مزایا و معایب سپراتور خامه سانتریفیوژ

بمنظور تهیه کره و خامه و انجام فرآیندهای جداسازی شیر، امروزه شرکتهای لبنی بطور گسترده به خرید دستگاه سپراتور روی آورده‌اند. کاربرد سپراتورهای گریز از مرکز، جداسازی شیر کامل به شیر بدون چربی و خامه است. اطلاعات ارائه‌شده نشان می‌دهد که صنعت لبنیات مدرن، نمی‌تواند بدون سپراتور سانتریفیوژ (گریز از مرکز) وجود داشته باشد.

درحقیقت این عملیات، نقطه شروع در تولید اکثر محصولات لبنی است. علاوه بر شروع فرآیندهای لبنی، بایستی اذعان داشت که مسلماً جداسازی گریز از مرکز، مهمترین واحد عملیاتی در فرآوری لبنیات نیز محسوب میشود. اگرچه که نمیتوان از نقش دستگاه پاستوریزاتور شیر نیز در نقطه شروع و کل فرآیند، به راحتی گذر کرد. بواسطه‌ی استفاده از سپراتورهای سانتریفیوژ خامه، میتوان مایعات کم‌چرب لبنی را از مایعات پرچرب و البته مایعات لبنی را از جامدات جدا سازی نمود. ضمن اینکه جامدات حاصل از فرآیندهای گازی (گازدار) را نیز با بهره گیری از تجهیزات سانتریفیوژ، مورد تفکیک قرار داد.

انواع سپراتور خامه سانتریفیوژ

در این مقاله، به معایب و ویژگیهای جداسازی گریز از مرکز پرداخته شده است. اما پیش از توضیحات کلی در رابطه با مزایا و معایب آنها، بایستی با انواع دستگاه سپراتور کره و خامه سانتریفیوژ آشنا شوید. درهمین راستا باید گفت که مدلهای مختلف این دستگاه ها، شامل گونه‌های مختلف:

• سانتریفیوژ کاسه دیسکی،
• گریز از مرکز دکانتر،
• سپراتور سانتریفیوژ خامه صفحه اسکرول
• و جداکننده‌های سیکلون

هستند. در این میان اما، دستگاه‌های سانتریفیوژ کاسه دیسکی تنها مورد مهم تجهیزات پردازش پرمقاومت بشمار می‌آیند. البته بسته به شرایط جداسازی، میزان دقت فرآیند، کنترل پذیری و کاربردهای گسترده، از انواع این تجهیزات استفاده میگردد.

مهمترین کاربردهای سپراتور سانتریفیوژ خامه

جداسازی مکانیکی توسط نیروی گریز از مرکز دستگاه سپراتور سانتریفیوژ کره و خامه را می توان به صورت کلی، به شرح زیر طبقه بندی کرد:

1. تفکیک مایع از مایع. (به عنوان مثال جداسازی خامه از شیر؛ توسط جداکننده یا همان سپراتور خامه و کره)
2. جامد از مایع. (به عنوان مثال جدانمودن باقیمانده عناصر جامد، توده‌های جامد شکل یافته و سرشیرهای سفت از روغن مایع و شیرها)
3. جامدات حاصل از گاز؛ مثلاَ تفکیک پودر حاصل از هوا توسط جداکننده Cyclone
4. گاز از مایع. (مثلاَ تفکیک بخارات شیر غلیظ در جداکننده بخار)

البته فارغ از نیازهای کارخانجات لبنی، دیگر شرکتهای مواد غذایی و واحدهای صنعتی-شیمیایی نیز برای انواع موارد جداسازی خود از سپراتورهای سانتریفیوژی بهره میگیرند. همچنین بمنظور خردسازی و تجزیه گلبولهای چربی شیر، صنایع لبنیاتی از دستگاه هموژنایزر شیر نیز استفاده میکنند. هموژنایزرها بسته به نوع عملیات فرآوری، میتوانند تک یا 2 فاز باشند.

