早在1877年就有“可以旋轉的鼓，鼓旋轉到一定時間后，稀奶油浮在表面，然后用普通的方法將其刮下來”這樣的報道。1879年瑞典的拉瓦爾發明了第一臺從牛奶中分離脂肪的離心分離機。離心分離機主要用于懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或將乳濁液中兩種密度不同、又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中分離出奶油）。在現代乳制品加工中，離心分離機是非常關鍵的設備。

1 分離的原理

從歷史的角度說，離心分離是近代的一項發明。但在許多年前，把一種物質從另一種物質中分離出來的技術是靠重力沉降的自然過程。沉降在自然界中每時每刻都在發生，例如黃河水中泥沙的沉降。重力沉降是乳品生產中從牛奶中分離脂肪的一項原始技術，是將兩種或更多相的混合物中的固體顆粒或液滴從液體中分離出來，主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同、又互不溶解的液體分開，牛奶是一個固相（雜質）和兩個液相（脫脂乳、乳脂肪）的復雜分散體系。擠出的牛奶放在容器中靜置一段時間后，脂肪球向上漂浮并聚集在牛奶的表面，形成一層稀奶油。脂肪球在35℃時直徑為3μm，脂肪球上浮速度大約為0.6mm/h，這樣的上浮速度肯定不能滿足生產上的需要。

2 離心分離機的結構

早期的離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，牛奶加入轉鼓后，被迅速帶動旋轉，在離心力的作用下各種成分被分離。起初的離心分離機都是間歇操作和人工排渣的，較早的分離機中的轉鼓僅是一個空筒，后來轉鼓內增加了軸向疊置的圓錐形碟片，碟片的增加使沉降面積擴大，沉降距離縮短，分離效果顯著改善，并提高了處理能力，這一技術的應用使碟片分離機迅速發展。

一組碟片套在中心的分配器上被空心缽軸帶動著旋轉。

3 分離機的傳動

離心分離機分離缽中的碟片的旋轉是電動機通過蝸輪、空心缽軸和固定在空心缽軸上的分配器，從而使套在分配器上的一組碟片旋轉。

4 牛乳在離心分離機中的分離過程

在離心分離機中，碟片被固定在頂罩和缽體中心的分配器上。牛乳從空心缽軸進入距碟片邊緣有一定距離的垂直排列的分配孔中，牛乳在碟片間形成的分離通道內，在離心力的作用下，牛乳中的顆粒或液滴（脂肪球）根據它們相對于連續介質（脫脂乳）的密度而在分離通道內被分離，其分離過程為：

①脂肪球的密度小，沿分離通道向上向內運動，匯聚在軸中心后，從稀奶油排出口排出。

②脫脂乳沿分離通道向下向外運動，到達碟片邊緣后，向上運動經上部不開孔的碟片與分離缽錐罩之間的通道，經脫脂乳排出口排出。

③牛乳中密度較大的雜質沿分離通道被甩向分離機四周的沉渣室，雜質被定期排出。現代的離心分離機都有自動排渣系統，沉渣排放的情況取決于離心機的類型，但基本上都是把一定體積的水加入到排水裝置中作為“平衡水”。當水從滑動缽底部排出時，滑動缽立刻下降，沉渣就沿缽的周邊排出。關閉缽體的新“平衡水”由伺服系統自動供給。“平衡水”推動滑動缽底部，克服密封環的阻力上移關閉排渣口。沉渣排放時間約為零點幾秒。離心機的框架吸收了離開旋轉缽的沉渣的能量，沉渣借助重力從機架排出到下水道、容器或泵中。

5 影響分離效果的因素

從離心分離機方面考慮，主要影響因素有：分離機的轉速，轉速越大，分離效果越好；碟片的形狀及數目；分離缽的直徑，直徑越大，分離效果越好。

從牛乳方面考慮，主要影響因素有：原料乳中脂肪球的直徑，直徑越大，分離效果越好；原料乳中雜質的含量與雜質的大小；分離機中牛乳的流速，若牛乳流速小，那么牛乳在分離通道內時間長，可將直徑小的脂肪球分離，脫脂效率高；在分離前將物料預熱，會提高分離效果，牛乳預熱后可以使脂肪球的直徑增加，脂肪球與脫脂乳的密度差增大；脫脂乳的黏度降低，根據斯托克斯定律，上浮速度增大，分離效果也隨之提高。

