食品机械第四章PPT课件

食品机械第四章PPT课件食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第四章分选分离机械与设备食品工业中的分离操作第一节分选机械设备第二节离心分离机械第三节过滤设备第四节压榨机械第五节提取机械设备第六节膜分离机械设备第七节粉尘分离设备本章小结思考题自测题食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备...

食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第四章分选分离机械与设备食品工业中的分离操作第一节分选机械设备第二节离心分离机械第三节过滤设备第四节压榨机械第五节提取机械设备第六节膜分离机械设备第七节粉尘分离设备本章小结思考题自测题食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备自测题一、判断题二、填空题三、选择题食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、选择题内外相密度相差不大的乳状液可用式离心机进行离心分离。 A. 过滤 B.碟 C. 沉淀 D. B和C 将湿的生淀粉中的水分脱除可用式离心机。 A. 过滤 B.碟 C. 沉淀 D. B和C 净乳机与外界有个管接口。 A. 1 B.2 C.3 D. 4 许多果蔬原料采用进行分级。 A. 重量原理 B. 筛分原理 C. 密度差 D. A和B 食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、选择题如果要将一批蘑菇分成5级, 则可采用个多孔滚筒。 A. 1 B. 4 C.5 D. A或B X光异物选别机利用参数探测食品中存在的异杂物。 A.重量 B. 大小 C. 密度 D. 颜色光电式果蔬分级机中，果蔬分级机与输送速度无关。 A. 遮断式 B. 脉冲式 C.水平屏障式 D. 垂直屏障式相对而言，金属探测器探测较困难。 A. 铁 B. 铜 C.铝 D. 不锈钢食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、选择题 X射线异物探测器对食品中的检测敏感度最小。 A. 骨骼 B. 金属粒子 C. 塑料 D. 玻璃过滤机可作连续操作。 A. 板框 B.真空 C. 离心 D. B和C 压榨机为间歇操作型。 A. 螺旋 B.辊式 C. 布赫 D. 带式从油料种子榨取植物油，可选用压榨机。 A. 螺旋 B.辊式 C. 板式 D. 带式食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、选择题带式压榨机使用条压榨带。 A. 1 B.2 C. 3 D. 4 斗式浸取器浸取器。 A. 是渗滤式 B.是浸泡式 C.呈U形结构 D. B和C 超临界萃取设备可以通过实现萃取剂与萃取物的分离。 A. 吸附 B.降低温度 C.降低压力 D. A、B和C 为了除去果汁中的部分有机酸可采用设备。 A. 反渗透 B.超滤 C.电渗析 D. 微孔过滤食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、填空题离心分离机可根据：(1) 、(2) 、(3) 、(4) 、(5) 进行分类。按操作原理，离心分离机可以分为式、式和式三种。常用于水果榨汁的两种连续压榨机是：和。食品加工厂常见过滤设备有：、、、等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、填空题除了榨汁机和过滤机以外，另外三种典型的用于果蔬加工的分离机械设备是：、和。卧篮式压榨机也称榨汁机，关键部件是。其榨汁过程的主要步骤是：① 、② 、③ 、④ 和⑤ 。金属探测器可探测和金属，探测的难易程度与物体和有关。典型金属探测器可以检测到直径大于的球形金属和所有直径的球形颗粒。 X射线检测系统可以检测：、、和等物质，同时还能够检测到包装食品内的不锈钢物质。此外，X射线探测器还可检视。X射线探测器对木头的检测敏感度为 mm。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、填空题 9. 碟式离心机的进液口设在。出料口设在。 10.过滤介质是过滤机的重要组成部分。工业上常用的过滤介质有：① 介质，如；② 介质，如；③ 介质，如等。 11.过滤机按推动力，可分为：、和过滤机；按过滤介质可分为：、、和等。 12.常见的三种超临界萃取流程是：、和。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、填空题压力式膜分离设备包括、、和等四种类型。它们所用膜的平均孔径范围依次。压力式膜分离设备常用的膜组分形式有：、、和等。 15. 泵在一般的膜分离系统中的起和两方面的作用。 16. 每一级电渗析器本体由、和三部分构成。 17. 电渗析器利用电源工作。食品用的电渗析器一般用、、等材料做电极。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、判断题植物性食品原料一般采用筛分原理分级机械设备。滚筒式分级机的进料端的筛孔最小。分离式离心机可用于分离悬浮液和乳化液。如果悬浮液中固形物含量大且粒度较大，可以采用碟式离心机进行分离。奶油分离三用机可以在任何条件下独立完成牛乳的标准化操作。在膜浓缩系统中，通常设一个浓缩(循环)环。超滤膜浓缩装置中，通常只需一台单级离心泵进料即可。所有的膜分离系统均需要配备冷却器。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、判断题反渗透膜浓缩的循环需要用多级离心泵以克服浓缩液侧的渗透压。布袋过滤器在温度高于100℃的环境中，滤袋的材料不能使用天然织物。静电除尘器只能去除被处理粉尘中的带电粒子。袋式过滤器大多采用逆气流方式除去袋中积粉。旋风分离器的工作气体流速不得低于25m/s。超临界流体萃取系统流程中必有换热器。只要超滤设备中的膜组件更换成几何尺寸相同的反渗透膜组件就可进行反渗透操作。一台电渗析器可采用多对电极。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备思考题简述各种分选机械设备的原理、特点及自动化程度。讨论不同类型离心机分离机的结构特点与应用场合。请列举三例不同类型的过滤设备在食品工业中的应用。简述布赫榨汁机、螺旋压榨机和带式压榨机结构特点、工作原理与适用场合。图示说明利用简单浸取罐构成半连续多级逆流浸取系统的工作原理。图示说明利用超滤回收乳清中乳糖和浓缩乳清蛋白的系统流程。举两例在一条食品加工线上包含三种不同类型分离设备的食品加工过程例子。为什么反渗透膜分离设备需要用多级离心泵进料，而在循环环内只需要单级离心泵？食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结食品加工过程涉及各种分离操作。主要包括原料分选、离心分离、压榨、过滤、提取、膜分离以及粉尘回收等。这些操作均可采用不同原理、分离效率和机械化自动化程度的分离设备加以实现。食品原料的分选可用筛分、力学、光学、电磁学等原理的设备进行。其中筛分式分级和选别机械仍然是目前应用最广泛的分选机械。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结离心分离机械可以分为过滤式、沉降式和分离式三大类。各类离心分离机又可根据操作方式和结构特征进一步细分。应当根据物料体系和分离目的选择离心分离机。过滤机械设备用于对食品液体（滤浆）进行分离。各种过滤设备借助于过滤介质将滤浆分成滤渣和滤液。过滤介质可为粒状、织物或多孔性固体。过滤机的推动均为过滤介质两侧的压差。过滤设备可分为重力式、加压式和真空式三类，食品工业应用最多的是加压式和真空式。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结压榨主要用于从动植物原料中榨取有用液体成分。压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。前者适用于小规模生产或传统产品的生产过程，后者可适用于不同生产规模的需要，其主要型式有螺旋式、辊式和带式等。利用溶剂对食品中的成分进行分离的设备可以分为液-液萃取、浸取和超临界萃取设备三类。其中用于从固体物料中提取可溶性成分的浸取设备应用最为广泛。超临界萃取设备多用CO2及为萃取剂，它在超临界状态下所表现的性质对萃取极为有利。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结膜分离设备可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。前者又可进一步分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤设备，它们依次可以将无机盐、低分子糖类、蛋白质和微生物细胞从主体料液中分离出来。电渗析膜分离设备适用于离子状态成分的分离。将颗粒或粉末状物质从气流中分离回收所用的设备有干式、湿式和静电式三大类。其中以干式粉尘回收设备应用最为广泛，主要形式有沉降器、旋风分离器和布袋过滤器等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工业中的分离操作从原料到成品的整个食品加工过程，涉及各种分离操作。这些分离操作主要包括原料分选、离心分离、旋流分离、压榨、过滤、提取、膜分离等，均可部分或全部通过机械设备来完成。但在分离原理、分离效率和机械化自动化程度上，这些分离设备之间存在差异。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第一节分选机械设备分离分选目的一、分选概念及其机械设备类型二、筛分式分选机械设备三、基于力学的分选机械四、光学原理分选机械五、金属及异杂物识别机械食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、分选概念及其机械设备类型 (一) 分选概念 (二) 分选机械设备类型食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (二)分选机械设备类型固体物料的分选机械种类繁多，分类依据多种多样。最常见的分类依据是分选原理、分选目的和分选对象。分选机械按对象识别原理分为筛分、力学、光学、电磁学等大类，各类又可按照识别参数为分若干类。按对象识别原理分类例子食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (一)分选概念分选是指以分级和选别为目的的分离操作。分级与选别操作目的不同，但操作原理相同，均包括分离对象识别和分离动作执行两个因素。生产规模小且可用直接判断的分选操作一般可由人工完成。但对于大规模生产或无法直接判断的分选操作，往往需要采用各种机械设备来完成。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备分级分级一般指按照品质指标将食品物料分离成不同等级的操作。品质指标可包括个体尺寸、质量、形状、密度、外表颜色以及内在品质等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备选别选别是将不合格个体及异杂物从食品物料中剔除的操作。食品物料可以是原料，也可以是未包装或已经包装的半成品。个体合格与否可用各种标准判断，如物料的完好程度、颜色、质量、质地、是否含异杂物等。食品物料的异杂物通常指枝叶、包装物碎片、金属碎片等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备分离分选目的食品原料多为农副产品，除带有各种异杂物外，还会存在多方面的差异。为了提高食品的商品价值、加工利用率、产品质量和生产效率，在加工或进入市场前，多数食品原料需要进行分级和选别。加工的半成品和成品会因多种原因而不合格，这些不合格的半成品或产品在进入下道工序或出厂以前应尽量从合格品中加以选别剔除。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、筛分式分选机械设备筛分机械设备是根据物料几何形状及其粒度差异，用带有孔眼的筛面对物料进行分选的机器，应用极为广泛。机械筛分的对象物可小至面粉、乳粉，大到蘑菇、柑橘等。（一）滚筒式分级机（二）三辊式果蔬分级机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）滚筒式分级机结构工作原理柑橘用滚筒分级机滚筒式分级机的还有一种变形结构，它是将多个滚筒同轴相套（或上下排列），筛孔尺寸由内向外（或由上至下）逐渐增大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备柑橘用滚筒分级机如右图所示，用于柑橘、樱桃等物料的分级。有若干个轴线与被分级物料行进方向垂直的多孔转筒，各转筒的开孔沿物料行进方向自小到大。物料在转筒作用下沿其外表先后经过各转筒，当物料小于孔眼时，便落入相应转筒内，再流入集料槽。如此可分离得到大小不同的物料。根据工厂规模和进入原料量不同，转筒的数目以2~4个组合为宜，分级数为转筒数加1。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备结构如图4.1所示。主要由进料斗、滚筒、摩擦轮、收集料斗和机架等构成。滚筒由摩擦托轮支承在机架上。集料斗设在滚筒下面，其数目与分级的数目相同。滚筒分级机的结构食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备滚筒滚筒是一变孔径的筒状筛，沿轴向从进口到最后出口依孔径从小到大分为几组，组数为需分级数减1，最后一级物料直接从滚筒的末端排出。滚筒可用不同方式绕其轴转动。但目前多采用摩擦轮方式驱动。为了制造方便，整体滚筒分成几节筒筛，筒筛之间用角钢连接作为加强圈，如用摩擦轮传动，则又作为传动的滚圈。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备滚筒式分级机的工作原理物料通过料斗流入到滚筒，在其间发生滚转和移动，并在此过程中通过相应的筛孔流出，以达到分级。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 3三辊式分级机结构示意图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）三辊式果蔬分级机结构（图4.3）整机主要由进料斗、理料滚筒、辊轴链带、出料输送带、升降滑道、驱动装置等组成。分级部分为一条由竹节形辊轴通过两侧链条连接构成的链带，辊轴分固定辊和升降辊两种连接形式，其中固定辊与链条铰接，位置固定，而升降辊浮动安装于链条连接板5的长孔内，升降辊与两侧相邻固定辊形成一系列分级菱形孔(图4.4)。链带两侧设有升降辊用升降滑道9。工作原理特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点这种分级机的生产能力强，因在分级作业中，果蔬不断地改变着菱形孔间的位置关系，分级准确，同时果蔬始终保持与辊轴的接触，无冲击现象，果蔬损伤小，但结构复杂、造价高，适用于大型水果加工厂。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 4 三辊分级原理图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三辊式果蔬分级机的工作原理链带在链轮的驱动下连续运行，同时各辊轴因两侧的滚轮与滑道间的摩擦作用而连续自转。果蔬通过进料斗送上辊轴链带，小于菱形孔的果蔬直接穿过而落入集料斗内。较大的果蔬由理料滚筒整理成单层，果蔬进入因升降辊处于低位而在菱形孔处形成的凹坑，随后被连续移至分级工作段，此段内的升降滑道呈倾斜状，使得升降辊逐渐上升，所形成的菱形孔逐渐变大。各孔处的果蔬在辊轴摩擦作用下不断滚动而调整与菱形孔间的位置关系，当某方向尺寸小于当时菱形孔尺寸时，即穿过菱形孔落到下面横向输送带的由隔板分割的相应位置上，并被输送带送出。大于孔的果蔬继续随链带前移，在升降辊处于高位时仍不能穿过菱形孔的果蔬将从末端排出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、基于力学的分选机械（一）气流分选机械（二）重量分级机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）气流分选机械气流分选法是指根据物料颗粒的空气动力学特性进行物料分选的方法。物料在空气中受到的作用力因其尺寸、形态、密度等不同而异，以至于其在外力(包括空气作用力、重力及浮力)作用下表现出不同的运动状态，从而可利用这种运动状态差异达到分选目的。基于气流分选原理的分选设备，可有不同形式以适应不同的应用。 1．垂直气流清选机 2．水平气流分选机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．垂直气流清选机该机原理如右图所示。当谷物原料由喂料口喂入后，因轻杂物的悬浮速度小于气流速度而上升，饱满谷粒则因悬浮速度大于气流速度而下降，两种物料将在上下两个不同的位置被收集起来，从而实现谷物与轻杂物的清选分离。通过调整不同的气流速度可对多种谷物豆类进行除杂清理。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．