第六章食品分離機械與設備

1、第六章第六章 食品分離機械與設備食品分離機械與設備郭紅英郭紅英湖南農業(yè)大學食品科技學院湖南農業(yè)大學食品科技學院概述概述 （一）食品加工中典型的兩大類混合物p均相物系均相物系(homogeneous system): 均相混合物。物系內均相混合物。物系內部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。p非均相物系非均相物系(non-homogeneous system): 非均相混合物。非均相混合物。物系內部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側的物料性質有物系內部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側的物料性質有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫

2、液屬于液態(tài)非均相物系，顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。概述p分散相分散相： 分散物質。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的分散物質。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質。物質。p連續(xù)相連續(xù)相： 分散介質。包圍著分散物質而處于連續(xù)狀態(tài)的分散介質。包圍著分散物質而處于連續(xù)狀態(tài)的流體。流體。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成非均相物系由分散相和連續(xù)相組成 要實現(xiàn)分離，必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對運動。要實現(xiàn)分離，必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對運動。p非均相物系的分離原理：非均相物系的分離原理： p非均相物系

3、分離的理論基礎：非均相物系分離的理論基礎：根據(jù)兩相物理性質根據(jù)兩相物理性質( (如密度等如密度等) )的不同而進行的分離的不同而進行的分離 由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同，機械分離常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同，機械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。大致分為沉降和過濾兩種操作。 通常先造成一個兩相物系，再用機械分離的方法分離，如通常先造成一個兩相物系，再用機械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。蒸餾，萃取等。p非均相物系的分離方法：非均相物系的分離方法：p均相物系的分離均相

4、物系的分離：第一節(jié)第一節(jié) 過濾機械過濾機械過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念過濾介質過濾介質: 過濾采用的多孔物質；過濾采用的多孔物質；濾漿濾漿: 所處理的懸浮液；所處理的懸浮液；濾液濾液: 通過多孔通道的液體；通過多孔通道的液體；濾餅或濾渣濾餅或濾渣: 被截留的固體物質。被截留的固體物質。 以某種多孔物質為介質，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過以某種多孔物質為介質，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現(xiàn)固液分離的單元操作。介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現(xiàn)固液分離的單元操作。1 過濾過濾(filtration)濾漿濾漿(slurr

5、y)：原懸浮液。原懸浮液。濾餅濾餅(filter cake)：截留的固體物質。截留的固體物質。過濾介質過濾介質(filtering medium)：多孔物質。多孔物質。濾液濾液(filterate)：通過多孔通道的液體。通過多孔通道的液體。過濾操作示意圖過濾操作示意圖( (濾餅過濾濾餅過濾) )濾餅過濾過程：濾餅過濾過程： 剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液混濁。剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液混濁。 開始后：迅速發(fā)生開始后：迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象”，顆粒被攔截，顆粒被攔截，濾液澄清。濾液澄清。 所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾

6、介質。身，而非過濾介質。2 過濾方式過濾方式過濾的操作基本方式有兩種：過濾的操作基本方式有兩種：濾餅過濾濾餅過濾和和深層過濾深層過濾。 2.1 2.1 濾餅過濾濾餅過濾(cake filtration)(cake filtration)：餅層過濾餅層過濾架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象注意注意：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象”能夠能夠發(fā)生。發(fā)生。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。特點：顆粒特點：顆粒( (粒子粒子) )沉積于介質內部。沉積于介質內部。深層過濾深層過濾過濾對象：懸浮液中的固體顆粒過濾對象：懸浮液中的固體顆

7、粒小而少小而少。過濾介質：堆積較厚的粒狀床層。過濾介質：堆積較厚的粒狀床層。過濾原理：顆粒尺寸過濾原理：顆粒尺寸 介質通道尺寸，介質通道尺寸，顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠靜電和分靜電和分子的作用力子的作用力附著在介質孔道上。附著在介質孔道上。應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。2.2 深層過濾深層過濾(deep bed filtration)：深床過濾深床過濾3 板框壓濾設備板框壓濾設備3.1 結構結構 由端板、濾板、濾框、濾布、支承橫梁、螺旋壓緊

