第一章生物質(zhì)原料的處理

1、第一章生物質(zhì)原料(yunlio)處理過程與設(shè)備 1、生物質(zhì)原料篩選(shixun)與分級2、生物質(zhì)原料的粉碎3、生物質(zhì)原料固體間的混合共六十三頁第一節(jié) 生物質(zhì)原料(yunlio)篩選與分級 生物加工原料在很多情況下往往會(huì)混入沙土、石子甚至(shnzh)金屬等雜物。進(jìn)行生產(chǎn)前，必須先將原料中混雜的雜物除去。所以在生產(chǎn)前，原料的除雜、篩選與分級處理是十分必要的。 共六十三頁一、磁力(cl)除鐵器 目的是將夾雜在原料(yunlio)中的小鐵塊、螺絲等金屬雜物除去，磁選設(shè)備分永磁溜管和永磁滾筒。 共六十三頁1. 永磁溜管 在溜管上 有23個(gè)蓋板(i bn)，每個(gè)蓋板(i bn)上裝有兩組前后錯(cuò)開的磁鐵

2、。工作時(shí)，原料從溜管上端流下，磁性物體被磁鐵吸住。連續(xù)磁選、拆板清理。共六十三頁2. 永磁滾筒(gntng) 包括進(jìn)料裝置、滾筒、磁芯、機(jī)殼和傳動(dòng)裝置等。 磁芯，由鍶鈣鐵氧體永久磁鐵和鐵隔板按一定(ydng)順序排列成170的圓弧形，安裝在固定的軸上。磁芯一般固定不動(dòng)。共六十三頁共六十三頁二、 篩選(shixun)設(shè)備 生產(chǎn)中往往需要將粒度的不同物料分級，來進(jìn)行(jnxng)不同的處理，這就需要篩選分級。篩選操作常常是將物料從篩的一端加入，并使其向篩的另一端移動(dòng)，從而使尺寸小于篩孔的物料穿過篩孔落下，成為篩下物，而尺寸大于篩孔的物料經(jīng)過篩面從篩的另一端引出。共六十三頁1. 震動(dòng)篩 篩體內(nèi)有三層

3、篩面。第一層是接料篩面，篩孔最大，篩上物為大型雜質(zhì)，篩下物為糧粒及大型雜物，篩面反向傾斜，以使篩下物集中落到第二層的過程中，篩條的棱對料產(chǎn)生切割作用(zuyng)，厚度約有篩孔的1/4，一層料及其中的細(xì)粒被棱切割而被篩下。 常用篩子有兩種：一種是由金屬絲（或其他絲線）編織而成的；另一種是沖孔的金屬板。篩孔的形狀有圓形、正方形、長方形等。 共六十三頁共六十三頁2.圓筒分級(fn j)篩 物料從小孔端進(jìn)入，由大孔端排出(pi ch)，從而分出三個(gè)級粒。 機(jī)理：圓筒用鐵板沖孔后卷成，分層幾節(jié)筒篩，布置不同孔徑的篩面。圓筒用齒輪帶動(dòng)。篩分的大麥由分設(shè)在下部的2個(gè)螺旋輸送機(jī)分別送出，未篩出的一級大麥從最

4、末端排出。 共六十三頁三、精選(jn xun)機(jī) 顆粒狀的生物質(zhì)原料（如大麥(dmi)、小麥）等必須進(jìn)行精選和分級。常用的精選機(jī)有滾筒精選機(jī)和碟片精選機(jī)兩種。 共六十三頁 精選機(jī)理：利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒物料，袋孔中嵌入長度不同的顆粒(kl)，帶升高度不同而分離。共六十三頁1. 碟片式精選(jn xun)機(jī) 機(jī)理：一組同軸安裝的圓環(huán)形鑄鐵碟片，碟片的兩側(cè)工作面制成許多特殊形狀(xngzhun)的袋孔，當(dāng)?shù)诖篼湺阎修D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，短粒物料被嵌入袋孔而被帶到較高位置，由于孔底逐步向下傾斜，短粒物料受本身的重力作用從袋孔中倒出，落入收集槽中。長粒物料因長度較袋孔長，雖能進(jìn)入袋孔，但其重心

