第4章分选分离机械与设备.

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1、食品工厂机械与设备 第4章 分选分离机械与设备,食品科学学院食品教研室 王海鸥,第4章 分选分离机械与设备,主要内容,4.1 分选机械设备,4.3 过滤机械,4.2 离心分离机械,4.4 提取机械设备,4.5 膜分离设备, 分选、分级、选别？ 分离对象识别+分离动作执行,4.1 分选机械设备,按尺寸大小分级,三辊式分级机结构示意图,三辊式分级机结构示意图,图4. 16 X射线去石机工作原理图,4.2 离心分离机械, 不同状态分散体系的分离：原料乳净化、奶油分离、淀粉脱水、食用油净化、豆制品浆渣分离、葡萄糖脱水等操作。 分离原理： 过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机分

2、离因数不大，转速一般在10001500r/min。 沉降式:转鼓壁不开孔、借离心力实现沉降分离的离心机。 分离式:鼓壁亦无开孔，但其转速很大，一般在4000r/min以上，分离因数在3000以上。,过 滤 式 离 心 机,4.2 离心分离机械,人工卸料三足离心机结构 P90,结构特点:外壳、转鼓和传动装置都通过减震弹簧组件悬在三个支柱上(故称作三足式离心机)，以减弱离心机转鼓运转时产生的振动。,立式离心力卸料离心机 P93,特点是是利用滤渣自身的离心力自动卸料，不需卸料装置，是自动连续式离心机中结构最简单的一种。它对物料的过滤过程是一种动态过滤，过滤分离时薄层滤饼不断移动与更新，有利于提高分离

3、效果。,振动卸料离心机结构 P93,其转鼓在旋转的同时由偏心机构或电磁装置产生轴向振动，振幅为46mm，振动频率在2000次min以下。调整振幅和振动频率可以改变对物料产生的往复和回转惯性力。当两者之合力产生的沿转鼓大端方向的推动力大于物料与滤网之间的摩擦力时，物料即向大端方向移动，直至离开转鼓。转鼓的半锥角应小于物料与筛网的摩擦角，一般为2035。,进动卸料离心机结构 P93,进动卸料离心机有立式和卧式两种型式，其转鼓在低的分离因数下运行时，在作自转转动的同时作公转摆动，利用进动惯性力推动滤饼向锥形转鼓的大端移动而自动卸料，从而极大地强化了固液分离过程。,螺旋卸料过滤离心机 P94,螺旋卸料

4、过滤离心机是薄层滤饼分离固液混合物的连续操作离心机。由于转鼓内的物料层较薄并不断地被螺旋翻动、推移，所以排出的滤渣含湿量较低。优点：分离因数较高，当量过滤面积及过滤强度较大，具有体积小，生产能力大，脱水效率高及运行费用低，能耗小等优点。缺点：结构复杂，物料破碎率较高，洗涤不充分，滤网制造要求较高。适用于食品工业中颗粒粒度大于75m的悬浮液物料的固液分离，如食盐、玉米淀粉、酒精糟液等。,分 离 式 离 心 机,4.2 离心分离机械,碟式离心机结构,主要由转鼓、变速机构、电机、机壳、进、出料管等构成。,碟 片,呈倒锥形，锥顶角为60100，每片厚度0.30.4mm。 碟片数量由分离机的处理能力决定

5、从几十片到上百片不等。 碟片间距与被处理物料的颗粒粒度和分离要求有关，范围在0.31.0 mm之间，用于牛乳分离为0.30.4 mm，用于分离酵母的为0.81.0 mm。 根据用途不同，碟片的锥面上可开若干小孔或不开孔。 右图所示为一种开小孔的锥形碟片，用于牛乳等乳化液的分离。,碟式离心机分离原理,奶油分离,澄清型分离机结构特点,用于澄清的分离机，其结构与分离式基本相同，所不同的是只有一个排出口供液体排出，同时其碟片上无孔，底部的分配板将液体导向转鼓边缘。被分离后的液体沿碟片间隙向转鼓中央流动，固体则沉积于转鼓壁处。沉积于转鼓壁的固体沉淀，既可由人工方式间歇排出碟式分离机，也可用自动方式周期性

