食品工廠機械與設(shè)備

〔六〕攪拌式浸取器一級浸取將固體先粉碎成200目左右的細(xì)顆粒(粒徑0.074mm左右)，在有溶劑存在時，略作攪拌就可使它處于懸浮狀態(tài)。接觸一定時間后，再用一固液別離設(shè)備將固體顆粒別離出來，這樣就構(gòu)了一級浸取。圖4.59使用增稠器的逆流浸取三、超臨界流體萃取設(shè)備超臨界流體萃取原理超臨界流體萃取應(yīng)用超臨界CO2萃取特別適用于脂溶性，高沸點，熱敏性物質(zhì)的提取，同時也適用于不同組分的精細(xì)別離，即超臨界精餾。用超臨界CO2作溶劑可對生物、食品和藥物等許多產(chǎn)物進行提取和純化。超臨界流體萃取系統(tǒng)設(shè)備主要設(shè)備有：①溶劑壓縮機(即高壓泵)：用于將CO2從氣態(tài)壓縮到超臨界態(tài)。②萃取器。③換熱器與壓力調(diào)節(jié)閥：用于調(diào)節(jié)超臨界萃取系統(tǒng)的溫度或壓力,可使CO2的狀態(tài)在超臨界區(qū)域內(nèi)或在超臨界區(qū)域與非超臨界區(qū)域間變化,從而滿足萃取或別離的需要。④別離器和吸收器。其它輔助設(shè)備包括：輔助泵、閥門、調(diào)節(jié)器、流量計、熱量回收器等。超臨界流體萃取流程常見有三種超臨界萃取流程：控溫萃取流程控壓萃取流程吸附萃取流程(1)控溫萃取流程如圖4.60(1)所示，是控制系統(tǒng)的溫度，到達(dá)理想萃取和別離的流程。超臨界萃取是在溶質(zhì)溶解度為最大時的溫度下進行，然后通過熱交換器使萃取液冷卻，將溫度調(diào)節(jié)至溶質(zhì)在超臨界相中的溶解度為最小。這樣，溶質(zhì)就可以在別離器中加以收集，溶劑經(jīng)再壓縮進入萃取器循環(huán)使用。12342溶劑〔1〕圖4.60超臨界流休萃取流程示意圖1.壓縮機；2.熱交換器；3.萃取器；4.別離器(2)控壓萃取流程如圖4.60(2)：通過控制系統(tǒng)的壓力別離。超臨界萃取是在溶質(zhì)溶解度為最大時的壓力下進行，隨后經(jīng)減壓閥降壓，將壓力調(diào)節(jié)至溶質(zhì)在超臨界相中的溶解度為最小。溶質(zhì)可在別離器中別離收集，溶劑也經(jīng)再壓縮循環(huán)使用或者直接排放。溶劑34521（2）圖4.60超臨界流休萃取流程示意圖1.壓縮機；2.熱交換器；3.萃取器；4.分離器；5.減壓閥

(3)吸附萃取流程如圖4.60(3)所示：即通過吸附方式別離，它包括在定壓絕熱條件下，溶劑在萃取器中萃取溶質(zhì)，然后借助適宜的吸附材料(如活性炭等)以吸收萃取液中的溶質(zhì)，并采用適當(dāng)方式將溶質(zhì)從吸附材料中別離出，溶劑也經(jīng)再壓縮循環(huán)使用或者直接排放。溶劑316〔3〕圖4.60超臨界流休萃取流程示意圖1.壓縮機；3.萃取器；6.吸附器第六節(jié) 膜別離機械設(shè)備膜別離是以半透膜為別離介質(zhì)，以膜兩側(cè)壓力差或電位差為動力的物料別離單元操作。膜別離通常在常溫下進行，因此特別適用于熱敏性物料的別離。膜別離的對象，可以是液體也可以是氣體，食品工業(yè)中應(yīng)用較多的是液體物料的別離。根據(jù)別離驅(qū)動力，膜別離可以分為壓力驅(qū)動式和電位驅(qū)動式(即電滲析)兩大類。雖然兩者同屬膜別離，但別離原理上有本質(zhì)區(qū)別。因此，膜別離設(shè)備通常也分成壓力式膜別離設(shè)備和電滲析膜別離設(shè)備兩大類。一、壓力式膜別離設(shè)備二、電滲析膜別離設(shè)備一、壓力式膜別離設(shè)備壓力式膜別離根據(jù)所用膜的平均孔徑大小，從小到大依次分為反滲透、納米濾、超濾和微濾四種。實際應(yīng)用中可以根據(jù)要求別離的懸浮物或溶質(zhì)分子大小來加以選擇。壓力式膜別離設(shè)備主要包括膜組件、泵以及輔助裝置。其中膜組件是核心。所謂膜組件，就是將膜以某種形式組裝在一個單元設(shè)備內(nèi)，以便料液在外加壓力作用下實現(xiàn)溶質(zhì)與溶劑的別離。典型的膜別離設(shè)備的組成如圖4.61所示。〔一〕膜組件〔二〕泵〔三〕膜別離裝置的工藝流程〔三〕膜別離裝置的工藝流程膜別離裝置流程有一級和多級兩類。一級流程是指進料液經(jīng)一次加壓操作的別離流程；多級流程是指進料液經(jīng)過屢次加壓別離的流程。1．一級流程2．多級流程〔一〕膜組件膜組件是膜別離設(shè)備的關(guān)鍵部件。一般膜組件有原料液的入口，保存液(濃縮液)出口和透過液的出口，組裝系統(tǒng)時，需要將這些接口與系統(tǒng)的相應(yīng)管路接通。膜組件的形式?jīng)Q定了膜的運行性能、清洗方便性、膜的維護性能等。