水平气流分选机结构如右图所示。工作气流沿水平方向流动，颗粒在气流和自身重力的共同作用下因着陆位置的不同而完成分选。当物料在水平气流作用下降落时，大的颗粒获得气流方向加速度的能力小，落在近处，小的颗粒被吹到远处，而更为细小的颗粒则随气流进入后续分离器(如布袋除尘器、旋风分离器)被分离收集。水平气流重力型分级机适合较粗(≥200μm)颗粒的分级，不适于具有凝聚性的微粉的分级。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）重量分级机重量式分级机可根据水果、家禽、蛋类等的重量不同进行分级。一般有称重式和弹簧式两种，前者用得较多。一种称重式果品分级机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备称重式果品分级机结构与外形由接料槽、料盘、固定秤、移动秤、输送辊子链等组成。移动秤约40~80个，随辊子链在轨道上移动。固定秤有若干台(按分级数定)，它固定在机架上，在托盘上装有分级砝码。工作原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备工作原理移动秤在非秤重位置上时，物料重量靠小轨道支持，使移动秤杠杆保持水平。当移动秤到达固定秤处进行称重即与小轨道脱离时，这时移动秤的杠杆与固定秤的分离针6相接触，物料和砝码在移动秤杠杆的两端，通过比较，若物料重量大于设定值，则分离针被抬起，料盘随杠杆转动而翻转，物料被排放到接料槽。如果果实重量小于测量设定值，则移动秤继续前移，经过分离针，进入控制滑道，移向下一个计量点。物料由重到轻按固定秤数量而分成若干等级。通过调整各段砝码重量，可调整分级规格。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 7重量式选果机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备四、光学原理分选机械应用光学原理分级的两种类型（一）光电式果蔬分级机（二）色选机（三）其它光学识别原理分级原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备应用光学原理分级的两种类型食品工业中应用光学原理对物料进行分选分级的机械系统有两类。一类是基于光电测距原理，另一类根据比色原理进行分选。光电测距原理适用于(如水果、蔬菜等)个体较大且大小差异明显物料的分级。比色原理常用于(如花生、葡萄等)个体较小、粒度均匀、但外表颜色差异可测物料的选别。虽然在识别原理上这两类分选分级系统有很大差异，但系统构成有类似性，基本上由供料、检测传感、信号处理与控制电路，以及剔除动作执行系统等四部分构成。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）光电式果蔬分级机光电式果蔬分级机是利用光电测距原理，对不同大小物料个体进行选别的设备。由于光线测量是非接触式的，因而减少了物料的机械损伤，有利于实现自动化。 1．光束遮断式果蔬分级机 2．脉冲计数式果蔬分级机 3．屏障式果蔬分级机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．光束遮断式果蔬分级机光电元件可发信号给控制系统，使分级执行机构(如推板或喷嘴)工作，将果实从横向排出输送带，分级得到尺寸大于d值的果实。如果要将果实分成n级，则需要沿输送带前进方向设n组双光束检测单元。并且大尺寸的单元在前，小尺寸的单元在后。这种分级机适用于单方向尺寸分级。原理如图4.8 (1)所示。有两对由L和R构成的光电单元，平等横装在输送带上方，两者相距d(d由分级尺寸决定)。随输送带经过分级区域的果实，若经过的果实尺寸大于d，则会同时将两条光束遮挡,这时，食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备光学式尺寸分级原理图利用光电原理测量物体的大小有多种方式，常见方式有：遮断式、脉冲式、水平屏障式和垂直屏障式等(如图4.8所示)。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．脉冲计数式果蔬分级机原理如图4.8 (2)所示。发光器L和接收器R分别置于果实输送托盘的上、下方，且对准托盘的中间开口处。托盘每移动一个a距离，发光器发出一个脉冲光束，果实在运行中遮挡脉冲光束次数为n,则果实的直径D=na。测得的D值通过微处理机，与机器内的(一组预设的)D值进行比较。然后由分级机的执行机构根据尺寸级别指令对物料进行分级处置。可以看出，这种分级机的准确性与输送系统的速度有关。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 3．屏障式果蔬分级机如图4.8 (3)所示，将多个由发光器和接收器构成的光偶呈水平状排成一列，形成光束屏障。随输送带前进的果实经过光束屏障时，根据被遮挡的光束数可求出果实的高度，再结合各光束被遮挡的时间，经积分可求出果实平行于输送带移动方向的侧向投影面积。此积分值与设定值进行比较后可得出果实级别判断。从而可以在相应位置将果实被排出，得到不同规格级别的水果蔬菜。这种分级机的精度也与输送带速度有关。同样，也可以将光束屏障的光线成垂直方向排列，如图4.8 (4)所示，可以得到相同的测取水果投影面积的效果。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）色选机色选机是利用食品物料颜色差别进行分选的一种设备。色选机的分选操作也需要两方面的系统配合。一是对食品的颜色进行识别的系统；二是根据识别信号对具体物料进行分流的操作机构。一种色选机系统：从大量散装产品中将颜色不正常或感染病虫害的个体(球状、块状或颗粒状)以及外来杂质。主要由供料系统、检测系统、信号处理与控制电路、剔除系统等部分组成。色选机工作原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备光电色选机的工作原理贮料斗中的物料由振动喂料器送入通道成单行排列，依次落入光电检测室，从电子视镜与比色板之间通过。被选颗粒对光的反射及比色板的反射在电子视镜中相比较，颜色的差异使电子视镜内部的电压改变，并经放大。如果信号差别超过自动控制水平的预置值，即被存贮延时，随即驱动气阀，高速喷射气流将物料吹送入旁路通道。而合格品流经光电检测室时，检测信号与标准信号差别微小，信号经处理判断为正常，气流喷嘴不动作，物料进入合格品通道。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）其它光学识别原理分级原理除了上述两种以光电学原理为基础的食品品质识别系统以外，尚有两类与光学有关的食品分级识别系统。一类是无损伤食品内在品质识别系统，另一类是食品外观识别系统。这两种识别系统与相应的控制及执行机构进行结合，便可制成各种形式的食品识别分选系统设备。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品外观识别系统图4.10所示是利用电子成像技术进行分选的原理。摄像机摄取的被测果实图像的模拟信号，经过处理后成为数字图像信号。数字图像再经过处理可得到反映果实外观(如大小、形状、色泽、弯曲情况等)品质的若干参数。由计算机将这些参数与贮存的标准参数进行比较，根据比较结果对分级执行机构发出相应的处置指令，得到分级处理。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备无损伤食品内在品质识别系统工作原理是：被测食物在特定波长(如红外或紫外区)处的吸光度(或透光率)，与存储于系统的标准级别食物的吸光度(或透光率)进行比较，根据比较结果，作出分级处理的判断。利用这种原理，可以根据果实的糖度、酸度、成熟度等内容品质进行分级。因为，这些内存指标往往可以通过特定波长的吸收或透过情况得到反映。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备五、金属及异杂物识别机械食品加工过程中，不可避免地会受到金属或其它异物的污染。为此，在食品生产线中(尤其是自动化和大规模生产过程中)，由于产品安全、设备防护、法规或(客户) 合同要求等原因，往往需要安装金属探测器或异物探测器。（一）金属探测器（二）X射线异物探测器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）金属探测器工作原理工作环境要求金属探测器的探测限食品种类的影响金属探测与剔除三种安装构型食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备金属探测器的工作原理多数金属探测器利用三线圈平衡系统探测非铁性(包括不锈钢)小颗粒金属。三个绕在非金属框架上的线圈相互平行。中间的线圈是驱动线圈，与高频电磁发生器相接，起电磁发射作用，其两侧的两个线圈是接收器。由于这两个线圈是相同的并且距驱动线圈的距离相等，因此它们会收到相同的信号，并产生相同的输出信号。当这两个线圈如图4.11所示那样两端相接起来时，则输出信号为零。当有金属颗粒物通过探测器的线圈时，会使所处线圈的频率场产生扰动，从而产生若干微伏的电压。原来平衡的状态被打破，从线圈组合的输出电压不再为零。这就是金属探测器的工作原理。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备金属探测器的工作环境要求金属探测器的正常工作，通常要求有一个无金属区环境，即装置周围一定空间范围以内不能有任何金属结构物(如滚轮和支承性物)。相对于探测器，一般要求紧固结构件的距离约为探测器高度的1.5倍，而对于运动金属件(如剔除装置或滚筒)需要2倍于此高度的距离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备金属探测器的探测限金属探测器对铁性的和非铁性金属均可以探测到。探测的难易程度取决于物体的磁穿透性能和电导率。典型的金属探测器可以检测到直径大于2mm的球形非磁性金属和所有直径大于1.5mm球形磁性金属颗粒。一些金属类型的探测难易程度。金属颗粒的大小、形状和(相对于线圈的)取向非常重要，金属探测器的灵敏度设置应当考虑这些因素。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品种类的影响食品的条件对于金属的探测有很大的影响。有些食品(诸如干酪、鲜肉、热面团、果酱和腌菜)，即使在无金属出现的情况下，所具有的电导率仍然使金属探测器产生信号。这一现象称为“产品效应”。有必要了解这一现象，以便与探测器厂商联络，确定补偿产品效应的最佳方案。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 11金属探测器原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备金属探测器与剔除探测金属的最终目的是为了将金属或受金属污染的产品从正常产品中除去，而这一操作在自动生产线上，通常是由剔除机械来完成的。剔除机械要能保证百分之百将污染物剔除。在此前提下，应当尽量减少因剔除金属或金属污染产品而引起的未受污染的产品损失。被剔除的受污染产品要收集在一个不再回到加工物流的位置食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三种基本安装构型金属探测器有三种基本的安装构型：管线传送带自由落体食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管线管线探测器用探测管路中的金属污染物。图4.12所示为一个管线金属探测器的例子。通常将被探测到含有污染物的物流分流到一个容器中。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备传送带传送带式金属探测器应用最普遍，探测器可与各式手动、半自动和全自动的剔除装置和其它动作执行机械组合. 与剔除装置结合的传送带式金属探测器喷嘴式可重定位传送带式可逆传送带式人工完成剔除的金属探测器。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备自由落体自由落体式金属探测器通常与快速执行阀或折射板及控制机构等组成一个系统，安装在供料装置落下的物料通道上。这种装置系统的原理类似于前述的色选机(见图4.9)原理，所不同的是此处需要识别并剔除的是金属异物。这种形式的金属探测剔除系统常可与干物料充填机组合安装，但也适用于其它可从容器落下物料的探测。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 14 金属探测器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）X射线异物探测器 X射线探测器在食品加工业中应用始于20世纪在70年代后期。随着图像处理技术的发展以及先进快速微处理机的应用，利用X射线探测器全自动地检测食品已成为可能。探测原理异物探测与剔除探测能力与应用类型探测敏感度食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 X射线异物探测原理 X射线异物探测基于X射线“成像”比较原理。X射线是一种短波长(λ≤10-9m)的高能射线，它可以穿透(可见光不透的)生物组织和其它材料。在透过这些材料时，X射线的能量会因为物质的吸收而发生衰减。透过被测物体能量发生不同程度衰减的X射线由检测器检测。检测到的X射线经过图像分析技术等处理后可以得到二维图像。这种检测得到的图像与标准物体的X射线图像进行比较，便可判断被测物体是否含有异常物体。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 X射线异物探测与剔除人工剔除的X射线探测器对于散装物料，可用图4.16所示的系统说明。将X射线探测单元与自动剔除等单元结合。通常由以下部分构成：X射线发生器(X射线管)、输送带、X射线检测器、图像处理计算机、显示器以及异物剔除机械装置等。由输送带输送的食品通过X射线区域时，若有异物存在，则可由显示器图像观测到。在自动生产线上，除了显示以外，计算机对检测信号经过分析判断后，还发出指令，使执行机构产生相应的动作。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备人工剔除的X射线探测器右图所示是一种由人工剔除不合格产品的机器。这种形式的检测机适用性比较灵活，可用于自动化程度需要不高的一般包装后产品的检测。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 16X射线去石机工作原理图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 X射线异物探测敏感度敏感度也称为可检测度，主要取决于异物造成X射线的减弱程度在大小和厚度方面与产品相比较的结果例如，在20m/min检测速度下，一些异物的检测敏感度水平如表4-3所示。 X射线不易检测到密度较低的异物，因此，对纸、绳子和头发等检测尚有困难。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备探测能力与应用类型除了金属以外，还可检测食品中存在的玻璃、石块和骨头等物质，同时还能够检测到铝箔包装食品内的不锈钢物质。含有高水分或盐分的食品、以及一些能降低金属检测器敏感度的产品、也可以用X射线检测系统进行检测。还可检视包装遗留或不足、产品放置不当及损坏的产品。例如，在多种巧克力混装的产品中，由于包装的影响，通常对于2～3支产品的掉落不能被称重器检测出来，而X射线探测器却能检测到每支产品的漏放。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第二节离心分离机械离心分离机械可用于不同状态分散体系分离，在食品工业中有着广泛的应用。例如，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，都由离心分离机械完成。离心分离机械种类较多，分别适用不同物料体系和满足不同分离需要。一、离心机类型二、过滤式离心机三、分离式离心分离机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、离心机类型离心分离机可有不同的分类方式。常见的分类因素有：分离因数、分离原理、操作方式、卸料方式和轴向等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备按分离原理分类过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机分离因数不大，转速一般在1000~1500r/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。三类离心机的常见形式及其它分类因素的关系食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备按操作方式分类间歇式:转鼓对所承载的被分离而截留的物料有一定质量限度的离心机。在卸料时，必须停车或减速，然后采用人工或机械方法卸出物料，如三足式、上悬式离心机。其特点是可根据需要延长或缩短过滤时间，满足物料终湿度的要求，主要用于固-液悬浮混合液的分离。连续式:操作在连续化状态下进行的离心机，其物料的输入和不同相物质的分离与输出均为连续完成。