8、裝置組成。由端板、濾板、濾框、濾布、支承橫梁、螺旋壓緊裝置組成。許多交替排列的濾板和濾框構成主要工作部件，板和框架都被支許多交替排列的濾板和濾框構成主要工作部件，板和框架都被支承在一對橫梁上。承在一對橫梁上。 利用濾板作為支承過濾介質，濾漿在加壓下強制進入濾板之利用濾板作為支承過濾介質，濾漿在加壓下強制進入濾板之間的空間內，并形成濾餅。間的空間內，并形成濾餅。板框壓濾機簡圖板框壓濾機簡圖1-固定端板固定端板 2-濾布濾布 3-板框支座板框支座 4-可動端板可動端板 5-支承橫梁支承橫梁過濾板過濾板 濾框濾框 洗滌板洗滌板3 板框壓濾設備板框壓濾設備3 板框壓濾設備板框壓濾設備 濾框與濾板用過濾

9、布隔開且交替排列，板和框的角端開有小濾框與濾板用過濾布隔開且交替排列，板和框的角端開有小 孔，構成濾漿和洗滌水流通的孔道。孔，構成濾漿和洗滌水流通的孔道。 空框與濾布圍成容納濾漿及濾餅的空間空框與濾布圍成容納濾漿及濾餅的空間 濾板的作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道（凸凹紋路）濾板的作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道（凸凹紋路） 盲板盲板濾板濾板洗滌板洗滌板非洗滌板非洗滌板3 板框壓濾設備板框壓濾設備3.2 工作原理工作原理 濾漿由濾框上方通孔進入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內形成濾漿由濾框上方通孔進入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內形成濾餅，濾液則穿過濾餅和濾布流向兩側的濾板，然后沿濾板的

10、溝槽向下濾餅，濾液則穿過濾餅和濾布流向兩側的濾板，然后沿濾板的溝槽向下流動，由濾板下方的通孔排出。排出口處裝有旋塞，可觀察流出料液的流動，由濾板下方的通孔排出。排出口處裝有旋塞，可觀察流出料液的澄清情況。澄清情況。3 板框壓濾設備板框壓濾設備明流式明流式暗流式暗流式3 板框壓濾設備板框壓濾設備結構簡單，價格低廉，占地面積小，結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。過濾面積大?？筛鶕?jù)需要增減濾板的數(shù)量，調節(jié)過濾能力?？筛鶕?jù)需要增減濾板的數(shù)量，調節(jié)過濾能力。對物料的適應能力較強，由于操作壓力較高（最大可達對物料的適應能力較強，由于操作壓力較高（最大可達1MPa以上，一般在以上，一般在0.30.

11、5 MPa），對顆粒細小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。），對顆粒細小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動強度大，間歇操作，生產能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動強度大，所以它只適用于小規(guī)模生產。所以它只適用于小規(guī)模生產。近年出現(xiàn)了各種自動操作的板框壓濾機，使勞動強度得到減輕。近年出現(xiàn)了各種自動操作的板框壓濾機，使勞動強度得到減輕。3.3 板框壓濾機的特點：板框壓濾機的特點：3 板框壓濾設備板框壓濾設備低濃度懸浮液、膠體懸浮液、黏度大或接近飽和狀態(tài)的懸浮液低濃度懸浮液、膠體懸浮液、黏度大或接近飽和狀態(tài)的懸浮液4.1 結構結構4 加

12、壓葉濾機加壓葉濾機 濾葉是兩面緊覆著細金屬絲網的濾框。它濾葉是兩面緊覆著細金屬絲網的濾框。它由里層的支撐網、邊框和覆在外層的細金屬絲由里層的支撐網、邊框和覆在外層的細金屬絲網或編織濾布組成。網或編織濾布組成。4 加壓葉濾機加壓葉濾機4.2 工作原理工作原理 在密閉的耐壓機殼內，裝有一組并聯(lián)濾葉。在密閉的耐壓機殼內，裝有一組并聯(lián)濾葉。懸浮液在壓力作用下送入機殼內，濾渣截留在懸浮液在壓力作用下送入機殼內，濾渣截留在濾葉表面，濾液透過濾葉后經管道排出。濾葉表面，濾液透過濾葉后經管道排出。 過濾前，先循環(huán)過濾預涂，使濾葉表面形成一層預涂層，待濾液清過濾前，先循環(huán)過濾預涂，使濾葉表面形成一層預涂層，待濾

13、液清亮后，即可進行正常過濾。亮后，即可進行正常過濾。 先將先將2.53.0kg的助濾劑活性炭粉末或硅藻土加入的助濾劑活性炭粉末或硅藻土加入150200kg澄清良澄清良好的液體中，通過流體泵輸入過濾機中，隨著過濾的進行，助濾劑活性好的液體中，通過流體泵輸入過濾機中，隨著過濾的進行，助濾劑活性炭粉末或硅藻土將在濾葉上涂布形成濾餅層，至預涂液達到澄清要求后，炭粉末或硅藻土將在濾葉上涂布形成濾餅層，至預涂液達到澄清要求后，結束預涂，泵入添加助濾劑的待濾液，進行正常的過濾操作。結束預涂，泵入添加助濾劑的待濾液，進行正常的過濾操作。應用應用4 加壓葉濾機加壓葉濾機 密封加壓、多濾葉、微孔精密過濾體的過濾，