以下介紹常用的平板式、管式、螺旋卷式和中空纖維式膜組件。1．平板式膜組件2．螺旋卷式膜組件3．管式膜組件4.中空纖維膜組件圖4.61典型膜別離設(shè)備組成1．平板式膜組件平板式膜組件，也稱板框式膜組件，是一種原理上類似于板框過濾機或葉濾機形式的膜組件。平板式膜組件一般由膜、起隔離作用隔板和同時起支撐與導(dǎo)液作用的(如多孔、波形等形式的)隔板等組成。波形隔板支承的膜組件結(jié)構(gòu)DDS平板式膜組件結(jié)構(gòu)平板式膜組件的特點波形隔板支撐的膜組件結(jié)構(gòu)如圖4.62所示。原料液與濃縮液在同一層流路上，而載液體與透過液在另一層流路上。由于存在壓力差，原料液流經(jīng)由兩膜之間形成的流路時，小分子透過兩邊的膜，進入膜外側(cè)的載液—透過液流路。將多層膜與隔板材料、膜支撐板材料重復(fù)相疊，可以得到不同形式的框式膜組件。膜與膜之間可以是并聯(lián)形式，也可構(gòu)成串聯(lián)形式。DDS平板式膜組件結(jié)構(gòu)如圖4.63所示，這是一種在乳品工業(yè)得到較多應(yīng)用的膜組，膜片為圓形，保存液在數(shù)片膜間串聯(lián)流過。圖4.63DDS平板式膜組件結(jié)構(gòu)平板式膜組件的特點優(yōu)點：組裝簡單，膜的更換和維護容易，在同一設(shè)備中可根據(jù)處理量要求改變膜面積。缺點：但因安裝要求及液體湍流時造成的波動等原因，對膜的機械強度要求比較高；由于密封邊界線長，密封要求高，且需支撐材料等，故設(shè)備費用較大，另外由于膜組件的流程比較短，液流狀態(tài)較差容易造成濃差極化。2．螺旋卷式膜組件如圖4.64所示，此種膜組件件所用的膜為平面膜。兩層長方形的膜，中間夾一層支撐物，沿邊黏合成長袋，膜袋口與一根多孔中心集水管密封接合，在膜袋外部的原水側(cè)再墊一層網(wǎng)狀型間隔材料。一根多孔中心集水管外壁上可黏接多個膜袋。黏在中心管上的膜袋連同膜外的網(wǎng)狀間隔材料一起繞中心管卷繞膜卷。將假設(shè)干膜卷裝入圓筒形耐壓容器就成為如圖4.65所示的螺旋卷式膜組件。螺旋卷式膜組件的特點圖4.64螺旋卷式膜結(jié)構(gòu)圖4.65螺旋卷式膜組件螺旋卷式膜組件的特點優(yōu)點：單位體積膜面積大，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點：膜面流速一般為0.1m/s左右，濃差極化不易控制；另外，由于流道狹，易堵塞，不易清洗。3．管式膜組件組件形式類似于管式換熱器，它有不同的形式。多根膜管可組合成類似于列管式換熱器的束管形式，如圖圖4.66(a)所示。也可用管接件串接成如圖4.66(b)的單管形式；一根長管膜可繞成圖4.66(c)所示的螺旋管式組件形式。管式膜組件中的膜依附在(多孔可透性)支撐管上，膜可以附在支撐管的內(nèi)壁上，也可以附在外壁上，從而膜管有內(nèi)壓管式和外壓管式兩種類型。管式膜組件的特點管式膜組件的特點優(yōu)點：管子較粗，可調(diào)的流速范圍大，故濃差極化較易控制；因進料液的流道較大，故不易堵塞，可處理含懸浮固體、較高黏度的物料，且壓強損失?。灰装惭b、易清洗(膜面的清洗可用化學(xué)方法，也可用機械法清洗如用泡沫海綿球之類的器具)、易拆換。缺點：單位體積所容納的膜面積較小。4.中空纖維膜組件如圖4.67所示，結(jié)構(gòu)與毛細(xì)管式膜組件相類似，主要由中空纖維膜、高壓室、滲透室、環(huán)氧樹脂管板和殼體等構(gòu)成。中空纖維膜的外徑范圍為50~100μm，內(nèi)徑范圍為15~45μm。中空纖維膜組件的特點中空纖維膜組件的特點優(yōu)點：因無需支撐材料，故單位體積具有極高的膜面積；缺點：由于纖維的長徑比極大故流動阻力極大，使透過水側(cè)的壓強損失大；膜面污垢的去除較困難，且只能采用化學(xué)清洗，因此對進料液的預(yù)處理要求嚴(yán)格?！捕潮米饔茫簤毫┝?，提供膜外表料液流動必要的流速。一般的膜別離設(shè)備，常常應(yīng)用兩臺及兩臺以上的泵。其中一臺與膜組件及管路等構(gòu)成一個循環(huán)“環(huán)〞，該“環(huán)〞處于所需的膜別離壓力狀態(tài)面，循環(huán)中的泵為料液提供通過膜組件所需的流速(見圖4.61)。這種泵所需提供只是克服料液在環(huán)內(nèi)流動時所產(chǎn)生的阻力，一般用單級離心泵即可。環(huán)內(nèi)壓力那么需要接在循環(huán)上的進料泵提供。根據(jù)膜別離操作類型不同，所需要的進料泵壓頭也不同。反滲透操作所需克服的滲透壓最大，因此需要用高壓頭的泵，可以采用多級離心泵，也可采用多臺(低級數(shù)的)多級離心泵串聯(lián)組合提供所需的輸送壓頭圖4.61(1)。