Центрифугування - харчова техніка
Суміш, що розділяється, може складатися або з двох рідких фаз (емульсія), або з твердих частинок, суспендованих у рідині.
Використовуваний пристрій - це високошвидкісна обертова машина, яка називається центрифуга. Ця техніка є частиною операцій з розділення технологічного блоку.
Зробіть свій внесок, якщо хочете
- I - Відцентрова декантація
- 1.1 - Визначення
- 1.2 - фізичні принципи (...)
- а) Відцентрова сила (Fc)
- b) Кількість G (Nb G)
- 1.3 - Швидкість розділення (…)
- 1.4- Максимальна швидкість подачі
- 15- Параметри (...)
- II-Матеріали
- 2.1 - Освітлююча центрифуга
- 2.2- Сепаратор центрифугування
- 2.3-Згущувальна центрифуга
- 2.4-Графічна центрифуга
- III-Самооцінка
ЦЕНТРИФУГАЦІЯ
1.1 - Визначення
Це унітарна операція розділення частинок (твердих або рідких), розподілених у рідині завдяки відцентровій силі, отриманій при швидкому обертанні чаші, що містить продукт.
1.2 - фізичні принципи:
Піддавшись відцентровій силі (Fc = m * G), частинки будуть проектуватися до периферії чаші (якщо вони щільніші або важчі за рідину) або до осі чаші (якщо вони легші за рідку фазу ).
Перегляньте відео сепаратора Вестфалія
а) Відцентрова сила (Fc)
Fc = m * G
Відцентрова сила (Fc) прикладається до частинки і пропорційна:
- Маса (м) частинки
- Прискорення (G) центрифуги; G = w 2 * R
з w = швидкість обертання чаші і R = радіус чаші
b) Кількість G (Nb G):
Для вимірювання ефективності центрифуги ми порівнюємо відцентрове прискорення (G) з прискоренням сили тяжіння (g = 9,81 м.с-2)
Nb G = G/g = G /9,81
Приклад: центрифуга, чаша якої має діаметр 1 м і обертається зі швидкістю 4000 обертів на хвилину (419 рад/с), має число G = 87780; відцентрове прискорення, розроблене центрифугою, на 87780 більше, ніж сила тяжіння !
1.3 - Швидкість розділення (проти або vz)
Швидкість розділення (Vs або Vz) частинки буде пропорційна:
- D: різниця в щільності між частинкою та рідиною
- d: розмір частинок у квадраті
- w: швидкість обертання чаші
- R: радіус чаші
Швидкість розділення (Vs) частинки буде обернено пропорційна:
- n: в'язкість рідини.
Всі ці параметри знаходяться в ПРОДУКЦІЯ закон
1.4- Максимальна швидкість подачі
Максимальна швидкість подачі центрифуги буде залежати від швидкості розділення (закон STOKES) та поверхні поділу (бічна поверхня та пластини) центрифуги.
Швидкість потоку продукту, що відділяється, можна збільшити, збільшивши поверхню розділення, яка відповідає бічній поверхні чаші. Додаємо в чашу косі перегородки, звані дисками або плити
Максимальна швидкість подачі = Qmax
15- Параметри центрифугування
• Основні параметри, що стосуються товару
- різниця щільності часток-рідина, яку слід відокремити;
- розмір частки;
- в'язкість;
Деякі методи можуть бути використані для модифікації характеристик продукту (повторне нагрівання, використання флокулюючих агентів, змочувачів тощо)
• Основні параметри, що стосуються машини
- прикладена сила (швидкість, діаметр чаші тощо);
- площа поділу (кількість пластин, діаметр чаші тощо)
Центрифуги використовуються в багатьох галузях: агропродовольча, біотехнологічна, фармацевтична промисловість, хімічна промисловість, нафта, водопідготовка ...
Ми зосередимося на харчових продуктах
-Три можливі цілі:
Ми можемо мати 3 різні цілі:
- Прояснити каламутну рідину (суспензію), таку як очищення стічних вод або освітлення напоїв.
- Розділіть легку (масляну) та важку (водні) фази емульсії. Це стосується знежиреного молока.
- Концентрують або згущують тверду фазу суспензії (той самий принцип, що і освітлення, за винятком того, що тверда фаза відновлюється). Це стосується виробництва свіжого тіста на сироварнях (свіжий квадрат) або дріжджів.
2.1 - Уточнююча центрифуга
Мета полягає в тому, щоб для освітлення каламутної рідини (приклад каламутного напою на зразок яблучного соку)
Документ Флоттвега
- Матеріальний баланс: 1 вхід (каламутний сік) + 2 виходи (освітлений сік: синій + коричневий мул)
Це друге відео ілюструє самостійне осідання освітлювальної центрифуги:
Частинки (так званий осад, бруд або мул) часто безперервно видаляються шляхом періодичного відкривання чаші (гідравлічна система, яка опускає дно знімної чаші на 1-3 секунди); ми говоримо про пристрій самоочищення
2.2 - Центрифугаційний сепаратор або відцентровий сепаратор
Кажуть, що чаша є освітлювачем, якщо вона відокремлює тверду речовину, зважену в рідкій фазі; сказано сепаратор, якщо це дозволяє відокремити дві рідкі фази емульсії, як цільне молоко, яка направляється в сепаратор вершків.
У цьому випадку центрифуга повинна відокремити дві рідкі фази (важку та легку) емульсії.
Це випадок з сепаратори вершків у молочному.
Мета - знежирити молоко, тобто відновити жир (вершки) молока
Матеріальний баланс: 1 вхід (цільне молоко = темно-синій) = 2 виходи світла фаза (= кремовий = жовтий) + важка фаза (= знежирене молоко = світло-блакитний)
2.3-загущаюча центрифуга (або концентратор)
Зазначений продукт завжди являє собою суспензію, як у першому випадку освітлювальної центрифуги, але тут благородною фазою є осад, який також називають концентратом.
Мета полягає в тому, щоб концентрують тверду фазу тобто віджати (видалити рідку фазу з твердої фази); це стосується зціджування сирної маси або виробництва дріжджів.
- Матеріальний баланс: 1 запис (суспензія дріжджів або сирного молока) = 2 місця: рідка фаза = вода або сироватка) + концентрована тверда фаза (= злиті дріжджі або сир)
Документ Вестфалії
2.4-Горизонтальна декантерна центрифуга
Графіри - це відцентрові машини, оснащені гвинтом, чаша якого обертається на горизонтальній осі. Вони в основному використовуються для освітлення (двофазний відстійник) суміші з високим вмістом осаду (до 60%).
Трифазні відстійники дозволяють розділяти рідина - рідина - тверді речовини.
Нижча кількість g обмежує їх використання суспензіями, які легше осідають.
Застосування для виробництва оливкової олії:
Оливки, отримані в бункері, позбавляються листя, а потім промиваються. Паста, отримана подрібненням, направляється в змішувач. Саме в цьому відбувається вилучення олії, що міститься в оливковій м’якоті.
Док. Вестфалія
Потім пасту відокремлюють на графині (3 фази)
- Матеріальний баланс:
1 вхідний отвір (оливкова паста) = 3 отвори: важка рідка фаза (= вода) + легка рідка фаза (олія) + знежирена тверда фаза (= макуха = твердий залишок = шкіра, залишки пульпи та фрагменти каменю)