典型的连续式离心机有螺旋卸料沉降式离心机、活塞推料离心机和奶油分离机等。可用于固—液悬浮液和液—液乳浊液的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、过滤式离心机过滤式离心机的应用过滤式离心机的形式（一）三足式离心机（二）上悬式过滤离心机（三）刮刀卸料离心机（四）活塞推料离心机（五）离心力卸料离心机（六）振动卸料过滤离心机（七）进动卸料离心机（八）螺旋卸料过滤离心机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备过滤式离心机的应用过滤式离心机主要适用于溶液固相浓度较高、固相颗粒粒度较大(通常大于50μm)的悬浮液的分离脱水，已在食品、医药、化工、轻工等各行业得到广泛的应用。在食品工业上，过滤式离心机主要用于蔗糖结晶体的分离精制、脱水蔬菜制造的预脱水过程、淀粉的脱水、血块去血水、水果蔬菜的榨汁、回收植物蛋白及冷冻浓缩过程冰晶的分离等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备过滤式离心机的形式过滤式离心机有三足式过滤离心机、上悬式过滤离心机、刮刀卸料过滤离心机、活塞推料过滤离心机和离心力卸料过滤离心机等种类。按过滤操作过程分有间歇式和连续式。间歇式过滤离心机对物料的适应性强，操作弹性大，滤渣含液量低，滤液澄清度高。加上结构简单、价格低廉、操作容易掌握、维修方便等优点，在中小型工厂中得到广泛的应用。连续式过滤离心机由于安装了先进的电气—液压控制系统或采用单板机的自动程序控制，实现了操作过程的半自动或全自动，提高了过滤离心机的自动化程度和可靠性。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）三足式离心机结构操作方法特性应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三足离心机结构人工卸料三足离心机结构如图4.17所示，主要由转鼓、机壳、支柱、制动器、电动机等组成。转鼓又称滤筐，由不锈钢制成，鼓壁开有滤孔。转鼓由电机通过传动装置，最后通过装在其轴下端的V型皮带轮驱动。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三足离心机操作方法操作时，通过设离心机的上进料管，将待分离的浆料注入转动着的(事先覆以滤布的)转鼓内，液体受离心力作用后穿过滤布及壁上的小孔甩出，在机壳内汇集后从下部的出液口流出。不能通过的固形物料则被截留在滤布上形成滤饼层。当滤饼层达到一定厚度时，要停机除渣，采用人工方式，连同滤布袋一起将固体滤层从离心机中取出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4.17人工卸料三足离心机结构食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三足离心机特点优点：对物料的适应性强，能按需要随时调整过滤、洗涤的操作条件，可进行充分的洗涤并得到较干的滤渣，固体颗粒几乎不受损坏，且运转平稳、结构简单造价低廉。缺点：间歇操作，辅助作业时间较长，生产能力低，劳动强度大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三足离心机应用三足式离心机适用于处理量不大，但要求充分洗涤的物料。为使物料在转鼓内均匀分布，避免载荷偏心，宜采用低速加料，高速过滤、脱水，降速或停机卸料。机械卸料与自动化的三足式离心机有程序控制装置可实现自动操作。三足式离心机广泛应用于食品工业中如味精、柠檬酸及其它有机酸生产中的结晶与母液的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）上悬式过滤离心机结构操作特点卸料控制食品工业中，上悬式过滤离心机主要用于蔗糖和食盐的晶体与糖蜜(母液)的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备上悬式过滤离心机结构结构如右图所示。结构特点: 电机位于转鼓的上方,转鼓位于电机长轴的下端，轴的支点远离转鼓的质量中心，运转时转鼓能自动对中，保证运行时的平稳性。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备上悬式过滤离心机操作上悬式过滤离心机每个工作循环包括加料、分离、洗涤、脱水、卸料、滤网清洗等工序。根据操作要求，加料及卸料一般在低转速下进行。因此，离心机运行时转鼓回转速度连续作周期性变化，即低速加料，全速分离、洗涤、脱水，低速下卸料。如此作周期循环工作。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备上悬式过滤离心机特点优点：①稳定并允许转鼓有一定的自由振动；②卸除滤渣较快、较易；③支承和传动装置不与液体接触而不受腐蚀； ④处理结晶物料时，采用重力卸料则晶形保持完整无破损；⑤结构简单、操作与维修方便。缺点：主轴较长且易磨损，运转时振动较大，卸料时要先提起锥罩后才能将滤渣刮下，劳动强度较大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备上悬式过滤离心机的卸料控制上悬式过滤离心机均采用下部卸料。为减轻劳动强度，提高生产能力改善操作条件，近年来均采用变速电动机或直流电机驱动，作全自动或半自动操作。目前国产上悬式离心机有两种自控方式，一种是用时间继电器程序控制，这种方式结构简单，使用可靠。另一种用PLC控制，这种方式易变更控制程序。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）刮刀卸料离心机结构与操作特点应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备刮刀卸料离心机结构与操作一种间歇操作的自动离心机，其结构如图4.19所示，刮刀伸入转鼓内，在液压装置控制下刮卸滤饼。宽刮刀的长度应稍短于转鼓长度，适用于刮削较松软的滤渣；窄刮刀的长度则远短于转鼓长度，卸渣时刮刀除了向转鼓壁运动外，还沿轴向运动，适用于滤饼较密实的场合。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备刮刀卸料离心机特点优点：可在全速下完成各工序，产量大、分离洗涤效果好，各工序所需的时间和操作周期的长短可视物料的工艺要求而进行调整，适应性较好。缺点：卸渣时因受刮刀的刮削作用易使固体颗粒有一定程度的破碎，振动较大，刮刀容易磨损。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备刮刀卸料离心机应用该机可用于分离含粗、中、细颗粒的悬浮液，对物料的适应性强。但由于刮刀卸料后转鼓网上仍留有一薄层滤饼，对分离效果有影响，所以不适用于易使滤网堵塞而又无法清洗滤网的物料。在食品工业中，卧式刮刀卸料离心机主要用于制盐工业中的盐浆、无水硫酸钠的脱水、淀粉工业中淀粉及淀粉糖的脱水。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（四）活塞推料离心机结构与操作特性与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备活塞推料离心机结构与操作结构如右图所示，悬浮液连续从进料管进入锥形布料漏斗内，布料漏斗随轴旋转并将料液逐渐加速至转鼓速度，而后进入转鼓的筛网上。滤液经收集罩流出。滤渣截留于介质上。待滤饼形成一定厚度之后，被往复运动的推送器向前推移到转鼓开口端。在推送器每一返回行程中，随同一起作往复运动的布料漏斗将料液分布在刮清的滤网上。滤渣移置筛网中部，还可用水冲洗，再推送至筛网前缘甩入固定机壳内，并从卸渣口卸出。推料器的往复运动是用液压自动机构操纵的。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备活塞推料离心机特性与应用活塞推料离心机基本上是连续式过滤离心机，各道工序除卸料为脉动之外，其余都是连续操作，所有工序都在全速下进行。因此，过滤强度大，劳动生产率高。适用于易滤滤浆中含固形物30%~50%、粒度0.25~10mm物料的脱水，不宜用来分离胶状物料、无定形物料或滤饼层拱起不能维持正常的卸料。食品工业上，卧式活塞推料离心机主要用于食盐的脱水。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（五）离心力卸料离心机又称锥篮式离心机或惯性卸料离心机，有立式和卧式两种。立式锥篮式离心机离心力卸料离心机结构简单，处理能力大，在食品工业中，主要用于蔗糖、食盐的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备立式离心力卸料离心机结构如图4.21所示。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，有利于提高分离效果。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（六）振动卸料过滤离心机振动卸料过滤离心机具有锥篮式离心机的特点，并有所改进。结构与操作振动卸料离心机特性与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备振动卸料离心机结构与操作如图4.22所示。有立式和卧式两种型式。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4~6mm，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20°~35°。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备振动卸料离心机特点性与应用优点：连续操作，处理能力大，晶体破碎率小。缺点：分离因素低，物料在转鼓内停留时间短。因此适用于分离固体颗粒大于0.3mm的易过滤悬浮液，如海盐的脱水等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（七）进动卸料离心机进动卸料离心机倾斜的转鼓轴线与离心机的中心轴线的0点相交，转鼓在以自身的轴线作自转运动的同时绕中心轴线作公转运动，这种复合的转动在力学上称为进动。进动卸料离心机是一种新型、自动连续的过滤离心机，利用进动运动原理，能在低的分离因数条件下达到自动惯性卸料和强化固液分离过程。结构与操作。特点与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备进动卸料离心机结构与操作其结构如图4.23所示。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备进动卸料离心机特点与应用进动卸料过滤离心机有生产能力大，动力消耗少，运转平稳，物料破碎率低，结构简单，操作维修方便等优点。适用于固相浓度高，颗粒粒度为0.05~20mm的易过滤物料；最宜用于分离固体浓度大于55%，颗粒粒度大于0.4mm的物料，如有机盐、无机盐、芒硝等粗晶粒悬浮液。但不宜用于要求对滤饼作长时间洗涤的物料。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（八）螺旋卸料过滤离心机螺旋卸料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，有立式和卧式两种型式，如图4.24所示。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。。特点与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 24螺旋卸料过滤离心机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备螺旋卸料离心机特点与应用优点：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75μm的悬浮液物料的固液分离，如食盐、玉米淀粉、酒精糟液等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、分离式离心分离机乳浊液悬浮液的分离分离机类型及应用（一）碟式分离机（二）室式分离机（三）管式分离机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备分离机类形及应用可分为管式、碟式和室式离心机。在食品工业中有广泛应用。例如，管式分离机常用于动物油、植物油和鱼油的脱水，用于果汁、苹果浆、糖浆的澄清。碟式分离机在乳品工业上广泛应用于奶油的分离和牛乳的净化，在动物脂肪和植物油、鱼油精制上用于脱水和澄清，还常用于果汁的澄清。右图：一种碟式离心机。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备乳浊液悬浮液的分离在分离液—液系统的乳浊液和含极细颗粒的悬浮液时，需要有极大的离心力。分离式离心机的特点之一是转鼓半径较小，但转速很高。这样在使被分离料液获得所需离心力的同时，减小离心作用对鼓壁产生的压力。加速力一般都采用高转速小直径的转鼓。一般分离式离心机(简称分离机)均属于超速离心机。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）碟式分离机结构工作原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备碟式离心机结构碟式离心机结构如右图所示。主要由转鼓、变速机构、电机、机壳、进、出料管等构成。进出料管用于澄清的分离机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备进料料管碟式离心机的进料管，有设在下部的，也有设在上部的。功能上没有本质的区别。出料管都在上部。出料管口因功能不同而异，用于乳浊液两相分离的有轻液、重液两个出口，用于澄清的只有一个出口。用于乳浊液澄清的离心机，在出口处还装了一个乳化器，以使得在离心澄清过程中分离了的两相再次得以混合乳化后再排出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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地排出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备转鼓主要由转鼓体、分配器、碟片、转鼓盖、锁环等组成。转鼓直径较大，为150~300mm，通常是由下部驱动。转鼓底部中央有轴座，驱动轴安装在上面，转速一般为5500~10000 r/min在转鼓内部有一中心套管，其终端有碟片夹持器，其上装有一叠倒锥形碟片。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备碟片呈倒锥形，锥顶角为60º~100º，每片厚度0.3~0.4mm。碟片数量由分离机的处理能力决定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0.3~1.0 mm之间，用于牛乳分离为0.3~0.4 mm，用于分离酵母的为0.8~1.0 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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备碟式离心机的工作原理工作原理如图4.28所示。混合液自进料管进入随轴旋转的中心套管之后，在转鼓下部因离心力作用进入碟片空间，在碟片间隙内因离心力而被分离，重液向外周流动，轻液向中心流动。由此在间隙中产生两股方向相反的流动，轻液沿下碟片的外表面向着转轴方向流动，重液沿上碟片的内表面向周边方向流动。在流动中，分散相不断从一流层转入另一流层，两液层的浓度和厚度随流动均发生变化。在中心套管附近，轻液在分离碟片下从间隙穿出，而后沿中心套管与分离碟片之间所形成的通道中流出。在碟片间流动的重液被抛向鼓壁，而后向上升起并进入分离碟片与锥形盖之间的空隙而排出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 28碟式离心机分离原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）室式分离机室式分离机结构室式分离机特点与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备室式分离机结构结构见图4.29。其转鼓由鼓底、鼓体和上盖组成。上盖与鼓体用螺栓联接密封圈密封，以便开启转鼓卸渣。转鼓内装有多个与轴线同心的圆筒，将转鼓分成若干个环状分离室，这些圆筒从内到外依次安装在上盖和转鼓底上，分别在圆筒的下部和上部开有进料孔，形成串联式的流动通道。转鼓装在主轴上，主轴上部伸入转鼓底的轴承套中。该机转速高，主轴支承为挠性支承系统，主轴的传动系统类似碟式分离机，用电动机通过摩擦离心联轴节带动一对螺旋齿轮实现转鼓的高速回转。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 29室式分离机示意图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备室式分离机特点与应用室式分离机是一种处理稀薄悬浮液的澄清型高速分离机。它与碟式分离机的主要不同点在于转鼓，它的转鼓可认为是管式分离机的变形，即可看作是由若干管式分离机的转鼓套叠而成。