超濾和微濾膜別離操作所需克服的壓力較小，可以采用一臺單級離心泵(圖4.61(2))。圖4.61典型膜別離設(shè)備組成(2)超濾設(shè)備（1）反滲透1112345633427ABCADE1.多級離心泵；2.過濾器；3.單級離心泵；4.冷卻器；5.反滲透膜模；A.原料液；B.濃縮液；C.脫去的水；1．一級流程在同一級中，排列方式相同的組件組成一段。一級流程可以分為一級一段和一級多段形式。一級一段連續(xù)式一級一段循環(huán)式一級多段連續(xù)式一級一段連續(xù)式如以下圖所示。料液一次經(jīng)過膜組件透過液和濃縮液分別被連續(xù)引出系統(tǒng)。此流程操作最為簡易，能耗最少。但這種方式透過液的回收率不高或濃縮液的溶質(zhì)濃度不高，只適合于得率或別離效率要求不高的場合。一級一段循環(huán)式如圖4.69所示，原液流過組件后，將局部濃縮液返回料槽中，與原有的料液混合后再次通過組件進行別離。這種流程安排，對于反滲透脫鹽處理來說，可提高原水的回收率，但由于循環(huán)內(nèi)的料液濃度提高，需要利用如圖4.61(1)的循環(huán)，才能使過濾料液既得到必要的切向流速又具有必要的別離壓力。另外，也由于受壓側(cè)濃度提高的原因，透過水的水質(zhì)會有所下降。這種流程安排，如果將濃縮液出口閥關(guān)閉，而不斷地在操作過程中參加溶劑(如水)，就可以構(gòu)成一個稀釋過濾的操作方式。對于超濾來說，這種流程安排也可用于濃縮。但同樣由于受壓側(cè)料液濃度提高的原因，也有必要如圖4.61(2)所示，需要利用循環(huán)“環(huán)〞，來提高料液的循環(huán)切向流程和保證料液獲得必要的膜別離壓力。圖4.69一級一段循環(huán)式1.多級離心泵；2.過濾器；3.單級離心泵；4.冷卻器；5.反滲透膜模；A.原料液；B.濃縮液；C.脫去的水；圖4.61典型膜別離設(shè)備組成(2)超濾設(shè)備（1）反滲透1112345633427ABCADE一級多段連續(xù)式如以下圖所示。把前一段的濃縮液作為后一段的進料液，而各段的透過水連續(xù)排出。以這種方式操作，可獲得高濃度小體積的濃縮液，也使透過液回收率得以提高。2．多級流程

膜別離系統(tǒng)的多級流程也可安排成多級直流式和多級循環(huán)式兩種形式。多級直流式多級循環(huán)式多級直流式多級直流式也稱多級連續(xù)式，如以下圖所示。是把上一級的透過液作為下一級的進料液。對于以制水為目的的生產(chǎn)而言，這種方式的特點是透水水質(zhì)大大提高，但水的回收率低。對于以組分別離為目的的操作，那么可采用不同規(guī)格膜組件而得到不同的別離產(chǎn)品。多級循環(huán)式多級循環(huán)式如以下圖所示。是將上一級的透過液作為下一級的進料液，直至最后一級透過液引出系統(tǒng)，而濃縮液那么從后一級向前一級并與前級的進料液混合后，再進行別離。這種方式既可提高透過液的回收率，又可提高透過液的質(zhì)量。二、電滲析膜別離設(shè)備電滲析是借助于電場和離子交換膜對含電解質(zhì)成分的溶液進行別離的操作。用于完成這種操作的電滲析設(shè)備系統(tǒng)由電滲析器本體及輔助設(shè)備兩局部組成?！惨弧畴姖B析器結(jié)構(gòu)〔二〕其它輔助設(shè)備〔三〕電滲析操作系統(tǒng)流程〔一〕電滲析器結(jié)構(gòu)1．根本結(jié)構(gòu)2．電極3．隔板1．根本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看，一臺完整的電滲析器是由夾緊裝置將假設(shè)干級單元電滲析器疊緊固定而成的。每一級電滲析器本體由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置三局部構(gòu)成。整體結(jié)構(gòu)與板式熱交換器相類似。結(jié)構(gòu)示意膜堆與膜對孔道與溝道極區(qū)與電極沖洗室膜堆與膜對堆位于兩極區(qū)之間，是實現(xiàn)物料脫鹽的區(qū)域。膜堆的根本單元——膜對。由陰、陽離子交換膜及隔板構(gòu)成的淡、濃水室。膜堆由假設(shè)干膜對相疊而成。由于受電極提供的電壓、電流強度以及膜對電阻等因素所限，構(gòu)成膜堆的膜對數(shù)是有限的，也即一級內(nèi)所允許安裝的膜對是有限的。因此，一臺電滲析器內(nèi)通常有多對電極。孔道與溝道隔板、交換膜、墊片及端框的上下兩邊緣區(qū)域開有小孔，組合時構(gòu)成供液體進出的液孔道。每一隔板設(shè)有連接液孔與液室的溝道。極區(qū)與電極沖洗室極區(qū)由壓緊板、電極和墊圈及導(dǎo)水板組成，當(dāng)它們與交換膜貼緊時便形成電極沖洗室。