離心分離設(shè)備-食品伙伴網(wǎng)（原食品伴侶網(wǎng)）關(guān)注食品安全探

1、1第七章第七章 過濾、離心分離設(shè)備過濾、離心分離設(shè)備2計(jì)計(jì) 劃劃授課時(shí)間授課時(shí)間2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)單元目標(biāo)與要求單元目標(biāo)與要求 掌握過濾的基本理論各幾種形式的過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及操作掌握過濾的基本理論各幾種形式的過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及操作方法方法授課內(nèi)容授課內(nèi)容 過濾速度的強(qiáng)化，過濾設(shè)備，離心分離設(shè)備，膜分離設(shè)備。過濾速度的強(qiáng)化，過濾設(shè)備，離心分離設(shè)備，膜分離設(shè)備。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn) 過濾速度的強(qiáng)化方法，板框過濾機(jī)、碟片式離心過濾機(jī)過濾速度的強(qiáng)化方法，板框過濾機(jī)、碟片式離心過濾機(jī)的特點(diǎn)、的特點(diǎn)、原理、結(jié)構(gòu)與計(jì)算。原理、結(jié)構(gòu)與計(jì)算。3一、幾個(gè)基本概念一、幾個(gè)基本概念過濾介質(zhì)：一種能讓液體通過，將固體

2、粒子過濾介質(zhì)：一種能讓液體通過，將固體粒子截留的介質(zhì)。截留的介質(zhì)。濾渣：濾漿中的固體粒子濾渣：濾漿中的固體粒子濾餅：被截留在過濾介質(zhì)上的濾渣濾餅：被截留在過濾介質(zhì)上的濾渣濾液：濾過的液體濾液：濾過的液體4恒壓過濾：將過濾操作的推動(dòng)力維持在某恒壓過濾：將過濾操作的推動(dòng)力維持在某一不變的壓力下進(jìn)行。一不變的壓力下進(jìn)行。恒速過濾：操作中以恒定的流量向過濾機(jī)恒速過濾：操作中以恒定的流量向過濾機(jī)供料以維持過濾速率不變。供料以維持過濾速率不變。 5二、生物物料過濾特點(diǎn)二、生物物料過濾特點(diǎn)餅有高度可壓縮性，過濾困難餅有高度可壓縮性，過濾困難 膠體粒子能吸水，形成不流動(dòng)的液體膠體粒子能吸水，形成不流動(dòng)的液體層

3、，過濾阻力增大。層，過濾阻力增大。6 三、過濾介質(zhì)三、過濾介質(zhì)7（一）過濾介質(zhì)的特性（一）過濾介質(zhì)的特性 1、過濾介質(zhì)所能截留的固體粒子的大小過濾介質(zhì)所能截留的固體粒子的大小 纖維纖維 10um 硅藻土硅藻土 1um 超濾膜超濾膜 0.5um 2、過濾介質(zhì)的滲透性過濾介質(zhì)的滲透性 滲透性越大，阻力越小滲透性越大，阻力越小 3、其他其他 耐酸堿性、耐熱性耐酸堿性、耐熱性8( (二二 ) )天然纖維濾布和合成纖維濾布天然纖維濾布和合成纖維濾布 棉花纖維或合成纖維織成的濾布是工業(yè)上應(yīng)用棉花纖維或合成纖維織成的濾布是工業(yè)上應(yīng)用最廣的過濾介質(zhì)。最廣的過濾介質(zhì)。影響因素：纖維特性，耐熱性，耐磨性，耐酸性影

4、響因素：纖維特性，耐熱性，耐磨性，耐酸性等等。等等。9(三三) 松散粉粒過濾介質(zhì)松散粉粒過濾介質(zhì)構(gòu)成沙濾床的硅藻土構(gòu)成沙濾床的硅藻土用法：用法：1.1.作為深層過濾介質(zhì)過濾懸浮液。作為深層過濾介質(zhì)過濾懸浮液。2.2.在撓性或剛性支持性介質(zhì)表面上欲先形成硅藻土在撓性或剛性支持性介質(zhì)表面上欲先形成硅藻土薄層，以保護(hù)支持性介質(zhì)的毛細(xì)孔在過濾時(shí)不被薄層，以保護(hù)支持性介質(zhì)的毛細(xì)孔在過濾時(shí)不被微小的顆粒所堵塞。微小的顆粒所堵塞。3.3.使形成的濾餅具有多孔隙，并降低濾餅的可使形成的濾餅具有多孔隙，并降低濾餅的可 壓縮壓縮性，提高過濾速度和延長過濾操作的周期。性，提高過濾速度和延長過濾操作的周期。10 四、

