食品分離機(jī)械與設(shè)備(一)

1、Chapter 4,分離機(jī)械與設(shè)備,第四章 食品分離機(jī)械與設(shè)備,第一節(jié)* 過(guò)濾機(jī)械 第二節(jié)* 離心機(jī)械 第三節(jié) 旋流分離機(jī)械 第四節(jié) 溶劑萃取設(shè)備 第五節(jié) 膜分離設(shè)備 第六節(jié) 超臨界流體萃取設(shè)備 第七節(jié) 分子蒸餾設(shè)備,主要內(nèi)容、重點(diǎn)與難 點(diǎn),主要內(nèi)容：分離的方法與分類(lèi)、過(guò)濾機(jī)械、離心機(jī)械、各種分離機(jī)械的分離原理 重點(diǎn)：過(guò)濾機(jī)械中板框式過(guò)濾機(jī)械和離心機(jī)械中的臥式螺旋卸料離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過(guò)程及其應(yīng)用 難點(diǎn)：過(guò)濾分離的工作過(guò)程和分離機(jī)械的分離原理的比較。,幾種典型的過(guò)濾裝置：,二氧化碳過(guò)濾器,中空纖維超濾,活性碳過(guò)濾器,概 述,食品生產(chǎn)的分離操作是將不同物理、化學(xué)等屬性的物質(zhì)，根據(jù)其顆粒

2、大小、相、密度、溶解性、沸點(diǎn)等表現(xiàn)出的不同特點(diǎn)而將物質(zhì)分開(kāi)的一種操作過(guò)程。 發(fā)酵產(chǎn)品經(jīng)常要經(jīng)過(guò)分離純化才能進(jìn)入下一工序。 比如：淀粉、結(jié)晶或雜質(zhì)等固形物料從原料液中的分離；純凈水的制備；蛋白質(zhì)的提純以及提取天然有效成份等。要運(yùn)用一定的物理或化學(xué)方法，采用適當(dāng)?shù)姆蛛x機(jī)械與設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。,分離過(guò)程是食品加工中一個(gè)十分重要的操作。分離過(guò)程的的費(fèi)用通常占生產(chǎn)總成本的70%甚至更高。,概 述,食品加工中典型的兩大類(lèi)混合物： 連續(xù)相為液體： 分散相為固體（固-液系統(tǒng)）、 分散相為液體（液-液系統(tǒng)或液體混合物）和 分散相為氣體（氣-液相系統(tǒng)）三種； 連續(xù)相為氣體： 分散相為固體（固-氣系統(tǒng)） 和分散相為氣體（

3、液-氣系統(tǒng)）。,分離的方法,1. 擴(kuò)散式分離方法 蒸發(fā)、蒸餾、干燥等（根據(jù)揮發(fā)度或汽化點(diǎn)的不同）； 結(jié)晶（根據(jù)凝固點(diǎn)的不同）； 吸收、萃取、瀝取等（根據(jù)溶解度的不同）； 沉淀（根據(jù)化學(xué)反應(yīng)生成沉淀物的選擇性）；,吸附（根據(jù)吸附勢(shì)的差別）； 離子交換（用離子交換樹(shù)脂）； 等電位聚焦（根據(jù)等電位pH的差別）； 氣體交換、熱擴(kuò)散、滲析、超濾、反滲透等（根據(jù)擴(kuò)散速率差）,分離的方法,2.機(jī)械分離方法 過(guò)濾、壓榨（根據(jù)截流性或流動(dòng)性）； 沉降（根據(jù)密度或粒度差）。沉降分離可分為重力沉降和離心沉降分離。后者包括離心分離和旋流分離，分離設(shè)備分別為離心機(jī)和旋流分離器。,分離的方法,磁分離（根據(jù)磁性差）； 靜電

4、除塵、靜電聚結(jié)（根據(jù)電特性）； 超聲波分離（根據(jù)對(duì)波的反映特性）。 在以上分離方法中，過(guò)濾分離、離心分離和旋流分離被稱(chēng)為食品分離中的三大主要機(jī)械分離方法。,分離的方法,第一節(jié) 過(guò)濾機(jī)械,過(guò)濾是利用混合物內(nèi)相的截留性差異進(jìn)行分離的一種操作。 優(yōu)點(diǎn)：過(guò)濾應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)粒度和濃度范圍較寬，可用于連續(xù)相為流體，分散相為固體混合物的分離。 缺點(diǎn)：過(guò)濾介質(zhì)的堵塞難以避免，工作的連續(xù)性較差，對(duì)于低濃度的混合液過(guò)濾的經(jīng)濟(jì)性較差。,一、概念,在過(guò)濾的操作過(guò)程中： 濾漿：被過(guò)濾處理的懸浮液稱(chēng)為濾漿 濾渣：濾漿中被截留下來(lái)的固體微粒 濾餅：積聚在過(guò)濾介質(zhì)上的濾渣層 濾液：透過(guò)濾餅和過(guò)濾介質(zhì)的液體稱(chēng)為,二、過(guò)濾分離

