Механическая очистка молока от примесей

 

Для фильтрования молока (рис.11) на фермах используются различные фильтры. Для фильтрации молока от примесей используются устройства, в которые оно поступает за счет давления или разрежения. При поступлении молока под напором на картридж фильтрующего элемента, примеси, задержанные на его поверхности, размываются и измельчаются за счет последующих порций поступающего молока. Мельчайшие частицы примеси становятся не связанными с основной массой, что усложняет и делает невозможным их удаление из сырого молока. На поверхности картриджа фильтрующего элемента, работающего под разрежением, не происходит размывание отфильтрованной примеси.

 

 

Рис. 11. Классификация механических фильтров молока

     Предлагаем принципиально новую технологию очистки сырого молока на доильной установке типа «молокопровод». Первоначально в каждом доильном аппарате необходимо установить индивидуальные фильтры, работающие под разрежением. В дальнейшем сырое молоко, поступающее в сборную молочную емкость доильной установки, будет очищаться в групповом фильтре за счет напора, создаваемого центробежным насосом. Конструкции индивидуального и группового фильтров имеют техническую новизну. Рассмотрим их принципиальную физическую особенность фильтрации и дадим сравнительную оценку с групповым рукавным фильтром эксплуатируемом в доильных установках.   

       Разработка конструкции индивидуального фильтра. Фильтр состоит из корпуса 5 (рис.12) и элемента фильтрующего (рис.13). Корпус 5 имеет патрубки подвода 6 и отвода 5 молока.Через патрубки 6 и 5 корпус вставляется в молочный шланг 3. Шланг 3 соединяется с молочным краном 2 через который молоко поступает в молочную магистраль 1.Элемент фильтрующий  состоит из корпуса цилиндрического 1 и запорного кольца 2. На рис.12 представлены фильтрующие элементы с различной степенью покрытия поверхности цилиндрического корпуса 1 задержанными частицами примесей.   Во всех образцах примеси концентрируются в зоне запорного кольца 2 (рис.12). Физическая особенность фильтрации в индивидуальных фильтрах. При поступлении сырого молока с примесями в камеру фильтрации происходит сложное вихревое движение сырого молока вверх. Молоко и примеси в фильтре вращаются вокруг оси статически, то есть как твердое тело и одновременно вращаются вокруг себя, вовлекаясь в динамическое вращение. Такое  вращениеназывают комбинированным вихрем Ренкина. При этом возможноодновременное осуществление нескольких режимов течения молока турбулентного, промежуточного и ламинарного. Таким образом, поток молокаперемещается одновременно в тангенциальном, радиальном и осевом направлениях. При этом за счет осевого течения сырого молока образуется мощный турбулентный режим его движения, который в два раза интенсивнее тангенциального и радиального направлений.     Это создаёт дополнительный напор молока с примесями в верхней части корпуса фильтра и примеси частично проходят мимо цилиндрического корпуса фильтрующего элемента. Поэтому установка запорного кольца 2 в верхней части цилиндрического корпуса 1 фильтрующего элемента (рис.13)  приведет к полной задержке примесей молока. Они не разрушаются и не размываются на поверхности фильтрующего элемента за счет поступления молока под действием разрежения.

 

     

 

                     1   2                                3            4      5     6

Рис. 12. Доильный аппарат с индивидуальным фильтром

1- магистраль молочная; 2- кран; 3- шланг; 4- патрубок выходной; 5- корпус; 6-патрубок входной

    Разработка конструкции группового фильтра. В предлагаемом устройстве фильтрации жидкой смеси (рис.14) цилиндрический корпус 1 с входным цилиндрическим патрубком 2 выполнен в виде сжатого в вертикальной плоскости  раструба. Площадь его сечения соответствует площади сечения кольцевого зазора между корпусом 1 и элементом фильтрующим 3.

 

                                   1                    2

 

Рис. 13. Элемент фильтрующий

1- корпус цилиндрический; 2- кольцо запорное

     

       Для обеспечения фильтрации примесей по всей поверхности фильтрующего элемента давление потока молока в фильтре, в соответствии со своей физической природой, везде должно быть однозначно и непрерывно. Однако, в эксплуатируемых фильтрах с цилиндрическим входным патрубком, перпендикулярно установленным к корпусу, это условие не выполняется. Поэтому примеси молока на поверхности фильтрующего элемента задерживаются только на половине его поверхности с противоположной стороны от входа молока в фильтр. Для исключения данного процесса фильтрации необходимо, чтобы число Рейнольдса, составленное по диаметру отверстий фильтрующего элемента оставалось достаточно малым. Только при этом условии обеспечивается линейная зависимость между скоростью фильтрации и градиентом давления. Поэтому входной патрубок фильтра должен располагаться по касательной к корпусу и в виде раструба (рис.26). В этом случае через поперечные сечения раструба 2 и зазора между стенкой корпуса 1 и элементом фильтрующим 3 будет проходить поток несжимаемой жидкости с условием сохранения массы, т.е. чтобы произведение плотности жидкой смеси, поперечного сечения и средней скорости в этом сечении всегда оставалась величиной постоянной.        

Рис. 14. Фильтр с входным патрубком в виде раструба

1 – корпус; 2 – патрубок входной; 3 – элемент фильтрующий; 4 – крышка; 5 – патрубок выходной; 6 – гайка.