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1、2022/6/4 食品加工机械与设备1第五章第五章食品分离机械与设备食品分离机械与设备2022/6/4江苏大学等 食品加工机械与设备2第一节 概述第二节 过滤机械第三节 离心机械第四节 旋流分离机械第五节 溶剂萃取设备第六节 膜分离设备第七节 超临界萃取设备第八节 分子蒸馏设备2022/6/43食品加工中典型的混合物有两大类:1.连续相为液体（1）分散相为固体，即固/液系统，称悬浮液； （2）分散相为液体，即液/液系统或液体混合物，称乳浊液或悬浮液；（3）分散相为气体，即气/液系统，称泡沫液。2.连续相为气体，即气溶胶（1）分散相为固体，即固/气系统；（2）分散相为液体，即液/气系统。根据物系
2、的不同，分离方法分为：1.扩散式分离方法（1）蒸发、蒸馏、干燥等 （根据挥发度或汽化点的不同）；（2）结晶（根据凝固点的不同）；（3）吸收、萃取、沥取等 （根据溶解度的不同）；（4）沉淀 （根据化学反应生成沉淀物的选择性）；（5）吸附（根据吸附势的差别）；（6）离子交换 （用离子交换树脂）；（7）等电位聚焦（根据等电位pH值的差别）；（8）气体扩散、热扩散、渗析、超滤、反渗透等（根据扩散速率差）。2.机械分离方法（1）过滤、压榨 （根据截留性或流动性）；（2）沉降（根据密度或粒度差）；（3）磁分离 （根据磁性差）；（4）静电除尘、静电聚结 （根据电特性）；（5）超声波分离 （根据对波的反映特性
3、）。第一节 概述江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/44一、过滤分离的工作过程二、过滤机的分类三、板框压滤设备四、加压滤叶型过滤设备五、真空过滤机第二节 过滤机械江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/45一、过滤分离的工作过程江苏大学等 食品加工机械与设备过滤操作过程一般包括以下阶段。（1）过滤 悬浮液在推动力作用下，克服过滤介质的阻力进行固液分离；固体颗粒被截留，逐渐形成滤饼，且不断增厚，因此过滤阻力也随之不断增加，致使过滤速度逐渐降低。当过滤速度降低到一定程度后，必须停止过滤。（2）洗涤 停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液，须用清水或其他液体洗液，以得到纯净的固粒产品或
4、得到尽量多的滤液。（3）干燥 用压缩空气吹或真空吸，把滤饼毛细管中存留的洗涤液排走，得到含湿量较低的滤饼。（4）卸料 把滤饼从过滤介质上卸下，并将过滤介质洗净，以备重新进行过滤。2022/6/46二、过滤机的分类江苏大学等 食品加工机械与设备过滤机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：间歇式过滤机和连续式过滤机等。间歇式过滤机的过滤、洗涤、干燥、卸料4个操作工序在不同时间内，在过滤机同一部分上依次进行。它的结构简单，但生产能力较低，劳动强度较大。间歇式过滤机有重力
5、过滤器、板框压滤机、厢式压滤机、叶滤机等。连续式过滤机的4个操作工序在同一时间内，在过滤机的不同部位上进行。它的生产能力较高，劳动强度较小，但结构复杂。连续过滤机多采用真空操作，常见的有转筒真空过滤机、圆盘真空过滤机等。圆盘真空过滤机实际上是真空过滤机与压滤机的结合，一方面实现了连续操作，另一方面由于驱动力的成倍增加，使过滤效果比真空过滤明显改善，滤饼水分显著降低，产率成倍提高。但是这种过滤机结构复杂，设备投资大。2022/6/47三、板框压滤设备江苏大学等 食品加工机械与设备板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。其原理是利用滤板来支承过滤介质，滤浆在加压下强制进入滤板之间的空间内，并形