5、的工作過(guò)程,過(guò)濾操作過(guò)程一般包括過(guò)濾、洗滌、干燥和卸料四個(gè)過(guò)程。 過(guò)濾：懸浮液在推動(dòng)力作用下，克服過(guò)濾介質(zhì)的阻力進(jìn)行固液分離； 洗滌：停止過(guò)濾后，濾餅的毛細(xì)孔中包含有許多濾液，須用清水或其他液體洗滌，以得到純凈的固粒產(chǎn)品或盡量多的濾液；,干燥：用壓縮空氣吹或真空吸，把濾餅毛細(xì)管中存留的洗滌液排走，得到含濕量較低濾餅； 卸料：把濾餅從過(guò)濾介質(zhì)上卸下，并將過(guò)濾介質(zhì)洗凈，以備重新進(jìn)行過(guò)濾。,三、過(guò)濾機(jī)的分類(lèi),過(guò)濾推動(dòng)力：重力過(guò)濾機(jī)、加壓過(guò)濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)； 過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)：粒狀介質(zhì)、濾布介質(zhì)、多孔陶瓷介質(zhì)、半透膜介質(zhì)過(guò)濾機(jī)等； 操作方法：間歇式過(guò)濾機(jī)、連續(xù)式過(guò)濾機(jī)。,四、典型的過(guò)濾機(jī)械,（一）板框壓

6、濾機(jī)* ： 間歇式過(guò)濾機(jī)的一種，利用濾板支撐過(guò)濾介質(zhì)，濾漿在加壓下強(qiáng)制進(jìn)入濾板之間的空間內(nèi)，并形成濾餅。 （二）加壓葉濾機(jī)： 一種間歇式過(guò)濾機(jī)。 （三）真空過(guò)濾機(jī)： 以抽真空為推動(dòng)力，一般為連續(xù)式操作，是一種連續(xù)性生產(chǎn)和機(jī)械化程度較高的過(guò)濾設(shè)備。,（一）板框壓濾機(jī),1. 主要結(jié)構(gòu) 濾板 濾框 濾布 壓緊裝置,濾框： 濾板和濾布的支撐載體。濾框與濾布共同作用形成濾漿和濾餅的空間。,濾板： 分為洗滌板和非洗滌板，面板上有各種凸凹紋路，其作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道。,2 主要結(jié)構(gòu)及其作用,2 主要結(jié)構(gòu)及其作用,濾布：分離濾漿和濾餅。 壓緊裝置：提供推壓力。一般依靠螺桿的旋轉(zhuǎn)提供推壓力，也有采

7、用液壓油缸驅(qū)動(dòng)的。,3. 工作原理,利用濾板來(lái)支撐過(guò)濾介質(zhì)，濾漿在加壓下（0.11MPa）強(qiáng)制進(jìn)入濾板之間的空間內(nèi)，并形成濾餅，分離濾餅和濾液。,4 .工作過(guò)程,濾漿由濾框上方通孔進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截流，在框內(nèi)形成濾餅，濾液則穿過(guò)濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板， 然后沿濾板的溝槽向下流動(dòng)，由濾板下方的通孔排出。當(dāng)濾框內(nèi)充滿濾餅時(shí)，停止進(jìn)料，進(jìn)行濾餅洗滌，洗滌后再將濾餅清除，重新組裝，進(jìn)入下一循環(huán)操作。,4 .工作過(guò)程,板框壓濾機(jī)video,5 特點(diǎn),5.1優(yōu)點(diǎn)： 過(guò)濾面積大； 過(guò)濾推動(dòng)力大（最大可達(dá)1MPa，一般在0.30.5MPa）； 無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，動(dòng)力消耗小； 使用可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、

