天然膠乳碟式離心機(jī)分離效率的影響因素
行業(yè)動(dòng)態(tài)
碟式離心機(jī)是一種天然膠乳高效分離機(jī)械，按其操作原理可分為2類：液-固分離（即低濃度懸浮液的分離），也稱離心沉降，分離因數(shù)3000～50000；液-液或液-液-固分離（即乳濁液的分離），也稱離心分離。碟式離心機(jī)因具有占地面積小、分離效率高、產(chǎn)量大、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、交通、輕工、海洋原油等行業(yè)。
天然膠乳是一種復(fù)雜的膠體溶液，為液相非均一體系，目前濃縮天然膠乳通常采用碟式離心機(jī)以離心沉降法生產(chǎn)。碟式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有許多雛形碟片，可以高速分離濃縮天然膠乳與膠清中的水和雜質(zhì)。目前，我國(guó)天然膠乳初加工普遍采用的碟式離心機(jī)有LRH-410型、DR-400（E）型離心機(jī)、LX-460型和LX-560型離心機(jī)等。本文以LX-460型離心機(jī)為例，分析碟式離心機(jī)分離效率的影響因素，并提出提高分離效率的措施。
1 離心機(jī)工作原理
LX-460型離心機(jī)是利用淺池原理設(shè)計(jì)的，分離能力與沉降槽面積成正比（與沉降槽高度無關(guān)），離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)百個(gè)完全相同的、具有一定間隙的錐形碟片組，每只碟片在距軸線一定距離的圓周上有幾個(gè)對(duì)稱分布的圓孔，碟片組對(duì)應(yīng)的圓孔形成垂直通道，把轉(zhuǎn)鼓分成許多薄層分離空間，增大了沉降面積，縮短了沉降距離，從而提高了分離效率。
當(dāng)天然膠乳進(jìn)入離心機(jī)后，由于離心機(jī)的碟片組高速旋轉(zhuǎn)，膠乳通過碟片上圓孔形成的垂直通道進(jìn)入碟片間隙并高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)膠乳不同組分因密度不同而獲得不同的離心沉降速度。由于橡膠粒子密度比膠清小，所受離心力也比膠清小，因此沿著分離碟壁向上，移往轉(zhuǎn)鼓中心，流至膠乳集料槽；乳清與大密度雜質(zhì)的離心沉降速度大，有向外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，沿著垂直圓孔通道在碟片間隙向外運(yùn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)鼓壁連續(xù)沉降至乳清集料槽，而固體則在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沉降。這樣，膠乳中不同密度的組分就在碟片間隙流動(dòng)過程中離心分離。
2 離心機(jī)分離效率影響因素
2.1 調(diào)節(jié)器組合
離心機(jī)調(diào)節(jié)器主要由調(diào)節(jié)管和調(diào)節(jié)螺絲組成，調(diào)節(jié)螺絲安裝在頂蓋上，其中間為膠清流出口，是直接控制濃縮膠乳濃度和膠清濃度以及流出速率的部件。離心機(jī)進(jìn)料速率僅取決于調(diào)節(jié)管直徑，調(diào)節(jié)管直徑越大，液面越高，進(jìn)料速率越快。在進(jìn)料速率一定的情況下，分離效率主要由調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度來控制。
隨著調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度增大，濃縮膠乳總固體含量、濃縮膠乳干膠含量、膠清總固體含量、膠清干膠含量均不斷減小，分離效率先增大后減小。這是因?yàn)檎{(diào)節(jié)螺絲越短，螺釘與頂蓋的間隙越大，膠清流出速率越快，膠清在轉(zhuǎn)鼓中停留時(shí)間越短，膠乳流出速率也較慢，橡膠粒子與黃色體、非膠成分的分離效率就較低；調(diào)節(jié)螺絲越長(zhǎng)，螺釘與頂蓋的間隙越小，膠清流出速率越慢，膠乳在轉(zhuǎn)鼓中停留時(shí)間延長(zhǎng)，分離效率提高；當(dāng)調(diào)節(jié)螺絲達(dá)到一定長(zhǎng)度后，沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的大密度雜質(zhì)增多，螺釘與頂蓋間隙減小，分離效率有所降低。