14、過濾效率高，可密封加壓、多濾葉、微孔精密過濾體的過濾，過濾效率高，可獲得很高的濾速和理想的澄清度，甚至很混濁的液體也能過濾，設獲得很高的濾速和理想的澄清度，甚至很混濁的液體也能過濾，設備簡單，且在操作良好的情況下，還具有除菌的效果。備簡單，且在操作良好的情況下，還具有除菌的效果。4.3 特點特點4 加壓葉濾機加壓葉濾機5.1 結構結構p轉筒，扇形格轉筒，扇形格(18格格)； 濾室；濾室；分配頭；分配頭；動盤動盤(18個孔，分別與扇形個孔，分別與扇形格的格的18個通道相連個通道相連)；定盤定盤(三個凹槽：濾液真空三個凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動

15、盤的空氣凹槽，分別將動盤的18個孔道分成三個通道個孔道分成三個通道)；p金屬網；金屬網；p濾布；濾布；p濾漿槽濾漿槽。轉筒真空過濾機結構示意圖轉筒真空過濾機結構示意圖動盤動盤定盤定盤轉筒轉筒金屬網金屬網濾布濾布濾餅濾餅攪拌器攪拌器洗滌噴頭洗滌噴頭料漿槽料漿槽刮刀刮刀5 轉筒真空過濾機（轉筒真空過濾機（rotary-drum vacuum filter）110987654321817161514131112動盤動盤轉筒及分配頭的結構轉筒及分配頭的結構定盤定盤18格分成格分成6個工作區(qū)個工作區(qū)1區(qū)區(qū)(17格格)：過濾區(qū)；：過濾區(qū)；2區(qū)區(qū)(810格格)：濾液吸干區(qū)；：濾液吸干區(qū)；3區(qū)區(qū)(1213格格

16、)：洗滌區(qū)；：洗滌區(qū)；4區(qū)區(qū)(14格格)：洗后吸干區(qū)；：洗后吸干區(qū)；5區(qū)區(qū)(16格格)：吹松卸渣區(qū)；：吹松卸渣區(qū)；6區(qū)區(qū)(17格格)：濾布再生區(qū)。：濾布再生區(qū)。l過濾區(qū)過濾區(qū)(12區(qū)區(qū))，f 槽槽; l洗滌區(qū)洗滌區(qū)(34區(qū)區(qū))，g槽槽 ;l干燥卸渣區(qū)干燥卸渣區(qū)(56區(qū)區(qū))，h 槽槽;f 槽槽h 槽槽g 槽槽 它有一水平轉鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構成過濾面。過濾面下的空間分成若它有一水平轉鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構成過濾面。過濾面下的空間分成若干隔開的扇形濾室。各濾室有導管與分配閥相通。轉鼓每旋轉一周，各濾室通過分配閥接通真空系干隔開的扇形濾室。各濾室有導管與分配閥相

17、通。轉鼓每旋轉一周，各濾室通過分配閥接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質（濾布）再生等操作。在轉鼓的統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質（濾布）再生等操作。在轉鼓的整個過濾面上，過濾區(qū)約占圓周的整個過濾面上，過濾區(qū)約占圓周的1/3,洗渣和吸干區(qū)占洗渣和吸干區(qū)占1/2,卸渣區(qū)占卸渣區(qū)占1/6,各區(qū)之間有過渡段。過濾時轉各區(qū)之間有過渡段。過濾時轉鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉。沉沒在懸浮液內的濾室與真空系統(tǒng)連通，濾液被吸出過濾機，固鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉。沉沒在懸浮液內的濾室與真空系統(tǒng)連通，濾液被吸出過濾機，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾

18、渣。濾室隨轉鼓旋轉離開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體。體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣。濾室隨轉鼓旋轉離開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體。當需要除去濾渣中殘留的濾液時，可在濾室旋轉到轉鼓上部時噴灑洗滌水。這時濾室與另一真空系當需要除去濾渣中殘留的濾液時，可在濾室旋轉到轉鼓上部時噴灑洗滌水。這時濾室與另一真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已經吸干的濾渣。這時濾室與壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣經吸干的濾渣。這時濾室與