6、成滤饼。板框压滤机在食品工业上有广泛应用，特别适用于低浓度悬浮液、胶体悬浮液、分离液相粘度大或接近饱和状态的悬浮液的过滤。2022/6/48四、加压滤叶型过滤设备江苏大学等 食品加工机械与设备加压叶滤机是由一组并联滤叶装在密闭耐压机壳内组成。悬浮液在加压下送进机壳内，滤渣截留在滤叶表面上，滤液透过滤叶，后经管道排出。加压叶滤机可以作为预敷层过滤机来使用。叶滤机的共同优点是：灵活性大，节省劳力，而且单位体积过滤面积大，生产能力高，容易洗涤且效果好。其缺点是：结构复杂、成本高、滤饼不如压滤机干燥、会出现滤饼不均匀现象。叶滤机适宜过滤周期长，滤浆特性稳定的过滤操作。2022/6/49垂直滤叶型压滤机
7、江苏大学等 食品加工机械与设备振打卸料垂直槽垂直滤叶型叶滤机主要适用于制药、生物工程、油脂、化工等工业液体脱色工艺过程及其它液体过滤工艺过程，也可用于其它采用助滤剂或不采用助滤剂的液体过滤过程。冲洗卸料垂直槽垂直滤叶型叶滤机广泛应用于啤酒、白酒、葡萄酒、黄酒、果汁饮料、蜂蜜、明胶、溶剂、脱炭以及其它类似液体的过滤。2022/6/410江苏大学等 食品加工机械与设备卧式滤叶型压滤机施德兰叶滤机是一种卧式滤叶型压滤机，其机结构简图如图5-8所示。2022/6/411五、真空过滤机江苏大学等 食品加工机械与设备真空过滤机以抽真空为推动力，其过滤介质的上游压力为大气压，下游为负压。推动力仅限制在1个大
8、气压之下，所以一般均为连续式操作，是一种连续性生产和机械化程度较高的过滤设备。2022/6/412一、离心分离原理与分类二、卧式离心机三、立式离心机第三节 离心机械江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/413一、离心分离原理与分类江苏大学等 食品加工机械与设备1.按离心分离因数大小分为：常速离心机、高速离心机、超高速离心机。 2.按操作原理分为：过滤式离心机 、沉降式过滤机 、分离式离心机 。3. 按操作方式分为：间歇式离心机、连续式离心机。4. 按卸料方式分为：人工卸料离心机、重力卸料离心机、刮刀卸料离心机、活塞卸料离心机、螺旋卸料离心机、离心卸料离心机、振动卸料离心机、进动卸料离心机
9、。5. 按转鼓主轴位置分为：卧式离心机、立式离心机。6.按转鼓内流体和沉渣的运动方向分为：逆流式、并流式。7. 按分离工艺操作条件分为：常用型、密闭防爆型。离心机在食品工业中应用较多，如制糖工业的砂糖糖蜜分离，牛奶分离，制盐工业的晶盐脱卤，淀粉工业的淀粉与蛋白质分离，油脂工业的食油精制，以及啤酒、果汁、饮料的澄清，味精、橘油、酵母分离、淀粉脱水、脱水蔬菜制造的预脱水过程，回收植物蛋白，糖类结晶，食品的精制等都使用离心机。2022/6/414二、卧式离心机江苏大学等 食品加工机械与设备卧式螺旋卸料过滤离心机卧式螺旋卸料过滤离心机能在全速下实现进料、分离、洗涤、卸料等工序，是连续卸料的过滤式离心机
10、。该机型运转平稳，噪声低，操作和维护方便，与物料接触零件均采用耐腐蚀不锈钢制造，适用于腐蚀介质的物料处理。2022/6/415江苏大学等 食品加工机械与设备卧式螺旋卸料沉降离心机卧式螺旋卸料沉降离心机是用离心沉降的方式分离悬浮液，以螺旋卸除物料的离心机。2022/6/416江苏大学等 食品加工机械与设备卧式离心卸料离心机卧式离心卸料离心机为连续操作、自动卸料的过滤式离心机，加料、分离、卸料等工序均在全速运转下连续进行，故分离效率高，生产能力大。2022/6/417江苏大学等 食品加工机械与设备刮刀卸料离心机刮刀卸料离心机是一种连续运转，循环实现进料、分离、洗涤、脱水、卸料、洗网等工序的过滤式离
11、心机。在全速运转下，各工序均能实现全自动或半自动控制。2022/6/418三、立式离心机江苏大学等 食品加工机械与设备自动排出式图5-16为其结构简图。锥形兰子周围设有兰网，原液由上方流入，兰子带动原液高速回转，滤液在离心力作用下穿过兰网由下部排出。固形物则附着在兰网表面，同时沿锥面不断向上推移，由上部落下自动排出机外。可用于水果、蔬菜榨汁，回收植物蛋白及冷冻浓缩的冰晶分离等，也可用于糖类结晶食品的精制及脱水蔬菜制造的预脱水过程。2022/6/419江苏大学等 食品加工机械与设备振动式图5-17为该机结构简图。它由固定槽、回转兰、驱动轴、曲柄轴及机架等构成。工作时，原液由上方进入，回转兰以高速
