课件：第五章物料分离机械一h.ppt

食品加工机械与设备,任课教师：张鸿雁 电话： 电子邮箱：,第五章 物料分离机械,第一节 概述 第二节 压榨机械与设备 第三节 过滤设备 第四节 离心机 第五节 萃取机械 第六节 膜技术设备 第七节 蒸馏设备,第一节 概 述,分离目的 未净化的牛乳，由脱脂乳和稀奶油组成。淀粉乳由水、果胶和淀粉组成。毛油由油和杂质组成。桔皮汁由桔油和纤维组成。果汁由果汁、纤维、果肉组成。 为便于后续工序处理，必须将各组分分离，然后按标准调节。,一、物料特性、分离 形式及特点 二、食品工业产品分离的技术要求,一、物料特性、 分离形式及特点,1、均相物系的分离：须造成一个两相物系，且根据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移而分离； 2、非均相物系的分离：可用机械方法； 3、各种分离方法的分离原理与适用范围：,机械分离,矿泉水工艺流程图,果汁、果茶成套生产设备及工艺,二、食品工业产品 分离的技术要求,1、保持物料的天然性，即最大限度地保持食品固有的色，香，味及营养成分免遭损失或破坏； 2、具有较高的物料分离效率； 3、满足食品卫生要求。,第二节 压榨机械与设备,一、压榨原理与应用 二、典型压榨机械,一、压榨原理与应用,1、压榨原理： 是通过压缩力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单元操作； 在压榨过程中，将物料置于两个表面（平面、圆柱面或螺旋面）之间，对物料施加压力使液体释出，释出的液体再通过物料内部空隙流向自由表面。 操作过程主要表现为固体颗粒的集聚和半集聚过程，也涉及到液体从固体中的分离过程；,2、压榨作用方式： 压榨的操作压力来自于使得物料占用空间缩小的工作面相对运动。 压榨的加压与分离方法有以下三种：,平面压榨： 即利用两个平面，其中一个固定不动，另一个靠所施加的压力而移动，将物料预先成型或以滤布包裹后置于两平面之间。 可在一次处理中利用一组沿垂直方向叠合的压榨单元，共用一个排液设备，加压方法采用液压最方便，操作压力可以很高，灵活性也大；,螺旋压榨： 通常利用一个多孔的圆筒表面和另一个螺距逐渐减小的旋转螺旋面之间逐渐缩小的空间，使物料通过该空间而得到压缩。此种设备一般由原动机提供动力，外筒表面沿全长有孔以允许液体能连续排出，易实现自动化、连续化。,轮辊压榨：即利用旋转辊子之间的空间变化进行压榨，并备有分别排出液体、固体的装置，辊子表面需要适当地刻出沟槽。,3、提高压榨效率的措施： 出汁率是压榨机的主要性能指标： 出汁率=榨出的汁液量/被压榨的物料量100% 压榨操作选用时优先考虑的因素：温度，对物料施加的压力及其施加方法；,提高效率的措施： 加热； 酶处理方法； 向浆料中加入稻壳，木浆纤维等作 为助滤剂； 控制所施加压力的大小。,4 压榨机械的应用： 常用于榨油、榨汁；,二、典型压榨机械,1、基本构成要素： 喂料机构； 压榨机构； 分离装置； 传动装置。,2、分类： 按操作方法： 间歇式：手动螺杆，液压，气囊式，卧式液力活塞，柑橘； 连续式：螺旋，辊式，离心，安德逊榨汁机，带式；,螺旋式压榨机,属于连续操作型；装备榨取果蔬汁液的方法广泛用于番茄、菠萝、苹果、柑桔汁液的制取。 结构： 圆筒筛； 压榨螺杆； 调压装置； 螺旋压榨机.attach,结构主要由螺杆、顶锥、料斗、圆筒筛、离合器、传动装置、汁液收集器及机架组成。工作时，物料由料斗进入螺杆，在螺杆的挤压（压力达1.2MPa）下榨出汁液，汁液自圆筒筛的筛孔中流入收集器，而渣则通过螺杆锥形部分与筛筒之间形成的环状空隙排出。环状空隙的大小可以通过调整装置调节。间隙大，则出汁率低；间隙小，则出汁率高，但汁液变浊。 启动时应将环状空隙调大，避免负荷突变而影响工作。,圆筒筛 一般用不锈钢卷成，外围设有加强环； 为便于清理及检修，可分成上下两半，通过螺栓紧固； 孔径一般为0.3-0.8mm，挤压压力可达1.2MPa。