5、過濾速率的強(qiáng)化四、過濾速率的強(qiáng)化 過濾速率過濾速率 dV/d= P / u （r0 l+R） 11濾餅比阻力的異常性與過濾速度的強(qiáng)化濾餅比阻力的異常性與過濾速度的強(qiáng)化1 1降低濾餅比阻力降低濾餅比阻力r r0 0 r0 = 128a/(nd4) 增大毛細(xì)孔直徑增大毛細(xì)孔直徑d ，濾餅阻力，濾餅阻力r r0 0 下降下降。 采用方法采用方法： 添加電解質(zhì)、絮凝劑、凝固劑：添加電解質(zhì)、絮凝劑、凝固劑：d增大增大 加助濾劑：小粒子附于其上成大粒子，加助濾劑：小粒子附于其上成大粒子，d增大增大 加熱：膠體粒子變性凝固，加熱：膠體粒子變性凝固，d增大增大 調(diào)調(diào)PHPH：蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，溶解度變小或凝固，：

6、蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，溶解度變小或凝固，d增增大大12 2 2降低濾液粘度降低濾液粘度 升溫升溫 使粘度使粘度u u下降下降 加酶加酶 熱敏性物料用加酶法熱敏性物料用加酶法3 3降低懸浮液中懸浮固體的濃度降低懸浮液中懸浮固體的濃度x x0 0 工藝方面工藝方面 主要從培養(yǎng)基方面考慮主要從培養(yǎng)基方面考慮 設(shè)備方面設(shè)備方面 用連續(xù)能除渣的設(shè)備用連續(xù)能除渣的設(shè)備4 4熱處理熱處理 熱處理能使蛋白質(zhì)等膠體粒子變性凝固，熱處理能使蛋白質(zhì)等膠體粒子變性凝固， d增大增大,使過濾速度大為提高。使過濾速度大為提高。135. 5. 提高過濾壓力差提高過濾壓力差PP P增加，增加， dV/d增大增大n允許壓差操作允許壓差

7、操作0.3Mpa0.3Mpan開始壓力小，逐步提高壓力開始壓力小，逐步提高壓力。 問題問題 n關(guān)于提高過濾壓力差關(guān)于提高過濾壓力差PP是否是強(qiáng)化過濾是否是強(qiáng)化過濾的的好途徑的的好途徑? ? 14第二節(jié)第二節(jié) 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 設(shè)備分類：設(shè)備分類： 常壓、加壓、真空等常壓、加壓、真空等過濾設(shè)備過濾設(shè)備151、麥汁平底篩過濾槽、麥汁平底篩過濾槽 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上上半部與糊化鍋相似，半部與糊化鍋相似，平底。平底。濾液排出管濾液排出管過濾篩板過濾篩板耕槽機(jī)耕槽機(jī)噴淋水裝置噴淋水裝置16n主要部件主要部件n過濾篩板過濾篩板：由若干塊排列組成離底由若干塊排列組成離底8-8-12cm12cm，水平，開長條形孔，開

8、孔率，水平，開長條形孔，開孔率6%6%。n耕槽機(jī)耕槽機(jī)：裝于中央垂直轉(zhuǎn)軸上，有耕裝于中央垂直轉(zhuǎn)軸上，有耕刀刀。n耕槽機(jī)作用：耕槽機(jī)作用：n進(jìn)料時(shí)攪拌進(jìn)料時(shí)攪拌n后期疏松麥糟層后期疏松麥糟層n排糟排糟17n要求：要求：麥槽層厚度為麥槽層厚度為0.3-0.4m0.3-0.4mn過濾面積過濾面積：100kg100kg干麥芽需過濾面積干麥芽需過濾面積0.5m0.5m2 2左左右。右。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：不用加過濾介質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，濾不用加過濾介質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，濾液澄清度好，但生產(chǎn)效率低液澄清度好，但生產(chǎn)效率低n操作過程：操作過程：182、快速過濾槽快速過濾槽結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 圓柱形或長方形圓柱形或長方形錐底結(jié)構(gòu)錐底