实际上，室式分离机是在转鼓内装入多个同心圆隔板，将转鼓分隔成多个同心环形小室，以增加沉降面积，延长物料在转鼓内的停留时间。因此该离心机的分离因数高，悬浮液在转鼓内的停留时间长，分离液澄清度高。在食品工业上，室式分离机主要用于澄清操作上，如酒类、果汁的澄清等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）管式分离机结构与原理特点与适用性食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管式分离机的结构如图4.30所示，这类离心机在固定的机壳内装有高速旋转的狭长管状无孔转鼓。转鼓直径要比其长度小好几倍。通常转鼓悬挂于离心机上端的橡皮挠性驱动轴上，其下部由底盖形成中空轴并置于机壳底部的导向轴衬内。转鼓的直径在200mm以下，一般为70~160mm。这种转鼓允许大幅度地增加转速，即在不过分增加鼓壁应力的情况下，获得很大的离心力，转鼓的转速一般约为15000r/min。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管式分离机的原理在管式分离机中，待处理物料经下部一固定的进料管进入底部空心轴而后进入鼓底，利用圆形折转挡板将其分配到鼓的四周，为使液体不脱离鼓壁，在鼓内设有十字形挡板。液体在鼓内由桨叶加速至转鼓速度，轻液与重液在鼓壁周围分层，并通过上方环状溢流口排出。在分离机的转鼓上部，轻液是通过驱动轴周围的环状挡板环溢流而出，而重液则通过转鼓上端装有可更换的不同内径的环状隔环来调节轻重液的分层界面。如果将管式分离机的重液出口关闭，只留有轻液的中央溢流口，则可用于悬浮液的澄清，称为澄清式分离机。悬浮液进入后，固体沉积于鼓壁而不被连续排出，待固体积聚达到一定数量后，以间歇操作方式停车拆下转鼓进行清理。管式分离机的固体容量很少超过2~4.5kg，为了操作经济，物料中的固体含量通常不大于1%。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管式分离机的特点优点：①分离强度大，离心力为普通离心机的8~24倍；②结构紧凑和密封性能好。缺点：①容量小；②分离能力比倒锥式液体分离机低；③处理悬浮液的澄清操作系间歇操作。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管式分离机的适用性管式分离机的转鼓形状如管，直径小，长径比大，转速高，分离因数大。物料在转鼓内的停留时间长，对粒度小、固液相密度差小的物料分离或澄清效果好，适于高分散难分离悬浮液的澄清和乳浊液及液液固三相混合物的分离。澄清型管式分离机适用于固相浓度不大于1％的悬浮液的澄清，特别适合于固相浓度低、黏度大、固相颗粒粒度小于0.1μm、固液相密度差大于10kg/m3的悬浮液的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第三节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。一、过滤过程及设备类型二、加压式过滤机三、真空过滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、过滤过程及设备类型（一）过滤过程（二）过滤机类型食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）过滤过程如图4.31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。工业上常用的过滤介质有三类：①粒状介质，如细砂、石砾、炭等；②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；③多孔性固体介质，如多孔陶、多孔塑料等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）过滤机类型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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备间歇式过滤机间歇式过滤机的过滤、洗涤、干燥、卸料四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。一般加压过滤机多为间歇式过滤机。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备连续式过滤机连续式过滤机的四个操作工序是在同一时间内，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。一般真空过滤机为连续式过滤机。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、加压式过滤机一般情形特点（一）板框式压滤机（二）叶滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一般情形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。加压过滤机的操作压力一般不低于0.3MPa，常用的为0.3~0.5MPa，最高的可达3.5MPa。常用加压过滤机多为间歇操作，包括：板框式压滤机、箱式压滤机和叶滤机等。连续操作的加压过滤机由于带压卸料困难而限制了它的使用。加压过滤机的发展方向是自动化、大型化。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点如下：①由于较高的过滤压力，过滤速率较大；②结构紧凑，造价较低；③操作性能可靠，适用范围广。加压过滤机的缺点主要是它的间歇操作方式，有些型式加压过滤机的劳动强度较大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）板框式压滤机结构滤框和滤板进料方式滤液排出方式板框压滤机的操作板框尺寸滤速滤饼湿含量和特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备板框式压滤机的结构如右图所示。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备滤框和滤板结构如图4.33所示。一般为正方形，角上开有孔，压滤机组装后即形成供滤液、洗涤水或滤浆流动的通道。滤浆从框角上的小孔进入框内空间，滤液穿过滤布，进入板上，滤饼则留在框内。板上有沟槽，滤液沿沟槽流到左下角，从供滤液排出的小孔中排出，排出口处装有旋塞，可现场观察滤液流出情况。如果某板上滤布破裂，则该处排出的滤液必然混浊。滤板、滤框可沿着导轨移动、开合。当压紧装置的压杆顶着活动端板向前移动时，就将滤板、滤框夹紧在活动端板与固定端板之间形成过滤空间。当压紧装置的压杆拉着活动端板向后移动时就松开滤板、滤框，从而可对滤板、滤框、滤布逐一进行卸渣、清洗。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 33滤板和滤框示意图 1.料液通道；2.滤液出口；3.滤液或洗液出口；4.洗液通道食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备压滤机的进料方式压滤机的进料有底部进料和顶部进料两种方式。底部进料能够快速排除滤室中的空气，对于一般的固体颗粒能形成厚度均匀的滤饼。顶部进料，可得到最多的滤液和湿含量最少的滤饼，适用于含有大量固体颗粒，有堵塞底部进料口趋势的物料。大型的压滤机则采用底部和顶部同时进料方式。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备压滤机的滤液排出方式暗流方式：当压滤机锁紧后，由滤板、滤框上的排液孔道形成贯通压滤机整个工作长度的滤液密封通道，滤液经滤板上的排液口流向滤液通道，再从固定端板的排液管道流向滤液贮罐。用于滤液是易挥发的或要求清洁卫生避免染菌的物料的过滤。明流方式：是通过每块滤板的排液口各自直接流到压滤机下部的敞口集液槽中(参见图4.34)。可以观察到每块滤板流出的滤液流是否澄清；若滤布破损，滤液混浊，可关闭此滤板的排液阀，而整个过滤过程仍可继续进行。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备板框压滤机的操作板框压滤机的操作可分为过滤和洗涤两个流程。明流式板框压滤机的过滤流程如图4.34(1)所示。滤浆由滤框上方通孔进入滤框空间，固体颗粒被滤布截留，在框内形成滤饼，滤液则穿过滤饼和滤布而流向两侧的滤板，然后沿滤板的沟槽向下流动，经滤板下方的通孔排出。当滤框内充满滤饼时，应停止过滤，进行洗涤。压滤机的滤饼洗涤方式可分为简单方式及穿透方式两种。简单方式的洗涤水走向与原液进料到排液的方向相同，洗涤效果较差。穿透方式的洗涤水每间隔一个滤板通入从滤框内的滤饼一侧全面穿过至另一侧后，在另一个滤板的流通中流出，洗涤效果较好，但滤板滤框需按顺序配置，不可错位。明流式压滤机的穿透方式洗涤流程如图4.34(2)所示。洗涤液由洗涤滤板上方进入，穿过两层滤布和整个滤饼层，从相间的滤板下方流出。洗涤液的透过速率只有过滤终了时过滤速度的1/4。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 34明流式板框压滤机流程 (1)过滤流程（2）洗涤流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备板框尺寸滤速滤饼湿含量压滤机的板框尺寸范围为100mm×100 mm ~1550 mm×1800 mm,滤框的厚度为30~200mm，操作压力范围在0.1~1MPa之间，通常采用0.7MPa。压滤机的过滤速率和滤饼的湿含量，由物料的性质、滤框的有效厚度和操作压力所决定，必须对具体的物料进行实验而获得可靠的设计选型数据。特点：过滤面积大、占地小、构造简单、制造方便、过滤推动力大、对物料适应性好，但装拆劳动强度大、间歇操作、滤布消耗量大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点：过滤面积大、占地小、构造简单、制造方便、过滤推动力大、对物料适应性好。缺点：装拆动强度大、间歇操作、滤布消耗量大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）叶滤机也是一种间歇加压过滤设备，主要由耐压的密闭圆筒形罐体及安装在罐体内的多片滤叶组成。滤叶机形式操作和洗涤特点与应用食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备滤叶由金属筛网框架或带沟槽的滤板组成，在框架或板上覆盖滤布(见图4.35)。滤叶的形状有矩形、圆形等，有固定的和转动的。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备叶滤机形式叶滤机有许多形式。罐体可以分为立式和卧式。滤叶在罐内的安装取向垂直型叶滤机水平型叶滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备叶滤取向滤叶在罐内的安装也可有水平和竖直两种取向。垂直滤叶两面均能形成滤饼，而水平滤叶只能在上表面形成滤饼。在同样条件下，水平滤叶的过滤面积为垂直滤叶的1/2，但水平滤叶形成的滤饼不易脱落，操作性能比垂直滤叶好。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 35垂直滤叶型叶滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 36水平滤叶型叶滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备叶滤机的操作和洗涤过滤时，将滤叶置于密闭槽中，滤浆处于滤叶外围，借滤叶外部的加压或内部的真空进行过滤，滤液在滤叶内汇集后排出，固体粒子则积于滤布上成为滤饼，厚度通常为5~35mm。滤饼可利用振动、转动以及喷射压力水清除，也可打开罐体，抽出滤叶组件，进行人工清除。洗涤时，以洗液代替滤浆，洗液的路径与滤液相同，经过的面积也相等。如果洗液黏度与滤液黏度大致相等，压差也不变，则洗涤速率与过滤终了速率相等。此为叶滤机的特点之一。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点与应用优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较大，而且单位体积具有很大的过滤面积。另外洗涤速率较一般压滤机快，而且洗涤效果较好。缺点：构造复杂，成本高，滤饼不如压滤机干燥，可能造成滤饼不均匀的现象，使用的压差通常不超过400kPa。叶滤机利于取得滤液, 适用于过滤周期长、滤浆特性恒定的过滤操作。在食品工业中，加压叶滤机大多作为硅藻土预涂层过滤机使用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、真空过滤机一般情形特点（一）转筒式真空过滤机（二）转盘真空过滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一般情形真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由上下游两侧的压力差形成过滤推动力而进行固、液分离的设备。常用真空度为0.05~0.08MPa，但也有超过0.09MPa的。有间歇式和连续式两种型式。各有特点，但是连续式真空过滤机的应用更广泛。连续式真空过滤机有转鼓式和转盘式等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备真空过滤的特点优点：①劳动强度小；②能直接观察到过滤情况，及时发现问题，便于检查；③维修费用较低;④连续式真空过滤机的工作效率高。缺点：①不能过滤低沸点滤液的物料：②不能过滤会形成可压缩滤饼的难过滤物料；③真空系统需经常维护；④连续式真空过滤机在过滤过程中若进料料浆中的固体颗粒浓度和颗粒粒度分布变动大则过滤的效果差。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）转筒式真空过滤机结构转鼓分配头工作原理特点优点缺点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备结构如下图所示：图4. 37 转筒真空过滤机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备转鼓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0.3~4.5 m，长3~6m。圆筒外表面由多孔板或特殊的排水构件组成，上面覆滤布。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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）固定盘图4. 39转筒真空过滤机的分配头食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备工作原理当转鼓旋转时，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，如右图。各区真空状态与操作食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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267~667kPa。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，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5~40m2。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）转盘真空过滤机结构操作特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备结构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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备操作与转筒真空过滤机甚为相似。每一转盘即相当于一个转鼓，操作循环也受旋转阀的控制。每一转盘各有其滤饼卸料装置，但卸料较为困难。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点：转盘真空过滤机具有非常大的过滤面积，可以大到85m2，其单位过滤面积占地少，滤布更换方便、消耗少、能耗也较低。缺点：滤饼的洗涤不良，洗涤水与悬浮液易在滤槽中相混。