6、地排出。,4.3 过滤设备, 过滤是利用多孔介质将悬浮液中的固体微粒截留而使液体自由通过，以使固液分离的操作。 食品工业在生产饮料、果汁、糖浆、酒类等类产品时，常用过滤方式除去其中的固形物微粒，以提高产品的澄清度，防止制品日后随保存时间延长发生沉淀。 按照过滤推动力可分为： 重力过滤机 加压过滤机 真空过滤机,过滤过程,板框式压滤机的结构, 由机架与板框组成。机架由固定端板、螺旋(或液压)压紧装置及一对平行的导轨组成。,明流式板框压滤机流程,过滤流程 洗涤流程,垂直滤叶型叶滤机,砂 滤 棒 过 滤 器,砂滤棒 （砂棒，砂芯）,转 筒 式 真 空 过 滤 机,食品工厂机械与设备 13食品科学班,

7、4.3 过滤设备 p102,固液分离，分离界面或介质， 上、下游压差，转筒式结构。,真空过滤机的特点？, 转鼓是这种过滤机的主体,它是可转动的水平圆筒, 其截面如右图所示，直径0.34.5 m，长36m。 圆筒外表面由多孔板或特殊的排水构件组成，上面覆滤布。,转 鼓,圆筒内部被分隔成若干个扇形格室每个格室有吸管与空心轴内的孔道相通，而空心轴内的孔道则沿轴向通往位于轴端并随轴旋转的转动盘上。 当转鼓旋转时，借分配头的作用，扇形格内分别获得真空和加压，如此便可控制过滤、洗涤等操作循序进行。 转鼓表面分6个区。,分配头, 转动盘与固定盘紧密配合，构成一个特殊的旋转阀，称为分配头，如下图所示。 固定盘

8、分成若干个弧形空隙，分别与减压管、洗液贮槽及压缩空气管路相通。,（1）转动盘 （2）固定盘,转筒真空过滤机的分配头,转筒式真空过滤机的优点,可连续生产，机械化程度较高； 可以根据料液性质、工艺要求，采用不同材料制造成各种类型，以满足不同的过滤要求（通常，对于悬浮液中颗粒粒度中等、黏度不太大的物料，转筒真空过滤机均适用）； 可通过调节转鼓转速来控制滤饼厚度和洗涤效果； 滤布损耗要比其它类型过滤机为小。,转筒式真空过滤机的缺点,过滤推动力小，它仅是利用真空作为推动力。由于管路阻力损失，最大不超过80kPa，一般为26.766.7kPa。因此，不易抽干，滤饼的终湿度一般在20以上； 设备加工制造复杂

9、，主设备及辅助真空设备投资昂贵，消耗于抽真空的电能高，同时过滤面积愈大制造愈加困难。目前国内生产的最大过滤面积约为50m2，一般为540m2。, 由一组安装在水平转轴上并随轴旋转的滤盘（或转盘)所构成。 结构和操作原理与转筒真空过滤机相类似。盘的每个扇形格各有其出口管道通向中心轴。, 而当若干个盘联结在一起时，一个转盘的扇形格的出口与其它同相位角转盘相应的出口就形成连续通道。与转筒真空过滤机相似，这些连续通道也与轴端旋转阀(分配头)相连。,转盘真空过滤机,4.4 压榨机械, 过滤与压榨的区别？都是固液相混合物的分离，混合体系易流动、易泵送？滤饼中液体去除更彻底？P104 过程包括：加料、压榨、

10、卸渣。 物料预处理：破碎、热烫、打浆。 连续式、非连续式。 螺旋式连续压榨机 辊式连续压榨机 带式连续压榨机,榨汁机,螺旋榨汁机,卧式螺旋离心机,布赫榨汁机,带式榨汁机,螺旋压榨机,福乐伟带式压榨机原理图,卧篮式压榨机、布赫(Bucher)榨汁机, 卧篮式压榨机也称布赫(Bucher)榨汁机，最初是瑞士布赫公司用来生产苹果汁的专用设备。最大加工能力810t/h苹果原料，出汁率82-84%，设备功率24.7kW，活塞行程1480mm。 目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨汁的通用型筐式榨汁机，可用于仁果类(苹果、梨)、核果类(樱桃、桃杏李)、浆果类(葡萄、草莓)、某些热带水果(菠萝、芒果