19、壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣（或蒸汽）繼續(xù)反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。（或蒸汽）繼續(xù)反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。5.2 工作過程工作過程5 轉筒真空過濾機（轉筒真空過濾機（rotary-drum vacuum filter） 采用繞帶轉鼓真空過濾機可使濾布得到充分洗滌。如果懸浮液中的顆粒采用繞帶轉鼓真空過濾機可使濾布得到充分洗滌。如果懸浮液中的顆粒較重，沉降速度很快，則宜采用懸浮液在轉鼓上方加料的結構或內濾面轉鼓真較重，沉降速度很快，則宜采用懸浮液在轉鼓上方加料的結構或內濾面轉鼓真空過濾機。如果懸浮液中的固體顆粒很細或形成可壓縮性濾渣，則應在轉鼓過空過

20、濾機。如果懸浮液中的固體顆粒很細或形成可壓縮性濾渣，則應在轉鼓過濾面上預先吸附一層固體助濾劑，或在懸浮液中混入一定量的固體助濾劑，使濾面上預先吸附一層固體助濾劑，或在懸浮液中混入一定量的固體助濾劑，使濾渣較為疏松，可提高過濾速度。濾渣較為疏松，可提高過濾速度。 轉鼓真空過濾機的過濾面積最大達轉鼓真空過濾機的過濾面積最大達200米米2轉鼓轉速的快慢可調節(jié)濾渣的轉鼓轉速的快慢可調節(jié)濾渣的厚度。轉鼓轉速多數(shù)為每轉厚度。轉鼓轉速多數(shù)為每轉 0.1至至10分鐘。操作真空的絕對壓力為分鐘。操作真空的絕對壓力為(0.250.8)105帕。過濾的懸浮液溫度應低于濾液在操作真空度下的汽化溫度。這種帕。過濾的懸浮

21、液溫度應低于濾液在操作真空度下的汽化溫度。這種過濾機處理能力大操作方便濾渣可以洗滌通常用以過濾固體顆粒濃度較過濾機處理能力大操作方便濾渣可以洗滌通常用以過濾固體顆粒濃度較高的懸浮液。有預敷助濾層的轉鼓真空過濾機也能對稀薄懸浮液進行澄清過高的懸浮液。有預敷助濾層的轉鼓真空過濾機也能對稀薄懸浮液進行澄清過濾。濾。 轉筒旋轉時，藉分配頭的作用，能使轉筒旋轉一周的過程中，每個小轉筒旋轉時，藉分配頭的作用，能使轉筒旋轉一周的過程中，每個小過濾室可依次進行過濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項操作。過濾室可依次進行過濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項操作。整個轉筒圓周在任何瞬間都劃分為整個轉筒圓周在任何瞬間都劃分為:5

22、.2 工作過程工作過程簡化理解簡化理解過濾區(qū)過濾區(qū);洗滌區(qū)洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。干燥卸渣區(qū)。5 轉筒真空過濾機（轉筒真空過濾機（rotary-drum vacuum filter）轉鼓真空過濾機轉鼓真空過濾機 分配閥的動盤固定在轉鼓軸頸上，與轉鼓同步旋轉。動盤端面有一圈分配閥的動盤固定在轉鼓軸頸上，與轉鼓同步旋轉。動盤端面有一圈孔。每個孔與轉鼓上對應的一個濾室相連。閥座不轉動，其內側端面上開孔。每個孔與轉鼓上對應的一個濾室相連。閥座不轉動，其內側端面上開有幾條弧形槽，分別與外側的接管連通。閥座與動盤貼合，各弧形槽與動有幾條弧形槽，分別與外側的接管連通。閥座與動盤貼合，各弧形槽與動盤上的孔相通，旋

23、轉的濾室即可與固定的真空或壓縮空氣系統(tǒng)聯(lián)接，使過盤上的孔相通，旋轉的濾室即可與固定的真空或壓縮空氣系統(tǒng)聯(lián)接，使過濾操作循環(huán)進行。濾操作循環(huán)進行。自動連續(xù)操作；自動連續(xù)操作；適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿；適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿；真空下操作，其過濾推動力較低真空下操作，其過濾推動力較低(最高只有最高只有1atm)，對于濾餅阻，對于濾餅阻力較大的物料適應能力較差。力較大的物料適應能力較差。5.3 特點特點5 轉筒真空過濾機（轉筒真空過濾機（rotary-drum vacuum filter）6 水平帶式真空過濾機水平帶式真空過濾機 由由橡膠排水帶橡膠排水帶、濾布帶濾布帶和和