,压榨螺杆 为使物料进入后受到挤压，螺杆螺距沿进料口向出料口方向逐渐减小，螺槽深度也逐渐变小，从而使得螺槽容积逐渐减小； 螺杆容积缩小的程度可用压缩比表示： 压缩比= 进料端的第一个螺旋槽容积/出渣口最后一个螺旋槽容积 一般可达20：1 调压装置；,为提高榨汁效率，有些螺旋榨汁机采用两次挤压工艺； 螺杆为两段结构： 第一段为喂料螺杆，其直径不变而螺距逐渐变小，主要用于输送物料和对物料进行初步挤压； 第二段为压榨螺杆，其直径沿轴向变化，螺距逐渐缩小，从而不断增加对物料的挤压程度。,喂料螺杆和压榨螺杆之间断开，转向相反，物料经过喂料段初步挤压后呈松散状态并翻身后进入压榨段。 两螺旋不在同一轴，外轴是空心的，内轴从外轴空心穿过，内轴与第二段螺旋直联，外轴与第一段螺旋相联，转速相同而方向相反。,调压装置 出渣口螺杆的顶锥部与筛筒之间的环形间隙大小可决定压榨螺杆对物料施加的挤压力； 此环形间隙大小可通过手柄使螺杆沿轴线方向移动进行调节。 空隙小，汁液增加，但可能得到的汁液质量不良，使汁液变浊物质和汁液一起压榨出来 空隙大，出汁率低,螺旋榨油设备,螺旋榨油机原理图,我国螺旋榨油机的型号是按榨膛内径命名的，已定型的三种产品是ZX10型榨油机、ZX18型螺旋榨油机和ZY24型螺旋榨油机，它们都属于中小型榨油机。目前国内正在研制的大型螺旋榨油机的日产量可达200t。,螺旋榨油机,四级压榨榨油机,螺旋榨油机,液压裹包式压榨机,利用液压系统产生的压力对待榨物料加压榨汁，为间歇操作型； 特点：工作压力大，加压均匀，工作平稳； 生产能力较低，劳动量较大； 榨出的汁液在空气中暴露的面积较大； 结构图见教材132页5-4,立式液压榨油机,目前，我国采用的立式液压榨油机主要是90型液压榨油机，这种榨油机的特点是结构比较简单，操作使用方便。但由于是间歇操作，装卸饼的劳动强度大，因此它仅适用于小型榨油厂使用。,立式液压榨油机,卧式液压榨油机,卧式自动液压榨油机适用于软质高油分的油料如可可仁、芝麻、花生仁等的连续压榨取油。特点是饼块横置，流油通畅，提高出油效率，清渣和卸饼自动化。卧式液压榨油机由主油缸、副油缸、圆柱螺杆、榨缸、进浆阀、液压系统、电气系统等组成。,卧式液压榨油机,带式连续榨汁机,特点： 逐渐升高的表面压力及剪切力可使汁液连续榨出，出汁率高，果渣含汁率低，清洗方便； 但是压榨过程中汁液与大气接触面大，对车间环境卫生要求较严；,带式压滤原理图,苹果汁双级压榨系统,液力活塞式榨汁机,结构图见教材134页5-6 特点： 性能可靠，自动化程度高； 压榨过程密闭，卫生条件好； 生产效率高； 适用于各类水果，蔬菜的榨汁； 并适用于生产量大的自动生产线；,柑桔全果榨汁机,功能用途：该机是果汁生产线中的专用设备，用于榨取柑、桔、橙、柠檬等果实的原汁。该机具有独特的榨汁原理。榨汁时不必将水果切开，对整个果子挤压获取果汁。经过专门的装置，压榨过的水果将被分成四部分：果皮、果皮油乳化液、桔膜、籽和果皮块，果浆果汁。由于果皮基本不参与压榨，在果汁中混入的果皮油甚少，因而该机与其它类型的榨汁机相比，具有结构简单，所榨出的果汁口味好，质量高，其榨汁率也比其它机型要高。所以该机对提高果汁的质量和产量，以及充分利用原料具有独到之处。,新型的柑桔榨汁机利用瞬时分离原理，把柑桔汁与桔皮等残渣尽快分开，防止桔皮及籽粒中所含的苦味成分混入果汁，损害柑桔汁的风味。 1.基本结构 常用的新型柑桔榨汁机的结构原理如图所示。这种榨汁机具有数个榨汁器，榨汁器的上下两个多指形压杯,在压榨过程中，各自的指形条相互啮合，托护柑桔的外部以防破裂。下杯顶部有管形刀口的下切割器，可将柑桔底部开孔，使柑桔的全部果汁和其他内部组分进入下部的预过滤管。,柑桔榨汁机,GT6G10全果榨汁机传动系统图,2.压榨过程 柑桔送入榨汁机，落入下杯内，上杯压下，柑桔顶部和底部分别被切割器切出小洞，在榨汁过程中，柑桔所受的压力不断增加，从而将内部组分从柑桔底部小洞强行挤入下部的预过滤管内。