8、造價(jià)低、便于檢查操作等。,5.2 缺點(diǎn) 過(guò)濾的濾液不均勻； 濾布磨損嚴(yán)重； 間歇式操作，裝卸板框的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低； 濾餅洗滌慢；,6 應(yīng)用,應(yīng)用： 適用于各種復(fù)雜物料的過(guò)濾，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，特別適用于低濃度懸浮液、膠體懸浮液、分離液相黏度大或接近飽和狀態(tài)的懸浮液的過(guò)濾。,(二) 轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī),以抽真空為推動(dòng)力的連續(xù)式過(guò)濾設(shè)備，其過(guò)濾介質(zhì)上游壓力為大氣壓，下游壓力為負(fù)壓。推動(dòng)力僅限制在0.1MPa以下。,濾漿槽 攪拌器 刮刀 洗滌裝置 各種閥腔、真空系統(tǒng)、 壓縮空氣機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng),1基本結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)鼓： 篩板組成的圓筒(排水構(gòu)件) 濾布覆蓋其上 低速旋轉(zhuǎn),(二) 轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī),2工作

9、過(guò)程,各項(xiàng)操作工序同時(shí)在轉(zhuǎn)鼓的不 同部位上進(jìn)行，轉(zhuǎn)鼓每 回轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)操作循環(huán)，自動(dòng)連續(xù)完成作業(yè)。,過(guò)濾,第一次吸水,洗滌,第二次吸水,卸餅,濾布再生,(二) 轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī),主要用于懸浮液中顆粒度中等、粘度不太大的物料。 優(yōu)點(diǎn)： 能連續(xù)工作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大； 可用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓速度來(lái)控制濾餅厚度和洗滌效果 濾布損耗少。 缺點(diǎn)： 由于真空操作，過(guò)濾推動(dòng)力有限，對(duì)難過(guò)濾物料適應(yīng)性差； 濾餅的洗滌不充分（濾餅仍含30水分）； 設(shè)備費(fèi)用高。,3特點(diǎn),第二節(jié) 離心分離機(jī)械,一、離心分離概念（原理）* 二、離心分離應(yīng)用 三、離心分離機(jī)械的分類(lèi)* 四、典型的離心分離機(jī)械,一、離心分離原理,原理： 利用

10、物料在慣性離心力的作用下進(jìn)行固-液、液-液、液-液-固相分離。 具體可分為離心過(guò)濾、離心沉降、離心分離。,分離因子*：物料所受離心力與重力的比值，也等于離心加速度與重力加速度的比值。,它是衡量離心分離機(jī)分離性能的主要性能指標(biāo)，分離因子的大小常根據(jù)不同的分離物料性質(zhì)和不同的分離要求來(lái)選取。,二、離心分離機(jī)的應(yīng)用,制糖工業(yè)：砂糖糖蜜的分離； 制鹽工業(yè)：晶鹽脫鹵； 奶制品工業(yè)：牛奶分離； 淀粉工業(yè)：淀粉于蛋白質(zhì)分離； 油脂工業(yè)：食油精制； 飲料工業(yè)：啤酒、果汁等的澄清； 脫水蔬菜制造業(yè)：預(yù)脫水干燥處理；,三、離心分離機(jī)的分類(lèi),過(guò)濾式離心機(jī)： 轉(zhuǎn)鼓上有孔，過(guò)濾分離，分離因數(shù)小，適用于易過(guò)濾的晶體懸浮液

11、和較大顆粒懸浮液的分離及脫水處理。 沉降式過(guò)濾機(jī)： 轉(zhuǎn)鼓上無(wú)孔，沉降分離，分離因數(shù)中，適用于分離不易過(guò)濾的懸浮液。,1）操作原理,分離式離心機(jī)： 轉(zhuǎn)鼓無(wú)孔，轉(zhuǎn)速高，分離因數(shù)大，用于乳濁液的分離和懸浮液的增濃或澄清。,三、離心分離機(jī)的分類(lèi),常速離心機(jī)： Kc 3000，用于分離顆粒不大的懸浮液和物料的脫水； 高速離心機(jī)： 3000 Kc 50000，用于分離乳狀和細(xì)粒懸浮液； 超高速離心機(jī)： Kc 50000，用于分離極不易分離的超微細(xì)粒的懸浮系統(tǒng)和高分子的膠體懸浮液。,2）離心分離因數(shù)大小,操作方式：間歇式和連續(xù)式離心機(jī)； 轉(zhuǎn)鼓主軸位置：臥式和立式離心機(jī)； 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體和沉渣的運(yùn)動(dòng)方向：逆流式和