کاربردهای جداسازی ویژه توسط سپراتورهای خامه سانتریفیوژ

سایر کاربردهای جداسازی توسط دستگاه سپراتور سانتریفیوژ شامل:

• حذف هاگ،
• تصفیه آب پنیر،
• جداسازی محصول از روغن‌های پس داده در طی فرآیند تولید و
• تولید چربی شیر بدون آب

نیز می‌باشد. برخی از جداکننده های کره/خامه، هم در ورودی و هم در خروجی خود به‌صورت هرمتیک آب بندی می‌شوند. این کار، مانع از ورود هوا می شود که می تواند به محصول در حال پردازش آسیب برساند. بایستی اشاره داشت که:

در صنایع لبنی از دستگاه سپراتور سانتریفیوژ کره و خامه برای جداسازی شیر به 2 حالت: خامه و شیر بدون چربی استفاده می شود. آنها همچنین ذرات را از آب میوه جدا می کنند تا آبمیوه شفاف شود و بنابراین نوشیدنی نهایی، برای برخی از مصرف کنندگان، اشتها آورتر خواهد بود.

دررابطه با مکانیزم کارکردی خاص آنها باید گفت که همانطور که دوک با کاسه می چرخد، محصول به آرامی وارد کاسه می شود. این مسئله، یکپارچگی گلبول ها و ذرات چربی را تضمین میکند. در کاسه، خامه و کره به مرکز هدایت می شوند. درحالی که شیر بدون چربی، از روی دیسک بالایی از کاسه خارج می شود. هر ذره ناخواسته نیز در این فرآیند، در حاشیه جمع آوری شده و تخلیه می گردد. در بخش خروجی ها، دو پمپ با هم می چرخند تا محصول را به طور موثر به مرحله بعدی در فرآیند انتقال دهند.

قابلیت شفاف کنندگی شیر توسط جداکننده کره و خامه

یکی از کاربردهای مهم دستگاه سپراتور خامه نیروی گریز از مرکز در صنایع لبنی، شفاف سازی شیر است. همچنین بر اساس تفاوت چگالی بین شیر و مواد اضافی مانند:

• گرد و غبار،
• مو،
• لکوسیت ها
• و سایر آلاینده ها

برخی از فرآیندهای جداسازی عملیاتی میگردد. همچنین از زلال کننده ها برای جداسازی قیسی از باقیمانده قیسی نیز استفاده می شود. بایستی بدانید که فرآیند جداسازی توسط سپراتور کره سانتریفیوژ، سریع و تقریباً کامل است. کلاریفایر دستگاه، یک ورودی برای شیر یا مایعی که باید شفاف شود و یک خروجی برای مواد شفاف شده دارد. لجن شفاف کننده در دیواره داخلی کاسه ای که دیسک ها را حمل می کند، جمع می شود. دیسک‌ها مخروطی شکل هستند و روی دوکی نصب می‌شوند که با سرعت بالا می‌چرخد و سوراخ‌هایی برای عبور شیر به شکاف‌های بین دیسک‌های شفاف‌کننده، خواهد داشت. محل سوراخ‌ها که منطقه خنثی نامیده می‌شود، نزدیک‌تر به محیط اطراف است. بطوری که ذرات سنگین‌تری که قرار است جدا شوند، راحت‌تر جابجا می‌شوند.

حمل و نقل شیر برای صنایع لبنی

شیر ماده اولیه برای تولید هرگونه محصولات لبنی است. بنابراین لزوم سالم رساندن آنها به مقاصد مختلف و کارخانجات لبنی، بیش از پیش احساس میشود. قطعاَ میدانید که شیر و کلیه‌ی محصولات لبنی، به سرعت قابل فاسدشدن هستند و درصورت مصرف شدن پس از فساد، بیماری های عدیده ای را برای انسانها بوجود می‌آورند. فلذا بمنظور حمل ایمن آنها از مخزن حمل شیر استاندارد بهره گرفته میشود. بخصوص برای مسافتهای طولانی‌تر، بهترست که از مخازن حمل شیر دارای کندانسور استفاده شود تا شیر خنک نگاه داشته شود.

بسته به نیاز شرکتهای تولید محصولات لبنیاتی، ظرفیتهای مختلفی برای این تانکرها در نظر گرفته میشود. بطوریکه این مخازن برای قرارگیری بر روی خودروهای حمل سبک (نیسان/وانت)، از ظرفیتهای 500-3000 لیتری تولید میشوند. همچنین برای قرارگیری بر روی خودروهای سنگین تک و 2 محوره، این مخازن با ظرفیت 5000-7000 لیتر تولید خواهند شد.