9、結(jié)構(gòu), , 槽身下槽身下部裝有部裝有5-75-7層過濾管。層過濾管。特點(diǎn)特點(diǎn) 過濾面積和壓差過濾面積和壓差增大了增大了, , 過濾速度過濾速度快?？?。193、板框式壓濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)n設(shè)備動(dòng)畫設(shè)備動(dòng)畫3分離過濾分離過濾3-4板框過濾板框過濾機(jī)機(jī).swfn設(shè)備動(dòng)畫設(shè)備動(dòng)畫3分離過濾分離過濾板框壓濾板框壓濾機(jī)機(jī).swf2021結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n濾框：正方形濾框：正方形n濾板：支撐濾布濾板：支撐濾布并提并提供濾液供濾液流出的通道流出的通道n通常使用壓力：通常使用壓力： 3-53-5* *10105 5PaPa。2223改進(jìn)后的改進(jìn)后的RCPRCP設(shè)備操作過程設(shè)備操作過程 在過濾區(qū)形成的濾餅，依次經(jīng)過吸在過

10、濾區(qū)形成的濾餅，依次經(jīng)過吸脫、洗餅、脫水、空氣反吹剝離后行進(jìn)的脫、洗餅、脫水、空氣反吹剝離后行進(jìn)的濾布載著濾餅在通過濾餅脫離滾筒時(shí)，因?yàn)V布載著濾餅在通過濾餅脫離滾筒時(shí)，因方向轉(zhuǎn)折，濾餅被剝離。除去濾餅后再從方向轉(zhuǎn)折，濾餅被剝離。除去濾餅后再從正反兩面用刷子及高壓噴嘴洗滌再生，重正反兩面用刷子及高壓噴嘴洗滌再生，重新進(jìn)入過濾區(qū)，新進(jìn)入過濾區(qū)，特點(diǎn)：特點(diǎn)：比比GPGP機(jī)速度高機(jī)速度高50-100%50-100%244 4、垂直式葉片硅藻土過濾機(jī)、垂直式葉片硅藻土過濾機(jī)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n不銹鋼圓柱體外殼，頂部不銹鋼圓柱體外殼，頂部為快開式頂蓋，底部有一為快開式頂蓋，底部有一根水平濾液總管根水平濾液總管n濾

11、葉：濾葉：骨架為方形框，框骨架為方形框，框中間平面上夾中間平面上夾持持一層粗的一層粗的大孔格金屬絲網(wǎng)，兩側(cè)有大孔格金屬絲網(wǎng)，兩側(cè)有細(xì)密的金屬絲網(wǎng)（細(xì)密的金屬絲網(wǎng)（400-400-500500目），每只濾葉下有目），每只濾葉下有接管接于濾液總管上。接管接于濾液總管上。n設(shè)備動(dòng)畫設(shè)備動(dòng)畫33分離過濾分離過濾3-103-10加壓葉濾機(jī)加壓葉濾機(jī).swf.swf流動(dòng)方向4321圖8-4 垂直式硅藻土過濾機(jī)25操作過程操作過程 過濾時(shí)器蓋緊閉，從混合槽中將啤酒過濾時(shí)器蓋緊閉，從混合槽中將啤酒與硅藻土混合液泵入過濾器，以制備硅藻與硅藻土混合液泵入過濾器，以制備硅藻土預(yù)涂層?；旌弦褐械墓柙逋亮Ｗ颖唤亓敉令A(yù)涂

12、層?；旌弦褐械墓柙逋亮Ｗ颖唤亓粼跒V葉表面的細(xì)金屬絲網(wǎng)上，而啤酒進(jìn)入在濾葉表面的細(xì)金屬絲網(wǎng)上，而啤酒進(jìn)入濾框內(nèi)腔進(jìn)而從水平濾液總管流出。濁液濾框內(nèi)腔進(jìn)而從水平濾液總管流出。濁液返流，直至流出澄清的啤酒，至此預(yù)涂層返流，直至流出澄清的啤酒，至此預(yù)涂層完成。然后將待過濾啤酒過濾。完成。然后將待過濾啤酒過濾。265 5、真空過濾機(jī)、真空過濾機(jī)設(shè)備主體設(shè)備主體特點(diǎn)：特點(diǎn)：將過濾、洗餅、吹干、卸餅分別在轉(zhuǎn)將過濾、洗餅、吹干、卸餅分別在轉(zhuǎn)鼓的一周轉(zhuǎn)動(dòng)中完成。連續(xù)且濾餅阻力小。為鼓的一周轉(zhuǎn)動(dòng)中完成。連續(xù)且濾餅阻力小。為恒壓恒速過濾過程。恒壓恒速過濾過程。操作過程操作過程設(shè)備改進(jìn)設(shè)備改進(jìn) 設(shè)備動(dòng)畫設(shè)備動(dòng)畫33分

