Đề tài Máy ly tâm

Mục lục Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LY TÂM I. Cơ sở khoa học và phân loại quá trình ly tâm, máy ly tâm ...................2 II. Các thiết bị để ly tâm huyền phù ..........................................................3 Máy ly tâm lọc .................................................................................4 Các máy ly tâm làm việc gián đoạn ......................................4 a.1. Máy ly tâm ba chân ...........................................................4 a.2. Máy ly tâm kiểu treo .........................................................5 a.3. Máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng dao .........................6 Các máy ly tâm làm việc liên tục ..........................................7 b.1.Máy ly tâm nằm ngang làm việc liên tục, tháo bã bằng pittông ...............................................................7 b.2. Máy ly tâm tháo bã bằng lực ly tâm ................................. 8 Máy ly tâm lắng ................................................................................9 Máy ly tâm lắng nằm ngang tháo bã bằng vít xoắn ..............10 Máy phân ly siêu tốc loại dĩa ................................................12 Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn ...............................................14 Máy ly tâm siêu tốc loại ống .................................................15 Chương 2. ỨNG DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP SỮA HIỆN NAY .............................17 I.Thiết bị ly tâm tách béo .............................................................................17 II.Thiết bị ly tâm tách vi sinh vật ..................................................................17 Thiết bị ly tâm có một dòng thóat sản phẩm ........................................18 Thiết bị ly tâm có 2 dòng thóat sản phẩm ............................................20 Thiết bị ly tâm xuất xứ Thụy Sỹ - hãng Tetra Centri ...........................22 III.Thiết bị ly tâm của một số nước trên thế giới ...........................................23 MÁY LY TÂM CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LY TÂM I. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH LY TÂM, MÁY LY TÂM Ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm để phân riêng các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau. Động lực của quá trình là lực ly tâm và yếu tố khác biệt để phân riêng là khối lượng riêng. Sự khác biệt khối lượng riêng càng lớn thì quá trình phân riêng được thực hiện càng dễ dàng. Dựa vào đối tượng phân riêng, quá trình ly tâm có thể được phân loại như sau : Ly tâm để phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau : hệ nhũ tương nước trong dầu (w/o) hoặc hệ nhũ tương dầu trong nước (o/w) Ly tâm để phân riêng hệ huyền phù : quá trình thường được sử dụng để làm “ trong ” các huyền phù - còn gọi là ly tâm lắng Ly tâm lọc Ly tâm để tách các cấu tử lơ lửng trong pha khí : quá trình thường được sử dụng để tách bụi từ không khí. Các máy dùng để phân chia các hệ không đồng nhất trong trường ly tâm gọi là máy ly tâm. Có thể phân loại máy ly tâm theo dấu hiệu khác nhau: − Theo quá trình phân ly: máy ly tâm lắng; máy ly tâm lọc − Theo phương thức làm việc: máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm làm việc liên tục và máy ly tâm tự động − Theo kết cấu của bộ phận tháo bã: máy ly tâm tháo bã bằng dao; máy ly tâm tháo bã bằngvít xoắn; máy ly tâm tháo bã bằng pittông − Theo giá trị yếu tố phân ly phân ra máy ly tâm thường và máy ly tâm siêu tốc − Theo kết cấu trục và ổ đỡ phân ra: máy ly tâm ba chân và máy ly tâm treo. Khi lựa chọn máy ly tâm cần phải dựa vào các đặc tính công nghệ của chúng và