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第四节压榨机械压榨操作的特点压缩--过滤和干燥典型应用过程工序设备类型一、间歇式压榨机二、连续式压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备压缩--过滤和干燥压榨的目的与过滤相同，都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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备压榨设备类型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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 * * 可编辑食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、间歇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。（一）手动式压榨机（二）液压压榨设备（三）气囊式压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (三) 气囊压榨机又称为维尔密斯(Willmes)压榨机。基本结构原理: 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。例如, 取葡萄汁时，起始压力0.15~0.2MPa，最终压力0.63 MPa。整个压榨过程为1h，逐步反复增压5~6次或更多。气囊压榨机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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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橡胶气囊。图4. 45 气囊压榨机截面食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）液压压榨机 1．箱式压榨机 2．板式压榨机 3. 筐式压榨机 4．卧篮式压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）手动式压榨机是至今最原始的压榨机。如图4.41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(1~20kN)。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。图4. 41手动式压榨机示意图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．板式压榨机典型板式压榨机如图4.42所示。它由四根直立钢柱做成坚固的压榨支架，上有顶板下有底板，中间夹有10~16块压榨板，距离75~25mm。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5~10倍。压榨后的残渣形成了组织紧密而又坚实的榨饼。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 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。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，最终的压榨压力一般为0.3~0.4MPa，最高时可达1.2~1.6MPa。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 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8~10t/h苹果原料，出汁率82％~84%，设备功率24.7kW，活塞行程1480mm。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食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备应用目前，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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备布赫榨汁机的结构如图4.43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，其表面缠有滤网。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 43布赫榨汁机的结构图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备布赫榨汁机压榨过程的工作状态一台榨汁机滤绳多达220根。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 44 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）排渣食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、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。（一）螺旋压榨机（二）带式压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）螺旋压榨机螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，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。螺旋压榨机的结构螺旋压榨机的操作特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点：螺旋压榨机具有结构简单、外形小、榨汁效率高、操作方便等。缺点：榨出的汁液含果肉较多，要求汁液澄清度较高时不宜选用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备螺旋压榨机的结构如图4.46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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备压力调整机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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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0.3~0.8mm，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1.2MPa以上，筛筒的强度应能承受这个压力。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。压缩比螺距两段式螺旋食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备两段式螺旋螺旋也有做成两段的。第一段称为喂料螺旋，第二段称为压榨螺旋。两段螺旋间螺旋叶片是断开的，转速相同而转向相反。经第一段螺旋初步预挤压后发生松散，松散后的物料进入第二段螺旋，由于转向相反使物料翻了个身，同时由于第二段螺旋结构为单螺旋，给物料施加了更大的挤压力，提高了出汁率。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 46螺旋压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）带式压榨机也称带式榨汁机。 20世纪70年代始用于食品工业。工作原理福乐伟带式压榨机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备福乐伟带式压榨机结构如图4.47所示。主要由料槽1，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。工作过程特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 47 福乐伟带式压榨机原理图食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备福乐伟带式压榨机工作过程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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点：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。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第五节提取机械设备萃取与浸取一、萃取设备二、浸出机械与设备三、超临界流体萃取设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备萃取与浸取萃取是利用各组分在溶剂中溶解度的差异而使各组分分离的单元操作。与蒸馏一样，萃取也是分离和提纯物质的重要单元操作。若被分离的混合物是液体，则称为液—液萃取，简称萃取。若被分离的混合物是固体，则称为固—液萃取，又称浸取或浸提。如果在所用溶剂的超临界状态下进行萃取，则称为超临界萃取。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、萃取设备（一）混合澄清槽（二）筛板塔（三）转盘萃取塔（四）离心萃取器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）混合澄清槽混合澄清槽如图4.48所示。它由混合槽和澄清器两部分组成，对应于混合和分离两过程。特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备特点优点：是传质效率高，级效率80％以上，操作方便灵活，可间歇操作，也可连续操作，还可多个混合澄清槽串联在一起。缺点：占地面积大，每级均需安装搅拌装置，级与级之间需用泵输送。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备澄清器澄清器的作用是使已接近平衡的两液相分离开来，一般采用重力沉降方法，但由于两液相间的密度差不会很大，故分离时间往往较长。当两相密度差较小时，可采用离心式澄清器，以加速分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备混合槽混合槽中通常安装搅拌装置，目的是使两相充分混合，以利传质。图4.49中(1)用机械搅拌方法来实现两相的充分混合。(2)用喷射作用来实现混合。图4. 49混合槽示意图 (1)机械搅拌混合 (2)喷射混合食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）筛板塔筛板塔是常用的液—液传质设备之一，不同形式的筛板塔结构如图4.50所示。普通筛板塔脉冲筛板塔往复筛板塔食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备普通筛板塔普通筛板塔图4.50(1)内配有若干层加工有许多小孔和一个溢流管(也称为降液管)的筛板。筛孔直径一般为3~9mm，孔距为孔径的3~4倍，板间距为150~600mm。工作原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备工作原理工作时两液相分为分散相和连续相，分别由塔底和塔顶进入塔内。若轻液为分散相，由塔底进入塔内后，首先与第一块筛板接触，在密度差的作用下，通过筛板上小孔分散成细滴并向上移动；而作为连续相的重液则由重力作用沿各塔板横向流动，经降液管流至下层塔板时与上升的滴状分散相相遇，实现两相接触传质。液滴穿过连续相后，在第二层塔板之下又凝结形成清液层，该清液层在两相密度差的作用下，经上层筛板再次分散而上浮。由于塔内安装有很多塔板，经分散相多次分散，多次凝结，实现传质，达到分离目的。若以重液为分散相时，则应将降液管改为升液管，安装在筛板上方。在筛板塔内分散相的液体经多次分散和凝聚，而且筛板的存在又抑制了塔内的轴向混合，故其效率高，应用广泛。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备脉冲筛板塔脉冲筛板塔的基本结构与普通筛板相同，但没有溢流管，如图4.50(2)所示。工作原理食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备工作原理操作时，轻、重液相均穿过筛板面作逆流运动，分散在筛板之间不分层。由于普通筛板塔内轻、重相液逆向运动的相对速度小，界面湍动程度低，从而限制了传质效率的进一步提高。引入脉冲作用目的是为了提高流体间的湍动程度。产生脉冲的方法有往复泵、隔膜泵、压缩空气等。脉冲振幅范围为9~50mm，频率为30~200/min。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备往复筛板塔原理与脉冲筛板塔相同，但它采用将筛板固定在中心轴上，由塔顶的传动机构带动作上下往复运动。如图4.50(3)所示，往复振动的幅度范围3~5mm，频率可达1000/min。当筛板向上运动时，筛板上侧液体经筛孔向下喷射；当筛板向下运动时，筛板下侧的液体向上喷射，故使两相接触表面及湍动程度增加，因而传质效率高。往复筛板塔的传质效率高，流动阻力小，生产能力大，故在生产上应用日益广泛。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 50筛板萃取塔食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）转盘萃取塔转盘萃取塔的基本结构如图4.51所示。在塔体内壁面按一定间距装若干个环形挡板，称固定环。固定环把塔内空间分隔成若干个分割开的空间。在中心轴上按同样间距装若干个转盘，每个转盘处于分割空间的中间。转盘的直径小于固定环的内径。操作时，转盘作高速旋转，对液体产生强烈的搅拌作用，增加了相际接触和液体湍动，固定环则可抑制返混。转盘塔结构简单，生产能力大，传质效率高，操作弹性大，故在工业中应用较广泛。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 51转盘萃取塔食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（四）离心萃取器利用离心力使两相快速混合和分离的萃取设备。有多种型式。一种称为POD离心萃取器如图4.52所示，属卧式微分接触设备。在外壳内有一螺旋形转子，转速高达2000~5000r/min。轻相由外圈引入，重相由中心引入。在离心力作用下，重相由中心向外流，轻相由外圈向中部流，两相成逆向流动。最终，重相由螺旋最外层流出，轻相从中部流出。这种设备适于处理两相密度差很小或易乳化的体系。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 52 离心萃取机食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、浸出机械与设备（一）浸取罐（二）立式浸泡式浸取器（三）卧式浸泡式浸取器（四）立式渗滤浸取器（五）平转式浸取器（六）搅拌式浸取器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）浸取罐浸取罐又称固定床浸取器,为单级式接触设备。浸取罐的结构单个的浸取罐常用于中试或小规模生产。半连续性的多级逆流固定床浸提系统食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备浸取罐结构典型的浸取罐的结构如图4.53(1)所示。主体为一圆筒形容器，底部安装有支持被浸提固体物料的假底，溶剂均匀地喷淋于固体物料床层上。为了增强浸取效果，从底部排出的浸取液可用泵抽至上部喷淋管进行循环浸取。下部装有可开启的封盖。当浸取结束以后，打开封盖，可将物料排出。如图4.53(2)所示浸取罐下部装有加热系统，用以将挥发性溶剂蒸发，等于同时实现了溶剂回收。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 53提取罐食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备半连续性的多级逆流固定床浸提系统利用若干个浸取罐通过适当的溶剂和溶液管路连接，便可构成如图4.54所示的半连续性的多级逆流固定床浸提系统。新溶剂由固形物中浸余物含量最低的罐顶注入进行浸提，所得浸取液再泵入次一级的浸提罐，并依序连续操作。罐间设置热交换器，以确保浸取液的温度，提高浸取效率。这样，所得浸取液的浓度和固形物中浸余物含量逐罐提高，最后一个罐是刚投入原料和系统排出浸出液的一个罐。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 54多级逆流固定床浸提系统食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）立式浸泡式浸取器又称塔式浸取器。结构如图4.55所示。