電極沖洗室用于引出極水，排除電極反響產(chǎn)物，保證電滲析器的正常工作。圖4.73電滲析器構(gòu)造示意圖1.壓緊板；2.墊板；3.電極；4.墊圈；5.導(dǎo)水板；6.陽膜；7.淡水隔板框；8.陰膜；9.濃水隔板框極水濃水極水淡水2．電極電極是利用直流電源工作、為電滲析器提供脫鹽的推動力部件。食品工業(yè)上一般可使用石墨、不銹鋼、鈦絲〔板〕涂釕等材料做電極。石墨電極的優(yōu)點是氯氣在石墨上的電壓降很低，價格低廉，無毒性。其缺點是石墨比較重，質(zhì)脆，加工麻煩，作陽極時較易被腐蝕。不銹鋼電極一般只能做陰極。其優(yōu)點是對氯氣的電壓降較低。假設(shè)處理氯離子含量很低的原水，也可作陽極使用。鈦絲〔板〕涂釕電極既可用作陰極，也可用作陽極。其優(yōu)點是耐腐蝕性能好，電壓降低。其缺點是加工復(fù)雜、價格較高、釕的資源缺乏。3．隔板隔板為電滲析器的支撐骨架與膜間形成水流通道的必不可少的構(gòu)件。隔板材料隔板結(jié)構(gòu)隔板的形式隔板材料隔板材料一般采用硬聚氯乙烯或聚丙烯塑料。隔板的結(jié)構(gòu)對別離質(zhì)量影響較大，一般地，隔板造成流體在膜對間的湍動程度越大，且流經(jīng)的途徑越長，那么別離質(zhì)量就越高。隔板結(jié)構(gòu)隔板結(jié)構(gòu)一般為帶邊框的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隔板網(wǎng)的網(wǎng)孔，既要加強湍流攪拌作用，又要使膜的有效面積不被遮擋過多，其網(wǎng)孔大小和形式可根據(jù)需要進行設(shè)計。目前常用的隔板網(wǎng)類型有：魚鱗網(wǎng)編織網(wǎng)、紗窗網(wǎng)、注塑成型網(wǎng)等。隔板的形式隔板的形式按水流在其中的流動狀況，可分為回流式和直流式隔板，如圖4.74所示。在回流式隔板中，一般只有一個進水孔和一個出水孔。水流從進水孔經(jīng)布水道進入隔板，在窄長的流槽中來回流動，最后從出水孔流出。其特點是水流線速度較大，湍流攪動較好，脫鹽流程長，每段脫鹽率較高，但水流阻力較大，沿水流方向濃度差異較大，電流密度分布也不均勻，允許極限電流較低。在直流式隔板中水流是從一個或多個進水孔經(jīng)布水道直線地流過隔板再由對應(yīng)的出水孔流出。其特點是水流線速度較小，水流阻力較低，有效面積較大，但隔板的剛性稍低于回流式隔板，一般適宜于在大水量和循環(huán)脫鹽場合中使用?！捕称渌o助設(shè)備電滲析器的電極使用的是直流電。將交流電整流為直流電的整流器是電滲析器的主要輔助設(shè)備。整流器的輸送電壓、電流強度要與所用的電滲析器相配。除了整流器以外，為了保證電滲析器工作時淡水、濃水與極水在電滲析器內(nèi)有穩(wěn)定流動狀態(tài)，還需要水泵、流量計、過濾器、水箱和儀器儀表等配合?！踩畴姖B析操作系統(tǒng)流程

系統(tǒng)流程概述并聯(lián)組裝串聯(lián)組裝并聯(lián)、串聯(lián)綜合組裝討論電滲析操作系統(tǒng)流程概述如板式熱交換器那樣，電滲析器可構(gòu)成不同流程。級與段的概念根據(jù)電滲析脫鹽原理可以對段、級與水處理的質(zhì)量和產(chǎn)水量之間有以下定性關(guān)系：段數(shù)增加可以提高水質(zhì)；級數(shù)增加可以提高產(chǎn)量。電滲析器操作流程是根據(jù)處理水質(zhì)和產(chǎn)水量要求，對電滲析器內(nèi)的所有膜對進行的級與段的安排而確定的。級與段的概念一電極對之間膜堆稱為級。一臺電滲析器可由一個或多個級構(gòu)成。一臺電滲析器中，濃、淡水流方向一致的膜堆稱為一段，水流方向每改變一次那么段數(shù)就增加1。段是針對液流方向而言的，級是相對于一臺電滲析器內(nèi)的電極對數(shù)而言的。因此，根據(jù)需要，一級(即一電極對)內(nèi)的膜堆可設(shè)計多個段，使處理液通過串聯(lián)的方式屢次發(fā)生流向變化。另一方面，一臺(多級)電滲析器也可通過并聯(lián)的方式全部構(gòu)成一個段，即所有的處理液只取一個流向。1．并聯(lián)組裝一級一段并聯(lián)二級一段并聯(lián)一級一段并聯(lián)如圖4.75(1)所示。這種組裝方式在一臺電滲析器內(nèi)濃、淡室的水流方向是不變的，一般適用于產(chǎn)水量較大水質(zhì)要求不高、無回路或短回路隔板的電滲析器，多臺串聯(lián)組成一個系列，以滿足一定的出水水質(zhì)要求。二級一段并聯(lián)如圖4.75(2)所示。與一級一段相比，所不同的是增加了一個共電極。這樣，電滲析器運行的總電壓可以降低，從而要求整流器輸出的直流電壓也可以相應(yīng)減小。