các tính chất lý học của vật liệu đem gia công ( độ phân tán của pha rắn, độ nhớt của pha lỏng và nồng độ của nó ). Nồng độ huyền phù bằng tỷ số của lượng pha rắn và tổng lượng huyền phù. Nồng độ huyền phù có thể thể hiện bằng phần trăm theo khối lượng hay phần trăm theo thể tích. Hiệu nồng độ giữa pha rắn và pha lỏng càng lớn thì năng suất của máy ly tâm lắng càng cao. Lực ly tâm ( N ) là động lực của quá trình ly tâm : Trong đó : - m : khối lượng của máy và chất lỏng , kg - v : vận tốc biên , m/s - R : bán kính trong của thùng quay , m - G : trọng lượng của vật thể quay , N : tốc độ góc của thùng quay , độ/s - g : gia tốc rơi tự do , Yếu tố phân chia là một trong những chuẩn cơ bản để chọn máy ly tâm. Yếu tố phân chia xác định gia tốc của trường ly tâm được phát triển trong máy, có bao nhiêu lần lớn hơn gia tốc trọng lực. Yếu tố phân chia được xác định theo công thức : Yếu tố phân chia càng cao thì khả năng phân chia của máy càng lớn. Yếu tố phân chia sẽ tăng đáng kể khi tăng số vòng quay của roto. Ký hiệu năng suất của máy là chỉ số cơ bản của máy hoạt động : Trong đó : là diện tích bề mặt lắng của xilanh , II.CÁC THIẾT BỊ ĐỂ LY TÂM HUYỀN PHÙ Các máy ly tâm được ứng dụng rộng rãi để tách các tiểu phần ổn định trong dung dịch các chất hoạt hoá sinh học, các dung dịch rượu khỏi chế phẩm hoạt hoá làm lắng metanol, axetol và các dung môi hữu cơ khác, tách sinh khối khỏi dung dịch canh trường, cũng như việc phân chia các hỗn hợp chất lỏng hay huyền phù. Các hệ phân tán thô thường được phân chia dưới tác động của trọng lực. Tuy nhiên khi tỷ trọng của các cấu tử có độ chênh lệch nhỏ và độ nhớt của chất lỏng không đồng nhất cao thì sự lắng xảy ra rất chậm. Do ứng suất của trường lực ly tâm quán tính lớn hơn nhiều lần ứng suất của trường trọng lực, cho nên việc phân chia dưới tác động của trường lực ly tâm xảy ra rất nhanh và hoàn toàn. Trong các thiết bị công nghiệp việc phân chia bằng phương pháp ly tâm được ứng dụng để tách các tiểu phần có kích thước từ 25mm đến 0,5μm. Phương pháp ly tâm dựa trên cơ sở của trường ly tâm tới hệ không đồng nhất gồm hai hoặc nhiều pha. Ly tâm các hệ chất lỏng không đồng nhất được thực hiện bằng hai phương pháp : lọc ly tâm qua tường đột lỗ của roto, vách lọc được đặt ở phần trong roto ( máy ly tâm lọc ) và qua roto lắng có đoạn ống liền ( máy ly tâm lắng ). Các máy ly tâm thuộc hai dạng này được bịt kín, có thiết bị điện an toàn và thải cặn ở phía trên bằng phương pháp thủ công. Dẫn động máy ly tâm được thực hiện từ động cơ qua truyền động bằng dây đai hình thang. Trong các máy loại này có khoá liên động cho động cơ và nắp vỏ khi giảm áp suất khí trơ trong các khoang vỏ dưới 1470 Pa. Các chi tiết của máy tiếp xúc với sản phẩm được chế tạo bằng thép 12X18H10T. Đồng thời các máy ly tâm tổng hợp kết hợp cả hai nguyên tắc phân chia lọc - lắng cũng được sử dụng. Máy ly tâm lọc Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn tương đối lớn. Trên thành rôto của máy ly tâm học khoan nhiều lỗ hoặc làm bằng lưới. Ðường kính lỗ trên thành rôto thường trong giới hạn 3-8 mm. Bên trong thành rôto có lưới có kích thước nhỏ để lọc được hạt các huyền phù. Nếu đường kính các hạt rắn 1-2 mm, thì vách ngăn làm bằng thép tấm mỏng và được khoan các lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1- 1,5 mm. Nếu các hạt rắn nhỏ hơn nữa thì phải dùng lưới kim loại có lỗ hình vuông với kích thước lỗ lưới 0,1-0,5 mm. Nếu kích thước hạt rắn nhỏ hơn dùng lớp vải bằng sợi bông, sợi gai hoặc len v.v.. Hình 3. Quá trình lọc ly tâm bằng lưới lọc (vách ngăn lọc) Phân loại : a) Các máy ly tâm làm việc gián đoạn a.1 Máy ly tâm ba chân Ðây là loại máy làm việc gián đoạn, có thể tháo bã bằng tay, bằng dao hoặc bằng khí động, thường dùng