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牛乳在采集运输的过程中可能会混杂一些环境中的杂质和牛体中的上皮细胞、白细胞等，离心分离机的工作原理是将牛乳通入一个高速旋转的分离钵内，利用离心力将这些密度不同的物质分离开来。因此，在乳制品的生产过程中，离心分离机可用来对原料乳进行净化处理和标准化处理以及奶油的分离与均质等。
1.2.1分离机的工作原理
分离机工作时分离钵高速旋转，原料乳进入分离钵内，而后经碟片组上的垂直通孔从下而上上升充满各碟片之间。当分离钵高速旋转时，带动碟片间的乳液旋转，在离心力作用下，使进入碟片中的乳液在碟片之间形成一层薄膜。如图1.9（a）所示，牛乳中的颗粒和脂肪球根据它们相对于连续介质（即脱脂乳）的密度不同而开始在分离通道中径向朝里或朝外运动。碟片间密度小的脂肪球流向旋转轴，密度大的脱脂乳沿碟片向四周流动，机械杂质则沉淀在分离钵周围的壁上。分离后的脱脂乳沿上碟片外面流动，而稀奶油则沿上碟片的内面流动。从而分离机顺利地将稀奶油和脱脂乳分离开来。
图1.9 分离机碟片图
1.2.2分离机的结构
分离机的类型虽然不同，但其分离原理和构造基本是相同的，由传动装置、分离钵、容器及机架等组成。
1）传动装置
传动装置的功用是将电动机的动力传递给分离钵。分离机的传动装置由两级增速装置组成。如图1.10所示，第一级为皮带将电动机的动力传递给蜗轮，第二级为蜗轮蜗杆把动力传递给分离钵，使分离钵作高速旋转。
图1.10 封闭式分离机
1—电机；2—沉渣器；3—机盖；4—空心钵轴；5—操作水系统；6—齿轮；7—制动
2）分离钵
分离钵是分离机的主要工作部件，将乳分离成稀奶油和脱脂乳。如图1.10所示，分离钵主要包括分离钵底座、支柱、碟片和顶罩等。
分离钵底座是整个分离钵的支承部分，让原料乳沿中心管进入分离碟片中。分离机的支柱与底座中心管可以连在一起，也可分开。碟片支柱主要起到支承和固定分离碟片的作用，其外圆柱面带有数条沟槽，套在中心管的外面。
碟片是离心机中的重要部件，其作用就是带动乳液高速旋转，并将乳液分离成稀奶油和脱脂乳。如图1.9（b）、（c）所示为分离机碟片组，碟片的顶角一般为60°～80°，碟片本身厚度一般在0.5mm左右。在每个碟片上均固定有一定厚度的小凸台，可使碟片和碟片之间不致紧贴，形成0.3～0.8mm的间距。每个碟片上都有小孔，可使稀奶油通过。不同的分离机，碟片的数目不同，数目越多则分离效果越好，分离能力也越大。
顶罩是整个碟片组的外罩，使分离钵成为锥形整体，主要起到密封分离碟片的作用，并与上碟片形成脱脂乳通道，使脱脂乳顺顶罩的内侧向上流动，沿脱脂乳出口排出分离钵。
3）机架
机架是整个分离机的支承部分，所有机件及受乳器都安装在它的上面。机架有卧式和立式两种。一般大型分离机都是立式机架。
1.2.3分离机的分类
牛乳分离机按结构形式可分为开放式分离机、半封闭式分离机和封闭式分离机。根据不同用途，可分为用于分离乳中的脂肪球的普通牛乳分离机和既能脱脂又能净化和标准化的多用分离机。这里重点介绍封闭式分离机和半封闭式分离机。
1）封闭式分离机
封闭式分离机如图1.11所示。封闭式分离机原料乳的进口、脱脂乳和稀奶油的出口都是封闭的，密闭式分离机的分离钵体在操作过程中被牛乳完全充满，中心处没有空气，也就没有空气进入脱脂乳和稀奶油中，因此产品具有无泡沫的特点。分离机工作时（见图1.11（a）），牛乳进入分配器后，被加速到与分离钵的旋转速度相同，然后上行进入碟片组间的分离通道，由于离心力的作用，牛乳向外甩出形成环状的圆柱形内表面。牛乳压力随着旋转半径的增加而逐渐增加，钵的内边缘处为压力最高值。较重的固体颗粒被分离出来，并沉积在沉降空间内，原料乳经分离后得到的脱脂乳及稀奶油分别排出。
图1.11 封闭式分离机钵体示意图
1—出口泵；2—钵罩；3—分配孔；4—碟片组；5—锁紧环；6—分配器；7—滑动钵底部；8—钵体；9—空心钵轴
分离钵的沉降空间里收集的固体杂质有稻草、毛发、乳房细胞、白细胞、红细胞及细菌等，一般牛乳中的沉渣总量约为1kg/10000L。若使用的是残渣存留型的牛乳分离机，必须经常把钵体拆开，定期进行人工清洗沉渣空间，这需要耗费大量的体力劳动。现代化的自净型或残渣排除型的分离机配备了自动排渣设备，如图1.11（b）所示，可将沉积物按预定的时间间隔自动排除。分离机不再需要人工清洗，在牛乳分离的过程中，固体杂质的排出通常30～60min进行一次，每次的排渣时间也很短。