5、仍在袋孔之外，當(dāng)?shù)€未帶到一定高度，即從袋孔中滑落，使長粒物料和短粒物料分離。共六十三頁共六十三頁共六十三頁2.滾筒式精選(jn xun)機(jī) 主要構(gòu)件是一個(gè)表面開有袋孔的旋轉(zhuǎn)(xunzhun)圓筒。長粒物料不能進(jìn)入袋孔，在進(jìn)料壓力和滾筒傾斜的影響下向滾筒另一端移動(dòng)流出，短粒物料則嵌入袋孔被帶到較高位置，落入中央收集槽中，由螺旋輸送機(jī)送出從而得到分離。共六十三頁第二節(jié)生物質(zhì)原料(yunlio)的粉碎 粉碎指大塊(d kui)固體物料破碎成小塊物料，或小塊物料進(jìn)一步破碎成粉末狀物料。擠壓粉碎 固體原料放在兩擠壓面之間，當(dāng)擠壓面施加的擠壓力達(dá)到一定值后，物料即被粉碎。沖擊粉碎 物料受瞬時(shí)沖擊力而被

6、粉碎。磨碎 物料在兩相對運(yùn)動(dòng)的硬質(zhì)材料平面或各種形狀的研磨體之間，受到摩擦作用而被研磨成細(xì)粒。劈碎 物體放在一帶有齒的面和一平面間受擠壓即劈裂而粉碎。剪碎 物料在兩個(gè)破碎工作面間，如同承受載荷的兩支點(diǎn)（或多支點(diǎn)）梁，除了在外力作用點(diǎn)受劈力外，還發(fā)生彎曲折斷。共六十三頁粒徑范圍: 粗碎. 原料(yunlio)粒度401500mm，成品粒度550mm 中細(xì)碎.原料粒度550mm，成品粒度0.15mm 微粉碎.原料粒度510mm，成品粒度100m 超微粉碎.原料粒度0.55mm，成品粒度1025m共六十三頁一、 粉碎(fn su)設(shè)備錘式粉碎機(jī) 輥式粉碎機(jī)濕式粉碎機(jī)球磨機(jī)切片機(jī)超細(xì)粉碎機(jī)納米(n m

7、)粉碎機(jī)共六十三頁1. 錘式粉碎機(jī) 適用范圍: 中等硬度物料的中、細(xì)碎，脆性物料。 工作原理：主軸上有鋼質(zhì)圓盤，盤上裝有可拆換的錘刀。當(dāng)圓盤隨主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，錘刀借離心力的作用而張開，將物料擊碎，如遇過硬物料，則可以擺動(dòng)讓開，而不致?lián)p壞機(jī)器。 優(yōu)點(diǎn)：具有(jyu)很高的破碎比（達(dá)10-50）單位產(chǎn)量能耗低、構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)能力高缺點(diǎn)：機(jī)械磨損較大。 共六十三頁共六十三頁1.1 錘刀共六十三頁1.2 篩面 用來控制粉碎程度，篩面采用鐵板沖制。粉料通風(fēng)的篩孔，孔徑在1.5-2.5毫米之間，許多酒精廠所采用的篩孔大小都在此范圍內(nèi)。 提高粉碎機(jī)效率的方法，一般有下列常用的幾種：（1）采用密閉循

8、環(huán)法，為了減少磨損，能較快地把大少不同的物料顆粒分開，將沒有(mi yu)達(dá)到規(guī)定的顆粒，與已達(dá)到要求的細(xì)粉，一起通過篩面，再在粉碎機(jī)外部用單獨(dú)的篩子，把不合要求的物料分離開來，重新回到粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎。 共六十三頁（2）增加吸風(fēng)裝置，增加吸風(fēng)機(jī)后，可以加速粉料離開篩孔，把粉碎機(jī)內(nèi)已經(jīng)粉碎好的細(xì)粉抽出來，提高了粉碎機(jī)的工作效率。據(jù)某廠采用后的經(jīng)驗(yàn)，安裝了旋風(fēng)分離器，可以提高粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力大約30%左右(zuyu)，而電耗也大為降低。（3）采用鱗狀篩代替平篩。（4）采用濕式粉碎含水分較高的原料，會(huì)使粉碎帶來困難，使錘碎機(jī)的篩孔被堵塞，粉碎效果顯著降低，電耗也會(huì)增大。 共六十三頁1.3 篩孔 篩

9、板用以控制物料的粒度，篩板上有許多篩孔、篩孔直徑(zhjng)根據(jù)產(chǎn)品粒度來確定。篩板上的孔有圓形或長條形，細(xì)粉碎機(jī)的篩孔多為圓形，粗粉碎機(jī)的篩孔多為長條形。篩板表面與錘刀頂端間隙對產(chǎn)品粒度有影響，產(chǎn)品粒度越小，間隙也越小，一般為5-10mm。共六十三頁2. 輥式粉碎機(jī) 輥式粉碎機(jī)廣泛用于破碎粘性(zhn xn)和濕物料塊。啤酒廠粉碎麥芽和大米都是用輥式粉碎機(jī)，常用的有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。共六十三頁2.1 兩輥式粉碎機(jī) 兩輥式粉碎機(jī)主要工作(gngzu)機(jī)構(gòu)為兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的平行裝置的圓柱形輥筒。工作(gngzu)時(shí)，裝在兩輥之間的物料由于輥筒對物料的摩擦作用而被拖入兩輥的間隙中被