để ly tâm huyền phù chứa các hạt rắn nhỏ, trung bình hoặc làm khô bã lọc. Máy gồm có rôto được bao bọc bởi vỏ. Thân máy gắn với vỏ được đặt trên 3 lò xo cánh nhau 1200. Ðộng cơ lắp trân thân máy nối với bánh đai ở phía dưới rồi truyền sang trục máy làm quay rôto. Ưu điểm của máy là có thể làm việc với tải trọng lệch tâm tương đối lớn nhờ có các lò xo giảm chấn. Ðiểm treo của kết cấu nằm trên trọng tâm phần treo nên khi làm việc máy rất ổn định. Trục máy ngắn nên máy gọn, chắc chắn, tiện lợi cho việc tháo bã bằng tay. Nhược diểm của máy là ổ trục và bộ phận truyền động đặt ở dưới nên dễ bị ăn mòn hoá học . Hình 4. Máy ly tâm làm việc gián đoạn tháo bã bằng dao a.2 Máy ly tâm kiểu treo Loại máy này dùng để phân riêng huyền phù mịn và trung bình, do đó nó thường được dùng trong các nhà máy đường, nhà máy hoá chất, thực phẩm v.v.. Các bộ phận kết cấu chung của máy ly tâm kiểu treo gồm roto đứng và trục sợi, đầu trên của trục được lắp vào gối hình cầu. Gối hình cầu được đặt cao hơn trọng tâm của hệ quay và là hệ của các ổ lắc nằm trong cốc, được tựa tự do trên bề mặt cầu của vỏ bọc bộ dẩn động. Lắp vỏ của bộ dẫn động trên thanh thép dọc hình chữ U. Dẫn động được thực hiện từ động cơ nối với trục máy ly tâm qua khớp đàn hồi. Nạp huyền phù từ trên vào máy ly tâm lọc khi số vòng quay của roto giảm, sau đó tăng số vòng quay đến trị số lớn nhất, vắt , rửa và lại vắt chất lỏng. Trong các máy ly tâm lắng thì huyền phù được nạp vào khi tốc độ quay của roto hoạt động. Dùng phanh đai gắn trong mũ của bộ dẫn động để hãm máy ly tâm, cũng như dùng động cơ điện có kết cấu cho phép hãm khi quay ngược chiều. Vỏ cũng là thùng để đựng phần lọc, từ đó được tháo ra qua khớp nối nằm ở dưới đáy thùng. Máy ly tâm dạng ФПH không được bịt kín, chúng được trang bị roto có gờ trên đột lỗ, bộ điều chỉnh mức tải trọng roto. Máy ly tâm OПH được trang bị thêm áo hơi để đun nóng. Chất lọc được tháo ra khỏi roto một cách liên tục qua ống thải di động, còn cặn ( đạt được lớp bề dày lớn nhất ) thì tháo gián đoạn vào thùng chứa khi giảm số vòng quay của roto đến 100 vòng/phút. Đặc tính kỹ thuật của máy ly tâm ФПH và OПH Ưu điểm của loại máy này là ổ trục và bộ phận truyền động không bị chất lỏng ăn mòn, việc tháo bã tương đối nhẹ nhàng và nhanh hơn loại máy ly tâm ba chân. Vì các máy ly tâm làm việc với số vòng quay rất lớn nên dù đã ngắt điện, trục quay vẫn còn quay do quán tính rất lâu. Ðể nhanh chóng dừng máy ta phải dùng cơ cấu phanh hãm. Ðối với các máyly tâm treo, ổ trục có thể đảo xung quanh phương thẳng đứng khi phanh, do đó cơ cấu phanh phải cấu tạo sao cho khi phanh áp lực gây ra hai phía của phanh phải đều nhau. Ðể khắc phục nhược điểm tháo bã bằng tay nặng nhọc, năng suất thấp người ta chế tạo loại máy ly tâm treo tháo bã tự động. Loại máy này chỉ khác máy ly tâm treo bình thường là phần dưới có dạng hình nón với góc nghiêng lớn hơn góc rơi tự nhiên của bã. Khi rôto dừng lại thì bã tự trượt xuống theo thành nón và ra khỏi rôto. a.3 Máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng dao Các loại máy ly tâm trên đây, lúc tháo bã đều phải hãm máy, do đó mất thời gian và tiêu hao năng lượng vô ích. Loại máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng dao cũng làm việc gián đoạn nhưng tất cả các giai đoạn đều được tự động hoá nên thời gian của một chu kỳ ngắn hơn loại tháo bã bằng tay. Hình 5. Máy ly tâm tháo bã bằng dao có cửa tháo ở đáy Sau khi mở máy cho rôto quay thì cho huyền phù vào rôtô theo ống tiếp liệu (trên ống có lắp một van đặc biệt). Sau khi huyền phù đã vào đủ lượng yêu cầu thì van đóng lại và xảy ra quá trình ly tâm. Lớp bã trong rôto ngày càng dày lên và khi đảm bảo chiều dày quy định thì xy lanh lực hạ pittông xuống kéo theo dao cạo