2）半封闭式分离机
半封闭式分离机也称半开放式分离机。半封闭式分离机如图1.12所示。原料乳进口是开放式，原料乳通过顶部的进口管依靠重力进料，脱脂乳在离心机产生的压力下封闭出料。稀奶油出口有开放式，也有封闭式。牛乳进入分配器后，被加速到与分离钵的旋转速度相同，然后进入碟片组间的分离通道，稀奶油向转轴方向移动，并通过稀奶油的压力盘排出通道。脱脂乳从碟片组的外边缘离开，穿过顶钵片与分离钵顶罩之间的通道，通过脱脂乳压力盘排出。
图1.12 手动控制的半封闭式（压力盘式）分离机
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图1.13 带自动恒压装置的密闭式分离机 |
由于半封闭式分离机在脱脂乳和稀奶油排出口安装有压力盘。乳在分离钵内作高速旋转运动，并通过压力盘把旋转动能转换为压力能，使脱脂乳能在压力作用下从分离钵中排出，所以排出的产品几乎没有泡沫。
在半封闭式的分离机中，稀奶油和脱脂乳的出口处都有一个特殊的出口装置———压力盘（见图1.14），故半封闭式分离机通常也被称为压力盘式分离机。静置的压力盘边缘浸入液体的转动柱内，从中连续地排出一定量的液体，旋转液体的动能在压力盘中转换成静压能。为了阻止产品中混入空气，产生泡沫，必须使压力盘上始终覆盖充足的液体。
图1.14 压力盘示意图
分离机中排出的稀奶油的含脂率可以用稀奶油出口处的节流阀3调节，如图1.12所示。如果该阀门逐渐地打开，从稀奶油出口排出的稀奶油量渐渐地增加，而其脂肪含量逐渐地减少，稀奶油的排出量与稀奶油的脂肪含量是相反变化的。脱脂乳的出口压力，应根据分离机的类型和牛乳的流量用调节阀1调节到适当的数值，稀奶油出口的节流阀也应调整到与所需脂肪含量一致的流量位置。
稀奶油排出量的任何变化都会导致脱脂乳等量但反方向的变化。因此，脱脂乳的出口处安装了恒压装置，图1.12中的脱脂乳压力调节阀1和图1.13中的脱脂乳出口处的自动压力调节阀，以保持出口的背压恒定，而与稀奶油流量变化无关。封闭式分离机上的恒压装置如图1.13所示，图中所示的阀是隔膜阀，通过隔膜上的压缩空气来调节所要求的产品压力。在分离过程中，隔膜上承受恒压空气的压力，隔膜下面承受脱脂乳的压力。如果脱脂乳的压力降低，那么预定的空气压力将推动隔膜下移，与隔膜固定在一起的阀杆也跟着向下移动，通道变窄。这种节流使脱脂乳出口压力增到设定的值。当脱脂乳压力继续增加，阀杆反向运动，预定的压力又得以恢复，从而使脱脂乳出口的背压维持恒定。
3）开放式分离机
开放式分离机与前面介绍的两种不同，是指其原料乳的进口和脱脂乳及稀奶油的出口都是没有遮盖，但是分离机的结构基本相似。
1.2.4分离机的操作与维护
1）分离机操作
（1）分离机安装与工作前检查
①分离机的安装。因分离机运转速度高，必须有坚实的基础，基础螺栓应深入地面以下10～30 cm。分离机主轴应垂直于水平面，各部件应精确安装。必要时，在地脚处配置橡皮圈，起缓冲作用。
②开机前必须检查传动机构及紧固件是否松动，转动方向是否正确，不允许反转，以防损坏机件。
③检查齿轮箱润滑油。润滑油量应保持在齿轮箱油位计刻线区间内。视润滑油质量决定换油期限，换油时应仔细清理油箱底部。
④先以清水试车，不能开空车。试车前先检查高速运转时是否产生振动和有无异常声音，其次检查是否有漏水现象。用水试车合格后，再用乳液试车合格后方可投入使用。
（2）分离机使用
①分离机启动后，当分离机转速达到正常转速时，方可打开进乳口进行分离并收集离心后的料液。
②分离机运行中，应检查机器有无异常的振动和噪声，正常工作电流有无超过电动机额定值（排渣电流超载是正常现象）并需及时排除，严禁分离机带病运行。
③先关闭分离机，再关闭进料阀，待分离机完全停止后，关闭出料阀。
2）分离机的维护
①分离机是高速旋转的设备，具有很高的危险性，启动前一定要检查分离机是否正常，在操作时，岗位人员必须坚守岗位，及时发现问题，出现问题马上停车。
②封闭压送式分离机启动和停车时，均要用水代替牛乳，在启动后2～3min取样鉴定分离情况。
③关注并时常检查泵与吸料管间的垫圈以及泵的轴封等处是否严密，防止空气混入。
④分离钵清洗后的安装及分离钵的拆装工作应谨慎细心。拆洗后必须把分离钵的机件由底部向上按顺序逐一安装，切勿装错。
⑤操作结束后，对直接与乳液接触的部件，应立即拆卸并用0.5％的碱水清洗，然后用90℃以上的热水清洗消毒，最后擦干，以备下次使用。
