物料分离机械与设备管理概论

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1、第 4 章 物料分离机械与设备,2,压榨机械与设备 过滤设备 离心设备 膜技术设备,3,4.1 压榨机械与设备,压榨简介 间歇式压榨机 手动式压榨机 液压压榨设备 气囊式压榨机 连续式压榨机 螺旋压榨机 带式压榨机,4,压榨的目是为了将固液相混合物分离； 固液混合物流动性好、易于泵送的可采用过滤分离，不易用泵输送的应采用压榨分离；在过滤操作中，当滤饼中液体需去除得更彻底些时，就需用到压榨操作。 在某些生产过程中，压榨效果与干燥相似，由于机械脱水法通常较热处理法更经济，因此压榨作业一直被广泛应用着。,一、压榨简介,1. 压榨操作的特点,压榨是通过机械压缩力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单

2、元操作，在压榨过程中液相流出而固相截留在压榨面之间。与过滤不同的是，压榨的压力是由于压榨面的移动而不是由于物料泵送到一个固定的空间而施加的。,2. 压缩过滤和干燥,5,3. 压榨过程的工序,压榨过程主要包括加料、压榨、卸渣等工序。有时，由于进料状态要求或为了提高压榨效率，需对物料进行必要的预处理，如破碎、热烫、打浆等。,4. 压缩在食品工业中的典型应用,在食品工业上，压榨主要用于从可可豆、椰子、花生、棕榈仁、大豆、菜子等种子或果仁中榨取油脂，以及从甘蔗中榨取糖汁。压榨的另一个重要用途就是用来榨取如苹果和柑橘之类的果汁。,6,压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。 间歇式压榨机：其加料、卸料等

3、均是间歇进行的。具有结构简单、安装费用低、操作压力易控制、能满足压榨过程中压力由小到大逐渐增加的工艺要求等优点，适用于小规模生产或传统产品的生产过程。间歇式压榨机主要为液压压榨机，型式有箱式、板式、缸式、筐式和笼式等。 连续式压榨机主要型式：螺旋式、辊式和带式，连 续压榨机可适用于不同生产规模的需要。,5. 压榨设备类型,7,二、间歇式压榨机,手动式压榨机 液压压榨设备 气囊式压榨机,间歇式压榨机有多种形式，大体上可以根据施压的方式分为机械螺杆型、液压型和气压型三类。,8,（一）手动式压榨机,图 4.1 手动式压榨机示意图,如图4.1所示 操作：先用布袋将要压榨的物料包裹起来，放在压榨板和机座

4、之间，扳动手柄经螺杆使压榨板下降而对物料施加很高的压力(120 kN)。将物中所含汁液压榨出来，流入下部汁液收集盘中，榨渣留在布袋中。应注意压力必须缓缓地增加，以免布袋破裂造成榨汁混浊。待泄压且压榨板复位后，将压榨渣由机座取下卸料。,9,（二）液压压榨机,箱式压榨机 板式压榨机 筐式压榨机 卧篮式压榨机,1. 箱式压榨机,待榨物料用滤布袋包装后放进一组钢箱中，这些钢箱置于压榨机的固定端板和活动端板之间。每个压榨箱均设有排液栅板，面上铺有多孔滤垫，滤布袋就放在这些滤垫上。在液压作用下，叠置在钢箱中的滤布袋作为一个整体受到挤压。,10,2. 板式压榨机,典型板式压榨机如图4.2所示。它由四根直立钢

5、柱做成坚固的压榨支架，上有顶板下有底板，中间夹有1016块压榨板，距离7525 mm。当液压活塞加压向上移动时压榨板间的物料受到压缩，压榨初期的压力较低，通常仅约几个兆帕。当被榨取物料的体积逐渐缩小时，压力增加很快，可达到初期压力的510倍。压榨后的残渣形成了组织紧密而又坚实的榨饼。,图 4.2 板式压榨机示意图,11,3. 筐式压榨机,待榨物料置于由梯形截面的木条、钢条或多孔钢板围成的圆筒内，加压时液体流出筒壁，沿筒壁外侧流向压榨机底座的集液槽。由于筐式压榨机不用滤布，因此最适于非油料的压榨，但榨出液常混杂一些固体碎片。,12,食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产，用于葡萄汁压榨时，