bã, cạo thành lớp mỏng rơi xuồng máng hứng phía dưới. Như vậy dao lấy bã ra một cách gián đoạn và chuyển động xoay của dao là nhờ chuyển động tịnh tiến của pittông. b) Các máy ly tâm làm việc liên tục Trong các máy ly tâm làm việc liên tục, huyền phù (hay nhũ tương) liên tục được cho vào, còn nước trong và bã liên tục được lấy ra. Loại này gồm có các loại máy ly tâm khác nhau. b.1 Máy ly tâm nằm ngang làm việc liên tục, tháo bã bằng pittông Ưu điểm chủ yếu của loại máy này là làm việc liên tục nên năng suất cao. So với máy ly tâm tháo bằng dao thì có kết cấu gọn, chắc hơn, năng lượng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm nhỏ hơn. Tuy nhiên máy còn có một số nhược điểm như kết cấu phức tạp, tiêu tốn năng lượng không đều theo thời gian, lưới lọc chóng mòn do bị ma sát với pittông đẩy bã. Loại máy ly tâm này dùng để ly tâm huyền phù đặc (50% pha rắn trở lên), kích thước hạt khoảng 0,04-0,12mm. Thường dùng để ly tâm các huyền phù mà pha rắn ở dạng tinh thể như (NH4)2SO4, NaCl, CaSO4 ,v.v.. Máy gồm có một pittông chính lắp chặt lên một đầu của cần đẩy, còn đầu kia của cần đẩy thì lắp pittông của xylanh lực điều khiển bằng dầu hoặc khí nén. Cần đẩy nằm trong trục rỗng, một đầu trục rỗng lắp chặt rôto, đầu kia lắp bánh đai chuyển động. Cần đẩy cùng quay với trục rỗng để phân phối đều huyền phù, đồng thời chuyển động tịnh tiến qua lại 12-16 lần/giờ để đẩy bã ra khỏi roto. Hình 6. Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm lọc làm việc liên tục có piston đẩy pha rắn b.2 Máy ly tâm tháo bã bằng lực ly tâm Máy ly tâm tháo bã bằng lực ly tâm gồm có roto lọc hình côn, lắp công-xôn trên trục thẳng đứng, trục quay trên các ổ đỡ . Ổ đỡ được đặt trên các bộ giảm chấn bằng cao su. Rôto quay được nhờ động cơ qua bộ phận truyền động đai. Nguyên liệu liên tục chảy thành dòng vào trong rôto hình côn. Do tác dụng của lực ly tâm, huyền phù di chuyển dọc theo lưới lọc của roto. Chất lỏng được tách ra qua lỗ lưới của rôto, còn bã được rửa sạch và làm khô. Thành phần lỏng đi vào bộ phận chứa hình vành khăn, phần bã rắn chuyển động lên trên văng ra khỏi rôto và được đưa vào thùng chứa. Hình 7. Máy ly tâm liên tục rô to hình nón tự tháo bã Góc nghiêng của rôto lọc phải bảo đảm cho huyền phù chuyển động lên phía trên, dưới tác động của áp suất phần nguyên liệu mới đưa vào. Lỗ của lưới lọc của roto lọc hình côn dạng khe có chiều rộng khoảng 0,04-0,15mm. Vì thế mà sức cản của lưới lọc rất lớn, tương đương với sức cản của bã (có chiều dày khoảng vài milimet). Máy ly tâm lắng Khi phân chia huyền phù trong các máy ly tâm lắng, các tiểu phần rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng cấu tử chất lỏng được lắng xuống ( dưới tác động của lực ly tâm trong đoạn ống roto ) tạo thành lớp vòng khuyên. Cấu tử lỏng cũng tạo thành lớp vòng khuyên nhưng nằm gần trục quay hơn, chất lỏng trong được dẫn ra ngoài qua mép tràn hay nhờ ống hút ; cặn được tháo ra theo hành trình xả hay sau khi thiết bị ngừng. Việc phân chia nhũ tương xảy ra tương tự : ở tường roto tạo ra lớp chất lỏng nặng, còn gần trục quay lớp chất lỏng nhẹ. Hình 2.Quá trình lắng ly tâm trong huyền phù và phân riêng nhũ tương a. Máy ly tâm lắng nằm ngang tháo bã bằng vít xoắn Máy ly tâm lắng nằm ngang được ứng dụng để phân chia huyền phù có hàm lượng thể tích pha rắn từ 1% đến 40%, có kích thước các tiểu phần lớn hơn 2-5μm và sai khác giữa tỷ trọng pha rắn và pha lỏng lớn hơn 200kg/m3 . Theo chức năng công nghệ, các máy ly tâm được chia làm 3 nhóm : làm trong và phân cấp, lắng vạn năng và lắng bằng phương pháp khử nước. Trong công nghiệp thực phẩm loại máy này dùng để tách tinh bột ra khỏi nước quả, trong các ngành công nghiệp khác dùng để phân riêng pha rắn và pha lỏng. Máy gồm