24、吸氣盒吸氣盒等組成。排水帶由等組成。排水帶由主動輥主動輥帶動，帶動，同時帶動了由它支承著的濾布一起移動，排水帶下方與一組吸氣盒相同時帶動了由它支承著的濾布一起移動，排水帶下方與一組吸氣盒相接，分別導出濾液和洗滌液。濾漿加到濾布帶上，依次進行接，分別導出濾液和洗滌液。濾漿加到濾布帶上，依次進行過濾、洗過濾、洗滌和脫水滌和脫水，最后由刮刀卸下濾餅。，最后由刮刀卸下濾餅。 缺點：排水帶的磨損較嚴重缺點：排水帶的磨損較嚴重 。6 水平帶式真空過濾機水平帶式真空過濾機 6 水平帶式真空過濾機水平帶式真空過濾機 6 水平帶式真空過濾機水平帶式真空過濾機 第二節(jié)第二節(jié) 離心機械離心機械 離心分離設備是利用轉

25、鼓的高速旋轉，使物料中具有不同離心分離設備是利用轉鼓的高速旋轉，使物料中具有不同比重的分散介質、分散相或其它雜質在離心力場中獲得不同的比重的分散介質、分散相或其它雜質在離心力場中獲得不同的離心力，達到分離的目的。離心力，達到分離的目的。1 離心分離的原理與分類離心分離的原理與分類1.1 離心分離的原理離心分離的原理 以離心沉降的情況來說，因為有重力的數(shù)百倍到數(shù)萬倍的離以離心沉降的情況來說，因為有重力的數(shù)百倍到數(shù)萬倍的離心力的作用，其分離速度遠比重力沉降大，分離的效果也高得多。心力的作用，其分離速度遠比重力沉降大，分離的效果也高得多。 分離因數(shù)分離因數(shù)是用來表示離心機分離性能的主要指標，其定義是

26、是用來表示離心機分離性能的主要指標，其定義是物料所受的離心力與重力之比值，也等于離心加速度與重力加速物料所受的離心力與重力之比值，也等于離心加速度與重力加速度之比值：度之比值： 離心機轉速很高，分離因數(shù)可高達離心機轉速很高，分離因數(shù)可高達50000以上，對于在重力場中極為穩(wěn)以上，對于在重力場中極為穩(wěn)定的懸浮液和乳濁液的分離尤其適用，分離因數(shù)的選取取決于被分離的物料定的懸浮液和乳濁液的分離尤其適用，分離因數(shù)的選取取決于被分離的物料性質和要求。性質和要求。 對懸浮液、乳濁液（及氣溶膠）分離操作的目的如下：對懸浮液、乳濁液（及氣溶膠）分離操作的目的如下：（1）產品的生產）產品的生產 從淀粉乳漿中制取

27、淀粉；制取奶油和脫脂奶；將晶體與母液分離，制取從淀粉乳漿中制取淀粉；制取奶油和脫脂奶；將晶體與母液分離，制取純凈晶體食品等；純凈晶體食品等；（2）提高制品純度）提高制品純度 如牛奶凈化除去微粒固體等；如牛奶凈化除去微粒固體等；（3）回收有價值的物質）回收有價值的物質 如從含微粒固體的氣溶膠中分離出奶粉；如從含微粒固體的氣溶膠中分離出奶粉；（4）安全生產）安全生產 分離生產中產生的酸霧、煙等有害物質，保證人身和設備的安全；分離生產中產生的酸霧、煙等有害物質，保證人身和設備的安全；（5）分離濃縮）分離濃縮 如反滲透法利用于牛乳、乳漿、飲料、咖啡、啤酒、蛋白質等的濃縮。如反滲透法利用于牛乳、乳漿、飲

28、料、咖啡、啤酒、蛋白質等的濃縮。1.2 離心分離的應用離心分離的應用離心過濾：離心過濾：開孔的轉鼓，內壁面覆有濾布；轉速開孔的轉鼓，內壁面覆有濾布；轉速10001500rpm， Kc小；易過濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離及小；易過濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離及 物料脫水。物料脫水。離心沉降：離心沉降：無孔的轉鼓，分離對象是不易過濾的懸浮液。無孔的轉鼓，分離對象是不易過濾的懸浮液。離心分離：離心分離：無孔的轉鼓；轉速極大，無孔的轉鼓；轉速極大，4000rpm以上；多用于乳濁液以上；多用于乳濁液 的分離和懸浮液的增濃或澄清。的分離和懸浮液的增濃或澄清。1.3 分類分類按操作原理分按操