10、粉碎。兩輥式粉碎機(jī)制造簡便，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)。通常適于中碎和細(xì)碎。共六十三頁共六十三頁依照裝配結(jié)構(gòu)可分為：（1）一個(gè)輥筒的軸承座可沿導(dǎo)軌滑移，另一輥筒軸承座固定；（2）兩個(gè)輥筒軸承座均可沿導(dǎo)軌滑移。按照輥筒表面形狀可分為：（1）輥筒表面光滑的；（2）輥筒表面有齒的；（3）輥筒表面有凸棱或凹槽的。按照粉碎工作原理(yunl)可分為：（1）由擠壓作用進(jìn)行粉碎作業(yè)的；（2）由擠壓、剪切與研磨作用聯(lián)合作用進(jìn)行粉碎作業(yè)的。共六十三頁2.2 四輥式粉碎機(jī) 四輥式粉碎機(jī)由兩對輥筒和一組篩子所組成，原料經(jīng)第一對輥筒粉碎后，由篩選裝置(zhungzh)分離出皮殼排出，粉粒再進(jìn)入第二對輥筒粉碎。共六十三頁2.3

11、 五輥式粉碎機(jī) 該機(jī)前三個(gè)輥筒是光輥，組成兩個(gè)磨碎單元；后兩個(gè)輥筒是絲輥，單獨(dú)成一磨碎單元。通過篩選裝置的配合(pih)，可以分離出細(xì)粉、細(xì)粒和皮殼。該機(jī)性能很好，如在啤酒加工過程中應(yīng)用，通過調(diào)節(jié)可以應(yīng)用于各種麥芽。 共六十三頁2.4 六輥式粉碎機(jī) 該機(jī)性能與五輥式相同。它由三對輥筒組成，前兩對用光輥，主要以擠壓作用粉碎原料，可以使得生物質(zhì)原料的皮殼不致粉碎得太細(xì)而影響后一工序的操作，如啤酒廠的麥芽汁過濾。第三對輥筒用絲輥，將篩出的粗粒粉碎成細(xì)粉和細(xì)粒，以利于糖化時(shí)充分(chngfn)浸出有用物質(zhì)。 共六十三頁3. 濕式粉碎機(jī) 生物加工工廠中，粉碎原料時(shí)，往往會(huì)逸出較多的粉塵，影響環(huán)境。為了避

12、免這一缺點(diǎn)，在某些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，采用濕式粉碎操作，其所用到的粉碎機(jī)稱為(chn wi)濕式粉碎機(jī)。濕式粉碎設(shè)備主要包括：輸料裝置、加料器、粉碎機(jī)和加熱器等幾部分。從粉碎機(jī)出來的粉漿進(jìn)入加熱器，利用蒸煮工段放出的二次蒸汽預(yù)熱至一定溫度后備用。 共六十三頁共六十三頁4. 球磨機(jī)目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的粉磨機(jī)械。由轉(zhuǎn)筒和硬質(zhì)球體組成。球體隨筒旋轉(zhuǎn)而升起，當(dāng)球的重力大于所受的離心力時(shí)落下，對物料產(chǎn)生撞擊，同時(shí)靠近筒壁的物料也可為圓球所研磨。研磨體裝填量、尺寸大小的配合直接影響球磨機(jī)的操作質(zhì)量。在細(xì)磨粒度較大時(shí)，研磨體的尺寸要大些，裝填量少些，使沖力作用(zuyng)加強(qiáng)。共六十三頁共六十三頁分類(fn

13、 li)按照筒體長徑比不同，可分為（1）短筒球磨機(jī)，或稱球磨機(jī)，其長徑比在2以下；（2）中長磨，其長徑比在2.5-3.5之間；（3）長磨，其長徑比大于3.5。按卸料方式分為中心卸料球磨機(jī)，周邊卸料球磨機(jī)和中間卸料球磨機(jī)。 中心卸料球磨機(jī)是通過卸料端的(dund)空心軸頸卸料。周邊卸料和中間卸料球磨機(jī)都是通過裝在筒體上的卸料孔、篩網(wǎng)等專用卸料裝置卸料。共六十三頁分類(fn li)按傳動(dòng)方式分（1）周邊傳動(dòng)：在球磨機(jī)筒體一端裝有齒圈，而電動(dòng)機(jī)通過(tnggu)減速箱驅(qū)動(dòng)小齒輪而拖動(dòng)齒圈使球磨機(jī)連續(xù)回轉(zhuǎn)。（2）中心傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速箱、聯(lián)軸器而直接與球磨機(jī)軸頸連接而驅(qū)動(dòng)，這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)