có hai rôto. Rôto ngoài có dạng hình nón hoăc trụ-nón, rôto trong có dạng hình trụ mà mặt ngoài của nó có gắn vít tải. Rôto trong và rôto ngoài quay cùng chiều nhưng rôto trong quay chậm hơn rôto ngoài 1,5-2 % (khoảng 20 -100vg/ph) nhờ hộp giảm tốc vi sai. Rôto trong có đục các lỗ để dẫn huyền phù nhập liệu. Góc nghiêng phần hình nón của rôto khoảng 9-100 . Quá trình lắng xảy ra trong khoảng không gian giữa hai rôto, bã bám vào mặt trong của rôto ngoài và được vít tải đẩy về phía cửa tháo bã. Nước trong đi về phía ngược lại, chảy qua các cửa ở trên đáy rồi đi ra ngoài. Trong phần rôto không bị ngập nước, bã vừa được đưa ra khỏi rôto vừa được làm khô. Có thể điều chỉnh chế độ làm việc của máy bằng cách thay đổ số vòng quay hoặc thay đổ chiều dài lắng khi ta xoay các cửa chảy tràn. Lỗ chảy tràn càng gần trục quay thì lớp nước càng sâu, chiều dài lắng càng dài, lắng được các hạt có kích thước nhỏ. Ưu điểm của máy ly tâm lắng nằm ngang là phân ly được huyền phù mịn, năng suất lớn. Nhược điểm là tốn nhiều năng lượng để tháo bã, tổn thất trong hộp giảm tốc vi sai lớn, bã bị vụn nát, nước trong còn lẫn nhiều hạt rắn; máy làm việc nặng nề, ồn ào. b. Máy phân ly siêu tốc loại dĩa Máy phân ly siêu tốc loại dĩa có nhiều loại: loại hở, loại kín, loại nửa kín, loại tháo bã bằng tay và bằng ly tâm. Ðây là nhóm có nhiều máy nhất trong các loại máy ly tâm siêu tốc. Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để phân li huyền phù có hàm lượng pha rắn nhỏ hoặc phân ly nhũ tương khó phân ly. Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để tách bơ trong sữa, tinh luyện dầu thực vật và lắng trong các chất béo. Bộ phận chủ yếu của máy là rôto gồm các dĩa chồng lên nhau với một khoảng cách thích hợp. Nếu phân li nhũ tương trên các dĩa đều có khoan lỗ, ở dĩa giữa các lỗ phải nằm trên đường thông thẳng đứng, qua đó sản phẩm ban đầu đi vào khe hở giữa các dĩa. Khoảng cách giữa các dĩa 0,4-1,5mm. Dĩa trên được giữ nhờ các gân trên mặt ngoài của dĩa dưới. Ðộ nghiêng của dĩa nón cần đủ đảm bảo để hạt vật liệu trượt xuống tự do (thường góc nửa đỉnh nón từ 30-500) Hình 9. Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa Máy có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục. Máy làm việc gián đoạn trong trường hợp tháo bã bằng tay. Do dung tích khoảng không gian của lớp bùn phân li không lớn nên máy ly tâm tháo bã bằng tay sử dụng hiệu quả khi thành phần hạt lơ lửng đến 0,05% thể tích. Ưu điểm của loại này là mức độ phân ly cao, thể tích roto lớn. Nhược điểm là cấu tạo và lắp ráp khó, nhất là với môi trường ăn mòn. Hình 10. Máy ly tâm lắng làm trong huyền phù c. Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn thường dùng phân riêng huyền phù có hàm lượng pha rắn ít, kích thước pha rắn nhỏ, nhẹ. Không dùng để phân li nhũ tương. Trong công nghiệp thực phẩm, máy phân li siêu tốc loại ngăn thường được dùng làm trong nước quả, làm trong rượu, bia, tách các tạp chất trong dầu thực vật, trong xăng, sơn và dầu bôi trơn. Máy gồm có roto lắp trên trục quay thẳng đứng. Phía trong của roto đặt các vách ngăn hình trụ đồng tâm.Huyền phù cho vào ống nhập liệu lần lượt qua không gian giữa các ngăn trong roto. Dưới tác dụng của lực ly tâm, pha rắn lắng ở các thành trong của các ngăn và được tháo ra ngoài khi dừng máy. Nước trong được dẫn ra ngoài qua rãnh bố trí ở ngăn ngoài cùng. Loại này chỉ dùng phân riêng các huyền phù mịn (không phân riêng nhũ tương), thí dụ như tách các tạp chất trong dầu, xăng, các loại sơn, nước quả v.v.. Máy thường quay với số vòng quay 5000-10000 vg/ph, với số ngăn từ 5-10. Máy này đảm bảo được cả hai nguyên tắc: tăng chiều dài lắng và giảm chiều dày lớp chất lỏng nên giảm được lượng hạt rắn đi theo nước trong. Máy làm việc