此外，在膜與隔板厚度不均勻時，可以調(diào)整組裝偏差，提高單臺電滲析器的膜對數(shù)。2．串聯(lián)組裝一級二段串聯(lián)二級二段串聯(lián)一級二段串聯(lián)如圖4.76(1)所示。這種組裝形式，在一臺電滲析器內(nèi)，使用一對電極，濃、淡室的水流方向改變了一次，一般適用于處理水量較小，脫鹽率要求較高的一次脫鹽流程的電滲析器。其產(chǎn)水量與單段膜對數(shù)成正比，水質(zhì)決定于二段流程總長度。運行電壓為二段膜堆電壓的總和，但極限電流較低。二級二段串聯(lián)如圖4.76(2)所示。膜對的放置與一級二段相似，僅中間多加了一個共電極。電滲析器的運行電壓為單段膜堆電壓，這樣就可以在較低的電壓下操作，適當(dāng)提高每級的極限電流，從而提高了電滲析器的產(chǎn)水量和出水水質(zhì)。3．并聯(lián)、串聯(lián)綜合組裝

多級電滲析器的流程也可設(shè)計成并、串聯(lián)結(jié)合形式。例如，四級膜堆電滲析器的流程可以安排成如圖4.77所示的二段并串聯(lián)形式。第一級與第二級的膜堆并聯(lián)，第三級與第四級的膜堆并聯(lián)，并聯(lián)后的(各含兩級)兩段堆再行串聯(lián)。這種組裝形式稱之為并、串聯(lián)綜合組裝，其運行電壓較低，僅為單級膜堆電壓。其產(chǎn)水量為兩段膜堆的產(chǎn)水量之和，水質(zhì)那么取決于兩段的流程長度。因此，這種形式組裝的電滲析器它的產(chǎn)水量、水質(zhì)以及運行電壓均較適宜，一般適用于中小產(chǎn)水量的電滲析站。討論一般水質(zhì)要求較高時，串聯(lián)的段數(shù)就要增多些。根據(jù)經(jīng)驗認(rèn)為每級設(shè)一段比設(shè)多段要好，其原因為：①一級多段時，段與段之間水流是逆向的，對二段之間轉(zhuǎn)折倒向的膜而言，膜一邊的進水部位(壓力高)，正好是膜的另一邊的出水部位(壓力低)，因此有壓力差存在于該膜上，促使膜凸入壓力小的一室，導(dǎo)致該室膜間距離或通道過小，產(chǎn)生水流不暢，發(fā)生結(jié)垢，甚至堵塞而影響電滲析器的正常運轉(zhuǎn)；②在一級多段中，上段的出水是下段的進水，前后段進水的含鹽量逐步降低。而極限電流決定于濃度最低的一段。這就迫使電滲析器的操作電流降低，從而降低了電滲析器的效率。第七節(jié) 粉塵別離設(shè)備食品工業(yè)中的粉塵別離粉塵別離設(shè)備名稱與類型一、干式粉塵別離設(shè)備二、濕法除塵設(shè)備三、靜電除塵器食品工業(yè)中的粉塵別離在食品工業(yè)中，但凡涉及處理固體顆?；蚍勰┑臍饬飨到y(tǒng)中，顆?；蚍勰┑膭e離、卸料以及氣體的除塵凈化通常都是必經(jīng)的手續(xù)，例如氣力輸送、氣流分級、流態(tài)化操作、氣流枯燥、氣流冷卻、噴霧干操、煙氣排放等。這些別離和除塵操作意義重大，它關(guān)系到提高產(chǎn)品的質(zhì)量、回收有價值副產(chǎn)品、保證工廠衛(wèi)生、防止粉塵爆炸以及預(yù)防環(huán)境污染等諸多方面。工業(yè)上的粉塵別離設(shè)備，因應(yīng)用目的不同而有不同的名稱。例如，以回收為主要目的的稱為粉塵回收設(shè)備，而以除去排入大氣粉塵的設(shè)備那么稱為除塵設(shè)備，有時這兩種名稱也被互用。各種形式的粉塵別離設(shè)備大體上可分為干式和濕式、靜電式三類，根據(jù)實際情況可以單獨使用或聯(lián)合使用。粉塵別離設(shè)備名稱與類型工業(yè)上的粉塵別離設(shè)備，因應(yīng)用目的不同而有不同的名稱。例如，以回收為主要目的的稱為粉塵回收設(shè)備，而以除去排入大氣粉塵的設(shè)備那么稱為除塵設(shè)備，有時這兩種名稱也被互用。各種形式的粉塵別離設(shè)備大體上可分為干式、濕式和靜電式三類，根據(jù)實際情況可以單獨使用或聯(lián)合使用。一、干式粉塵別離設(shè)備〔一〕重力沉降室〔二〕慣性別離室〔三〕旋風(fēng)別離器〔四〕袋式過濾器〔一〕重力沉降室重力沉降室利用重力作用除去氣流中固體顆粒，其結(jié)構(gòu)有臥式(水平氣流)和立式(垂直氣流)兩種型式。重力沉降室特點臥式如圖4.78(1)所示，它實質(zhì)上是氣體輸送管道的擴大局部，使氣流減速，讓顆粒有足夠的時間從氣流中沉降下來。臥式重力沉降室的壓降一般很小，為幾十帕左右，而且主要損失在入口處。所以有時可將入口做成喇叭形，或設(shè)置氣流分布板以減少渦流損失。這種沉降器的別離能力與通過別離室的流速及氣流中顆粒的密度有關(guān)。一般流速范圍在0.3~3m/s,對于密度小的顆粒應(yīng)盡量選用較低的流速。