2.2 離心分離時(shí)間
膠乳在離心分離過程中，穩(wěn)定性差的橡膠粒子、黃色體和其他雜質(zhì)經(jīng)過離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，沉積在分配室和分離室中。隨著分離時(shí)間延長(zhǎng)，沉積的雜質(zhì)和凝膠越來越多，甚至堵塞喇叭管，以致新鮮膠乳不能再流入離心機(jī)，而從溢流口流出，致使離心分離停滯。
在調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度相同的情況下，隨著分離時(shí)間延長(zhǎng)，濃縮膠乳總固體含量和濃縮膠乳干膠含量總體減小，而膠清總固體含量和膠清干膠含量總體增大。這是由于隨著分離時(shí)間延長(zhǎng)，膠乳在碟片上凝固，使碟片的有效分離面積減小，分離效率也逐漸降低。處理正常的天然膠乳，離心機(jī)可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)3～4h才停機(jī)拆洗，而處理劣質(zhì)天然膠乳時(shí)，因喇叭管很快被堵塞，有時(shí)僅運(yùn)轉(zhuǎn)2～2.5h就要被迫停機(jī)拆洗。
2.3 新鮮膠乳干膠含量
新鮮膠乳干膠含量會(huì)直接影響濃縮膠乳干膠含量，通常在調(diào)節(jié)器組合一定的情況下，新鮮膠乳干膠含量與濃縮膠乳干膠含量呈正比。
在調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度一定的情況下，新鮮膠乳干膠含量越大，濃縮膠乳干膠含量和膠清干膠含量越大。但新鮮膠乳干膠含量過大或過小時(shí)，分離效率都會(huì)降低，這是因?yàn)樾迈r膠乳干膠含量過大，粘度也大，離心分離困難，分離時(shí)會(huì)損失更多的膠清，分離效率會(huì)下降。新鮮膠乳干膠含量過小，膠清含量增大，離心分離時(shí)膠清易帶走橡膠粒子，分離效率也會(huì)下降。因此，當(dāng)新鮮膠乳干膠含量過大時(shí)，可加水適當(dāng)稀釋后再離心分離。新鮮膠乳干膠含量過小時(shí)，可選用較短的調(diào)節(jié)螺絲和較大直徑的調(diào)節(jié)管來獲得符合要求的濃縮膠乳。
2.4 離心機(jī)型號(hào)
選取調(diào)節(jié)管直徑和調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度相同的LX-460（MX）型、LX-460型和LX-560型離心機(jī)各3臺(tái)，其對(duì)分離效率的影響如下：
機(jī)號(hào) | 濃縮膠乳總固體含量（%） | 濃縮膠乳干膠含量（%） | 膠清總固體含量（%） | 膠清干膠含量（%） | 分離效率（%） |
LX-460(MX)1# | 63.62 | 62.48 | 6.51 | 3.68 | 92.56 |
LX-460(MX)2# | 62.17 | 60.82 | 7.71 | 4.61 | 90.75 |
LX-460(MX)3# | 62.56 | 61.21 | 7.51 | 4.47 | 91.01 |
LX-460 1# | 62.47 | 61.19 | 7.53 | 4.37 | 91.01 |
LX-460 2# | 62.82 | 61.61 | 7.70 | 7.66 | 83.20 |
LX-460 3# | 66.64 | 65.89 | 5.55 | 3.58 | 92.33 |
LX-560 1# | 60.01 | 58.77 | 6.54 | 3.28 | 93.62 |
LX-560 2# | 62.01 | 60.72 | 7.97 | 4.84 | 90.05 |
LX-560 3# | 59.95 | 58.65 | 6.66 | 3.42 | 93.34 |
從上表可以看出，在調(diào)節(jié)器組合相同的情況下，不同型號(hào)的離心機(jī)分離效率不同，同一型號(hào)不同機(jī)號(hào)的離心機(jī)分離效率也有所波動(dòng)。前者主要是由于離心機(jī)內(nèi)部構(gòu)件參數(shù)不一致，如中性層與中性孔的配合程度、轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑、離心機(jī)額定轉(zhuǎn)速、工作電流等變化所致；后者與新鮮膠乳濃度、新鮮膠乳進(jìn)料液面高度、離心機(jī)拆洗和安裝等有關(guān)。
3 提高離心機(jī)分離措施
3.1 控制新鮮膠乳質(zhì)量
