乳品-离心分离(中文)

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1、离心分离设备与牛奶的标准化离心分离背景1877年4月，德国贸易咱杂志“Milch-Zeitung”刊登了一项关于牛奶分离机器的发明，该机器主要是一个转鼓，转一段时间后，奶牛就会浮在上面，这样就可以将奶牛从原牛奶中分出来。图6.2.1GustafdeLaval第一台连续分离机的发明者看完这篇文章后，年轻的瑞典工程师GustafdeLaval说：他会让分离技术跟德国一样在瑞典上演。1879年1月15日斯德哥尔摩日报报道说：“自从昨天，一种撤奶皮的离心机展示以来，以后每天将在11点到12点之间在Regeringsgatan大街41号1楼展示。这台机器可以看做是一个由皮带和滑轮驱动的转

2、鼓，由于奶油比牛奶轻，在离心力的作用下漂浮在牛奶上面，再从导管导出，收集下来。剩下的牛奶则摔到器壁，收集下来，这样就构成了一个分离设备。”图3.2.21882年theAlfaA1的第一台分离机器之一如今，大多数同类机器都配备锥形盘栈。重力沉降从历史的角度来看，离心分离是近一百年来发展起来的发明，是由于重力作用将一种物质从混合物中分离的自然过程。沉降作用在无时无刻地出现着，泥土溶于水后很快就分开，过一段时间水又变清；波浪或是游泳者掀起的云沙也是这样；漏入海中的油比水轻，漂浮在水面上，形成一层油膜。重力沉降液也是将原始技术应用到日常生活中，用于将图6.2.3沙石、油、冰淇淋混合在水

3、中后又分开脂肪从牛奶中分离。牛奶从挤下来放置一段时间后，脂肪凝聚，在牛奶表面形成一层奶牛层，然后用人工方法就能将之掠出来。沉降要求液体必须看做是离散的，两种或多种组分混合，一种必须是连续性介质，如牛奶，奶清或是脱脂牛奶是连续性的组分。脂肪以小球的形式散布在脱脂牛奶上，直径大约有15um左右。牛奶还还有第三组分，如乳腺细胞、碎稻草和毛发等分散固体颗粒。分散的其他组分不能互溶，溶解的组分是不能用沉降方法分离的，如乳糖就不能通过沉降分离，但可以通过结晶，然后沉淀而分离。分离组分的密度也应不同，这在分离牛奶的过程中是符合的，固体杂质比脱脂牛奶的密度大，而脂肪的密度较小。沉淀过程假如一块

4、石头落入水中而没沉下去我们会感到惊讶，同时我们也认为一块软木当然会漂在水面上。这是因为我们经验知道石头重而木头轻。但是我们将石头扔到密度很大的液体水银里面，或是一块铁，将会是怎样的现象了？我们没有经验推断到底是什么样的，我们可能推断石头和铁块沉下去了。实际上，石头和铁块都会漂在它上面。密度密度是每种物质都有的物理属性，它指单位体积的物质所具有的质量，用kg/m^3表示。如我们称1m^3的铁，它的重量是7860kg，即铁的密度是7860kg/m^3。室温下水的密度是1000kg/m^3,石头、木头、水银在室温下的密度分别为2700kg/m^3、180kg/m^3、13550kg/

5、m^3。当一种物体落入另一种液体是，是否沉降，主要是比较两者的密度的大小，如果物体的密度大于液体的，它将下称，反之漂在上面。密度习惯上表示称希腊字母r，固体用ρp表示，液体用ρl表示，用（ρp-ρl）表示两者的密度差，如石头和水的密度差表示成(2700–1000)=1700kg/m3，结果是正数，也就是石头的密度大，即石头下沉；木头与水的密度差表示成(180–1000)=–820kg/m3，结果是负数，所以木头比水轻，木头落到水中，将浮在水面。沉降和浮选速度固体颗粒或液滴进入粘性液态介质，在重力的作用下最终达到匀速降落，我们称这个速度为沉降速度。如果颗粒的密度小于液态介质的密度

6、，它将匀速上浮，该速度用vg（g为重力加速度）表示，它的大小用下面方程计算：d——颗粒直接ρp——颗粒密度ρl——连续性液体介质密度g=9,81m/s2重力加速度如果这些量都已知，那么沉降（上浮）速度可以用下面斯托克斯公式表示：vg=d^2(ρp-ρl)18η由上面颗粒或液滴的沉降（上浮）速度公式可以看出：●速度跟颗粒的直径的平方成正比；即直径为2cm的颗粒是直径为1cm的颗粒下降速度的4倍；●速度与密度差成正比；●速度与粘度成反比。脂肪球的上浮速度当牛奶静置在容器中时，脂肪球会上浮漂在容器上面，它的上浮速度可以用上面公式计算。在35℃时，图6.2.5密度低于水银的铁、石头、软

7、木漂浮在水银上面d=3µm=3x10–6m(ρp–ρl)=(980–1028)=–48kg/m3h=1,42cP(centipoise)=1,42x10–3kg/m,s将上面数值带入公式得：1)vg=(3x10–6)x48x9,81=9x10–12x48x9,81=18x1,42x10–318x1,42x10–3=0,166x9,81=10–6m/s=0,166–3mm/s=0,597mm/h根据上面的计算，我们知道脂肪上浮的速度很小，3um的脂肪球上浮的速度为0.6um//h.实际上，脂肪