liên tục và khi các vách ngăn chứa đầy bã thì dừng máy và tháo bã bằng tay. d. Máy ly tâm siêu tốc loại ống Ðây là loại máy có roto nhỏ và dài để phân riêng các huyền phù và nhũ tương. Ðường kính của roto vào khoảng 200 mm, tỉ lệ giữa chiều dài roto với đường kính của nó khoảng 5-7. Nếu máy dùng để phân riêng huyền phù thì đầu trên của roto (nắp roto) chỉ có một lỗ để nước trong đi ra, còn bã được giữ lại trong thành roto và được tháo ra bằng tay. Nếu máy dùng phân riêng nhũ tương thì ở nắp rôto có hai lỗ thoát: lỗ gần trục để thoát pha nhẹ, lỗ kia để thoát pha nặng. Nhũ tương đưa vào rôto dưới áp suất 0,25-0,3 at qua dĩa phân phối và đi ra khoảng không gian giữa roto và các tấm chắn (được gắn dọc theo chiều dài của roto, gồm ba tấm cách nhau 1200). Khi phân ly nhũ tương cho pha nặng và pha nhẹ không trộn lẫn nhau thì dùng tấm tách sao cho bán kính lớp phân chia phải nằm trong vành khăn của tấm tách. Hình 11. Máy ly tâm siêu tốc loại ống Các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều được chế tạo bằng thép 12X18H10T và 20X13. Khoang bên trong của khung bằng gang được phủ lớp sơn chịu axit. Ưu điểm : gọn, tiện lợi cho các thao tác và có số vòng quay lớn mặc dù đường kính roto nhỏ. Đặc tính kỹ thuật của một số model CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP SỮA HIỆN NAY I.THIẾT BỊ LY TÂM TÁCH BÉO Nguyên liệu sữa được xem như là một hệ nhũ tương dầu/nước. Thiết bị này còn được gọi là thiết bị phân riêng hệ nhũ tương. Trong nhóm thiết bị này bao gồm hai dạng thiết bị Máy ly tâm siêu tốc loại đĩa. Máy ly tâm siêu tốc loại ống II. THIẾT BỊ LY TÂM TÁCH VI SINH VẬT Nguyên liệu sữa được xem như một hệ huyền phù, trong đó pha rắn là vi sinh vật và các tạp chất rắn có mặt trong sữa. Trong nhóm thiết bị này bao gồm hai dạng thiết bị : Máy ly tâm siêu tốc loại đĩa. Máy ly tâm siêu tốc loại ống Ly tâm tách vi khuẩn có tốc độ ly tâm cao hơn so với ly tâm tách béo, dùng tách các vi khuẩn và bào tử của vi khuẩn. Ly tâm sữa thường không phải là rất hiệu quả trong việc loại bỏ tất cả vi sinh vật, nhưng nó đã được sử dụng để lọc sữa. Thiết bị ly tâm tách vi khuẩn được gọi là bactofuge được sử dụng để loại bỏ các vi khuẩn chịu nhiệt và các vi khuẩn khác trong sữa trước khi tiệt trùng sữa. Thiết bị này được sử dụng để loại bỏ các loại vi khuẩn chịu nhiệt và bào tử của chúng như Clostridia sp (Clostridium tyrobutyricum) và Bacillus sp, những vi khuẫn này nếu không được loại bỏ vẫn có thể tiếp tục hoạt động dù sữa đã được tiệt trùng. Bằng cách sử dụng thiết bị ly tâm tách vi khuẩn sữa sẽ có thời gian sử dụng lâu hơn, hương vị tốt hơn, số tế bào vi khuẩn đếm được thấp hơn và giảm được những tạp chất có trong sữa. Việc ly tâm tách vi khuẩn loại bỏ được 95% của bào tử có trong sữa, điều đó có nghĩa là các nguy cơ có liên quan đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn và bào tử vi khuẩn dù không được loại bỏ hoàn toàn nhưng đã được giảm thiểu rất nhiều. Phần dịch sữa mà máy ly tâm tách ra khỏi sữa nguyên liệu, trong đó có chứa casein, vi khuẩn và các phần của tế bào vi khuẩn (gọi là sữa có hàm lượng vi sinh vật cao) chiếm khoảng 0.2-3% thể tích sữa nguyên liệu (tùy thiết bị sử dụng).Đối với sữa đã tách béo, nếu sử dụng ly tâm tách béo giảm được 95% vi khuẩn thì có thể sử dụng tiếp phương pháp siêu lọc để giảm số vi khuẩn đến 99%. 