6、最终的压榨压力一般为0.30.4 MPa，最高时可达1.21.6 MPa。筐式压榨机也用于鲸脂、鱼脂以及其它不需高压的油脂压榨。,13,4. 卧篮式压榨机,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810 t/h苹果原料，出汁率8284%，设备功率24.7 kW，活塞行程1480 mm。,布赫榨汁机的结构 布赫榨汁机压榨过程的工作状态 布赫榨汁机的主要工序 应用,14,（1）布赫榨汁机的结构,如图4.4所示。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

7、面缠有滤网。,一台榨汁机滤绳多达220根。,15,图 4.4 布赫榨汁机结构图,16,（2）压榨过程中滤绳的工作状态,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。,（1）装料,（2）压挤,（3）复位松渣,（4）排渣,图 4.5 滤绳在压榨过程中的工作状态,17,（3）布赫榨汁机的主要工序,装料：通过一次性或多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

8、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,18,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）和蔬菜类（胡萝卜、芹菜、白菜）的榨汁。,（4）布赫榨汁机应用,19,（三）气囊压榨机,又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。,1. 基本结构,卧式圆筒筛, 内侧有一个过滤用的滤布圆筒筛，滤布圆筒筛内装有一个能充压缩空气的

9、橡胶气囊。,图 4.5 气囊压榨机截面,压缩空气将橡胶气囊充胀起来，给夹在橡胶气囊与圆筒筛之间的物料由里向外施加压力。同时,整个装置旋转起来，使空气压力均匀分布在物料上。分多次增压将果汁榨出。,2. 原理,3. 应用 常用于葡萄酒厂及果汁饮料厂的生产。它可以压榨任何果汁甚至黏性的果渣。,20,二、连续式压榨机,连续式压榨机的进料、压榨、卸渣等工序都是连续进行的。食品工业中，最有代表性的这类压榨设备是螺旋压榨机，其它还有带式压榨机和辊式压榨机等。辊式压榨机主要在榨糖操作中应用，这里不作介绍。以下介绍螺旋压榨机和带式压榨机。,螺旋压榨机 带式压榨机,21,螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机

10、，很早就用来榨油、水果榨汁及鱼肉磨碎物的压榨脱水上。近年来随着压榨理论研究的进展，以及设备本身的革新，使得该设备的应用更加广泛。,图 3.7 复试对辊式磨粉机,（一）螺旋压榨机,螺旋压榨机的结构 螺旋压榨机的操作 特点,22,1. 螺旋压榨机的结构,如图4.6所示，主要由压榨螺杆、圆筒筛、离合器、压力调整机构、传动装置、汁液收集斗和机架组成。,图 4.6 螺旋压榨机,23,（1）压榨螺杆,由两端的轴承8支承在机架上，传动系统使螺杆9在圆筒筛6内作旋转运动（如图4.6所示）。, 压缩比,为了使物料进入榨汁机后尽快受到压榨，螺杆的结构在长度方向（从进料口向出料口方向）随着螺杆内径增大而螺距减小。

11、螺杆的这种结构特点，使得螺旋槽容积逐渐缩小，其缩小程度用压缩比来表示。压缩比是指进料端第一个螺旋槽的容积与最后一个螺旋槽容积之比 。如国产GT6GS螺旋连续榨汁机的压缩比为1:20。,24, 螺距,改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来说就是改变螺旋升角大小。螺距小则物料受到的轴向分力增加，径向分力减小，有利于物料的推进。,（2）圆筒筛,一般由不锈钢板钻孔后卷成，为了便于清洗及维修，通常做成上、下两半，用螺钉连接安装在机壳上。圆筛孔径一般为0.30.8 mm，开孔率既要考虑榨汁的要求，又要考虑筛体强度。螺杆挤压产生的压力可达1.2 MPa以上，筛筒的强度应能承受这个压力。,25,（3）压力调整机