此类设备在油脂和制糖工业均有采用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 55立式浸泡式浸取器浸取器由呈U形布置的三个螺旋输送器组成，由螺旋输送器实现物料的移动。物料在较低的塔的上方加入，被输送到下部，在水平方向移动一段距离后，再由另一垂直螺旋输送到较高的塔的上部排出。溶剂与物料成逆流流动。在浸取器内，物料溶解于溶剂中，故它属于浸泡式浸取设备。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）卧式浸泡式浸取器属于逆流式浸取器。其结构如图4.56所示。操作原理：物料由较低端加入，被输送到尾端后从端面开口处排出。溶剂则从较高端加入，浸取后的溶液从原料加入端的下方开口处排出。如此形成逆流操作。倾斜的器身保证浸取过程器内始终充满液体，而倾斜角度的调节则可控制溶液利用重力排出的速度。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备它的主体是一台倾斜的卧式(单或双)螺旋输送器。在浸取器的一端的上面设有固体物料的进口和溶液的排放口，另一端上面设有溶剂进口、端面设有残渣的排放口。器身下侧带有用于维持浸取温度的夹套。器身可在一定范围调节倾斜角度。图4. 56卧式浸泡式浸取器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（四）立式渗滤浸取器结构如图4.57所示。它实质上为一斗式提升机，所以也称为斗式浸取器。在垂直安置的输送带上有若干个料斗，物料被置于料斗内，料斗底部有孔，可让溶液穿流而过。新鲜物料在右侧顶部加入，到达左侧顶部后料斗即翻转，将浸取后的物料卸出。溶剂则从左侧顶部加入，借重力作用渗滤而下，在左侧与物料呈逆流接触。在底部得到中间混合液，用泵送至右侧上方，同样渗滤而下，但在右侧与物料呈顺流接触，在右侧底部得到浓的溶液。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（五）平转式浸取器又称旋转隔室式浸取器，也是渗滤式浸取器的一种。结构如图4.58所示。它是在密封的圆筒形容器内，沿中心轴向四周装置若干块隔板，形成若干个隔室。圆筒形容器本身绕中心轴缓慢旋转。隔室内有筛网，网上放物料。隔室底部可开启。实际上每一隔室相当于一固定床浸取器，当空隔室转至加料管下方时，即将原料加入于筛网上，当旋转将近一周时，隔室底自动开启，残渣下落至器底，由螺旋输送器排出。在残渣快排出前加入新鲜溶剂，喷淋于床层上，溶液流至筛网下方，然后用泵送至前一个隔室的上方再作喷淋，这样形成逆流接触。在刚加入原料的隔室下方排出的即为浸取液。这种设备广泛应用于植物油的浸取，也用于甘蔗糖厂的取汁。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 58平转式浸取器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（六）搅拌式浸取器一级浸取增稠器的浸取系统操作原理: 新鲜溶剂加在第一级中，固体物料则加在最末一级。物料与来自前一级的液体相互接触，然后进入增稠器。在增稠器内分离。器底耙子将固体物料卸出，因固体仍含有相当量的液体，实际上为桨状，故可用泵打入下一级。为使接触更充分，可在两个增稠器之间安装一混合器。这种浸取系统与前面所示系统的差别在于它的固形物是以悬浮液状态在罐与罐之流动的。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级浸取将固体先粉碎成200目左右的细颗粒(粒径0.074mm左右)，在有溶剂存在时，略作搅拌就可使它处于悬浮状态。接触一定时间后，再用一固液分离设备将固体颗粒分离出来，这样就构了一级浸取。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 59使用增稠器的逆流浸取食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、超临界流体萃取设备超临界流体萃取(SCFE)是近30年来出现的一种新型的萃取分离技术，由于它具有低能耗、无污染、无残留和适宜处理易受热分解的热敏性物料等特性，使其在化学工业、能源、食品和医药等工业中广泛应用。超临界流体萃取原理超临界流体萃取应用超临界流体萃取系统设备超临界流体萃取流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备超临界流体萃取原理超临界流体萃取技术利用物质处于超临界区域，获得特别有利于萃取分离的特殊性能。到目前为止，在超临界流体萃取中应用最广泛的物质是CO2。超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，对物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化。因此，不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备超临界流体萃取应用超临界CO2萃取特别适用于脂溶性，高沸点，热敏性物质的提取，同时也适用于不同组分的精细分离，即超临界精馏。用超临界CO2作溶剂可对生物、食品和药物等许多产物进行提取和纯化。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备超临界流体萃取系统设备主要设备有： ①溶剂压缩机(即高压泵)：用于将CO2从气态压缩到超临界态。 ②萃取器。 ③换热器与压力调节阀：用于调节超临界萃取系统的温度或压力,可使CO2的状态在超临界区域内或在超临界区域与非超临界区域间变化,从而满足萃取或分离的需要。 ④分离器和吸收器。其它辅助设备包括：辅助泵、阀门、调节器、流量计、热量回收器等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备超临界流体萃取流程常见有三种超临界萃取流程：控温萃取流程控压萃取流程吸附萃取流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (1) 控温萃取流程如图4.60(1)所示，是控制系统的温度，达到理想萃取和分离的流程。超临界萃取是在溶质溶解度为最大时的温度下进行，然后通过热交换器使萃取液冷却，将温度调节至溶质在超临界相中的溶解度为最小。这样，溶质就可以在分离器中加以收集，溶剂经再压缩进入萃取器循环使用。 1 2 3 4 2 溶剂（1）图4. 60 超临界流休萃取流程示意图 1.压缩机；2.热交换器； 3.萃取器；4.分离器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (2) 控压萃取流程如图4.60(2)：通过控制系统的压力分离。超临界萃取是在溶质溶解度为最大时的压力下进行，随后经减压阀降压，将压力调节至溶质在超临界相中的溶解度为最小。溶质可在分离器中分离收集，溶剂也经再压缩循环使用或者直接排放。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 (3) 吸附萃取流程如图4.60(3)所示：即通过吸附方式分离，它包括在定压绝热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质，然后借助合适的吸附材料(如活性炭等)以吸收萃取液中的溶质，并采用适当方式将溶质从吸附材料中分离出，溶剂也经再压缩循环使用或者直接排放。溶剂 3 1 6 （3）图4. 60 超临界流休萃取流程示意图 1.压缩机； 3.萃取器；6.吸附器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第六节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、电渗析膜分离设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、压力式膜分离设备压力式膜分离根据所用膜的平均孔径大小，从小到大依次分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤四种。实际应用中可以根据要求分离的悬浮物或溶质分子大小来加以选择。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。典型的膜分离设备的组成如图4.61所示。（一）膜组件（二）泵（三）膜分离装置的工艺流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）膜分离装置的工艺流程膜分离装置流程有一级和多级两类。一级流程是指进料液经一次加压操作的分离流程；多级流程是指进料液经过多次加压分离的流程。 1．一级流程 2．多级流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）膜组件膜组件是膜分离设备的关键部件。一般膜组件有原料液的入口，保留液(浓缩液)出口和透过液的出口，组装系统时，需要将这些接口与系统的相应管路接通。膜组件的形式决定了膜的运行性能、清洗方便性、膜的维护性能等。以下介绍常用的平板式、管式、螺旋卷式和中空纤维式膜组件。 1．平板式膜组件 2．螺旋卷式膜组件 3．管式膜组件 4. 中空纤维膜组件食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 61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.透过液食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．平板式膜组件平板式膜组件，也称板框式膜组件，是一种原理上类似于板框过滤机或叶滤机形式的膜组件。平板式膜组件一般由膜、起隔离作用隔板和同时起支撑与导液作用的(如多孔、波形等形式的)隔板等组成。波形隔板支承的膜组件结构 DDS平板式膜组件结构平板式膜组件的特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备波形隔板支撑的膜组件结构如图4.62所示。原料液与浓缩液在同一层流路上，而载液体与透过液在另一层流路上。由于存在压力差，原料液流经由两膜之间形成的流路时，小分子透过两边的膜，进入膜外侧的载液—透过液流路。将多层膜与隔板材料、膜支撑板材料重复相叠，可以得到不同形式的框式膜组件。膜与膜之间可以是并联形式，也可构成串联形式。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 DDS平板式膜组件结构如图4.63所示，这是一种在乳品工业得到较多应用的膜组，膜片为圆形，保留液在数片膜间串联流过。图4.63 DDS平板式膜组件结构食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备平板式膜组件的特点优点：组装简单，膜的更换和维护容易，在同一设备中可根据处理量要求改变膜面积。缺点：但因安装要求及液体湍流时造成的波动等原因，对膜的机械强度要求比较高；由于密封边界线长，密封要求高，且需支撑材料等，故设备费用较大，另外由于膜组件的流程比较短，液流状态较差容易造成浓差极化。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．螺旋卷式膜组件如图4.64所示，此种膜组件件所用的膜为平面膜。两层长方形的膜，中间夹一层支撑物，沿边黏合成长袋，膜袋口与一根多孔中心集水管密封接合，在膜袋外部的原水侧再垫一层网状型间隔材料。一根多孔中心集水管外壁上可黏接多个膜袋。黏在中心管上的膜袋连同膜外的网状间隔材料一起绕中心管卷绕膜卷。将若干膜卷装入圆筒形耐压容器就成为如图4.65所示的螺旋卷式膜组件。螺旋卷式膜组件的特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 64螺旋卷式膜结构食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 65螺旋卷式膜组件食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备螺旋卷式膜组件的特点优点：单位体积膜面积大，结构紧凑。缺点：膜面流速一般为0.1m/s左右，浓差极化不易控制；另外，由于流道狭，易堵塞，不易清洗。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 3．管式膜组件组件形式类似于管式换热器，它有不同的形式。多根膜管可组合成类似于列管式换热器的束管形式，如图图4.66(a)所示。也可用管接件串接成如图4.66(b)的单管形式；一根长管膜可绕成图4.66(c)所示的螺旋管式组件形式。管式膜组件中的膜依附在(多孔可透性)支撑管上，膜可以附在支撑管的内壁上，也可以附在外壁上，从而膜管有内压管式和外压管式两种类型。管式膜组件的特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备管式膜组件的特点优点：管子较粗，可调的流速范围大，故浓差极化较易控制；因进料液的流道较大，故不易堵塞，可处理含悬浮固体、较高黏度的物料，且压强损失小；易安装、易清洗(膜面的清洗可用化学方法，也可用机械法清洗如用泡沫海绵球之类的器具)、易拆换。缺点：单位体积所容纳的膜面积较小。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 4. 中空纤维膜组件如图4.67所示，结构与毛细管式膜组件相类似，主要由中空纤维膜、高压室、渗透室、环氧树脂管板和壳体等构成。中空纤维膜的外径范围为50~100μm，内径范围为15~45μm。中空纤维膜组件的特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备中空纤维膜组件的特点优点：因无需支撑材料，故单位体积具有极高的膜面积；缺点：由于纤维的长径比极大故流动阻力极大，使透过水侧的压强损失大；膜面污垢的去除较困难，且只能采用化学清洗，因此对进料液的预处理要求严格。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）泵作用：压力供料，提供膜表面料液流动必要的流速。一般的膜分离设备，常常应用两台及两台以上的泵。其中一台与膜组件及管路等构成一个循环“环”，该“环”处于所需的膜分离压力状态面，循环中的泵为料液提供通过膜组件所需的流速(见图4.61)。这种泵所需提供只是克服料液在环内流动时所产生的阻力，一般用单级离心泵即可。环内压力则需要接在循环上的进料泵提供。根据膜分离操作类型不同，所需要的进料泵压头也不同。反渗透操作所需克服的渗透压最大，因此需要用高压头的泵，可以采用多级离心泵，也可采用多台(低级数的)多级离心泵串联组合提供所需的输送压头图4.61(1)。超滤和微滤膜分离操作所需克服的压力较小，可以采用一台单级离心泵(图4.61(2))。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 61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.透过液食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 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； A.原料液；B.浓缩液；C.脱去的水；食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2.过滤器；3.单级离心泵；4.冷却器；6.产品罐； 7.超滤膜模；A.原料液；D.循环液；E.透过液食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．一级流程在同一级中，排列方式相同的组件组成一段。一级流程可以分为一级一段和一级多段形式。一级一段连续式一级一段循环式一级多段连续式食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级一段连续式如下图所示。料液一次经过膜组件透过液和浓缩液分别被连续引出系统。此流程操作最为简易，能耗最少。但这种方式透过液的回收率不高或浓缩液的溶质浓度不高，只适合于得率或分离效率要求不高的场合。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级一段循环式如图4.69所示，原液流过组件后，将部分浓缩液返回料槽中，与原有的料液混合后再次通过组件进行分离。这种流程安排，对于反渗透脱盐处理来说，可提高原水的回收率，但由于循环内的料液浓度提高，需要利用如图4.61 (1)的循环，才能使过滤料液既得到必要的切向流速又具有必要的分离压力。另外，也由于受压侧浓度提高的原因，透过水的水质会有所下降。这种流程安排，如果将浓缩液出口阀关闭，而不断地在操作过程中加入溶剂(如水)，就可以构成一个稀释过滤的操作方式。对于超滤来说，这种流程安排也可用于浓缩。但同样由于受压侧料液浓度提高的原因，也有必要如图4.61 (2)所示，需要利用循环“环”，来提高料液的循环切向流程和保证料液获得必要的膜分离压力。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 69 一级一段循环式食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 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； A.