早在1877年就有“可以旋转的鼓，鼓旋转到一定时间后，稀奶油浮在表面，然后用普通的方法将其刮下来”这样的报道。1879年瑞典的拉瓦尔发明了第一台从牛奶中分离脂肪的离心分离机。离心分离机主要用于悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同、又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）。在现代乳制品加工中，离心分离机是非常关键的设备。

1 分离的原理

从历史的角度说，离心分离是近代的一项发明。但在许多年前，把一种物质从另一种物质中分离出来的技术是靠重力沉降的自然过程。沉降在自然界中每时每刻都在发生，例如黄河水中泥沙的沉降。重力沉降是乳品生产中从牛奶中分离脂肪的一项原始技术，是将两种或更多相的混合物中的固体颗粒或液滴从液体中分离出来，主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同、又互不溶解的液体分开，牛奶是一个固相（杂质）和两个液相（脱脂乳、乳脂肪）的复杂分散体系。挤出的牛奶放在容器中静置一段时间后，脂肪球向上漂浮并聚集在牛奶的表面，形成一层稀奶油。脂肪球在35℃时直径为3μm，脂肪球上浮速度大约为0.6mm/h，这样的上浮速度肯定不能满足生产上的需要。

2 离心分离机的结构

早期的离心分离机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，牛奶加入转鼓后，被迅速带动旋转，在离心力的作用下各种成分被分离。起初的离心分离机都是间歇操作和人工排渣的，较早的分离机中的转鼓仅是一个空筒，后来转鼓内增加了轴向叠置的圆锥形碟片，碟片的增加使沉降面积扩大，沉降距离缩短，分离效果显著改善，并提高了处理能力，这一技术的应用使碟片分离机迅速发展。

一组碟片套在中心的分配器上被空心钵轴带动着旋转。

3 分离机的传动

离心分离机分离钵中的碟片的旋转是电动机通过蜗轮、空心钵轴和固定在空心钵轴上的分配器，从而使套在分配器上的一组碟片旋转。

4 牛乳在离心分离机中的分离过程

在离心分离机中，碟片被固定在顶罩和钵体中心的分配器上。牛乳从空心钵轴进入距碟片边缘有一定距离的垂直排列的分配孔中，牛乳在碟片间形成的分离通道内，在离心力的作用下，牛乳中的颗粒或液滴（脂肪球）根据它们相对于连续介质（脱脂乳）的密度而在分离通道内被分离，其分离过程为：

①脂肪球的密度小，沿分离通道向上向内运动，汇聚在轴中心后，从稀奶油排出口排出。

②脱脂乳沿分离通道向下向外运动，到达碟片边缘后，向上运动经上部不开孔的碟片与分离钵锥罩之间的通道，经脱脂乳排出口排出。

③牛乳中密度较大的杂质沿分离通道被甩向分离机四周的沉渣室，杂质被定期排出。现代的离心分离机都有自动排渣系统，沉渣排放的情况取决于离心机的类型，但基本上都是把一定体积的水加入到排水装置中作为“平衡水”。当水从滑动钵底部排出时，滑动钵立刻下降，沉渣就沿钵的周边排出。关闭钵体的新“平衡水”由伺服系统自动供给。“平衡水”推动滑动钵底部，克服密封环的阻力上移关闭排渣口。沉渣排放时间约为零点几秒。离心机的框架吸收了离开旋转钵的沉渣的能量，沉渣借助重力从机架排出到下水道、容器或泵中。

5 影响分离效果的因素

从离心分离机方面考虑，主要影响因素有：分离机的转速，转速越大，分离效果越好；碟片的形状及数目；分离钵的直径，直径越大，分离效果越好。

从牛乳方面考虑，主要影响因素有：原料乳中脂肪球的直径，直径越大，分离效果越好；原料乳中杂质的含量与杂质的大小；分离机中牛乳的流速，若牛乳流速小，那么牛乳在分离通道内时间长，可将直径小的脂肪球分离，脱脂效率高；在分离前将物料预热，会提高分离效果，牛乳预热后可以使脂肪球的直径增加，脂肪球与脱脂乳的密度差增大；脱脂乳的黏度降低，根据斯托克斯定律，上浮速度增大，分离效果也随之提高。