此外，別離室的高度對別離效率有影響，一般越小效率越高。因此，有的臥式別離室被隔成多層式，但不利于粉塵的收集及對沉降室的清潔。立式如圖4.78(2)所示，一般為上部圓筒形和下部錐形相連的直立容器。這種沉降室的設(shè)計主要是根據(jù)風(fēng)量和顆粒的沉降速度來確定容器的橫截面尺寸。從原理上考慮，設(shè)計的截面積應(yīng)使氣流上升速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于顆粒的沉降速度，以保證顆粒下沉而不致被上升氣流帶出沉降室。圖4.78重力沉降室圖4.78重力沉降室重力沉降室特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低；阻力小，通常為50~100Pa；運行可靠，沒有磨損部件?？商幚泶罅俊⒏邷貧怏w。缺點：顆粒很小時，別離效率低，一般只用于捕集5～100μm的粒子，占地面積大?！捕硲T性別離室慣性別離室利用氣流急速轉(zhuǎn)向或先沖擊擋板再急速轉(zhuǎn)向，使其中的顆粒運動軌跡受慣性作用與氣流軌跡發(fā)生偏差，從而使兩者得以別離。慣性別離室的別離效率與氣流速度、氣流回轉(zhuǎn)半徑、轉(zhuǎn)角等因素有關(guān)，一般慣性效應(yīng)隨氣流速度提高、回轉(zhuǎn)半徑減小以及回轉(zhuǎn)角增大而增大。慣性別離室可捕集到粒度20μm的顆粒。結(jié)構(gòu)型式有多種，大體分無分流式與分流式兩類。無分流式慣性別離室例子如圖4.79所示。入口氣流作為一個整體依靠較為急劇的轉(zhuǎn)折，使顆粒在慣性效應(yīng)下別離出來。這種結(jié)構(gòu)較為簡單，但別離效率不是很高．分流式慣性別離室如圖4.80所示。這些采用各種(百葉)擋板結(jié)構(gòu)制成的別離室，可使任意一股氣流都有同樣的較小回轉(zhuǎn)半徑及較大回轉(zhuǎn)角。為了有效地提高別離效率，可通過提高急劇轉(zhuǎn)折前的氣流速度。但氣流速度過高會引起已捕集顆粒的二次飛揚。因此，一般多項選擇用流速范圍為12～15m/s。百葉擋板的尺寸對別離效率也有一定影響，擋板長一般為20mm左右，擋板間距約5~6mm，擋板的斜角(與鉛垂線的夾角)在30°左右。這樣可使氣流有150°左右的回轉(zhuǎn)角?！踩承L(fēng)別離器旋風(fēng)別離器與食品工業(yè)旋風(fēng)別離器結(jié)構(gòu)旋風(fēng)別離器工作原理旋風(fēng)別離器效率旋風(fēng)別離器特點旋風(fēng)別離器與食品工業(yè)旋風(fēng)別離器利用離心慣性力對含塵氣流進行別離。在食品工業(yè)上，旋風(fēng)別離器廣泛應(yīng)用于乳粉、蛋粉等干制品加工過程后期的別離，顆粒狀原材料、半成品或成品的氣流輸送，顆粒或粉末狀產(chǎn)品的氣流枯燥等。旋風(fēng)別離器結(jié)構(gòu)如圖4.81所示，主體上部為一圓柱，下部為一圓錐。氣體進口管與圓柱局部切向相接，氣體出口管為上方中央的同心管，圓錐局部的底部為粉塵出口。根據(jù)圓錐與圓柱的結(jié)合方式，旋風(fēng)別離器有切線型和擴散型兩種結(jié)構(gòu)。旋風(fēng)別離器的幾何尺寸已系列化，各局部的幾何尺寸均與圓柱的直徑成比例。旋風(fēng)別離器工作原理如(圖4.82)所示：含塵氣體自進口管依切線方向進入后，在圓柱內(nèi)壁與氣體出口管之間作圓周運動形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流，到達(dá)錐底后以相同的旋向折轉(zhuǎn)向上，形成內(nèi)旋流，直至到達(dá)上部排氣管流出。隨氣流運動的顆粒粉塵在此過程中，因受離心力作用而撒向別離器內(nèi)壁，與器壁撞擊而失去速度，又在重力作用下沿壁落下，從出料口排出。由此到達(dá)別離目的。4.82旋風(fēng)別離器效率旋風(fēng)別離器的別離效率主要受混合氣流中粉塵粒度、氣流速度和別離器氣密性等因素影響。粉塵粒度圖4.83所示為粒子大小與旋風(fēng)別離效率關(guān)系。由圖可見粉粒的直徑越大，別離效率越好，當(dāng)顆粒直徑小于5μm時間，別離效果將受嚴(yán)重影響。氣流速度旋風(fēng)別離器的入口氣流流速一般為10~20m/s，低于10m/s時，別離效率將受影響，同時粉末會在進口管處堆積起來。在一定范圍內(nèi)，別離效率隨著氣流速度的增大而提高，而壓力損失與氣流速度的平方成正比增加。速度過大，壓力損失將大大提高，而別離效果不一定高。因此，一般旋風(fēng)別離器的氣流速度不超過25m/s。別離器氣密性由于旋風(fēng)別離器的器內(nèi)靜壓強在器壁附近最高，往中心逐漸降低，在器中心為負(fù)壓。