原料液；B.浓缩液；C.脱去的水；食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2.过滤器；3.单级离心泵；4.冷却器；6.产品罐； 7.超滤膜模；A.原料液；D.循环液；E.透过液食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 61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.透过液食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级多段连续式如下图所示。把前一段的浓缩液作为后一段的进料液，而各段的透过水连续排出。以这种方式操作，可获得高浓度小体积的浓缩液，也使透过液回收率得以提高。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．多级流程膜分离系统的多级流程也可安排成多级直流式和多级循环式两种形式。多级直流式多级循环式食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备多级直流式多级直流式也称多级连续式，如下图所示。是把上一级的透过液作为下一级的进料液。对于以制水为目的的生产而言，这种方式的特点是透水水质大大提高，但水的回收率低。对于以组分分离为目的的操作，则可采用不同规格膜组件而得到不同的分离产品。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备多级循环式多级循环式如下图所示。是将上一级的透过液作为下一级的进料液，直至最后一级透过液引出系统，而浓缩液则从后一级向前一级并与前级的进料液混合后，再进行分离。这种方式既可提高透过液的回收率，又可提高透过液的质量。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、电渗析膜分离设备电渗析是借助于电场和离子交换膜对含电解质成分的溶液进行分离的操作。用于完成这种操作的电渗析设备系统由电渗析器本体及辅助设备两部分组成。（一）电渗析器结构（二）其它辅助设备（三）电渗析操作系统流程食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）电渗析器结构 1．基本结构 2．电极 3．隔板食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．基本结构从结构上看，一台完整的电渗析器是由夹紧装置将若干级单元电渗析器叠紧固定而成的。每一级电渗析器本体由膜堆、极区和夹紧装置三部分构成。整体结构与板式热交换器相类似。结构示意膜堆与膜对孔道与沟道极区与电极冲洗室食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备膜堆与膜对堆位于两极区之间，是实现物料脱盐的区域。膜堆的基本单元——膜对。由阴、阳离子交换膜及隔板构成的淡、浓水室。膜堆由若干膜对相叠而成。由于受电极提供的电压、电流强度以及膜对电阻等因素所限，构成膜堆的膜对数是有限的，也即一级内所允许安装的膜对是有限的。因此，一台电渗析器内通常有多对电极。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备孔道与沟道隔板、交换膜、垫片及端框的上下两边缘区域开有小孔，组合时构成供液体进出的液孔道。每一隔板设有连接液孔与液室的沟道。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备极区与电极冲洗室极区由压紧板、电极和垫圈及导水板组成，当它们与交换膜贴紧时便形成电极冲洗室。电极冲洗室用于引出极水，排除电极反应产物，保证电渗析器的正常工作。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 73电渗析器构造示意图 1.压紧板； 2.垫板； 3.电极； 4.垫圈；5.导水板；6.阳膜； 7.淡水隔板框； 8.阴膜； 9.浓水隔板框食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．电极电极是利用直流电源工作、为电渗析器提供脱盐的推动力部件。食品工业上一般可使用石墨、不锈钢、钛丝（板）涂钌等材料做电极。石墨电极的优点是氯气在石墨上的电压降很低，价格低廉，无毒性。其缺点是石墨比较重，质脆，加工麻烦，作阳极时较易被腐蚀。不锈钢电极一般只能做阴极。其优点是对氯气的电压降较低。若处理氯离子含量很低的原水，也可作阳极使用。钛丝（板）涂钌电极既可用作阴极，也可用作阳极。其优点是耐腐蚀性能好，电压降低。其缺点是加工复杂、价格较高、钌的资源缺乏。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 3．隔板隔板为电渗析器的支撑骨架与膜间形成水流通道的必不可少的构件。隔板材料隔板结构隔板的形式食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备隔板材料隔板材料一般采用硬聚氯乙烯或聚丙烯塑料。隔板的结构对分离质量影响较大，一般地，隔板造成流体在膜对间的湍动程度越大，且流经的途径越长，则分离质量就越高。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备隔板结构隔板结构一般为带边框的网状结构。隔板网的网孔，既要加强湍流搅拌作用，又要使膜的有效面积不被遮挡过多，其网孔大小和形式可根据需要进行设计。目前常用的隔板网类型有：鱼鳞网编织网、纱窗网、注塑成型网等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备隔板的形式隔板的形式按水流在其中的流动状况，可分为回流式和直流式隔板，如图4.74所示。在回流式隔板中，一般只有一个进水孔和一个出水孔。水流从进水孔经布水道进入隔板，在窄长的流槽中来回流动，最后从出水孔流出。其特点是水流线速度较大，湍流搅动较好，脱盐流程长，每段脱盐率较高，但水流阻力较大，沿水流方向浓度差异较大，电流密度分布也不均匀，允许极限电流较低。在直流式隔板中水流是从一个或多个进水孔经布水道直线地流过隔板再由对应的出水孔流出。其特点是水流线速度较小，水流阻力较低，有效面积较大，但隔板的刚性稍低于回流式隔板，一般适宜于在大水量和循环脱盐场合中使用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）其它辅助设备电渗析器的电极使用的是直流电。将交流电整流为直流电的整流器是电渗析器的主要辅助设备。整流器的输送电压、电流强度要与所用的电渗析器相配。除了整流器以外，为了保证电渗析器工作时淡水、浓水与极水在电渗析器内有稳定流动状态，还需要水泵、流量计、过滤器、水箱和仪器仪表等配合。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）电渗析操作系统流程系统流程概述并联组装串联组装并联、串联综合组装讨论食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备电渗析操作系统流程概述如板式热交换器那样，电渗析器可构成不同流程。级与段的概念根据电渗析脱盐原理可以对段、级与水处理的质量和产水量之间有以下定性关系：段数增加可以提高水质；级数增加可以提高产量。电渗析器操作流程是根据处理水质和产水量要求，对电渗析器内的所有膜对进行的级与段的安排而确定的。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备级与段的概念一电极对之间膜堆称为级。一台电渗析器可由一个或多个级构成。一台电渗析器中，浓、淡水流方向一致的膜堆称为一段，水流方向每改变一次则段数就增加1。段是针对液流方向而言的，级是相对于一台电渗析器内的电极对数而言的。因此，根据需要，一级(即一电极对)内的膜堆可设计多个段，使处理液通过串联的方式多次发生流向变化。另一方面，一台(多级)电渗析器也可通过并联的方式全部构成一个段，即所有的处理液只取一个流向。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 1．并联组装一级一段并联二级一段并联食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级一段并联如图4.75(1)所示。这种组装方式在一台电渗析器内浓、淡室的水流方向是不变的，一般适用于产水量较大水质要求不高、无回路或短回路隔板的电渗析器，多台串联组成一个系列，以满足一定的出水水质要求。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二级一段并联如图4.75(2)所示。与一级一段相比，所不同的是增加了一个共电极。这样，电渗析器运行的总电压可以降低，从而要求整流器输出的直流电压也可以相应减小。此外，在膜与隔板厚度不均匀时，可以调整组装偏差，提高单台电渗析器的膜对数。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 2．串联组装一级二段串联二级二段串联食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一级二段串联如图4.76(1)所示。这种组装形式，在一台电渗析器内，使用一对电极，浓、淡室的水流方向改变了一次，一般适用于处理水量较小，脱盐率要求较高的一次脱盐流程的电渗析器。其产水量与单段膜对数成正比，水质决定于二段流程总长度。运行电压为二段膜堆电压的总和，但极限电流较低。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二级二段串联如图4.76(2)所示。膜对的放置与一级二段相似，仅中间多加了一个共电极。电渗析器的运行电压为单段膜堆电压，这样就可以在较低的电压下操作，适当提高每级的极限电流，从而提高了电渗析器的产水量和出水水质。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 3．并联、串联综合组装多级电渗析器的流程也可设计成并、串联结合形式。例如，四级膜堆电渗析器的流程可以安排成如图4.77所示的二段并串联形式。第一级与第二级的膜堆并联，第三级与第四级的膜堆并联，并联后的(各含两级)两段堆再行串联。这种组装形式称之为并、串联综合组装，其运行电压较低，仅为单级膜堆电压。其产水量为两段膜堆的产水量之和，水质则取决于两段的流程长度。因此，这种形式组装的电渗析器它的产水量、水质以及运行电压均较适宜，一般适用于中小产水量的电渗析站。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备讨论一般水质要求较高时，串联的段数就要增多些。根据经验认为每级设一段比设多段要好，其原因为：①一级多段时，段与段之间水流是逆向的，对二段之间转折倒向的膜而言，膜一边的进水部位(压力高)，正好是膜的另一边的出水部位(压力低)，因此有压力差存在于该膜上，促使膜凸入压力小的一室，导致该室膜间距离或通道过小，产生水流不畅，发生结垢，甚至堵塞而影响电渗析器的正常运转；②在一级多段中，上段的出水是下段的进水，前后段进水的含盐量逐步降低。而极限电流决定于浓度最低的一段。这就迫使电渗析器的操作电流降低，从而降低了电渗析器的效率。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备第七节粉尘分离设备食品工业中的粉尘分离粉尘分离设备名称与类型一、干式粉尘分离设备二、湿法除尘设备三、静电除尘器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工业中的粉尘分离在食品工业中，凡是涉及处理固体颗粒或粉末的气流系统中，颗粒或粉末的分离、卸料以及气体的除尘净化通常都是必经的手续，例如气力输送、气流分级、流态化操作、气流干燥、气流冷却、喷雾干操、烟气排放等。这些分离和除尘操作意义重大，它关系到提高产品的质量、回收有价值副产品、保证工厂卫生、防止粉尘爆炸以及预防环境污染等诸多方面。工业上的粉尘分离设备，因应用目的不同而有不同的名称。例如，以回收为主要目的的称为粉尘回收设备，而以除去排入大气粉尘的设备则称为除尘设备，有时这两种名称也被互用。各种形式的粉尘分离设备大体上可分为干式和湿式、静电式三类，根据实际情况可以单独使用或联合使用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备粉尘分离设备名称与类型工业上的粉尘分离设备，因应用目的不同而有不同的名称。例如，以回收为主要目的的称为粉尘回收设备，而以除去排入大气粉尘的设备则称为除尘设备，有时这两种名称也被互用。各种形式的粉尘分离设备大体上可分为干式、湿式和静电式三类，根据实际情况可以单独使用或联合使用。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备一、干式粉尘分离设备（一）重力沉降室（二）惯性分离室（三）旋风分离器（四）袋式过滤器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）重力沉降室重力沉降室利用重力作用除去气流中固体颗粒，其结构有卧式(水平气流)和立式(垂直气流)两种型式。重力沉降室特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备卧式如图4.78(1)所示，它实质上是气体输送管道的扩大部分，使气流减速，让颗粒有足够的时间从气流中沉降下来。卧式重力沉降室的压降一般很小，为几十帕左右，而且主要损失在入口处。所以有时可将入口做成喇叭形，或设置气流分布板以减少涡流损失。这种沉降器的分离能力与通过分离室的流速及气流中颗粒的密度有关。一般流速范围在0.3~3m/s,对于密度小的颗粒应尽量选用较低的流速。此外，分离室的高度对分离效率有影响，一般越小效率越高。因此，有的卧式分离室被隔成多层式，但不利于粉尘的收集及对沉降室的清洁。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备立式如图4.78(2)所示，一般为上部圆筒形和下部锥形相连的直立容器。这种沉降室的设计主要是根据风量和颗粒的沉降速度来确定容器的横截面尺寸。从原理上考虑，设计的截面积应使气流上升速度远远小于颗粒的沉降速度，以保证颗粒下沉而不致被上升气流带出沉降室。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 78重力沉降室食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 78重力沉降室食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备重力沉降室特点优点：结构简单、造价低；阻力小，通常为50~100Pa；运行可靠，没有磨损部件。可处理大量、高温气体。缺点：颗粒很小时，分离效率低，一般只用于捕集5～100μm的粒子，占地面积大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）惯性分离室惯性分离室利用气流急速转向或先冲击挡板再急速转向，使其中的颗粒运动轨迹受惯性作用与气流轨迹发生偏差，从而使两者得以分离。惯性分离室的分离效率与气流速度、气流回转半径、转角等因素有关，一般惯性效应随气流速度提高、回转半径减小以及回转角增大而增大。惯性分离室可捕集到粒度20μm的颗粒。结构型式有多种，大体分无分流式与分流式两类。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备无分流式惯性分离室例子如图4.79所示。入口气流作为一个整体依靠较为急剧的转折，使颗粒在惯性效应下分离出来。这种结构较为简单，但分离效率不是很高．食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备分流式惯性分离室如图4.80所示。这些采用各种(百叶)挡板结构制成的分离室，可使任意一股气流都有同样的较小回转半径及较大回转角。为了有效地提高分离效率，可通过提高急剧转折前的气流速度。但气流速度过高会引起已捕集颗粒的二次飞扬。因此，一般多选用流速范围为12～15m/s。百叶挡板的尺寸对分离效率也有一定影响，挡板长一般为20mm左右，挡板间距约5~6mm，挡板的斜角(与铅垂线的夹角)在30°左右。这样可使气流有150°左右的回转角。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）旋风分离器旋风分离器与食品工业旋风分离器结构旋风分离器工作原理旋风分离器效率旋风分离器特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备旋风分离器与食品工业旋风分离器利用离心惯性力对含尘气流进行分离。在食品工业上，旋风分离器广泛应用于乳粉、蛋粉等干制品加工过程后期的分离，颗粒状原材料、半成品或成品的气流输送，颗粒或粉末状产品的气流干燥等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备旋风分离器结构如图4.81所示，主体上部为一圆柱，下部为一圆锥。气体进口管与圆柱部分切向相接，气体出口管为上方中央的同心管，圆锥部分的底部为粉尘出口。根据圆锥与圆柱的结合方式，旋风分离器有切线型和扩散型两种结构。