ）充分注意并检查泵对吸料管的垫圈以及泵的轴封等处是否严密，防止空气混入。（ 8 ）操作结束后，立即进行拆洗干净，备下次再用。