29、作原理分第二節(jié)第二節(jié) 離心機械離心機械1.3 分類分類按按Kc大小分大小分（1）常速離心機）常速離心機 Kc 3 000，主要用于分離顆粒不大的懸浮液和物料的脫水。，主要用于分離顆粒不大的懸浮液和物料的脫水。（2）高速離心機）高速離心機 3 000 Kc 50 000，主要用于分離相不易分離的超微細粒的懸浮系，主要用于分離相不易分離的超微細粒的懸浮系 統(tǒng)和高分子的膠體懸浮液。統(tǒng)和高分子的膠體懸浮液。結構：結構：2.1 懸筐式離心機懸筐式離心機(suspended-basket centrifuge) 轉鼓轉鼓濾餅濾餅濾布濾布濾網濾網離心過濾機工作原理圖離心過濾機工作原理圖轉鼓轉鼓(上有小孔，亦

30、稱懸框上有小孔，亦稱懸框)；濾網濾網濾布濾布機架機架原理：原理： 由于離心力作用，液體產生徑向壓差，通過濾餅、濾網及濾筐而流出。由于離心力作用，液體產生徑向壓差，通過濾餅、濾網及濾筐而流出。2 離心過濾機（離心過濾機（centrifugal filter）離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機 p結構：如圖結構：如圖p工作過程：工作過程：料漿料漿濾液濾液濾渣濾渣轉鼓轉鼓濾餅濾餅濾布濾布濾網濾網洗滌洗滌料漿進入錐形濾筐底部，靠離心料漿進入錐形濾筐底部，靠離心力甩向濾筐；力甩向濾筐；液相通過濾布，固相被截留。液相通過濾布，固相被截留。濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向

31、上濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動，經過洗滌段和干燥段。最后移動，經過洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。從頂端排出。2.2 離心力自動卸渣離心機（離心力自動卸渣離心機（conical basket centrifuge）p特點：特點：離心力離心力,F重力重力,mg摩擦力摩擦力,f支承力支承力,Nxy結構簡單，造價低廉，功率消耗小。結構簡單，造價低廉，功率消耗小。對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動敏感。對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動敏感。生產能力較大，分離因數(shù)約為生產能力較大，分離因數(shù)約為20002000，可分離固體顆，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為粒濃度較濃、粒度為0.041mm的懸浮液。的

32、懸浮液。在各種結晶產品的分離中廣泛應用。在各種結晶產品的分離中廣泛應用。為什么會自為什么會自動卸料？動卸料？設備名稱設備名稱主要結構主要結構工作過程工作過程特點、特點、適用性適用性板框壓濾板框壓濾機機濾板、濾框、濾板、濾框、夾緊機構、夾緊機構、機架機架裝合、過濾、裝合、過濾、洗滌、卸渣、洗滌、卸渣、整理整理加壓過濾，推動力較大加壓過濾，推動力較大結構簡單，造價低；結構簡單，造價低；過濾面積大，能耗少；過濾面積大，能耗少；因為間歇操作，推動力較因為間歇操作，推動力較大；大；洗滌時間長，生產效率低。洗滌時間長，生產效率低。應用范圍廣。應用范圍廣。對原料的適對原料的適應性強應性強轉鼓真空轉鼓真空過濾

33、機過濾機轉筒轉筒(濾網、濾網、濾布濾布)、分配、分配頭、濾漿槽頭、濾漿槽過濾、洗滌、過濾、洗滌、吹干、卸渣吹干、卸渣真空過濾，推動力較??；真空過濾，推動力較小；連續(xù)化生產，自動化程度連續(xù)化生產，自動化程度高，推動力小，濾餅濕度高，推動力小，濾餅濕度大，設備投資高大，設備投資高適于粒度中適于粒度中等，粘度不等，粘度不太大的物料太大的物料離心過濾離心過濾機機轉鼓轉鼓(濾網、濾網、濾布濾布)、機架、機架過濾、洗滌、過濾、洗滌、卸渣等卸渣等離心過濾，推動力最大；離心過濾，推動力最大；濾液濕度小。濾液濕度小。應用廣泛，應用廣泛，適應性強。適應性強。儀設備成本儀設備成本高，過濾面高，過濾面積小。積小。幾種

34、過濾設備的比較幾種過濾設備的比較 利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進行分級。及密度不同的顆粒進行分級。結構和工作原理：結構和工作原理：與旋風分離器相似。與旋風分離器相似。第三節(jié)第三節(jié) 旋液分離器旋液分離器( (hydraulic cyclone)hydraulic cyclone)旋液分離器 旋液分離器是利用離心力進行濕法分級的設備，用途很廣，例如脫泥、除砂、回收溶劑、濃縮等。食品工業(yè)多用于淀粉加工中分離胚芽、纖維及蛋白質，也可用于洗滌淀粉和除砂等。其分級作業(yè)的分級粒度為0.0030.25，濃縮或澄清的分級