1) Thiết bị ly tâm có một dòng thoát sản phẩm Chỉ có một cửa thoát dành cho dòng sữa đã tách vi sinh vật, đặt phía trên đỉnh thiết bị. Phần tế bào vi sinh vật và bào tử của chúng ( chiếm 0.2-0.3%) dưới tác dụng lực ly tâm bám vào thùng quay, sẽ được tháo ra theo định kì. a) b) Hình 12. Thiết bị ly tâm sữa một dòng Đặc tính kỹ thuật một số thiết bị ly tâm một dòng thoát sản phẩm Thông số Model BB 610 HGD BB 714 HGV BB 618 HGV BB 818 HGV BB 918 HGV Năng suất (l/h) Bình thường 5000 15000 25000 35000 45000 Tối đa 10000 25000 45000 50000 60000 Đường kính ống dẫn (mm) Đầu vào 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 Đầu ra sữa chứa ít VSV 51.0 63.5 63.5 63.5 63.5 Kích thước (mm) L 1590 1730 1730 1730 1730 B 1370 1285 1285 1285 1285 H 1405 1670 1780 1780 1780 Mô tơ Công suất (kW) 18.5 22 25 37.0 42.0 Tần số (Hz) 3~50 3~50 3~50 3~50 3~60 Điện thế (Volt) 400 400 400 400 400 Vận tốc quay đĩa (rpm) 6240 5120 4265 4600 4850 Thể tích cặn (l) 4.0 10 17.0 17.0 17.0 Thể tích Nước Nước điều khiển 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Nước tháo rửa cặn 15.0 20.0 25.0 25.0 25.0 Nước làm mát động cơ, rửa thiết bị 150 150 150 150 150 Áp suất không khí (kPa) nén khí 300 300 300 300 300 xả khí 600 700 700 700 700 Áp suất (kPa) đầu vào 400 600 700 700 700 đầu ra 600 700 700 700 700 Tiếng ồn (dB) 75 78 80 80 80 Khối lượng thiết bị (kg) 1000 1000 1500 1500 1500 2)Thiết bị ly tâm có hai dòng thoát sản phẩm a) b) Hình 13. Thiết bị ly tâm sữa hai dòng Đặc tính kỹ thuật một số loại thiết bị ly tâm hai dòng thoát sản phẩm : Thông số Model BM 714 HGV BM 618 HGV BM 818 HGV BM 918 HGV Năng suất (l/h) Bình thường 15000 25000 35000 50000 Tối đa 20000 30000 40000 60000 Thể tích dòng sữa chứa nhiều vi khuẩn/ thể tích sữa nguyên liệu % 3-10 3-10 3-10 3-10 Đường kính ống dẫn (mm) Đầu vào 63.5 63.5 63.5 63.5 Đầu ra sữa chứa ít VSV 51.0 51.0 51.0 51.0 Đầu ra sữa chứa nhiều VSV 63.5 63.5 63.5 63.5 Kích thước (mm) L 1730 1730 1730 1730 B 1285 1285 1285 1285 H 1700 1850 1850 1850 Mô tơ Công suất (kW) 22.0 25 37 42.0 Tần số (Hz) 3~50 3~50 3~55 3~60 Điện thế (Volt) 400 400 400 400 Vận tốc quay đĩa (rpm) 5120 4265 4600 4850 Thể tích cặn (l) 9.0 16 16.0 14.0 Nước Nước điều khiển 0,5 0,5 0,5 0,5 Nước tháo rửa cặn 25.0 25.0 25.0 25.0 Nước làm mát động cơ, rửa thiết bị 150 150 150 150 Áp suất không khí (kPa) nén khí 300 300 300 300 xả khí 700 700 700 700 Áp suất (kPa) đầu vào 600 700 700 700 đầu ra 700 700 700 700 Tiếng ồn (dB) 78 80 80 80 Khối lượng thiết bị (kg) 1000 1500 1500 1500 Các máy ly tâm dạng này cho phép tháo bã liên tục trong quá trình ly tâm. Thiết bị loại này gồm một thùng quay có cấu trúc đặc biệt có hai khe thoát sản phẩm. Khe tháo dòng sữa có hàm lượng vi sinh vật thấp đặt phía trên đỉnh thùng, khe tháo dòng sữa có hàm lượng vi sinh vật cao hơn (chiếm 2-3%) đặt phía bên hông thùng. Những khe này được giữ đóng chặt lai bằng áp suất. Trong thời gian khoảng 0.15 s, áp suất được điều chỉnh cho các khe này mở ra, khi đó thể tích lớp cáu cặn trong thiết bị được đẩy ra ngoài. Điều này có nghĩa là bất cứ lúc nào một thể tích từ 8 đến 25 L có thể được đẩy ra ngoài theo chu kì 60 phút. III. THIẾT BỊ LY TÂM XUẤT XỨ THỤY SỸ - hãng Tetra Centri Trong suốt một chặng đường lịch sử dài hơn 1 thế kỉ, các thiết bị ly tâm của Tetra Park đạ được thực tế chứng minh đạt được hiệu quả cao trong các ngành công nghệ sản xuất đồ uống.Truyền thống tiếp tục được duy trì bằng một loạt các mẫu mã thiết bị mới có năng suất cao hơn, đạt được hiệu suất về năng lượng, co nhiều tiêu chuẩn mới thích hợp được áp dụng trong một phạm vi rộng lớn. Các thiết bị ly tâm của hãng Tetra Park hoat động theo công nghệ mới Tetra Centri Air-Tight®, thiết bị hoàn toàn kín khí do bồn ly tâm được làm đầy. Đặc điểm thiết kế mới của thiết bị ở chỗ có 1 cửa dẫn khí ra- vào, bảo đảm thiết bị hoạt động nhẹ nhàng, sữa ít bị tổn thất, quá trình được diễn ra hoàn toàn Nguyên tắc hoạt động chung của thiết bị ly tâm hãng Tetra-Centri : Sữa được bơm vào từ một trục rỗng nằm phía dưới cùng của thiết bị ly tâm. Cửa ống dẫn khí vào đóng lại ngăn chặn sự xâm nhập của không khí. Tốc độ của các sản phẩm