14、效率高。按球磨機(jī)筒支承方式分（1）兩端軸頸用軸承支承的球磨機(jī)（2）筒體一端軸頸用軸承支承，而另一端用托輪支承 的球磨機(jī)（3）用兩組托輪支承的球磨機(jī)。 共六十三頁5. 切片機(jī) 刀具在切削加工時(shí)作圓弧運(yùn)動(dòng)，具有一個(gè)向下向前的速度。由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)做連續(xù)進(jìn)給，若使進(jìn)給速度和刀具切削的轉(zhuǎn)速相配合，就能達(dá)到連續(xù)均勻(jnyn)切削的目的。 共六十三頁5.1 LQ型切片機(jī) 是將加熱的液體原料，通過不銹鋼內(nèi)冷卻轉(zhuǎn)輥在設(shè)備的料槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)粘帶，至前部的可調(diào)節(jié)式切片(qi pin)刀裝置對其進(jìn)行切片(qi pin)，從而完成的液體經(jīng)冷卻切片(qi pin)轉(zhuǎn)換為固體片料，也可對液體經(jīng)冷卻變?yōu)榻Y(jié)晶體的原料進(jìn)行

15、切片(qi pin) 。共六十三頁5.2 6PSL-500型切片機(jī) 定切片機(jī)固定于定位環(huán)外側(cè)(wi c)，將原料放到螺旋刀盤的喂入軌道上（最好插入支承刀管內(nèi)），起動(dòng)電機(jī)，原料隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)過程中，原料產(chǎn)生的離心力，使之沿喂入導(dǎo)軌和支承刀管內(nèi)孔迅速前移，頂?shù)酵鈧?cè)(wi c)定位環(huán)上，固定于定位環(huán)外側(cè)(wi c)的定切片刀，按照預(yù)定的厚度不斷地定向、連續(xù)切削原料。切片在旋轉(zhuǎn)切向力的作用下，往外拋出落入接料斗中，當(dāng)盤內(nèi)的原料切完后，停車，喂入原料繼續(xù)切片。 共六十三頁共六十三頁性能(xngnng)特點(diǎn)：（1）由于采用(ciyng)離心式切片原理，使原料受力較均勻，從而獲得較均勻的原料。切片后

16、不留或留有很小的尾端，原料利用率高；（2）調(diào)節(jié)范圍大，應(yīng)用范圍廣，適用于切割各種不同厚度的片狀物料；（3）采用多把定切片刀，若干個(gè)喂入導(dǎo)軌及支承桿同時(shí)連續(xù)切片，生產(chǎn)率高；（4）耗能少、結(jié)構(gòu)緊湊、安全、省時(shí)、省工、省力，操作和調(diào)節(jié)方便。共六十三頁6. 超細(xì)粉碎機(jī) 生物材料的超細(xì)粉碎除了使產(chǎn)品的粒度微細(xì)化外，還需保持產(chǎn)品的有效成分及營養(yǎng)物質(zhì)不受氧化和損壞，不引入污染(wrn)雜質(zhì)，盡可能保持和改善產(chǎn)品的生化特性和風(fēng)味等；另外，生物材料一般多含水分、纖維素、糖分、蛋白質(zhì)及其它生物活性物質(zhì)，使得加工過程中粘度大、韌性強(qiáng)、抗熱性差，因而使物料的粉碎和分級較為困難。共六十三頁共六十三頁7. 納米(n m)

17、粉碎機(jī) 納米粒子一般是指顆粒尺寸在1nm到100nm之間具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)的超細(xì)粒子，該粒子具有的比表面積、表面原子數(shù)、表面能和表面張力很大，且隨粒徑的下降急劇增加，因而展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)。 CF氣流超細(xì)粉碎機(jī) 氣流粉碎機(jī)的基本原理是利用空氣、蒸汽或其他氣體通過一定(ydng)壓力的噴嘴噴射產(chǎn)生高度的湍流和能量轉(zhuǎn)換流，物料顆粒在這高能氣流作用下懸浮輸送，相互發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊、碰撞和磨擦，加上高速噴射氣流對顆粒的剪切沖擊作用，使得物料顆粒間得到充分的研磨而粉碎成細(xì)小粒子。共六十三頁爆炸(bozh)沖擊粉碎法 上部為裝填一定量硬團(tuán)聚粉體的柱狀金屬容器，容器外圍