در راستای سالم نگاه داشتن شیر برای رساندن به کارخانجات و سپس استفاده از دستگاه سپراتور خامه سانتریفیوژ، تمهیدات خاصی برای مخازن حمل شیر اندیشیده میشود. بعنوان مثال آنها از جنس استیل ضدزنگ ساخته شده و مانع از ورود هرگونه نور و گرما به درون تانکر میشوند. ضمن اینکه به لطف تعبیه همزن در آنها، از ثابت ماندن شیر و ته نشینی مواد آن جلوگیری میشود. چنین مکانیزمی را میتوان نسبتاَ در انواع تانکر حمل اسید تریلی نیز مشاهده نمود. لازم بذکر است که بسته به مدل مخزن حمل، میتوان از انواع:

• سیستم شستشوی CIP؛ و
• سیستمهای پاکسازی CRP

در این تانکرها بهره برد.

انواع سپراتور خامه و کره نوع باز

این نوع جداکننده‌های خامه و کره، از شیری که در برابر فشار اتمسفر باز می‌شود تغذیه می‌شوند و در دیسک‌های جداکننده، به‌وسیله گرانش از یک ظرف باز به اتمسفر، به پایین جریان می‌یابند. انواع سپراتور سانتریفیوژ خامه از نوع باز، ظرفیت کمتری دارند؛ یعنی حداکثر 1000 لیتر در ساعت. آنها برای جداسازی شیر ترش مناسب هستند و توسط:

• تسمه و
• قرقره،

هدایت می شوند که به وسیله‌ی موتور کوچکی تغذیه می شوند. خوراک دستگاه از یک مخزن مخصوص، توسط نیروی جاذبه از طریق یک دهانه جریان می یابد. لازم بذکر است که یک شناور قرار گرفته در بالای ورودی، از ورود هوا جلوگیری می کند و فقط شیر را به داخل کاسه هدایت مینماید. دیسک های سپراتور سانتریفیوژ در کاسه، بسته به ظرفیت و اندازه حدود:

• 16 عدد تا
• 25 عدد

می‌باشند. خروجی کرم، خامه یا کره توسط یک پیچ کوچک کنترل می شود که با آن می توان درصد چربی کرم/کره را تغییر داد. از آنجایی که انتظار نمی رود جداکننده های خامه سانتریفیوژی نوع باز به پاستوریزاتور ها متصل شوند و ظرفیت کمی دارند، طوری طراحی شده اند که با شیر گرم نشده نیز بتوانند کار کنند. مکانیزم محرک اسپیندل کاسه توسط یک تسمه صاف، متصل به محور محرک است. محور محرک توسط موتور تک سرعته هدایت می گردد. در برخی از طرح‌های با ظرفیت کمتر، دوک کاسه کرم و کره را تشکیل می‌دهد و محور محرک چرخ کرم است که ممکنست با دست یا موتور متصل، از طریق یک تسمه V و قرقره به حرکت درآید.

مهمترین معایب سپراتور کره و خامه هرمتیک

اینگونه سپراتورهای جداساز خامه هرمتیک (Hermetic cream separator) همانند انواع تجهیزات صنعتی نظیر چربی گیر پلی اتیلن، سپتیک تانک، دستگاه پاستوریزاتور 500 کیلویی و … دارای معایبی هستند. مهمترین عیب جداکننده خامه، کرم و کره نوع باز این است که فقط برای ظرفیت های کوچک مناسب هستند و تخلیه آن وابسته به فشار اتمسفر می‌باشد. ضمن اینکه نمی توان آن را به پاستوریزاتورهای شیر متصل کرد تا جداسازی در دمای بهینه 40 تا 45 درجه سانتی گراد انجام شود. عیب دیگر این است که محصول در برابر:

• آلودگی جوی و
• ورود هوا

باز است و محصول را میتواند تبدیل به کف نسبتاَ غیربهداشتی کند. دستگاه های سپراتور سانتریفیوژ کره و خامه هرماتیک، ظرفیت بیشتری دارند و هر دو ورودی و خروجی به لوله‌ها متصل می‌شوند. درنتیجه این امکان را به شما می‌دهند که در شرایط کاملاً بسته‌ی هوا کار کنند. جداکننده های سه منظوره یا سه فرآیندی برای سه منظور طراحی شده اند:

• برای انجام جداسازی،
• استانداردسازی؛
• و شفاف سازی در یک واحد.