旋风分离器的几何尺寸已系列化，各部分的几何尺寸均与圆柱的直径成比例。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备旋风分离器工作原理如(图4.82)所示：含尘气体自进口管依切线方向进入后，在圆柱内壁与气体出口管之间作圆周运动形成旋转向下的外旋流，到达锥底后以相同的旋向折转向上，形成内旋流，直至达到上部排气管流出。随气流运动的颗粒粉尘在此过程中，因受离心力作用而撒向分离器内壁，与器壁撞击而失去速度，又在重力作用下沿壁落下，从出料口排出。由此达到分离目的。 4.82 食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备旋风分离器效率旋风分离器的分离效率主要受混合气流中粉尘粒度、气流速度和分离器气密性等因素影响。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备粉尘粒度图4.83所示为粒子大小与旋风分离效率关系。由图可见粉粒的直径越大，分离效率越好，当颗粒直径小于5μm时间，分离效果将受严重影响。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备气流速度旋风分离器的入口气流流速一般为10~20 m/s，低于10m/s时，分离效率将受影响，同时粉末会在进口管处堆积起来。在一定范围内，分离效率随着气流速度的增大而提高，而压力损失与气流速度的平方成正比增加。速度过大，压力损失将大大提高，而分离效果不一定高。因此，一般旋风分离器的气流速度不超过25m/s。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备分离器气密性由于旋风分离器的器内静压强在器壁附近最高，往中心逐渐降低，在器中心为负压。因此如果出口密封不良，已收集在器底的粉尘会被重新卷起，被卷起的颗粒有可能随上旋气流进入中央排气管。因此，旋风分离器需要有良好的气密性，如果密封不严即使只有少至5％的气体进入，也会明显影响分离效率。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备旋风分离器特点优点：结构简单，制造容易。缺点：压力损失高，分离效率较低（一般不超过98%）。旋风分离器可以单独，或串联使用，也可以作为预分离器后接布袋过滤器或湿法除尘装置等。同旋风分离器的结构原理类似，如果分离的是液-固体系，则称之为旋液分离器。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（四）袋式过滤器袋式过滤器（也称布袋过滤器）是利用有机纤维或无机纤维织物作为过滤布袋，将气体中的粉尘过滤出来的高效净化设备。在食品行业中，布袋过滤器的典型应用是作为喷雾干燥机末级气固分离装置使用。袋式过滤器结构和原理袋式过滤器的除粉(清灰)方式脉冲式袋式过滤器袋式过滤器特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备袋式过滤器结构和原理结构主体如图4.84所示，由布袋和壳体组成。隔板及过滤袋将壳体分成过滤区与净气区两部分。含尘气体进入壳体过滤区，粉体产生惯性、扩散、黏附、静电作用而附着在滤布表面，清洁气体穿过滤布的孔隙从净气区排出。根据过滤袋相对气流方向，袋式过滤器可以有内滤式(图4.84(1))和外滤式(图4.84(2))两大类，食品工业中，这两种型式均可使用。经过一段时间过滤后，积聚在布袋上的粉尘层会使滤器阻力增加。因此，各种袋式过滤器均需配上适当的除粉(清灰)机构才能正常运行。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备布袋袋式过滤器的单个滤袋一般为长 2~3.5 m、直径0.12~0.3m的圆筒袋。滤布材料有天然纤维或合成纤维两类，一般根据物料性质、操作条件及净化要求而选择。天然纤维只能在80℃以下使用，毛织品略高于此温度，聚丙烯晴、聚醋等化纤织物可在135℃以下使用，玻璃纤维可用于150~300℃。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备壳体袋滤器的壳体，可为独立的箱体结构，也可与产生粉尘气流的其它加工设备(如喷雾干燥机)构成一个整体。独立的箱体结构有进、出气接口、集粉、排粉机构以及更换布袋用的门等，可以为方箱形(图4.85)也可为圆筒形。壳体的大小由设计的布袋数定，而布袋数则又由含尘气流量定。一般实用中织物滤材的过滤速度为 0.5~2 m/min，毡滤材为1~5 m/min。有良好的除粉装置能及时清灰者可采用较高的气速。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备图4. 85方箱形袋滤器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备袋式过滤器的除粉(清灰)方式 ①机械除粉包括人工敲打、机械振打等，是古老而又简单的方法。 ②逆气流除粉 ③脉冲喷吹除粉食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备逆气流除粉借助于空气或高压循环气体以与含尘气流相反的方向通过滤袋，一面由于反方向的除粉气流直接冲击粉尘层，同时还由于气流方向的改变，滤袋发生胀缩变形的振动，使沉积于滤袋上的粉尘层破坏而脱落。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备脉冲喷吹除粉在不中断过滤气流的情况下使压缩空气通过文氏管引射器，瞬时喷到外滤式滤袋的内部，并诱导二次气流形成的冲击力和逆气流进行脉冲除粉。这种除粉方式具有处理能力大、效率高、滤袋寿命长及维护简单等优点，已成为袋式过滤器的一种主要除粉方式。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备脉冲式袋式过滤器如图4.86所示。含尘气体自下部进入袋滤器，气体由外向内穿过支撑于骨架上的滤袋，洁净气体汇集于上部出口管排出，颗粒被截留于滤袋外表面上。除粉操作时，开动压缩空气反吹系统，脉冲气流从布袋内向外吹出，使尘粒落入灰斗。按规格组成的若干排滤袋，每排用一个电磁阀控制喷吹除粉，各排循序轮流进行。每次除粉时间很短(约0.1s)，每分钟内便有多排滤袋受到喷吹。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备袋式过滤器特点优点： ①捕集效率高，即使是对微细粉尘也有很高的效率，设计及管理得当的话其捕集效率不难达到99％以上； ②适应能力强，可以捕集不同性质的粉尘，即使入口含尘浓度变化很大，对其过滤性能也没有明显影响； ③使用灵活，处理量可由每小时数百立方米的小型机组到每小时数十万立方米的大型过滤室； ④结构简单，性能稳定，维修也较方便，便于回收干粉，造价较低。缺点： ①其应用范围主要受滤材的耐温、耐腐蚀性等特性所限制； ②不适于黏附性强及吸湿性强的粉尘，而且气体温度不能低于露点温度，以免发生结露而堵塞滤袋； ③设备尺寸及占地面积较大。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备二、湿法除尘设备湿法除尘是利用液体与含尘气体与液体充分接触，使尘灰黏附于液体中形成悬浮液而使气体得到净化的除尘设备。食品工业中的湿法除尘设备所用液体通常为水。理想的湿法除尘设备一般应有以下特点：液体以高度分散状态(液滴或液膜)与气体接触，即气液间有很大的接触面；气液两相处在剧烈的湍动状态；流过设备所产生的压力损失较小；相对于除尘气量而言耗水量小。常见的湿法除尘设备有文丘里除尘器、泡沫除尘器和箱式水膜除尘器等。（一）文丘里除尘器（二）饱沫除尘器（三）箱式洗涤器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（一）文丘里除尘器文丘里除尘器(也称为喷雾型湿法除尘器)主要由文丘里喷雾器和捕集器两部分组成，因此二组成部件形式不同而有多种结构形式。皮斯---安东尼涤气器捕集器除尘过程及特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备皮斯---安东尼涤气器文丘里喷雾器的主体由收缩管、喉管和扩散管三段联接而成。图4.87所示的是一种称为皮斯一安东尼(Pease-Anthony)涤气器的文丘里喷雾器型式，其特点是在文丘里管的收缩段内装有一个轴向位置可以调整的锥，用以适应气体负荷的波动而维持稳定的高效率。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备捕集器捕集器可以是旋风分离器、重力沉降室或静电除尘器等。由喷雾器与重力沉降室结合而成的文丘里除尘器如图4.88所示。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备除尘过程及特点文丘里除尘器除尘过程为：60~100m/s高速气流使进入文丘里管的液体雾化成滴，气流中的尘粒与液滴凝结成较大的颗粒；凝聚成的大颗粒从捕集器中清除。特点：除尘器操作时，气体速度越大，液滴越细，雾化程度越高，则灰尘越易结成较原来大得多的尘粒，从而除尘效率也越高。但压降也随之提高，这是主要缺点。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（二）饱沫除尘器泡沫除尘器结构和原理箱式水膜除尘器食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备泡沫除尘器结构和原理如图4.89所示的设备也称为泡沫塔。塔内设有多孔筛板，其上有流动的液体。当气流以一定速度(一般为10~30m/s)通过时，筛板上即出现气液两相充分混合的泡沫层，这种泡沫层处于剧烈运动的状态。气体通过运动的泡沫层而得以净化。如果一块筛板不能达到所要求的除尘效率，可用多块筛板。液体通过板间的溢流管自上板流至下板。气流则由下而上与液体接触形成泡沫层。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备泡沫层泡沫层是剧烈运动的气液混合物，它具有巨大的相际接触面，而且接触面是在不断的破灭与再生之中，因此可使黏附于相界面的尘灰粒进入液体内部。但不是任何操作条件都可以得到这种泡沫层，气速过大或过小，有可能使液层成为鼓泡层或雾沫层，对除尘不利。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备箱式水膜除尘器一种由泡沫塔、水箱和循环泵等组成的箱式水膜除尘器结构如图4.90所示。泡沫塔内设有一至二块孔板，每块板的上方设有喷头。塔的中上部设有导流体、顶部设有除沫网。工作过程特点：捕集水可以循环使用，其中的粉料可以经浓缩干燥进行回收。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备工作过程由水箱进风口进入除尘器的含尘气流，遇折流板突然形成180°转向。气流产生很大的离心力，粉尘向气流的外方移动，与水面接触后被吸附，形成一级分离。到达孔板下方时，与孔板下来的水滴接触，又有部分粉尘被水滴吸附，喷头喷下的水滴落到孔板后受到从孔板下通过的上升气流的作用，在孔板上产生60~80mm的泡沫层。气流在通过孔板时，粉尘与水接触面积最大，也是捕集率最高的位置，通过孔板后的气流夹带部分雾滴，上升到导流体(也称为离心除沫器)时，通过导流片作用，气流由直线运动变为螺旋运动，强烈的旋转运动把夹带的雾滴甩到器壁上形成水膜，并沿器壁流回水箱内，气流则最后通过除沫网成为净化气体从排风口排出。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备（三）箱式洗涤器为卧式填料层洗涤器，结构如图4.91示。两至三道洗涤填料层呈一定倾斜角度平行安装在箱体内，填料层间的距离为400mm。每道填料层上方有喷淋管，使网层处于湿润状态。洗涤填层由孔板及其上面均匀铺设的(厚度视工艺条件而定的)多层洗涤网构成。进口风速约6m/s,洗涤器内风速0.6m/s，通过孔板的风速为1.3m/s。含尘气体通过填料层时，增大了气液接触表面积，被捕集下来的粉尘同水一道流回水箱，捕集用水可以循环使用。这种洗涤器的用水量较少，一般为0.15~0.5L/m3,阻力因填料层厚度而异，当入口含尘气体浓度为10~12g/m3时，捕集粒径为2μm的粉尘效率可达90%。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备三、静电除尘器静电除尘器，也称电除尘器。当气体中含有某些极微细的尘粒或雾滴时，可用静电除尘器予以分离。静电除尘器的工作原理静电除尘器的结构静电除尘器特点食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备静电除尘器的工作原理含有悬浮尘粒或雾滴气体通过金属极间的高压直流静电场时，气体会在放电电极(电晕电极)附近发生电离，产生离子碰撞并附着于悬浮尘粒或雾滴上而使之荷电。荷电的粒、滴在电场力作用下向着与其电性相反的收尘电极(沉降电极)运动，达到该电极后发生中和而恢复中性。收集在电极上的尘粒于震打或冲洗电极时落入灰斗。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备静电除尘器的结构静电除尘器有各种结构型式，其电除尘室由平行竖管束(圆形断面或六面体)或平行竖板组成。15～30mm直径的管子轴线，悬挂并张紧直径大约2mm的导线，也可将导线张紧于板间。管子与导线(或者板与导线)之间直接接以高达90000V高压电。图4.92所示为具有管状收尘电极的静电除尘器结构食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备静电除尘器特点优点：能有效地捕集0.1μm甚至更小的烟尘或雾滴，分离效率可高达99.99%；阻力较小，气体处理量可以很大；低温操作时性能良好，但也可对高达500℃的高温气体除尘。缺点：设备费和运转费都较高，安装、维护、管理要求严格。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结食品加工过程涉及各种分离操作。主要包括原料分选、离心分离、压榨、过滤、提取、膜分离以及粉尘回收等。这些操作均可采用不同原理、分离效率和机械化自动化程度的分离设备加以实现。食品原料的分选可用筛分、力学、光学、电磁学等原理的设备进行。其中筛分式分级和选别机械仍然是目前应用最广泛的分选机械。离心分离机械可以分为过滤式、沉降式和分离式三大类。各类离心分离机又可根据操作方式和结构特征进一步细分。应当根据物料体系和分离目的选择离心分离机。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下一页食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结过滤机械设备用于对食品液体（滤浆）进行分离。各种过滤设备借助于过滤介质将滤浆分成滤渣和滤液。过滤介质可为粒状、织物或多孔性固体。过滤机的推动均为过滤介质两侧的压差。过滤设备可分为重力式、加压式和真空式三类，食品工业应用最多的是加压式和真空式。压榨主要用于从动植物原料中榨取有用液体成分。压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。前者适用于小规模生产或传统产品的生产过程，后者可适用于不同生产规模的需要，其主要型式有螺旋式、辊式和带式等。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结利用溶剂对食品中的成分进行分离的设备可以分为液-液萃取、浸取和超临界萃取设备三类。其中用于从固体物料中提取可溶性成分的浸取设备应用最为广泛。超临界萃取设备多用CO2及为萃取剂，它在超临界状态下所表现的性质对萃取极为有利。膜分离设备可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。前者又可进一步分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤设备，它们依次可以将无机盐、低分子糖类、蛋白质和微生物细胞从主体料液中分离出来。电渗析膜分离设备适用于离子状态成分的分离。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备本章小结将颗粒或粉末状物质从气流中分离回收所用的设备有干式、湿式和静电式三大类。其中以干式粉尘回收设备应用最为广泛，主要形式有沉降器、旋风分离器和布袋过滤器等。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备思考题简述各种分选机械设备的原理、特点及自动化程度。讨论不同类型离心机分离机的结构特点与应用场合。请列举3例不同类型的过滤设备在食品工业中的应用。简述布赫榨汁机、螺旋压榨机和带式压榨机结构特点、工作原理与适用场合。图示说明利用简单浸取罐构成半连续多级逆流浸取系统的工作原理。图示说明利用超滤回收乳清中乳糖和浓缩乳清蛋白的系统流程。举两例在一条食品加工线上包含三种不同类型分离设备的食品加工过程例子。为什么反渗透膜分离设备需要用多级离心泵进料，而在循环环内只需要单级离心泵。食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备 * * 可编辑食品工厂机械与设备——第四章分选分离机械与设备

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