12、构,具有一定压缩比的螺旋压榨机，虽对物料能产生一定的挤压力，但往往达不到压榨要求，通常采用调压装置来调整榨汁压力。一般通过调整出渣口环形间隙大小来控制最终压榨力和出汁率。间隙大，出渣阻力小，压力减小；反之，压力增大。扳动压力调整手柄3使压榨螺杆9沿轴向左右移动，环形间隙即可改变。,26,2. 螺旋压榨机的操作,操作时，先将出渣口环形间隙调至最大，以减小负荷。启动正常后加料，物料就在螺旋推力作用下沿轴向向出渣口移动，由于螺距渐小，螺旋内径渐大，对物料产生预压力。然后逐渐调整出渣口环形间隙，以达到榨汁工艺要求的压力。,27,（二）带式压榨机,1. 福乐伟带式压榨机结构,如图4.7所示，主要由料槽1

13、，压榨网带5、10，一组压辊3、4，高压冲洗喷嘴9，导向辊11，汁液收集槽8，机架和传动部分以及控制部分等组成。所有压辊均安装在机架上，一系列压辊驱动网带运行的同时，从径向给网带施加压力，使夹在两网带之间的待榨物料受压而将汁液榨出。,28,29,2. 工作原理,带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。 主要工作部件是两条同向、同速回转运动的环状压榨带及驱动辊、张紧辊、压榨辊。压榨带通常用聚酯纤维制成，本身就是过滤介质。借助压榨辊的压力挤出位于两条压榨带之间的物料中的汁液。 带式压榨机一般可分为三个工作区： 重力渗滤或粗滤区，用于渗滤自由水分； 低压榨区，在此区域压榨力逐渐提高，用于压榨固体

14、颗粒表面和颗粒之间孔隙水分； 高压榨区，除了保持低压榨区的作用外，还进一步使多孔体内部水或结合水分离。,30,经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和上网带5之间，被两网带夹着向前移动，在下弯的楔形区域，大量汁液被缓缓压出，形成可压榨的滤饼。当进入压榨区后，由于网带的张力和带L形压条的压辊3的作用将汁液进一步压出，汇集于汁液收集槽8中。以后由于10个压辊4的直径递减，使两网带间的滤饼所受的表面压力与剪力递增，保证了最佳的榨汁效果。 为了进一步提高榨汁率，该设备在末端设置了两个增压辊7，以增加线性压力与周边压力。榨汁后的滤饼由耐磨塑料刮板刮下从右端出渣口排出。 为保证榨出汁液

15、能顺利排出，该机专门设置了清洗系统，若滤带孔隙被堵塞，可启动清洗系统，利用高压喷嘴 9 洗掉黏在带上的糖和果胶凝结物。工作结束后，也是由该系统喷射化学清洗剂和清水清洗滤带和机体。,3. 福乐伟带式压榨机工作过程,31,4. 特点,优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率高，果渣含汁率低，清洗方便。 缺点：压榨过程中汁液全部与大气接触，所以，对车间环境卫生要求较严。,32,过滤过程及设备类型 加压式过滤机 真空过滤机,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

16、的澄清度，防止制品日后随保存时间延长发生沉淀。,4.2 过滤设备,33,如图4.8所示，过滤操作过程中，被过滤处理的悬浮液称为滤浆，滤浆中被截留下来的固体微粒称为滤渣，而积聚在过滤介质上的滤渣层则被称为滤饼，透过滤饼和过滤介质的液体称为滤液。,一、过滤过程及设备类型,工业上常用的过滤介质有三类：粒状介质，如细砂、石砾、,炭等；织物介质，如金属或非金属丝编织的网、布或无纺织类的纤维纸；多孔性固体介质，如多孔陶、多孔塑料等。,图 4.8 过滤操作示意图,（一）过滤过程,34,按过滤推动力可分为：重力过滤机、加压过滤机和真空过滤机。 按过滤介质的性质可分为：粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶瓷介质过滤机和半透膜介质过滤机等。 按操作方法可分为：间歇式和连续式过滤机等。,（二）过滤机类型,35,（一）加压式过滤机,加压过滤机是在过滤介质或滤饼的一侧施加高于大气压的压力，在另一侧则是常压或略高于常压，由两侧压力差作为过滤推动力而进行过滤的装置。柱塞泵、隔膜泵、螺杆泵、离心泵、压缩气体以及来自压力反应器的物料本身都可提供加压的压力。加压过滤机