13、離過濾分離過濾3-113-11轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī).swf.swf27第三節(jié)、離心分離設(shè)備第三節(jié)、離心分離設(shè)備n離心離心分離是在液相非均勻體系中，利用離心力分離是在液相非均勻體系中，利用離心力來達(dá)到液液分離，液固分離的方法，通稱為離來達(dá)到液液分離，液固分離的方法，通稱為離心分離。分為離心沉降和離心過濾。心分離。分為離心沉降和離心過濾。n離心機(jī)是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，藉慣性離心力離心機(jī)是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，藉慣性離心力的作用，過濾、澄清懸浮液，或?qū)煞N輕重不的作用，過濾、澄清懸浮液，或?qū)煞N輕重不同、互不溶解的液體分離的設(shè)備。同、互不溶解的液體分離的設(shè)備。28一一. .分類分類n按作用原理

14、分類按作用原理分類 過濾式過濾式: :（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式）（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式） 沉降式沉降式: :（澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無孔無濾布，碟片式、管澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無孔無濾布，碟片式、管式式 n按離心分離因素分類按離心分離因素分類 常速離心機(jī)，分離因素常速離心機(jī)，分離因素f小于小于3000 中速離心機(jī)，分離因素中速離心機(jī)，分離因素f 3000-50000 高速離心機(jī)，分離因素高速離心機(jī)，分離因素f大于大于50000 超高速離心機(jī)，分離因素超高速離心機(jī)，分離因素f大于大于20萬萬； 29二二.離心力與轉(zhuǎn)鼓直徑和轉(zhuǎn)速的關(guān)系離心力與轉(zhuǎn)鼓直徑和轉(zhuǎn)速的關(guān)系n重量為重

15、量為M（kg）的物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)其圓周速度為）的物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)其圓周速度為 （ m/s ），旋轉(zhuǎn)半徑為），旋轉(zhuǎn)半徑為R（ m ），則產(chǎn)生的離心力為），則產(chǎn)生的離心力為n n式中式中 g 重力加速度，重力加速度，m/s；n轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)數(shù)，r/min； D旋轉(zhuǎn)直徑，旋轉(zhuǎn)直徑，m。如果以旋轉(zhuǎn)角速度如果以旋轉(zhuǎn)角速度（弧度（弧度/秒）表示，并取旋轉(zhuǎn)加速度秒）表示，并取旋轉(zhuǎn)加速度 與重力加速與重力加速度之比稱為度之比稱為“離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)”，以，以 表示。則表示。則 222900RuRnfggR2222()6090R nMM uM R nFgRgR2RfM增加，增加，F(xiàn)增加；增加； R增加，增加，F(xiàn)增加

16、；增加； n增加，增加，F(xiàn)增加顯著增加顯著30 三三.離心澄清機(jī)和離心分離機(jī)離心澄清機(jī)和離心分離機(jī)1.1.定義定義n離心澄清機(jī)定義：離心澄清機(jī)定義：藉離心沉降速度的不藉離心沉降速度的不同將懸浮液中的液、固相分開的離心機(jī)同將懸浮液中的液、固相分開的離心機(jī)稱作離心澄清機(jī)。稱作離心澄清機(jī)。n離心分離機(jī)定義：離心分離機(jī)定義：藉離心沉降速度的不藉離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開的離心機(jī)稱作離心分離機(jī)。開的離心機(jī)稱作離心分離機(jī)。31三足式離心澄清機(jī)離心澄清機(jī)n設(shè)備動(dòng)畫3分離過濾三足式離心機(jī).swf32碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)331.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) n轉(zhuǎn)鼓

17、：懸在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓：懸在轉(zhuǎn)鼓軸的頂端。軸的頂端。n轉(zhuǎn)鼓芯：在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓芯：在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，由內(nèi)部，由50-8050-80只形狀與尺寸相只形狀與尺寸相同的碟片按一定同的碟片按一定間距疊裝而成。間距疊裝而成。離心澄清機(jī)的結(jié)構(gòu)離心澄清機(jī)的結(jié)構(gòu) 342.原理原理n離心分離機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只離心分離機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)(50-80)形狀和尺寸相同的碟片形狀和尺寸相同的碟片, ,碟片按一定間距碟片按一定間距(0.5-1.2mm)(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個(gè)對稱分布的圓孔許多這樣的碟開軸線一定距離的圓周上開有幾個(gè)對

18、稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時(shí)，對應(yīng)的圓孔就形成垂直的通道。兩種不同重度液片疊置起來時(shí)，對應(yīng)的圓孔就形成垂直的通道。兩種不同重度液體的混合液進(jìn)入離心分離機(jī)后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道體的混合液進(jìn)入離心分離機(jī)后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于兩種不同重度液體進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于兩種不同重度液體的離心沉降速度的不同，重液的離心沉降速度大，就離開軸線向的離心沉降速度的不同，重液的離心沉降速度大，就離開軸線向外運(yùn)動(dòng)，輕液的離心沉降速度小，則向軸線流動(dòng)。這樣，兩種不外運(yùn)動(dòng)，輕液的離心沉降速度小，則向軸線流動(dòng)。這樣，兩種不同重度液體就在碟