sữa được gia tăng nhẹ nhàng ngăn ngừa những thiệt hại cho sản phẩm và cho phép thiết bị hoạt động đạt được hiệu quả rất cao. Cơ chế đóng kín hoàn toàn trong thiết bị (để ngăn khí xâm nhập vào hoặc thoát ra khỏi thiết bị) diễn ra không liên tục giúp sữa được bơm vào một cách từ từ, do đó tốc độ sữa bơm vào thiết bị cũng gia tăng từ từ. Đường kính của ống bơm được thiết kế sao cho áp suất đạt được ở đầu ra của nguyên liệu là tối ưu phù hợp cho các thiết bị trong các quy trình sau. Với thiết kế như trên cho phép giảm phần thiết kế cơ khí cho thiết bị (phần ứng suất tác dụng lên thiết bị giảm). chất lượng của thiết bị vẫn được duy trì và toàn bộ phần diện tích thiết bị được giảm thiểu sẽ đem lại lợi ích về mặt năng lượng, chi phí năng lượng sử dụng cho thiết bị (khi thể tích thiết bị giảm) cũng được giảm theo. phần cặn lắng tách được giữ lại trong thiết bị và lấy ra liên tục một cách tự động theo thời gian. Sử dụng dòng nước để điều khiển việc đóng và mở các van trong thiết bị. Sau khi sử dụng, cần sử dụng hóa chất tẩy rửa để làm sạch hoàn toàn thiết bị, khi rửa thết bị, ngườita sử dụng phương pháp làm sạch bằng acid và kiềm bảo đảm các chất nhầy, chất cặn lắng tích lũy trong thiết bị được tháo hoàn toàn ra khỏi thiết bị. Bộ điều khiển thiết bị được kết nối với máy vi tính. Toàn bộ các bộ phận của thiết bị được làm bằng thép không gỉ. các thiết bị đi kèm với thiết bị này như động cơ điện có vỏ cũng làm bằng thép không gỉ, cyclone thu hồi chất cặn cũng làm bằng thép không gỉ. Một thiết bị tiêu chuẩn là bao gồm các bộ phận: động cơ điện, các đĩa có cấu tạo theo tiêu chuẩn, van khóa khí tự động, cyclon thu hồi cặn, vòng xoắn hấp thu năng lượng động học của cặn lọc bỏ thiết bị có các bích nối được bố trí phía ngoàiđể thuận lợi cho việc tẩy rửa , làm sạch. Hình 14. Thíêt bị ly tâm tách béo khỏi dịch whey IV.THIẾT BỊ LY TÂM CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI Hình 17. Giới thiệu một số hình ảnh thiết bị ly tâm hãng Westfalia (ĐỨC) Thíêt bị ly tâm đĩa chồng hãng Flottweg Hình 18. FLOTTWEG DISC STACK CENTRIFUGE AC 2500 Ứng dụng : Sản xuất lactoza và casein. Máy ly tâm được sử dụng cho dịch sữa đã tách phomat. Các đĩa FLOTTWEG chồng lên nhau. Ngoài ra thíêt bị này còn được ứng dụng rông rãi trong các ngành công nghiệp khác như Công nghiệp Đồ uống, công nghiệp thức ăn, hóa học/ hiệu thuốc, động vật/ dầu, dầu khoáng thực vật … THIẾT BỊ LY TÂM XUẤT XỨ ITALY _hãng Seital S.r.l Hình 19. Seital SE 05X Separator Các thông số chính của thiết bị: Type: SE 05X Serial Number: M 00629 Stock code: 3250 Max Solid / sludge density - 1.35 kgs/dm3 Max product density - 1.1 kgs/dm3 Max product temperature - 95 deg C Milk skimming capacity - 1,200 l/hr Whey skimming, standardisation, milk cleaning capacities - 1,800 l/h Bowl capacity – 3lit Solid chamber capacity - 1.3 litres Milk Standardization Capacity: up to 1.800 l/hr Milk Cleaning Capacity: up to 1.800 l/hr Capacity: 1200 lit Bowl Speed (rpm): 8000 Throughput (l/hr): 1200 Frequency (hz): 50 Voltage (volts): 230 / 400 Current (amps): 8.2 / 4.75 Power (kw): 1.85 Speed (rpm): 1450 Other: Comes complete with base plate, set of tools, operation manual and parts list Overall Dimensions ( L x W x H ): 660mm x 600mm x 890mm & Net weight - 160 Kgs Thiết bị ly tâm hãng SEITAL Hình 20. Thiết bị ly tâm hãng SEITAL Những máy ly tâm đĩa SEITAL cho những công nghiệp hóa chất, dược học, sữa, đồ uống, dầu và sự làm sạch những dầu khoáng. Được sử dụng trong quá trình kỹ thuật cho những nhiệm vụ phân tách cơ bản sau: Làm sạch những chất lỏng Sự tách những chất lỏng Sự tập trung Sự khôi phục chât rắn Những máy ly tâm đĩa Seital có thể được cung cấp trong những thiết kế chặt, được bảo vệ bởi vụ nổ luyện kim, khí