臥螺離心機在淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
一、機型和參數(shù)
1.概述
臥螺離心機的全稱是臥式螺旋卸料沉降離心機。它是常見的沉降式離心機，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、自動連續(xù)作業(yè)、處理量大，廣泛應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域，能夠完成固相脫水，液相澄清，液—液，液—固相間的分離，按密度分級等分離過程。
臥螺離心機主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋推進(jìn)器、差速器3部分組成，其中還包括機殼、機座、驅(qū)動裝置等。
近20年來，臥螺離心機的發(fā)展極為迅速，形成規(guī)格眾多，根據(jù)不同的依據(jù)可以有多種分類。
淀粉生產(chǎn)中廣泛使用的是逆流型柱錐體重力排液兩相臥螺離心機，重力排液臥螺離心機也稱為傾析式臥螺離心機。差速器以機械式居多，近年來液壓馬達(dá)也有應(yīng)用。雖然從理論上并流型臥螺離心機可以提高分離效率，但由于缺乏足夠的實踐證據(jù)，所以至今世界上90%的臥螺離心機仍然是逆流型?；旌闲偷臋C型出現(xiàn)得更晚一些。三相臥螺離心機的轉(zhuǎn)速更高，制造工藝更為復(fù)雜，可以將待分離混合物根據(jù)各組分密度的不同，一次性分離成符合工藝要求的三部分。這是繼兩相臥螺離心機之后市場上出現(xiàn)的新型臥螺離心機。近年來，國外先進(jìn)的小麥淀粉生產(chǎn)工藝已經(jīng)開始應(yīng)用三相臥螺離心機進(jìn)行淀粉和蛋白質(zhì)的分離。雙椎體臥螺離心機適用于物料難以沉降分離的場合，淀粉生產(chǎn)上的應(yīng)用比較少見，不過已經(jīng)有將其用于淀粉廢水澄清的報道。
臥螺離心機可以適應(yīng)粘度和濃度不斷變化的物料，包括含有固體顆粒甚至是比較堅硬的顆粒，對顆粒的破壞也很小。臥螺離心機可以處理的混合物其所含固體顆粒的粒徑范圍也比較廣，在1-10×103μm之間。物料的濃度在5%~40%之間都是可以的，但是要視具體的物料而定。過于稀薄而且難以沉降的物料應(yīng)該考慮采用碟片離心機或其他方法先進(jìn)行濃縮。對于含有5μm以下不定形顆粒的漿液，必要時需要考慮添加合適的絮凝劑。
2.臥螺離心機的性能參數(shù)
臥螺離心機的性能參數(shù)主要有：轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、分離因素、差轉(zhuǎn)速、長徑比等。一般生產(chǎn)廠家會給出以上全部參數(shù)或者部分參數(shù)。有些廠家還會給出轉(zhuǎn)鼓和螺旋推進(jìn)器的形狀、調(diào)速方式、產(chǎn)量等。同樣的機型，要處理的物料不同，應(yīng)用場合不同，機器的產(chǎn)量也是不同的。
轉(zhuǎn)鼓直徑是衡量臥螺離心機生產(chǎn)能力的重要參數(shù)，轉(zhuǎn)鼓直徑越大，產(chǎn)量越大。但限于制造的難度和經(jīng)濟的原因，直徑不能做得過大。目前多數(shù)臥螺離心機的轉(zhuǎn)鼓直徑小于520mm。
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、分離因素、差轉(zhuǎn)速、長徑比都是衡量臥螺離心機的分離能力的重要參數(shù)，而且是相互影響的，在選型時應(yīng)該通盤考慮。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離能力越高，但是限于機械制造和運行經(jīng)濟型的原因，轉(zhuǎn)鼓直徑較大的臥螺離心機，轉(zhuǎn)速相對較低。一般轉(zhuǎn)鼓直徑在350mm以上的機型，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速都在4000r/min以下，小于350mm的機型，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速可以做得很高，達(dá)到6000-7000r/min甚至10000r/min，不過產(chǎn)量相對來說都比較小。
1.1差轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋推進(jìn)器轉(zhuǎn)速的差就是差轉(zhuǎn)速，一般在0-100r/min之間，對于采用液壓馬達(dá)的機型，其數(shù)值在30r/min以下。差轉(zhuǎn)速既反映臥螺離心機的分離能力，也反映其生產(chǎn)能力。用于脫水時，差轉(zhuǎn)速是臥螺離心機的生產(chǎn)能力的決定因素之一。新型高濃縮型臥螺離心機可以使脫水物料的含水量低至35%左右。
1.2長徑比
轉(zhuǎn)鼓長度（包括圓錐部分的長度）和轉(zhuǎn)鼓直徑的比值，沒有單位。長徑比的數(shù)值在2-5之間，其數(shù)值可以作為衡量臥螺離心機分離能力的參考，對于非柱錐型的臥螺離心機，一般不給出長徑比數(shù)值。
1.3分離因素
理想狀態(tài)下轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的粒子受到的離心力和重力的比值，是一個無單位的量。理想狀態(tài)是指轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的粒子是一個質(zhì)子，只受到重力和離心力的作用。分離因素是衡量臥螺離心機分離能力的主要參數(shù)，產(chǎn)品說明書一般都會給出這個參數(shù)。需要指出的是，分離因素不是臥螺離心機分離能力的唯一決定性參數(shù)，而是理想條件下計算出的理論值，所以分離因素相同的不同臥螺離心機在不同的實際應(yīng)用中會有很大差別。