因此如果出口密封不良，已收集在器底的粉塵會被重新卷起，被卷起的顆粒有可能隨上旋氣流進入中央排氣管。因此，旋風(fēng)別離器需要有良好的氣密性，如果密封不嚴(yán)即使只有少至5％的氣體進入，也會明顯影響別離效率。旋風(fēng)別離器特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。缺點：壓力損失高，別離效率較低〔一般不超過98%〕。旋風(fēng)別離器可以單獨，或串聯(lián)使用，也可以作為預(yù)別離器后接布袋過濾器或濕法除塵裝置等。同旋風(fēng)別離器的結(jié)構(gòu)原理類似，如果別離的是液-固體系，那么稱之為旋液別離器?！菜摹炒竭^濾器袋式過濾器〔也稱布袋過濾器〕是利用有機纖維或無機纖維織物作為過濾布袋，將氣體中的粉塵過濾出來的高效凈化設(shè)備。在食品行業(yè)中，布袋過濾器的典型應(yīng)用是作為噴霧枯燥機末級氣固別離裝置使用。袋式過濾器結(jié)構(gòu)和原理袋式過濾器的除粉(清灰)方式脈沖式袋式過濾器袋式過濾器特點袋式過濾器結(jié)構(gòu)和原理結(jié)構(gòu)主體如圖4.84所示，由布袋和殼體組成。隔板及過濾袋將殼體分成過濾區(qū)與凈氣區(qū)兩局部。含塵氣體進入殼體過濾區(qū)，粉體產(chǎn)生慣性、擴散、黏附、靜電作用而附著在濾布外表，清潔氣體穿過濾布的孔隙從凈氣區(qū)排出。根據(jù)過濾袋相對氣流方向，袋式過濾器可以有內(nèi)濾式(圖4.84(1))和外濾式(圖4.84(2))兩大類，食品工業(yè)中，這兩種型式均可使用。經(jīng)過一段時間過濾后，積聚在布袋上的粉塵層會使濾器阻力增加。因此，各種袋式過濾器均需配上適當(dāng)?shù)某?清灰)機構(gòu)才能正常運行。布袋袋式過濾器的單個濾袋一般為長2~3.5m、直徑0.12~0.3m的圓筒袋。濾布材料有天然纖維或合成纖維兩類，一般根據(jù)物料性質(zhì)、操作條件及凈化要求而選擇。天然纖維只能在80℃以下使用，毛織品略高于此溫度，聚丙烯晴、聚醋等化纖織物可在135℃以下使用，玻璃纖維可用于150~300℃。殼體袋濾器的殼體，可為獨立的箱體結(jié)構(gòu)，也可與產(chǎn)生粉塵氣流的其它加工設(shè)備(如噴霧枯燥機)構(gòu)成一個整體。獨立的箱體結(jié)構(gòu)有進、出氣接口、集粉、排粉機構(gòu)以及更換布袋用的門等，可以為方箱形(圖4.85)也可為圓筒形。殼體的大小由設(shè)計的布袋數(shù)定，而布袋數(shù)那么又由含塵氣流量定。一般實用中織物濾材的過濾速度為0.5~2m/min，氈濾材為1~5m/min。有良好的除粉裝置能及時清灰者可采用較高的氣速。圖4.85方箱形袋濾器袋式過濾器的除粉(清灰)方式①機械除粉包括人工敲打、機械振打等，是古老而又簡單的方法。②逆氣流除粉③脈沖噴吹除粉逆氣流除粉借助于空氣或高壓循環(huán)氣體以與含塵氣流相反的方向通過濾袋，一面由于反方向的除粉氣流直接沖擊粉塵層，同時還由于氣流方向的改變，濾袋發(fā)生脹縮變形的振動，使沉積于濾袋上的粉塵層破壞而脫落。脈沖噴吹除粉在不中斷過濾氣流的情況下使壓縮空氣通過文氏管引射器，瞬時噴到外濾式濾袋的內(nèi)部，并誘導(dǎo)二次氣流形成的沖擊力和逆氣流進行脈沖除粉。這種除粉方式具有處理能力大、效率高、濾袋壽命長及維護簡單等優(yōu)點，已成為袋式過濾器的一種主要除粉方式。脈沖式袋式過濾器如圖4.86所示。含塵氣體自下部進入袋濾器，氣體由外向內(nèi)穿過支撐于骨架上的濾袋，潔凈氣體聚集于上部出口管排出，顆粒被截留于濾袋外外表上。除粉操作時，開動壓縮空氣反吹系統(tǒng)，脈沖氣流從布袋內(nèi)向外吹出，使塵粒落入灰斗。按規(guī)格組成的假設(shè)干排濾袋，每排用一個電磁閥控制噴吹除粉，各排循序輪流進行。每次除粉時間很短(約0.1s)，每分鐘內(nèi)便有多排濾袋受到噴吹。袋式過濾器特點優(yōu)點：①捕集效率高，即使是對微細(xì)粉塵也有很高的效率，設(shè)計及管理得當(dāng)?shù)脑捚洳都什浑y到達(dá)99％以上；②適應(yīng)能力強，可以捕集不同性質(zhì)的粉塵，即使入口含塵濃度變化很大，對其過濾性能也沒有明顯影響；③使用靈活，處理量可由每小時數(shù)百立方米的小型機組到每小時數(shù)十萬立方米的大型過濾室；④結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，維修也較方便，便于回收干粉，造價較低。缺點：①其應(yīng)用范圍主要受濾材的耐溫、耐腐蝕性等特性所限制；②不適于黏附性強及吸濕性強的粉塵，而且氣體溫度不能低于露點溫度，以免發(fā)生結(jié)露而堵塞濾袋；③設(shè)備尺寸及占地面積較大。