19、片間的隙道流動(dòng)的過程中被分開。同重度液體就在碟片間的隙道流動(dòng)的過程中被分開。 352 2、工作原理：、工作原理：當(dāng)懸浮液在動(dòng)壓頭的當(dāng)懸浮液在動(dòng)壓頭的作用下，經(jīng)中心管流入高速旋轉(zhuǎn)的碟作用下，經(jīng)中心管流入高速旋轉(zhuǎn)的碟片之間的間隙時(shí)，便產(chǎn)生了慣性離心片之間的間隙時(shí)，便產(chǎn)生了慣性離心力，其中密度較大的固體顆粒在離心力，其中密度較大的固體顆粒在離心力的作用下向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，力的作用下向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，而后沿碟片下表面向轉(zhuǎn)子周圍下滑，而后沿碟片下表面向轉(zhuǎn)子周圍下滑，液體則沿轉(zhuǎn)子中心上升，從套管中排液體則沿轉(zhuǎn)子中心上升，從套管中排出，達(dá)到分離的目的。同樣對于乳濁出，達(dá)到分離的目的。同樣對于乳濁

20、液的分離，輕液沿中心向上流動(dòng)，重液的分離，輕液沿中心向上流動(dòng)，重液沿周圍向下流動(dòng)而得到分離。液沿周圍向下流動(dòng)而得到分離。 36自動(dòng)排出沉渣的離心澄清機(jī)自動(dòng)排出沉渣的離心澄清機(jī)37分批自動(dòng)排出沉渣的離心澄清機(jī)分批自動(dòng)排出沉渣的離心澄清機(jī)38第四節(jié)第四節(jié) 膜分離膜分離 一.定義定義 對溶液中粒徑很小的粒子進(jìn)行過濾分離的操作對溶液中粒徑很小的粒子進(jìn)行過濾分離的操作39n濃差極化現(xiàn)象濃差極化現(xiàn)象n當(dāng)待分離液從膜面一側(cè)流過時(shí)，靠近膜面的液當(dāng)待分離液從膜面一側(cè)流過時(shí)，靠近膜面的液體處于層流狀態(tài)，水及小分子溶質(zhì)透過膜，大體處于層流狀態(tài)，水及小分子溶質(zhì)透過膜，大分子溶質(zhì)則被膜阻留。被阻留分子從膜面返回分子溶質(zhì)

21、則被膜阻留。被阻留分子從膜面返回液體主流的速度，受分子通過層流區(qū)的擴(kuò)散速液體主流的速度，受分子通過層流區(qū)的擴(kuò)散速度所控制，當(dāng)這一速度低于被阻留分子在膜面度所控制，當(dāng)這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就逐漸在膜面上，行成一高濃度聚集的速度，就逐漸在膜面上，行成一高濃度的被阻留的溶質(zhì)分子層。隨著濃差極化愈來愈的被阻留的溶質(zhì)分子層。隨著濃差極化愈來愈嚴(yán)重，膜的濾出速度也愈來愈低嚴(yán)重，膜的濾出速度也愈來愈低 40膜分離的特點(diǎn)膜分離的特點(diǎn)膜分離過程不發(fā)生相變化，能耗低。膜分離過程不發(fā)生相變化，能耗低。膜分離過程在常溫下進(jìn)行。膜分離過程在常溫下進(jìn)行。不僅適用于有機(jī)物，無機(jī)物和病毒、細(xì)菌不僅適用于有機(jī)物，無機(jī)物和病毒、細(xì)菌分離，還適用于一些共沸物或近沸物的分分離，還適用于一些共沸物或近沸物的分離。離。41 二二. .膜分離過程的類型膜分離過程的類型 按膜內(nèi)平均孔徑、推動(dòng)力和傳遞機(jī)制進(jìn)行分類按膜內(nèi)平均孔徑、推動(dòng)力和傳遞機(jī)制進(jìn)行分類n過程過程 孔徑孔徑 推動(dòng)力推動(dòng)力 機(jī)制機(jī)制n微濾微濾 0.02-10um 壓力差壓力差 篩分篩分n超濾超濾 0.001-0.02 um 壓力差壓力差 篩分篩分n反滲透反滲透 無