11、)和蔬菜类(胡萝卜、芹菜、白菜)的榨汁。,布赫榨汁机的结构图, 关键部件是可获得低混浊天然纯果汁的尼龙滤绳组合体。滤绳由强度很高且柔性很强的多股尼龙线复捻而成，沿其长度方向有许多贯通的沟槽，其表面缠有滤网。,滤绳在压榨过程中的工作状态,（1）装料 （2）压挤 （3）复位松渣 （4）排渣,一台榨汁机滤绳多达220根。 挤压时汁液经滤绳过滤后进入绳体沟槽，沿绳索流至贮汁槽，然后挤压面复位，绳索重新逐渐伸直。由于绳索的运动使浆渣松动，破碎，然后再次挤压。如此周期动作，直到按预定程序结束榨汁过程。榨汁结束后，压榨室外筒与挤压面同时移动，使浆渣松动并将其排出。,布赫榨汁机的主要工序,装料：通过一次性或多

12、次性装料可以优化装料过程； 压榨：可根据原料情况调整压榨的各种参数； 二次压榨：在压榨后的果渣中加水，进行浸提后再次压榨，用以提高出汁率； 排渣：通过选择一次性或多次性排渣程序可以提高整体榨汁能力； 清洗：在经过多次榨汁循环后可采用就地清洗(CIP)方式对榨汁机清洗，以保持系统卫生，避免微生物的污染。,4.5 提取机械设备, 萃取：各组分在溶剂中溶解度的差异，分离。 是分离和提纯物质的重要单元操作。 液-液萃取、固液萃取（浸提）、超临界萃取。 超临界流体萃取技术？ Supercritical,fluid,extraction,(SFE),超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，简称SFE。

13、在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。,超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。 超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。 SFE使用超

14、临界CO2对物料进行萃取。 CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。 超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。,4.6 膜分离机械设备, 膜分离是以半透膜为分离介质，以膜两侧压力差或电位差为动力的物料分离单元操作。膜分离通常在常温下进行，因此特别适用于热敏性物料的

15、分离。膜分离的对象，可以是液体也可以是气体，食品工业中应用较多的是液体物料的分离。 根据分离驱动力，膜分离可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。虽然两者同属膜分离，但分离原理上有本质区别。因此，膜分离设备通常也分成压力式膜分离设备和电渗析膜分离设备两大类。 一、压力式膜分离设备 二、电渗析膜分离设备, 反渗透, 纳米滤, 超 滤, 微 滤,压力式膜分离设备,平均孔径,小,大,压力式膜分离设备主要包括膜组件、泵以及辅助装置。其中膜组件是核心。 所谓膜组件，就是将膜以某种形式组装在一个单元设备内，以便料液在外加压力作用下实现溶质与溶剂的分离。,0.0010.1微米,0.1-10微米,约

16、0.001微米,0.0001m,典型膜分离设备组成,1.多级离心泵；2.过滤器；3.单级离心泵； 4.冷却器；5.反渗透膜模；6.产品罐；7.超滤膜模； A.原料液；B.浓缩液；C.脱去的水；D.循环液；E.透过液,DDS平板式膜组件结构,螺旋卷式膜结构,螺旋卷式膜组件,超滤膜过滤,反渗透法 原理：利用倒转渗透的原理将水净化。即向水施加压力，使水分子通过半透膜，水中其它离子被截留，从而达到除盐目的。 半透膜：指一种对透过的物质具有选择性的薄膜。 理想半透膜：只能通过溶剂(水)而不能透过溶质的薄膜。,反渗透的压力差为110MPa。,渗透：稀溶液的溶剂(水)透过半透膜进入浓溶液一侧。 反渗透：是在浓溶液一侧提供比渗透压差大的压力，使浓溶液溶剂(水) 被迫通过