35、粒度小于15。 旋液分離器由進料管1 、溢流管2 、圓管3 和錐管4 等部分組成。 旋液分離器 旋液分離器由聚氨酯、人造橡膠、硬鎳鑄鐵、合金鋼、玻璃纖維以及配有橡膠、聚氨酯、陶瓷、輝綠巖等襯里的鋼制或鋁制筒體等材料制成。 和其他分離機相比，旋液分離器有很多優(yōu)點：結構簡單緊湊、無傳動部分、占地面積小。 使用維護方便；物料在機器內停留時間短、生產率高；能在密閉的條件下加工，產品質量高。環(huán)境衛(wèi)生和勞動條件較好；便于連續(xù)作業(yè)和生產過程的自動控制。其缺點是管子內壁易磨損。l懸浮液從圓筒上部的切向進口進入器內，懸浮液從圓筒上部的切向進口進入器內，旋轉向下流動。旋轉向下流動。工作過程：工作過程：l液流中的顆

36、粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。l澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內旋流，經上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。旋流，經上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。 液體的粘度約為氣體的液體的粘度約為氣體的50倍，液體的倍，液體的(p-)比氣體的小，懸浮液的進口速比氣體的小，懸浮液的進口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒

37、，沉降速度遠小于含塵氣體在旋風分離器中的沉降速度。沉降速度遠小于含塵氣體在旋風分離器中的沉降速度。 要達到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風分離器小很多。要達到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風分離器小很多。 特點特點旋液分離器的圓筒直徑一般為旋液分離器的圓筒直徑一般為75300mm。懸浮液進口速度一般為懸浮液進口速度一般為515m/s。壓力損失約為壓力損失約為50200kPa。分離的顆粒直徑約為分離的顆粒直徑約為1040 m m。主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。 其結構簡單，制造方便；其結構簡

38、單，制造方便；分離效率高；分離效率高；可用于高溫含塵氣體的分離；可用于高溫含塵氣體的分離；特點：特點：結構：結構：外圓筒；外圓筒；內圓筒；內圓筒；錐形筒。錐形筒。旋風分離器旋風分離器(cyclone separator)(cyclone separator)含塵氣體從圓筒上部長方形切線含塵氣體從圓筒上部長方形切線進口進入。入口氣速約為進口進入。入口氣速約為1520m/s。含塵氣體沿圓筒內壁作旋轉流動。含塵氣體沿圓筒內壁作旋轉流動。顆粒的離心力較大，被甩向外層，顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內層。氣固得以分離。氣流在內層。氣固得以分離。在圓錐部分，旋轉半徑縮小而切在圓錐部分，旋轉半徑縮小而

39、切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運動。運動。在圓錐的底部附近，氣流轉為上在圓錐的底部附近，氣流轉為上升旋轉運動，最后由上部出口管排升旋轉運動，最后由上部出口管排出；出；固相沿內壁落入灰斗。固相沿內壁落入灰斗。外圓筒外圓筒內圓筒內圓筒錐形筒錐形筒切向入口切向入口關風器關風器(防止空氣進入防止空氣進入)含塵氣體含塵氣體固相固相凈化氣體凈化氣體外螺旋外螺旋內螺旋內螺旋工作過程工作過程v 旋液分離器和旋風分離器的比較 相同點： 原理相同，都采用離心分離的方法除去內部雜質。 結構相同，就單個分離器而言，其結構大致相同。 不同點： 用途不同，旋液分離器用于從液體中分離固體雜質

40、，旋風分離器用于從氣體中分離固體雜質。 設備體積不同，旋液分離器由于用于液體分離，其密度較大，固單個分離器的體積較??；而旋風分離器由于用于氣體分離，其密度較小，固分離器的體積較大。 設備組裝方式不同。為了提高生產率，旋液分離器一般多個分離器并聯(lián)使用，而旋風分離器一般單個分離器即可使用。 第四節(jié) 膜分離設備借助于膜而實現(xiàn)各種分離的過程稱之為膜分離。 第五節(jié) 膜分離設備1748年Abble Nelkt發(fā)現(xiàn)水能自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，首次揭示了膜分離現(xiàn)象。 一、膜分離3、種類與應用膜濃縮主要采用反滲透與超濾兩種反滲透主要用于分離水與低分子量溶液，這些溶液具有高滲透壓。超濾用于從高分子量物

