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        臥螺沉降離心機(jī)在漁業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

        2017-04-26 07:21:58李仕成
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年8期

        摘 要:介紹了臥螺沉降離心機(jī)組的構(gòu)成、工作原理、技術(shù)性能,并就臥螺離心機(jī)在魚粉及魚油萃取,水解工藝,漁副產(chǎn)品直接處理工藝,磷蝦油提取等水產(chǎn)加工生產(chǎn)上的幾種應(yīng)用工藝流程進(jìn)行了分析探討。

        關(guān)鍵詞:臥螺離心機(jī);魚粉加工;魚油加工;磷蝦產(chǎn)品

        漁業(yè)生產(chǎn)的水產(chǎn)品總量中的80%供人類直接食用,其余的20%產(chǎn)量并不能直接食用,如混獲的小魚,加工階段分離出來(lái)的魚頭、魚骨、魚皮等,這其中的一部分用于加工如魚湯、魚醬及風(fēng)味食品,而其余的便成廢棄物了,這些廢棄物如果處理不當(dāng),則可對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響,反之,則可以變廢為寶,制成有價(jià)值的飼料魚油和魚粉。

        臥螺沉降卸料離心機(jī)以液固分離速度快、能連續(xù)及自動(dòng)化運(yùn)行、分離效果好及高效可靠等優(yōu)點(diǎn)在魚油、魚粉以及類如魚糜生產(chǎn)的水產(chǎn)品加工起著至關(guān)重要的應(yīng)用,為此我就臥螺離心機(jī)在漁業(yè)加工生產(chǎn)中的應(yīng)用工藝進(jìn)行了探討。

        1 臥螺沉降離心機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)

        轉(zhuǎn)鼓、差速器、螺旋體是臥式螺旋離心機(jī)三個(gè)關(guān)鍵組成部件,它是利用離心沉降原理分離懸浮液的設(shè)備[1,2]。其可以分為兩相分離臥螺離心機(jī)和三相分離臥螺離心機(jī),前者(圖1)主要用于固-液分離,其工作原理是:懸浮液進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間,在主電機(jī)驅(qū)動(dòng)下螺旋和轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行高速的旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力,懸濁液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形的液池。物料中密度大的固體顆粒物在離心力的作用下沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上,由于差速器的存在,螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而螺旋體就不斷的將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的顆粒物刮下來(lái)從排渣口排出,分離后的清液從轉(zhuǎn)鼓溢流口排出,從而實(shí)現(xiàn)固液兩相分離[3]。三相分離臥螺沉降離心機(jī)(圖2),主要用于固-液-液分離,即一種固相和兩種密度不同的液相同步分離。它的工作原理是:物料在離心力的作用下,形成三個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的層面,由轉(zhuǎn)鼓壁開始向內(nèi)依次為固相層、重液層、輕液層。固相層在螺旋體的推動(dòng)下向轉(zhuǎn)鼓小端移動(dòng),并從排渣口排出。重液層和輕液層則順著螺旋葉片間孔道向轉(zhuǎn)鼓大端流動(dòng),然后從不同的出口排出,實(shí)現(xiàn)連續(xù)的三相分離[4]。

        2 臥螺沉降離心機(jī)的性能參數(shù)

        轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓直徑、分離因素、轉(zhuǎn)速差、長(zhǎng)徑比是臥螺離心機(jī)的主要性能參數(shù)[5,6]。一般生產(chǎn)廠家會(huì)提供以上的參數(shù)。有些廠家還會(huì)提供轉(zhuǎn)鼓和螺旋推進(jìn)器的形狀、調(diào)速方式、產(chǎn)量等。處理的物料不同,應(yīng)用場(chǎng)合不同,機(jī)器的產(chǎn)量也是不同的。

        (1)轉(zhuǎn)鼓直徑是衡量臥螺離心機(jī)生產(chǎn)能力的重要參數(shù)之一,轉(zhuǎn)鼓的直徑越大,產(chǎn)量越大。但由于制造的難度和經(jīng)濟(jì)的因素,直徑不能夠做得過(guò)大,目前多數(shù)臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑小于670mm。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、分離因素、差轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)徑比都是衡量臥螺離心機(jī)的分離能力的重要參數(shù),而且是相互影響的,在選型時(shí)應(yīng)該全盤考慮。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高,分離能力越好,但是限于機(jī)械制造和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的原因,轉(zhuǎn)鼓直徑較大的臥螺離心機(jī)則轉(zhuǎn)速相對(duì)較低,一般轉(zhuǎn)鼓直徑在350mm 以上的機(jī)型,鼓轉(zhuǎn)速都在5000rpm以下,小于350mm的機(jī)型,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速可以做到6000~7000rpm以至10000rpm。

        (2)分離因數(shù)。分離因數(shù)指的是理想狀態(tài)下轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的粒子受到的最大離心力和重力的比值,它是一個(gè)無(wú)單位的量。理想狀態(tài)是指轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的粒子是一個(gè)質(zhì)子,只受到重力和離心力的作用。分離因數(shù)也是衡量臥螺離心機(jī)分離能力的主要參數(shù),產(chǎn)品說(shuō)明書一般都會(huì)給出這個(gè)參數(shù),轉(zhuǎn)鼓直徑在350mm以上的臥螺離心機(jī)的分離因數(shù)數(shù)值一般都在4000以下,對(duì)于較小的機(jī)型,其數(shù)值則可以到10000左右。