果皮从上杯及切割器之间排出，通过滤管内部的通孔管上移动，对预过滤管内的组织施加压力，迫使果肉中的果汁通过，预过滤管壁上的许多小孔进入果汁集流器，同时那些大于过滤管壁上小孔的颗粒，如籽粒、桔络及残渣等自通孔管口排出。通孔管上升至极限位置时，完成榨汁的一个周期。,第三节 过滤设备,一、过滤分离原理及应用 二、典型过滤机械 三、过滤机的选择与应用,一、过滤分离原理及应用,2019/8/5,59,可编辑,悬浮液是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。固体颗粒是由许多单个颗粒及聚集在一起的颗粒团组成的混合体。 乳浊液是由液体和悬浮于其中的一种或数种其他液体所组成的系统，其中至少有一种液体是以液珠的形式，均匀地分散于一个不和它互溶的液体之中。乳浊液的稳定性低，当悬浮液珠达一定的大小时（临界的大小等于.）,组成它的两相会较快地分层。,过滤原理 过滤是以某种多孔性介质，在外力作用下使连续相流体通过介质的孔道时截留分散相颗粒，从而实现分离的操作 过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。 它是分离悬浮液最普通、最有效的单元操作之一，也可用于气-固体系的分离。 与沉降相比，过滤分离更迅速；与蒸发干燥等非机械分离相比，则能耗低得多。,过滤操作过程一般包括过滤、洗涤、干燥、卸料四个阶段。 过滤：悬浮液在推动力作用下，克服过滤介质的阻力进行固-液分离；固体颗粒被截留，逐渐形成滤饼，且不断增厚，因此过滤阻力也随之不断增加，致使过滤速度逐渐降低。当过滤速度降低到一定程度后，必须转入下道工序。,洗涤：停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液，必须用清水或其他液体洗涤，以得到纯净的固粒产品或得到尽量多的滤液。 干燥：用压缩空气排挤或真空抽吸把滤饼毛细管中存留的洗涤液排走，得到含湿量较低的滤饼。 卸料：把滤饼从过滤介质上卸下，并将过滤介质洗净，以备重新进行过滤。,过滤介质 用于促使滤饼的形成，并为滤饼的支撑物。 工业上对过滤介质的基本要求： 具有多孔性，滤液通过时阻力小，孔道大小应该能截留悬浮粒子； 具有足够的机械强度； 具有适当的表面特性，能加快卸除滤饼速度； 还应具有无毒、耐腐蚀和不易滋生微生物、易于清洗消毒等特点。,过滤介质 粒状介质：焦炭、石砾、细砂、木炭、碎石等。此类介质常用于过滤固相含量极少的悬浮液，如水的过滤和糖的脱色等。 织物介质：包括耐腐蚀的不锈钢丝、铜丝或镍丝等织成的各种形式的金属滤布，不锈钢丝滤布可用于酸性食品的过滤。也可用天然或人造纤维如：棉、毛、麻或各种合成材料编织成各种形式的非金属滤布，常用于淀粉糖浆、酱油、糖液的过滤，是食品工业中用得最广的过滤介质。 多孔固体介质（一般要能够再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等。 它们多做成板状或管状，耐腐蚀性好，孔隙小，强度高，常用于过滤含有少量微粒的悬浮液，例如白酒、糖液。,助滤剂：是在过滤前预覆在涂布上或添加在滤浆中以提高过滤速度的物质。 若悬浮液中颗粒过于细小将会使通道堵塞，或颗粒受压后变形较大，滤饼的孔隙率大为减小。造成过滤困难，往往加助滤剂以增加过滤速率。,助滤剂的加法有两种： 直接以一定比例加到滤浆中一起过滤。若过滤的目的是回收固体物此法便不适用。 将助滤剂预先涂在滤布上，然后再进行过滤。此法称为预涂。 助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒，能形成结构疏松而且几乎是不可压缩的滤饼。常用作助滤剂的物质有：硅藻土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。