6 离心分离机在生产上的应用

6.1 净乳

用离心分离机除去乳中的杂质。牛奶在挤奶等过程中被饲料、尘埃、牛毛和昆虫等污染，这些杂质的密度比牛奶大，在离心分离机中被甩入沉渣室定期排出，使牛奶净化，杂质度符合标准。

6.2 脱脂

用离心分离机脱去乳中的脂肪，形成稀奶油和脱脂乳，稀奶油制成奶油和无水奶油，脱脂乳制成脱脂乳制品。

6.3 标准化

在实际生产中为了达到乳制品标准的要求，用离心分离机调整原料乳中脂肪与非脂乳固体的比例，使其符合成品的比例要求。在干酪生产中若乳脂肪含量较高，则质地疏松；乳脂肪含量过低，则质地太硬。因此，在生产前需要用离心分离机进行标准化。

6.4 离心除菌

牛乳中的细菌特别是耐热性的芽孢比牛奶的密度大，可用离心分离机除去。离心除菌是利用特殊设计的密封分离机，称为离心除菌机，从牛乳中将细菌，尤其是一些特殊种属细菌形成的芽孢分离出去的加工方法。

离心除菌经实验证明，是一种有效减少乳中芽孢数的方法，因为芽孢的比重比乳大，离心除菌通常将乳分离成几乎不含细菌的部分和含有细菌和芽孢的浓缩物部分，后者占进入离心除菌机来料的3%。

离心除菌是乳预处理的一部分，以提高用于干酪和乳粉生产的原乳的质量为目的。离心除菌机与离心分离机串联使用，安装在上游或下游。当经过在线标准化后的过量稀奶油的质量要求非常重要时，则离心除菌机必须安装在离心分离机的上游，通过这样处理会使稀奶油的质量提高，因为需氧芽孢菌的芽孢如蜡状芽孢杆菌的数量会明显较少。通常离心除菌时选用的温度与离心分离时相同，如55～65℃或更典型为60～63℃。现代乳品厂使用的都是一机多用分离机。

7 使用离心分离机时的注意事项

在选择分离机时，要根据实际情况考虑，生产能力要适当，以提高设备利用率，减少动能消耗。

工作时分离机高速转动，要有坚实的地基。转动主轴要垂直于水平面，各部件应精确地安装，有必要时在地脚上配置橡皮圈，能起到缓冲作用。对转动部分，必须定期更换新油，清除污油，防止杂质混入。

开车前必须检查传动机械与紧固件，观察松动方向是否符合要求，不允许倒转，以防止机件损坏。观察电动机和水平轴的离心离合器是否同心灵活，必要时进行空车试转，听其是否有不正常的杂音。

封闭压力式分离机在启动和停车时，都要由水代替牛乳，在启动后2～3min内就应取样分析，鉴定分离效果。

连续作业时间应视物料的物理性质、杂质含量而定，一般为2～4h，即需停车清洗。为保证质量要求，应配备2台，制定出周密的作业计划及运转时间表，如发现分离后的物料不符合规定指标，经调节机件后不见效，则应立即停机检查。

对封闭压力式分离机而言，因具备一定压力，故应选用体积型旋转泵或特殊的离心泵，尽力防止泵的脉动使物料流量不均匀。

注意并经常检查泵对吸料管的周封等处是否严密，防止空气混入。

操作结束后，立即拆洗干净，以备下次使用。

8 结论

碟片式离心分离机在乳制品生产中有着不可替代的作用，在生产上能够对牛奶进行净化、脱脂、标准化和离心除菌等，是乳制品生产的关键设备。