        (3)轉(zhuǎn)速差。臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)筒和螺旋之間存在由差速器產(chǎn)生的差速就叫轉(zhuǎn)速差,差速可以調(diào)節(jié),一般在1.5~30rpm之間,差速器是行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu),用于根據(jù)螺旋扭矩控制臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)筒和螺旋之間的差速,差速?zèng)Q定了固體在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的逗留時(shí)間,差轉(zhuǎn)速太高時(shí)沉渣在干燥區(qū)的停留時(shí)間減少會(huì)使沉渣的含濕率增高,但差轉(zhuǎn)速過(guò)低又會(huì)增大螺旋的推料力矩同時(shí)明顯降低螺旋的輸渣效率并使螺旋受到的扭矩增大而損壞差速器,分離效果可以通過(guò)改變差速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        (4)長(zhǎng)徑比是轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度(包括圓錐部分的長(zhǎng)度)和轉(zhuǎn)鼓直徑的比值,數(shù)值一般在2~5之間,其數(shù)值可以作為衡量臥螺離心機(jī)分離能力的參考,對(duì)于非柱錐型的臥螺離心機(jī),一般不給出長(zhǎng)徑比數(shù)值。

        3 三相分離臥螺沉降離心機(jī)應(yīng)用于魚粉及魚油的萃取

        這項(xiàng)應(yīng)用主要是用于從整魚中萃取魚油和魚粉,在這個(gè)過(guò)程中,整魚經(jīng)過(guò)加熱蒸煮分解,產(chǎn)生魚油。蒸煮后的原料經(jīng)過(guò)篩選,分成了富含蛋白質(zhì)的固相以及含有油、水及細(xì)小顆粒的液相。接下來(lái),過(guò)篩后的固相通過(guò)進(jìn)一步壓榨得到榨餅和液相,將榨餅再次壓榨,經(jīng)過(guò)烘干干燥后可獲取魚粉;過(guò)篩和壓榨后的液相會(huì)被分離成魚油、魚汁和固渣,魚汁可以通過(guò)蒸發(fā)器進(jìn)一步被濃縮成漿狀并混合到固渣中干燥獲得魚粉[7]。

        4 臥螺沉降離心機(jī)應(yīng)用于水產(chǎn)品水解工藝

        魚雜和其他不適合做魚片和罐頭的原料,可以用做制成動(dòng)物飼料所需的魚粉,在這個(gè)過(guò)程中,先通過(guò)酶將位于肌肉和其他組織中的蛋白質(zhì)分解,然后通過(guò)臥螺沉降離心機(jī)將水解液中的魚油,魚汁和富含蛋白質(zhì)的固渣分離出來(lái),魚汁經(jīng)過(guò)蒸發(fā)后濃縮成濃魚漿,添加到固渣中進(jìn)行干燥即可得到魚粉。(圖4)

        5 臥螺沉降離心機(jī)應(yīng)用于漁副產(chǎn)品直接處理工藝

        魚雜,魚頭,魚尾,魚骨,魚腸等這些水產(chǎn)品加工廠的漁副產(chǎn)品經(jīng)過(guò)碾碎后,直接放入蒸煮設(shè)備進(jìn)行蒸煮,蒸煮后形成的混合物通過(guò)三相離心機(jī)分離,得到魚油、魚汁、固渣,魚汁經(jīng)過(guò)蒸汽濃縮后形成濃魚漿,添加到固渣里面干燥做成飼料級(jí)魚粉,分離出來(lái)的魚油可以通過(guò)更高分離精度離心機(jī)提純獲得高純度魚油。(圖5)

        6 臥螺沉降離心機(jī)應(yīng)用于磷蝦加工工藝

        臥螺沉降離心機(jī)可用于磷蝦蝦油的提取,將剛捕獲的磷蝦在蒸煮機(jī)中用蒸汽加熱一段時(shí)間,過(guò)濾篩分離得到磷蝦初級(jí)固渣和初級(jí)液體;然后從初級(jí)液體中用臥螺離心機(jī)分離提取富含中性油脂和蝦青素的磷蝦油,將初級(jí)固渣進(jìn)一步進(jìn)行壓榨分離,得到次級(jí)壓榨液體和次級(jí)固渣,從次級(jí)壓榨液體中離心分離得到富含磷脂的磷蝦油,干燥次級(jí)固渣得到含脂量低的蝦粉。(圖6)

        7 結(jié)束語(yǔ)

        隨著漁業(yè)裝備與工程技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)漁業(yè)資源充分利用的需求,高可靠性,高穩(wěn)定性,高效率的臥螺離心機(jī)將會(huì)在漁業(yè)生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]周翠紅,凌鷹,申文君,等.臥式螺旋沉降離心機(jī)污泥脫水模擬研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014,8(50):206-212.

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        [4]flottweg.最高效的工業(yè)化漁業(yè)生產(chǎn)工藝[EB/OL].https://www.flottweg.com/fileadmin/user_upload/data/pdf-downloads/Fisch_ZH.pdf.

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        [7]塞拉斯有限責(zé)任公司.一種無(wú)溶劑提取富含磷脂和中性油脂的磷蝦油的方法[P].中國(guó):CN102311868A,2012.01.

        作者簡(jiǎn)介:李仕成(1990-),男,碩士,研究方向?yàn)楝F(xiàn)代水產(chǎn)品加工技術(shù)及裝備。

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