12、并流式； 卸料方式：人工卸料、重力卸料、刮刀卸料、活塞卸料、螺旋卸料、離心卸料和進(jìn)動(dòng)卸料等離心機(jī)； 分離工藝操作條件：常用型和密閉防爆型。,三、離心分離機(jī)的分類(lèi),四、典型離心分離機(jī),（一）臥式離心機(jī)： 臥式螺旋卸料離心機(jī)*； 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)； 臥式離心卸料離心機(jī)； 刮刀卸料離心機(jī)；,（二）立式離心機(jī)： 自動(dòng)排出式離心機(jī)； 振動(dòng)式離心機(jī)； 三足式吊袋上卸料離心機(jī)； 三足式刮刀下卸料自動(dòng)離心機(jī)； 高速管式離心機(jī)； 碟片式離心分離機(jī)* 。,四、典型離心分離機(jī),（一）臥式螺旋卸料離心機(jī),能在全速下實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、分離、洗滌、卸料等工序，是連續(xù)卸料的過(guò)濾式離心機(jī)。,主要結(jié)構(gòu) 圓錐轉(zhuǎn)鼓 螺旋推料器 差速

13、器 篩網(wǎng) 過(guò)載保護(hù)裝置 其他附件：進(jìn)出料口、殼體、箱體及機(jī)座等,（一）臥式螺旋卸料離心機(jī),圓錐轉(zhuǎn)鼓：轉(zhuǎn)鼓上有孔，內(nèi)襯有篩網(wǎng)，與篩網(wǎng)共同作用分離濾液和濾餅； 螺旋卸料器：卸出濾餅； 差速器：調(diào)節(jié)螺旋卸料器和圓錐轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，使其保持一個(gè)微小的轉(zhuǎn)速差； 篩網(wǎng)：分離濾液和濾餅；,工作原理,通過(guò)過(guò)濾型錐形轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，利用濾液與濾餅離心慣性力的差異將其分離，并借助差速器調(diào)節(jié)螺旋推料器的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)濾餅的卸出。,工作過(guò)程,懸浮液由進(jìn)料管輸入螺旋推料器內(nèi)腔。 料液通過(guò)料斗口噴鋪在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)襯篩網(wǎng)上。 在離心力作用下，料液的液相通過(guò)篩網(wǎng)孔隙、轉(zhuǎn)鼓孔被收集在機(jī)殼內(nèi)，從排出口排出機(jī)外。,濾餅在篩網(wǎng)中滯留。在差速器作用下

14、，濾餅由小直徑處滑向大端，隨轉(zhuǎn)鼓直徑增大，濾餅加快脫水，直到推出轉(zhuǎn)鼓，以此實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、分離、洗滌和卸料的循環(huán)操作。,特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 連續(xù)性操作，生產(chǎn)效率高，具有過(guò)載保護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人安全操作； 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低； 適用于腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)物料的分離。 缺點(diǎn) 制造成本高； 濾餅中還存有濾液； 應(yīng)視不同的濾漿調(diào)整轉(zhuǎn)速差。,（二）碟式分離機(jī),特點(diǎn),應(yīng)用 碟式分離機(jī)用于乳濁液的分離和含有少量固相的懸浮液的澄清?；瘜W(xué)、制藥和生化工業(yè)應(yīng)用最廣泛。,A) 10-100個(gè)錐頂角為60-100的錐形碟片； B) 碟片距很短0.5-2.5mm，沉降距離極短，分離效果高； C) 碟片多，沉降面積大，增加分離效果； D)

15、抗對(duì)流效果高。,（二）碟式分離機(jī),分類(lèi), 用途： 澄清用碟式分離機(jī)和分離用碟式分離機(jī)。 進(jìn)料和排液方式： 敞開(kāi)式、半密封式、密封式。 按排渣方式： 人工排渣型、噴嘴排渣型、環(huán)閥排渣型。,主要結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)鼓：錐形碟片 傳動(dòng)裝置：主軸、離心摩擦聯(lián)軸節(jié)、螺旋齒輪等,它具有一密閉的轉(zhuǎn)鼓，鼓中放置有數(shù)十個(gè)至上百個(gè)錐頂角為60 100的錐形碟片， 碟片與碟片間的距離用帖附于碟片背面的狹條來(lái)調(diào)節(jié)和控制，一般碟片間的距離為0.52.5mm。,工作特點(diǎn),澄清用與分離用碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu)上區(qū)別在于碟片和出液口。,懸浮液從中心管加入，經(jīng)碟片底架引到轉(zhuǎn)鼓下方， 在離心力作用下，重度大的固相顆粒沿碟片下表面沉積到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，定期