41、料（如蛋白質、多糖）中分離低分子量物料。2、“膜”的定義： 如果在一個流體相內或兩個流體相之間有一薄層凝聚相物質把流體分隔開來成為兩部分，則這一薄層物質就是膜。這里所謂的凝聚相物質可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)或氣態(tài)的。膜本身可以是均勻的一相，也可以是由兩相以上的凝聚態(tài)物質所構成的復合體。 一、膜分離3、膜的分類： 膜的種類繁多，大致可以按以下幾方面對膜進行分類： 、根據(jù)膜的材質，從相態(tài)上可分為固體膜和液體膜； 、從材料來源上，可分為天然膜和合成膜，合成膜又分為無機材料膜和有機高分子膜； 、根據(jù)膜的結構，可分為多孔膜和致密膜； 、按膜斷面的物理形態(tài)，固體膜又可分為對稱膜、不對稱膜和復合膜。對稱膜又

42、稱均質膜。不對稱膜具有極薄的表面活性層(或致密層)和其下部的多孔支撐層。復合膜通常是用兩種不同的膜材料分別制成表面活性層和多孔支撐層。 、根據(jù)膜的功能，可分為離子交換膜、滲析膜、微孔過濾膜、超過濾膜、反滲透膜、滲透汽化膜和氣體滲透膜等。 、根據(jù)固體膜的形狀，可分為平板膜、管式膜、中空纖維膜以及具有垂直于膜表面的圓柱形孔的核徑蝕刻膜，簡稱核孔膜等。 2. 反滲透的原理1)1)、反滲透、反滲透 反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑( (通常是通常是水水) )的性質，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑的性質，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通

43、過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。反滲透可用于從通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。反滲透可用于從水溶液中將水分離出來，海水和苦咸水的淡化是其最主要的水溶液中將水分離出來，海水和苦咸水的淡化是其最主要的應用，但目前也在向其它應用領域擴展。應用，但目前也在向其它應用領域擴展。 2. 反滲透的原理3. 超濾的原理差別是超濾不能截留低分子量物料，但反滲透可以。 應用孔徑為10到200的超過濾膜來過濾含有大分子或微細粒子的溶液，使大分子或微細粒子從溶液中分離的過程稱之為超濾。與反滲透類似，超濾的推動力也是壓差，在溶液側加壓，使溶劑透過膜。 超濾膜一般由高分子材料和無機材料制備，膜的結構均為非對稱的

44、。超濾用于從水溶液中分離高分子化合物和微細粒子，采用具有適當孔徑的超濾膜，可以用超濾進行不同分子量和形狀的大分子物質的分離。 微濾 微濾與超濾的基本原理相同，它是利用孔徑大于0.02m直到l0m的多孔膜來過濾含有微?；蚓w的溶液，將其從溶液中除去，微濾應用領域極其廣闊，目前的銷售額在各類膜中占據(jù)首位。 4) 滲析 滲析是最早發(fā)現(xiàn)、研究和應用的一種膜分離過程，它是利用多孔膜兩側溶液的濃度差使溶質從濃度高的一側通過膜孔擴散到濃度低的一側從而得到分離的過程。目前主要用于制作人工腎，以除去血液中蛋白代謝產物、尿素和其它有毒物質。 5) 電滲析 電滲析也是較早研究和應用的一種膜分離技術，它是基于離子交換

45、膜能選擇性地使陰離子或陽離子通過的性質，在直流電場的作用下使陰陽離子分別透過相應的膜以達到從溶液中分離電解質的目的，目前主要用于水溶液中除去電解質(如鹽水的淡化等)、電解質與非電解質的分離和膜電解等。 氣體膜分離 氣體膜分離是利用氣體組分在膜內溶解和擴散性能的不同，即滲透速率的不同來實現(xiàn)分離的技術，目前高分子氣體分離膜已用于氫的分離，空氣中氧與氮的分離等，具有很大的發(fā)展前景。無機膜也已用于超純氫制備等領域，并有可能在高溫氣體分離領域獲得廣泛的應用。滲透汽化 滲透汽化也稱滲透蒸發(fā)，它是利用膜對液體混合物中組分的溶解和擴散性能的不同來實現(xiàn)其分離的新型膜分離過程，近二十年來對滲透汽化過程進行了比較廣泛的研究，用滲透汽化法分離工業(yè)酒精制取無水酒精已經實現(xiàn)工業(yè)化，并在其它共沸體系的分離中也展示了良好的發(fā)展前景。預計滲透汽化與氣體膜分離可能成為二十一世紀化工分離過程中的重要技術。其它膜分離過程 其它膜分離過程尚有：膜