二、濕法除塵設(shè)備濕法除塵是利用液體與含塵氣體與液體充分接觸，使塵灰黏附于液體中形成懸浮液而使氣體得到凈化的除塵設(shè)備。食品工業(yè)中的濕法除塵設(shè)備所用液體通常為水。理想的濕法除塵設(shè)備一般應(yīng)有以下特點：液體以高度分散狀態(tài)(液滴或液膜)與氣體接觸，即氣液間有很大的接觸面；氣液兩相處在劇烈的湍動狀態(tài)；流過設(shè)備所產(chǎn)生的壓力損失較??；相對于除塵氣量而言耗水量小。常見的濕法除塵設(shè)備有文丘里除塵器、泡沫除塵器和箱式水膜除塵器等?！惨弧澄那鹄锍龎m器〔二〕飽沫除塵器〔三〕箱式洗滌器〔一〕文丘里除塵器文丘里除塵器(也稱為噴霧型濕法除塵器)主要由文丘里噴霧器和捕集器兩局部組成，因此二組成部件形式不同而有多種結(jié)構(gòu)形式。皮斯---安東尼滌氣器捕集器除塵過程及特點皮斯---安東尼滌氣器文丘里噴霧器的主體由收縮管、喉管和擴散管三段聯(lián)接而成。圖4.87所示的是一種稱為皮斯一安東尼(Pease-Anthony)滌氣器的文丘里噴霧器型式，其特點是在文丘里管的收縮段內(nèi)裝有一個軸向位置可以調(diào)整的錐，用以適應(yīng)氣體負(fù)荷的波動而維持穩(wěn)定的高效率。捕集器捕集器可以是旋風(fēng)別離器、重力沉降室或靜電除塵器等。由噴霧器與重力沉降室結(jié)合而成的文丘里除塵器如圖4.88所示。除塵過程及特點文丘里除塵器除塵過程為：60~100m/s高速氣流使進入文丘里管的液體霧化成滴，氣流中的塵粒與液滴凝結(jié)成較大的顆粒；凝聚成的大顆粒從捕集器中去除。特點：除塵器操作時，氣體速度越大，液滴越細(xì)，霧化程度越高，那么灰塵越易結(jié)成較原來大得多的塵粒，從而除塵效率也越高。但壓降也隨之提高，這是主要缺點?！捕筹柲龎m器泡沫除塵器結(jié)構(gòu)和原理箱式水膜除塵器泡沫除塵器結(jié)構(gòu)和原理如圖4.89所示的設(shè)備也稱為泡沫塔。塔內(nèi)設(shè)有多孔篩板，其上有流動的液體。當(dāng)氣流以一定速度(一般為10~30m/s)通過時，篩板上即出現(xiàn)氣液兩相充分混合的泡沫層，這種泡沫層處于劇烈運動的狀態(tài)。氣體通過運動的泡沫層而得以凈化。如果一塊篩板不能到達(dá)所要求的除塵效率，可用多塊篩板。液體通過板間的溢流管自上板流至下板。氣流那么由下而上與液體接觸形成泡沫層。泡沫層泡沫層是劇烈運動的氣液混合物，它具有巨大的相際接觸面，而且接觸面是在不斷的破滅與再生之中，因此可使黏附于相界面的塵灰粒進入液體內(nèi)部。但不是任何操作條件都可以得到這種泡沫層，氣速過大或過小，有可能使液層成為鼓泡層或霧沫層，對除塵不利。箱式水膜除塵器一種由泡沫塔、水箱和循環(huán)泵等組成的箱式水膜除塵器結(jié)構(gòu)如圖4.90所示。泡沫塔內(nèi)設(shè)有一至二塊孔板，每塊板的上方設(shè)有噴頭。塔的中上部設(shè)有導(dǎo)流體、頂部設(shè)有除沫網(wǎng)。工作過程特點：捕集水可以循環(huán)使用，其中的粉料可以經(jīng)濃縮枯燥進行回收。工作過程由水箱進風(fēng)口進入除塵器的含塵氣流，遇折流板突然形成180°轉(zhuǎn)向。氣流產(chǎn)生很大的離心力，粉塵向氣流的外方移動，與水面接觸后被吸附，形成一級別離。到達(dá)孔板下方時，與孔板下來的水滴接觸，又有局部粉塵被水滴吸附，噴頭噴下的水滴落到孔板后受到從孔板下通過的上升氣流的作用，在孔板上產(chǎn)生60~80mm的泡沫層。氣流在通過孔板時，粉塵與水接觸面積最大，也是捕集率最高的位置，通過孔板后的氣流夾帶局部霧滴，上升到導(dǎo)流體(也稱為離心除沫器)時，通過導(dǎo)流片作用，氣流由直線運動變?yōu)槁菪\動，強烈的旋轉(zhuǎn)運動把夾帶的霧滴甩到器壁上形成水膜，并沿器壁流回水箱內(nèi)，氣流那么最后通過除沫網(wǎng)成為凈化氣體從排風(fēng)口排出?！踩诚涫较礈炱鳛榕P式填料層洗滌器，結(jié)構(gòu)如圖4.91示。兩至三道洗滌填料層呈一定傾斜角度平行安裝在箱體內(nèi)，填料層間的距離為400mm。每道填料層上方有噴淋管，使網(wǎng)層處于濕潤狀態(tài)。洗滌填層由孔板及其上面均勻鋪設(shè)的(厚度視工藝條件而定的)多層洗滌網(wǎng)構(gòu)成。進口風(fēng)速約6m/s,洗滌器內(nèi)風(fēng)速0.6m/s，通過孔板的風(fēng)速為1.3m/s。含塵氣體通過填料層時，增大了氣液接觸外表積，被捕集下來的粉塵同水一道流回水箱，捕集用水可以循環(huán)使用。這種洗滌器的用水量較少，一般為0.15~0.5L/m3,阻力因填料層厚度