6 離心分離機在生產上的應用

6.1 凈乳

用離心分離機除去乳中的雜質。牛奶在擠奶等過程中被飼料、塵埃、牛毛和昆蟲等污染，這些雜質的密度比牛奶大，在離心分離機中被甩入沉渣室定期排出，使牛奶凈化，雜質度符合標準。

6.2 脫脂

用離心分離機脫去乳中的脂肪，形成稀奶油和脫脂乳，稀奶油制成奶油和無水奶油，脫脂乳制成脫脂乳制品。

6.3 標準化

在實際生產中為了達到乳制品標準的要求，用離心分離機調整原料乳中脂肪與非脂乳固體的比例，使其符合成品的比例要求。在干酪生產中若乳脂肪含量較高，則質地疏松；乳脂肪含量過低，則質地太硬。因此，在生產前需要用離心分離機進行標準化。

6.4 離心除菌

牛乳中的細菌特別是耐熱性的芽孢比牛奶的密度大，可用離心分離機除去。離心除菌是利用特殊設計的密封分離機，稱為離心除菌機，從牛乳中將細菌，尤其是一些特殊種屬細菌形成的芽孢分離出去的加工方法。

離心除菌經實驗證明，是一種有效減少乳中芽孢數的方法，因為芽孢的比重比乳大，離心除菌通常將乳分離成幾乎不含細菌的部分和含有細菌和芽孢的濃縮物部分，后者占進入離心除菌機來料的3%。

離心除菌是乳預處理的一部分，以提高用于干酪和乳粉生產的原乳的質量為目的。離心除菌機與離心分離機串聯使用，安裝在上游或下游。當經過在線標準化后的過量稀奶油的質量要求非常重要時，則離心除菌機必須安裝在離心分離機的上游，通過這樣處理會使稀奶油的質量提高，因為需氧芽孢菌的芽孢如蠟狀芽孢桿菌的數量會明顯較少。通常離心除菌時選用的溫度與離心分離時相同，如55～65℃或更典型為60～63℃。現代乳品廠使用的都是一機多用分離機。

7 使用離心分離機時的注意事項

在選擇分離機時，要根據實際情況考慮，生產能力要適當，以提高設備利用率，減少動能消耗。

工作時分離機高速轉動，要有堅實的地基。轉動主軸要垂直于水平面，各部件應精確地安裝，有必要時在地腳上配置橡皮圈，能起到緩沖作用。對轉動部分，必須定期更換新油，清除污油，防止雜質混入。

開車前必須檢查傳動機械與緊固件，觀察松動方向是否符合要求，不允許倒轉，以防止機件損壞。觀察電動機和水平軸的離心離合器是否同心靈活，必要時進行空車試轉，聽其是否有不正常的雜音。

封閉壓力式分離機在啟動和停車時，都要由水代替牛乳，在啟動后2～3min內就應取樣分析，鑒定分離效果。

連續作業時間應視物料的物理性質、雜質含量而定，一般為2～4h，即需停車清洗。為保證質量要求，應配備2臺，制定出周密的作業計劃及運轉時間表，如發現分離后的物料不符合規定指標，經調節機件后不見效，則應立即停機檢查。

對封閉壓力式分離機而言，因具備一定壓力，故應選用體積型旋轉泵或特殊的離心泵，盡力防止泵的脈動使物料流量不均勻。

注意并經常檢查泵對吸料管的周封等處是否嚴密，防止空氣混入。

操作結束后，立即拆洗干凈，以備下次使用。

8 結論

碟片式離心分離機在乳制品生產中有著不可替代的作用，在生產上能夠對牛奶進行凈化、脫脂、標準化和離心除菌等，是乳制品生產的關鍵設備。