,净水器的原理,过滤操作中的推动力和阻力： 推动力：指滤饼和过滤介质组成的过滤层两侧的压力差p，常以作用在悬浮液上的压力表示； 来源：1 重力过滤（悬浮液本身的液柱压力，一般不超过50kPa； 2 加压过滤（在悬浮液表面加压，一般可达0.5MPa； 3 真空过滤（在过滤介质下方抽真空，通常不超过86kPa真空度； 4 离心过滤（利用惯性离心作用）； 阻力：过滤开始：过滤介质的阻力； 过程中：过滤介质的阻力+滤饼的阻力；,过滤分离在食品工业应用的形式： 滤饼过滤 以过滤介质上游所形成固体颗粒床层的渗滤作用为主要过滤机理，用于含大量不溶性固体的悬浮液的过滤（即含量大于1-2%）。 如从饴糖液中脱去糖渣，葡萄糖、食用油脱色后滤去活性炭、漂白土等。,过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象.exe，也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形成之后返回重滤。,深层过滤 颗粒尺寸比介质孔道小的多，孔道弯曲细长，颗粒进入孔道后容易被截留。同时由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用。颗粒紧附在孔道的壁面上。介质表面无滤饼形成，过滤是在介质内部进行的。 用于从液体中除去 少量不溶性固体；,膜过滤： 采用有机膜，多孔陶瓷介质膜和半透膜介质膜等膜材料，从液体中除去少量极细小质点的过滤； 实际操作中，常加助滤剂或絮凝剂，改善滤渣性能，提高滤速。此外，常“回滤”使料液易滤至澄清。,微孔滤膜滤过 截留粒径范围：0.0210m 滤除：细菌和细小悬浮颗粒 用途：精滤、热敏物料除菌、制备高纯水 超滤 含义：在透过溶剂的同时，透过小分子溶质，截留大分子溶质，截留粒径范围：120nm，相当于分子量为300300 000的各种蛋白质分子和胶体微粒。 截留粒径范围：120nm 滤除：细菌、微粒、大分子杂质 用途：制备注射用水、输液、中药注射液,过滤机的分类： 按过滤推动力分为： 重力（常压）过滤机； 加压过滤机； 真空过滤机； 按过滤介质的性质： 粒状介质过滤机； 滤布介质过滤机； 多孔陶瓷介质过滤机； 半透膜介质过滤机；,按操作方法： 间歇式过滤机： 重力过滤机； 板框过滤机； 厢式压滤机； 叶滤机 连续式过滤机： 转筒真空过滤机； 圆盘真空过滤机,间歇式过滤机 过滤、洗涤、干燥、卸料四个操作工序在不同时间内，在过滤机同一部位依次进行。它的结构简单，但生产能力较低，劳动强度较大。 连续式过滤机 四个操作工序在同一时间内，在过滤机的不同部位进行。生产能力较高，劳动强度较小，但结构复杂。多采用真空操作。,二、典型过滤机械,平底筛板啤酒麦芽汁过滤槽,特点： 过滤面积小，但以醪液中麦皮为过滤介质，无需外加； 可作为前过滤设备，其后配制硅藻土过滤机，可缩短一半时间；,多层过滤单元式麦芽汁过滤槽,特点：单位体积的过滤面积大； 各层过滤单元的滤饼较薄，过滤阻力低； 过滤单元相对独立，互不干扰； 过滤速度高；,板框过滤机,压力高0.8PMa 占地小 过滤面积大 间歇过滤,结构与工作原理：由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。板和框一般制成方形，其角端均开有圆孔，这样板、框装合，压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道。框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼的空间。 板框式压滤机.avi,板框式过滤机,板和框的结构如图所示。悬浮液从框右上角的通道1（位于框内）进入滤框，固体颗粒被截留在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布到达两侧的板，经板面从板的左下角旋塞排出。