二、臥螺離心機在淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用
1.概述
使用臥螺離心機進(jìn)行分離作業(yè)的前提條件是 ：
①必須在液體中進(jìn)行。
②待分離物料的各組分之間必須存在密度差，密度的差別越大，分離越容易。
③待分離固體物料的微粒在液體中能夠形成懸浮液，越理想的懸浮液越容易分離。
淀粉不溶于冷水，植物蛋白質(zhì)多數(shù)不溶于冷水，因此以水為輔助介質(zhì)使待分離物料形成懸浮液，采用臥螺離心機可以分離密度不同的淀粉和蛋白質(zhì)或者分離不同密度的淀粉組分，也可以將不溶于水的淀粉、蛋白質(zhì)等從懸浮液中分離出來，具體來說有三個方面：
1.1濃縮
淀粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水所含固體顆粒較小，粘度大，用過濾的方法效率很低甚至難以奏效。對于濃度大于5%的廢水可以直接使用臥螺離心機進(jìn)行濃縮和脫水，回收其中的干物質(zhì)。如果濃度過低，可以和碟片離心機配合使用。先使用碟片離心機進(jìn)行預(yù)濃縮，然后使用臥螺離心機進(jìn)行濃縮脫水。新型雙椎體臥螺離心機的分離因素可以達(dá)到7000~10000，已經(jīng)和碟片離心機持平，也可以替代碟片離心機完成難以分離沉降的任務(wù)。
臥螺離心機具有較長的轉(zhuǎn)鼓，能夠處理高濃度的物料，可以連續(xù)操作，重相固形物含量高（19%~23%），物料中可以含有較大的顆粒（5mm乃至更大），相對于碟片離心機只能適應(yīng)低濃度物料，物料顆粒不能大于1mm（否則噴嘴容易堵塞）、重相固形物含量低（12%~14%）、每2-3d必須沖洗1次的缺點，優(yōu)勢明顯。
1.2脫水
機械方法脫水的效率要比采用蒸發(fā)（熱、冷凍等）的方法的效率高5~10倍。如果濃漿所含固體的顆粒細(xì)小，粘度也就比較大，采用過濾脫水的方法不但效率低，固體含水量也比較高。麩質(zhì)回收（玉米淀粉，俗稱黃漿）和B淀粉脫水（小麥淀粉）都可以采用臥螺離心機實現(xiàn)，但固體含水量都在60%以上。
采用新型臥螺離心機對小麥A淀粉漿脫水，可以使含固量達(dá)到54%。臥螺離心機可以連續(xù)作業(yè)，不需要沖洗，產(chǎn)量大。而真空過濾器雖然可以使含固量達(dá)到60%，但即使是比較先進(jìn)的間歇式?jīng)_洗機型也需要2h沖洗1次，而沖洗會降低淀粉的得率，真空過濾器的篩面也容易破損。
1.3分離
在現(xiàn)代化的淀粉生產(chǎn)工藝中，臥螺離心機作為高效可連續(xù)作業(yè)的分離設(shè)備已經(jīng)被廣泛采用了，尤其是在小麥淀粉生產(chǎn)工藝中，包括三相臥螺離心機和雙錐體臥螺離心機都已經(jīng)被采用。
2.具體應(yīng)用
2.1在玉米淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用（麩質(zhì)回收）
麩質(zhì)回收是從黃漿中回收麩質(zhì)蛋白粉的過程。麩質(zhì)水俗稱黃漿，是玉米淀粉精制過程中產(chǎn)生的廢水。固形物主要有玉米蛋白質(zhì)、碳水化合物、色素和油脂等。濃度一般在1%~2%左右。離心分離法是進(jìn)行麩質(zhì)回收的常用而且高效的方法。采用碟片離心機和臥螺離心機的組合比采用碟片離心機和真空過濾器的組合具有更高的效率，因為臥螺離心機在正常生產(chǎn)過程中可以連續(xù)生產(chǎn)而不需要沖洗。采用新技術(shù)的臥螺離心機，干物質(zhì)濃度和真空過濾器已經(jīng)相差無幾。
2.2在薯類淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用（細(xì)胞液分離）
馬鈴薯、甘薯、木薯具有十分相似的結(jié)構(gòu)，因此淀粉生產(chǎn)的基本過程是一致的。細(xì)胞液是水溶性蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素等物質(zhì)的混合物。干物質(zhì)含量在4.5~7%之間，與薯類淀粉一同存在于根莖細(xì)胞中，薯塊粉碎時一同與淀粉釋放出來。薯塊粉碎后先分離出細(xì)胞液可以降低后續(xù)工藝中泡沫的產(chǎn)生，降低水的消耗和廢水的產(chǎn)生，提高淀粉的質(zhì)量。分離出的細(xì)胞液濃縮干燥后可以用作優(yōu)質(zhì)的飼料等。分離細(xì)胞液可以使用曲篩、錐形離心篩、臥螺離心機。現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝中臥螺離心機的應(yīng)用比較廣泛。
2.3在小麥淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用
臥螺離心機在小麥淀粉生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用比較晚，但發(fā)展迅速。國外先進(jìn)的離心分離工藝采用臥螺離心機進(jìn)行A淀粉和面粉中的其他成分的分離，A淀粉和B淀粉的分離，B淀粉的脫水以及廢水的處理。比較先進(jìn)的改良的馬丁法也開始將臥螺離心機應(yīng)用到淀粉的脫水工序。三相臥螺離心機、雙椎體臥螺離心機在生產(chǎn)中的應(yīng)用使生產(chǎn)線的規(guī)模、效率、連續(xù)化操作的程度、產(chǎn)品的得率都有了新的進(jìn)展。