18、包裹了一層配制炸藥。當(dāng)上方的炸藥起爆時(shí)，在容器外圍自上而下產(chǎn)生強(qiáng)烈的柱面聚合激波使金屬容器也自上而下發(fā)生(fshng)劇烈收縮運(yùn)動(dòng)，并導(dǎo)致容器內(nèi)的粉體和氣體產(chǎn)生高速向心對流和向下的旋流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)收縮氣流達(dá)到一定壓力時(shí)，還有一部分粉體隨氣流運(yùn)動(dòng)通過減壓閥經(jīng)管道到達(dá)收塵器。共六十三頁共六十三頁多層次分級(fn j)納米球磨技術(shù) 1為驅(qū)動(dòng)裝置，使之完成(wn chng)雙向反復(fù)運(yùn)動(dòng)；2為粉碎裝置，可由多個(gè)或十幾個(gè)機(jī)腔構(gòu)成；3為收集裝置，可將納米粉末收集后不斷流出；4為進(jìn)料裝置，可直接添入微米粉末，也可聯(lián)接普通粉碎機(jī)及氣流粉碎機(jī)上。共六十三頁主要(zhyo)特點(diǎn)（1）多層次分級納米球磨技術(shù)可將動(dòng)、植物及

19、其他制品在30-60min內(nèi)粉碎成100nm以下粉末(fnm)，可為納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化提供最新的粉碎機(jī)械；（2）多層次納米粉碎技術(shù)可在多層次機(jī)腔中進(jìn)行粉碎并分級流動(dòng)，直至流動(dòng)到最后一層而從出料口流出100nm以下粉末；（3）多層次分級的粉碎機(jī)腔內(nèi)設(shè)有多種弧形角度使鋼球無定向撞擊從而減少撞擊盲點(diǎn)；共六十三頁（4）為了克服定向運(yùn)轉(zhuǎn)造成的鋼球定向運(yùn)動(dòng)，多層次分級納米(n m)球磨技術(shù)采用雙向反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使鋼球在機(jī)腔內(nèi)進(jìn)行無定向撞擊；（5）多層次分級納米球磨技術(shù)利用多層次連續(xù)粉碎，使鋼球在機(jī)腔內(nèi)無定向撞擊而使粉體在流動(dòng)中達(dá)到100nm以下粉末是最新的納米粉碎技術(shù)，可為大規(guī)模加工納米粉體的產(chǎn)業(yè)化提供納米粉碎

20、機(jī)械。共六十三頁第三節(jié) 生物質(zhì)原料固體(gt)間的混合 固體混合(hnh)依靠機(jī)械作用，粒狀成分在混合(hnh)的同時(shí)，因?yàn)樾再|(zhì)差別，同時(shí)伴以分離過程，所以，這種混合(hnh)只能達(dá)到總體的均勻而不能達(dá)到局部的均勻性共六十三頁一、固體混合(hnh)的機(jī)理固體混合的機(jī)理對流混合：固體粒子的循環(huán)流。剪切混合：粒子間相互滑動(dòng)和撞擊產(chǎn)生(chnshng)。擴(kuò)散混合：存在狀態(tài)不同而產(chǎn)生的局部混合作用。共六十三頁二、混合(hnh)設(shè)備 混合設(shè)備有兩種，一種是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的固定型混合機(jī)；一種是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的回旋(huxun)型混合機(jī)。 1回旋型混合機(jī)：有水平圓筒型、傾斜圓筒型、V型、雙錐形、立方體形等。如圖1-26。 水平圓筒型混合機(jī)與傾斜圓筒型混合機(jī) 水平圓筒型混合機(jī)僅靠擴(kuò)散作用混合，效率低。傾斜圓筒型混合機(jī)混合效果較好，有兩種傾斜方式，兩軸心重合并與水平面成一定角度，物料作螺旋混合。另一種是圓筒軸和旋轉(zhuǎn)軸成一角度，物料呈復(fù)雜的環(huán)狀移動(dòng)。共六十三頁V型混合機(jī) 由兩個(gè)圓筒V型交叉結(jié)合，交角80或81，減小交角可提高(t go)混合程度。主要靠粒子反復(fù)的分離與合一而達(dá)到混合作用。雙錐型混