待框内充满滤饼，即停止过滤。如果滤饼需要洗涤，先关闭洗涤板下方的旋塞，洗液从洗板左上角的通道2（位于框内） 进入，依次穿过滤布、滤饼、 滤布，到达非洗涤板，从其 下角的旋塞排出。 板框压滤机原理.exe,如果将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3，则板框的组合方式服从1232123之规律。组装之后的过滤和洗涤原理如图所示。,特点：结构简单，造价低； 过滤面积大； 过滤推动力大； 管理方便，使用可靠，便于操作检查； 适用于低浓度悬浮液，胶体悬浮液，分离液相黏度大或接近饱和状态的悬浮液的过滤； 缺点：劳动强度大，生产效率低，滤饼洗涤慢，不均匀，滤布磨损严重；,4.20a 对置滚压式带滤机,4.20b 水平滚压式带滤机,图4.19 三级皮带压滤机结构示意图,叶滤机,常见的加压叶滤机类型有： 垂直滤槽，垂直滤叶型； 垂直滤槽，水平滤叶型； 水平滤槽，垂直滤叶型； 水平滤槽，水平滤叶型。 垂直滤叶型过滤机： 结构图见教材143页5-16 水平滤叶型过滤机： 结构图见教材144页5-17,结构与工作原理：叶滤机由许多滤叶组成。滤叶是由金属多孔板或多孔网制造的扁平框架，内有空间，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内，为滤浆所浸没。滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液后从其一端排出。过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤，故为置换洗涤。最后，滤饼可用振动器使其脱落，或用压缩空气将其吹下。 滤叶可以水平放置也可以垂直放置，滤浆可用泵压入也可用真空泵抽入。,主要优缺点： 叶滤机也是间歇操作设备。它具有过滤推动力大，过滤面积大，滤饼洗涤较充分等优点。其产生能力比压滤机还大，而且机械化程度高，劳动力较省。缺点是构造较为复杂，造价较高，粒度差别较大的颗粒可能分别聚集于不同的高度，故洗涤不均匀。,振动排渣叶滤机,振动排渣叶滤机是叶滤机的一种，如图所示。由罐体、罐盖、提升机构、振动器、滤片和气动蝶阀等组成。适用于植物油脱色后过滤、机榨毛油过滤、浸出混合油过滤和氢化油催化剂过滤。,YLZ系列振动排渣立式叶滤机,烛式过滤机,结构图见教材145页5-20 特点： 所得滤液澄清； 可采用较高操作压力； 可避免过滤堵塞现象； 易于滤饼的卸除及设备清洗； 寿命长，维护方便； 过滤元件为不锈钢，便于高温消毒；,带式过滤机,结构图见教材145页5-21 特点： 结构简单，过滤方向与沉降方向一致，洗液分离良好； 过滤面积小，滤带利用率低； 占地大； 适用于过滤粘性的，含固量少的具有挥发性的滤浆；,一种连续操作过滤机设备，其主体是一转动水平圆筒，表面有一层金属网，网上覆盖滤布，筒的下部浸入滤浆中 圆筒沿径向分隔成若干扇形格，每格都有单独的孔道通至分配头上 圆筒转动时，凭借分配头的作用使这些孔道依次分别与真空管及压缩空气管相通，因此回转一周每个扇格表面可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等工作 回转真空过滤机.avi,真空转鼓过滤机,分配头由紧密贴合的转动盘与固定盘构成，转动盘上的每一孔通过前述的连通管各与转筒表面的一段相通。固定盘上有三个凹槽，分别与真空系统和吹气管相连。 当转动盘上的某几个小孔与固定盘上的凹槽2相对时，这几个小孔对应的连通管及相应的转筒表面与滤液真空管相连，滤液便可经连通管和转动盘上的小孔被吸入真空系统；同时滤饼沉积于滤布的外表面上。此为过滤。,转动盘转到使这几个小孔与凹槽3相对时，这几个小孔对应的连通管及相应的转筒表面与洗水真空管相连，转筒上方喷洒的洗水被从外表面吸入连通管中，经转动盘上的