12、旋转，并利用曲柄轴的作用同时沿垂直方向振动。在离心力作用下，滤液穿过兰网飞散过滤，并由下部排出。而固形物则紧贴网兰向上移动并由上部排出机外。2022/6/420江苏大学等 食品加工机械与设备三足式吊袋上卸料离心机三足式吊袋卸料过滤离心机的结构如图5-18所示。工作时，待分离的物料经进料管进入高速旋转的离心机转鼓内，在离心机力场的作用下，物料通过滤布（滤网）实现过滤。液相经出液管排出，固相则截留在转鼓内，待转鼓内滤饼达到机器规定的装料量时，停止装料，对滤饼进行洗涤，同时将洗涤液滤出。达到分离要求后，停机。由专用的吊具将滤袋同滤饼一起吊出至指定卸料处，打开卸料口，将滤饼卸出，然后将滤袋复位，进入待
13、机状态。该机型的工作原理如图5-19所示。2022/6/421江苏大学等 食品加工机械与设备三足式刮刀下卸料自动离心机三足式刮刀下部卸料、间歇操作、程序控制的过滤式自动离心机。可按使用要求设定程序，由液压、电气控制系统自动完成进料、分离、洗涤、脱水、卸料等工序，可实现远、近距离操作。2022/6/422江苏大学等 食品加工机械与设备高速管式离心机高速管式离心机主要由转鼓、机架、机头、压带轮、滑动轴承组和驱动体六部分组成。主要用于生物医学、中药制剂、保健食品、饮料、化工等行业的液固或液液固三相分离。最小分离颗粒为1微米，特别对一些液固相比重差异小，固体粒径细、含量低，介质腐蚀性强等物料的提取、浓
14、缩、澄清较为适用。2022/6/423江苏大学等 食品加工机械与设备碟片式离心分离机碟片式离心沉降分离机是应用最为广泛的离心沉降设备。根据排出分离固体的方法不同，碟片式离心机可以分为喷嘴型碟片式离心机、自动分批排渣型碟片式离心机两大类。2022/6/424一、基本概念与应用二、旋液器的基本结构及工作原理三、全旋流分离系统四、旋流分离器的优缺点第四节 旋流分离机械江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/425一、基本概念与应用江苏大学等 食品加工机械与设备旋流分离技术是一种高效节能型的分离技术，它的关键部分是旋流分离器，简称旋流器。它是利用切向注入的混合物高速旋转产生的离心力来加速颗粒沉降，
15、非均相物料系在分离器内形成向下的外旋流和向上的内旋流，达到不同密度的相或不同粒度颗粒的分离。旋流器可用于具有密度差的固/液、气/液、固/气、液/气、液/液以及固/固等非均相混合物的分离，包括生物、食品（如淀粉生产，制糖工业，奶制品工业，食用油工业，啤酒工业，葡萄酒生产，等等）、三废（废气、废液和废固）处理等领域中的澄清、增浓或脱水、分级、洗涤、等等分离过程，甚至还可集强化传热传质和分离于一身，用作旋流干燥器等。2022/6/426二、旋液器的基本结构及工作原理江苏大学等 食品加工机械与设备2022/6/427三、全旋流分离系统江苏大学等 食品加工机械与设备全旋流分离工艺是按一定工艺原理将旋流器
16、连接起来，形成一套完整、封闭的分离系统，用一套多级旋流器代替多级筛分和离心分离设备的组合。在淀粉制备时，直接由多级旋流器分离薯渣、汁液和洗涤淀粉，其优点十分显著。2022/6/428四、旋流分离器的优缺点江苏大学等 食品加工机械与设备优点优点缺点缺点a.结构简单；a.旋流器内流体流动产生一定的剪切作用，若参数设计不当，易将液滴打碎乳化而恶化分离过程。据此国际开发出低剪切旋流器，成功用于液液分离；b.成本低，占用空间小、重量轻、维护费用少、能耗低（不到碟片式离心机的10%）、不需要任何帮助分离的介质；b.通用性较差，处理不同性质的物料往往需要不同结构尺寸或操作条件的旋流器；c.安装灵活方便，旋流器可以任何角度安装；c.流体流动中湍流的存在使旋流器的分离能力不如离心机（超高速离心机）大，即可分离的最小颗粒粒度（边界粒度）没有离心机的小。但旋流器的边界粒度也可达到2微米左右。最新研究发现，旋流器甚至可从啤酒中分离酵母。d.工作连续、可靠，操作维护方便，一旦设计、调试好，就可自动、稳定地工作。2022/6/429一、溶剂萃取设备的分类二、液/液萃取设备三、固/液萃取设备第五节 溶剂萃取设备江苏