16、停機(jī)取出。 澄清液則沿碟片上表面向中間流動(dòng)，由轉(zhuǎn)鼓上部出液口排出。,澄清用： 碟片不開(kāi)孔，出液口只有一個(gè)。,料液從中心管加入，由底架分配到碟片層的“中性孔”位置，分別進(jìn)入各錐形碟片間，形成薄層分離。 密度小的輕液沿碟片上表面向中心流動(dòng)，由輕液口排出； 重液則沿碟片下表面流向轉(zhuǎn)鼓外層，經(jīng)重液口排出。 乳濁液含有少量固相時(shí)，它們積沉于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上定期排渣。,分離用： 碟片開(kāi)孔，出液口有兩個(gè)（輕液、重液）。,5. 特點(diǎn)： 生產(chǎn)能力大，能自動(dòng)連續(xù)操作，并可制成密閉、防爆型。 6. 發(fā)展趨勢(shì)： 進(jìn)一步改善自動(dòng)化控制系統(tǒng)； 研制轉(zhuǎn)鼓材料，提高轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度； 研究轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體動(dòng)力狀態(tài)； 改善轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高分

17、離效果和生產(chǎn)能力，以及更好地滿足各種生產(chǎn)的工藝要求。,55,、人工排渣碟片離心機(jī),應(yīng)用： A、液-液分離，并含少量固體， B、固-液分離，固相含量小于%， C、澄清操作。 主要技術(shù)指標(biāo)： A、分離因子10000g以上； B、顆粒直徑0.0220m，固體含量10000g；B、適合含少量細(xì)顆粒的液液分離。 缺點(diǎn)：A、轉(zhuǎn)鼓與碟片間空隙大，不易發(fā)揮離心機(jī)的高效分離性能；B、停車(chē)清洗，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。,56,、噴嘴排渣碟片離心機(jī),應(yīng)用： 多用于cell濃縮，濃縮比在5-20。 主要技術(shù)指標(biāo)： A、分離因子5000g左右； B、適應(yīng)的顆粒直徑0.1-100m，固體含量25%， C、噴嘴2-24個(gè)，

18、 D、轉(zhuǎn)鼓d 900mm 優(yōu)點(diǎn)： A、顆粒富積好；B、處理量大，可達(dá)300t/h。 缺點(diǎn)：A、分離因子5000g，低，不適合于小顆粒的分離；B、富積的顆粒含水量大。,57,、活塞排渣碟片離心機(jī),主要技術(shù)指標(biāo)： A、分離因子5000-9000g； B、適應(yīng)的顆粒直徑0.1500m，固體含量10%)。,應(yīng)用： 多種顆粒的分離(0.1500m顆粒)，固體含量10%, 應(yīng)用范圍最廣,離心設(shè)備的選擇,基本參數(shù) 選擇,亞型,基本型號(hào),固體物濃度,顆粒 d，固液 密度,粘度,產(chǎn)物熱穩(wěn)定性,低溫離心,流量Q, 規(guī)模,規(guī)格、臺(tái)數(shù),氣溶膠,活cell,密封滅菌設(shè)計(jì),59,第三節(jié) 旋流分離機(jī)械（簡(jiǎn)介）,一、基本概念

19、與應(yīng)用 二、旋液器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 三、旋流分離器的特點(diǎn),一、基本概念與應(yīng)用,旋流分離技術(shù)： 一種高效節(jié)能型的分離技術(shù)，其關(guān)鍵部分是旋流分離器，簡(jiǎn)稱(chēng)旋流器。 原理： 利用切向注入的混合物高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)加速顆粒的沉降，非均相物料系在分離器內(nèi)形成向下的外旋流和向上的內(nèi)旋流，達(dá)到不同密度的相或不同粒度顆粒的分離。,基本概念與應(yīng)用,應(yīng)用： 具有密度差的固-液、氣-液、固-氣、液-氣、液-液以及固-固等非均相混合物的分離。 包括生物、食品（如淀粉生產(chǎn)、制糖工業(yè)、奶制品工業(yè)、食用油工業(yè)、啤酒工業(yè)、葡萄酒生產(chǎn)工業(yè)等）、三廢（廢氣、廢液和廢固）處理等領(lǐng)域中的澄清、增濃或脫水、分級(jí)、洗滌等分離過(guò)程，甚至還可以及強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)和分離于一身，用作旋流干燥器等。,二、旋液器的基本構(gòu)造與工作原理,旋液器： 用于液-液分離的旋流分離器稱(chēng)為旋液器。 一種利用離心沉降原理將非均相混合物中具有不同密度的相的機(jī)械分離設(shè)備。,基本構(gòu)造,1個(gè)分離腔： 圓柱形、圓錐形、柱-錐形 12個(gè)入口 2個(gè)出口,工作原理,懸浮液從圓筒上部的切向口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。 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