濃縮膠乳質(zhì)量和離心分離效率與新鮮膠乳品質(zhì)有著密不可分的關(guān)系。揮發(fā)脂肪酸值（VFANO）是新鮮膠乳質(zhì)量重要的指標(biāo)，VFANO大的新鮮膠乳生產(chǎn)的濃縮乳酸值較大。由于目前我國(guó)許多膠農(nóng)使用乙烯利、乙烯零或其他催熟劑刺激割膠，以提高膠乳產(chǎn)量，但膠乳質(zhì)量卻有所降低，膠乳中的蛋白質(zhì)、糖類和無機(jī)鹽等呈上升趨勢(shì)，新鮮膠乳的傳統(tǒng)保存方法受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。新鮮膠乳質(zhì)量不穩(wěn)定，給天然膠乳加工帶來了新的考驗(yàn)。天然膠乳加工企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新鮮膠乳的檢測(cè)力度，單獨(dú)加工VFANO大于0.15的新鮮膠乳，并加入適量水稀釋，添加0.03%～0.05%的復(fù)合保鮮劑，調(diào)控氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)至0.25%～0.35%。如有必要可加入適量月桂酸溶液以提高新鮮膠乳穩(wěn)定性，并做好后期產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)控。
3.2 調(diào)整調(diào)節(jié)器組合
天然膠乳加工企業(yè)中的每臺(tái)離心機(jī)工作效率均不同，要提高干膠制成率，需掌握每臺(tái)離心機(jī)的工藝參數(shù)，包括調(diào)節(jié)管直徑、調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度、調(diào)節(jié)斗液面高度、離心碟片數(shù)量、離心碟間隙、中性孔尺寸、濃縮膠乳出口半徑、膠清出口半徑等，由于碟片上的中性孔位置已確定，調(diào)節(jié)管普遍采用9mm，為了得到較大的干膠收率，可以調(diào)整調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度使中性層與中性孔重合，以達(dá)到較好的分離效果。
3.3 勤檢修
目前新鮮膠乳中的非膠組分含量呈上升趨勢(shì)，農(nóng)場(chǎng)添加保鮮劑的量也有所增大，膠乳在離心機(jī)中分離2～3h時(shí)碟片上凝膠明顯增多，轉(zhuǎn)鼓鼓底結(jié)垢嚴(yán)重，離心機(jī)分離效率下降，造成清洗困難，生產(chǎn)效率降低。為確保離心機(jī)正常工作，離心機(jī)停機(jī)拆洗前工作間隔應(yīng)由以往的4h調(diào)整為2.5～3h，分離質(zhì)量差的膠乳時(shí)，離心機(jī)停機(jī)拆洗前工作間隔應(yīng)由以往的4h調(diào)整為2.5～3h，分離質(zhì)量差的膠乳時(shí)離心機(jī)停機(jī)拆洗前工作間隔應(yīng)調(diào)整為2h。清洗部件包括調(diào)節(jié)管、喇叭管、碟片等，同時(shí)還應(yīng)檢查碟片是否完好，中性孔是否吻合，定期更換摩擦瓦與其他配件，添加潤(rùn)滑油，每年停產(chǎn)時(shí)進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)。
3.4 加強(qiáng)培訓(xùn)
離心機(jī)的操作具有一定的技術(shù)性，離心機(jī)部件搭配是否精確、操作是否得當(dāng)，都直接影響離心機(jī)的分離效果。目前在我國(guó)天然膠乳加工企業(yè)中，操作工對(duì)離心機(jī)的清洗、維護(hù)、保養(yǎng)認(rèn)識(shí)不足，以至于離心機(jī)工作不能達(dá)到較佳狀態(tài)。因此，每年開產(chǎn)前應(yīng)對(duì)操作工進(jìn)行技能培訓(xùn)，并進(jìn)行定期技能考核，建立合理的激勵(lì)機(jī)制，確保操作工有熟練的操作技能。
4 結(jié)論
影響離心機(jī)分離效率的因素很多，調(diào)節(jié)螺絲長(zhǎng)度適當(dāng)，分離效率較高；離心分離時(shí)間延長(zhǎng)，分離效率降低；新鮮膠乳干膠含量越大，分離效率降低；離心機(jī)型號(hào)對(duì)分離效果有一定的影響。確定合理的離心機(jī)工藝參數(shù)和分離時(shí)間、控制新鮮膠乳質(zhì)量、良好維護(hù)離心機(jī)、加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)是提高分離效率的重要手段。