درون این ئستگاه‌ها و پاستوریزاتورها، شیر حاوی گرد و غبار، سلول های لکوسیت و غیره است که قبل از فرآوری حذف می شوند. این عملکرد جداکننده  “Clarification”نامیده می شود. بسته به نیاز، چربی ممکن است تا حدودی به یک درصد ثابت که به عنوان استاندارد شناخته می شود، کاهش یابد یا به عنوان جداسازی خامه و کره به طور کامل از بین برود. کنترل خروج کره و سایر کرم ها، می تواند منجر به این تغییرات در عملیات شود.

مزایای فنی سپراتور سانتریفیوژ خامه

مدلهای مختلف سپراتور سانتریفیوژ کره و خامه دارای مشخصات فنی و مزایای زیر می‌باشند:

• دستگاه جداکننده خامه، دارای سیستم های درایو افقی و عمودی برای کاسه جداکننده است.
• سیستم درایو افقی از یک موتور الکتریکی، کلاچ گریز از مرکز و محور محرک با چرخ کرم تشکیل شده است.
• سیستم‌های محرک عمودی از یک محور تشکیل شده است که به آن دوک کاسه ای می گویند؛ که کاسه جداکننده در بالای آن نصب شده است. شفت دارای دندانه هایی برای مطابقت با چرخ کرم است.
• نیروی موتور از چرخ کرم روی محور افقی درایو به چرخ دنده حلزونی دوک کاسه، منتقل می شود. بنابراین اسپیندل کاسه با سرعت بیشتری (مثلاً 4 تا 5 برابر بیشتر) از سرعت محور درایو افقی می چرخد.
• بلبرینگ های دقیق از اجزای محرک پشتیبانی می کنند. درنتیجه لرزش را از بین می برند.
• همچنین بر روی قاب یک ترمز دستی که روی دیسک کلاچ عمل می کند، یک دکمه سرعت سنج و دور شمارنده برای نشان دادن سرعت، یک پلاگین فیلتر روغن، یک عدد شاخه تخلیه، 1 شیشه سطح روغن و غیره نصب شده است.
• کاسه از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. بدنه و هود که توسط یک حلقه قفل رزوه دار به هم متصل می گردند.
• پشته دیسک بین هود و توزیع کننده زنگی شکل در محور کاسه بسته میشود.
• فاصله بین دیسک ها حدود 0.5 میلی متر است. ضخامت دیواره دیسک حدود 0.4 میلی متر و زاویه شیب به سمت افقی 45 تا 60 درجه می‌باشد.
• سرعت کاسه معمولا 5500 تا 6000 دور در دقیقه خواهد بود.
• یاتاقان ها در قاب توسط چرخ کرم روغن کاری می شوند که تا حدی اجرا می شود و در حمام روغن در پایه قاب غوطه ور می باشد.
• سپراتور کره سانتریفیوژ، حدود 98.5 تا 99 درصد چربی شیر را جدا می کنند. (0.02 تا 0.05 درصد چربی در شیر بدون چربی).
• خروج خامه از سپراتور خامه و کره گریز از مرکز، به طور معمول حدود 10 درصد از کل خوراک شیر را نشان می دهد.
• تغذیه جداکننده توسط پمپ است. درصورتی که مخزن تغذیه، دور باشد. درغیر این صورت، یک پمپ گریز از مرکز با پروانه، خط مکش شیر را به داخل اسپیندل هدایت می کند. جایی که شیر وارد قسمت پایین توزیع کننده می شود.
• برای الزام استانداردسازی، خروجی خامه در فشار تخلیه بالاتری نسبت به خروجی شیر بدون چربی نگه داشته میشود. سرعت جریان کرم با روتومتر اندازه گیری خواهد شد.

نکته: واحدهای لبنیاتی بمنظور نگهداری آب موردنیاز و شیر از انواع مخزن استیل، تانکر پلی اتیلن و مخزن فایبرگلاس استفاده میکنند. (مخازن بهداشتی فودگرید)