第六章食品分离设备

第六章食品分离设备第一节离心机

在乳品生产中，牛奶的脱脂、净化，或从桔皮中提取桔油、淀粉生产、豆浆生产等都要应用离心分离的方法，进行浆渣分离。一、离心分离的基础1、什么是离心分离

所谓离心分离，就是在离心力的作用下，分离液相非均一系的过程。体现这种离心分离的设备叫离心机。

2、离心分离的分类按照操作性质，分为过滤式离心机（离心过滤）、沉降式离心机（离心沉降）和分离式离心机（离心分离）。

离心过滤：通常用于固相含量较高、颗粒较大的悬浮液的分离。过滤式离心机的转鼓壁上有孔，一般转鼓内壁上还铺设有滤网和滤布。转鼓回转时，液相在离心力的作用下穿过滤布、滤网及鼓壁上的开孔排出鼓外，而固相则被滤布等过滤介质截流在转鼓内，形成滤渣，从而达到固－液分离的目的。

离心沉降：是用于固相含量较少，颗粒较细的悬浮液的分离。沉降式离心机的转鼓壁上无孔。当悬浮液随转鼓一起回转时，由于离心力的作用，固体颗粒因质量大而向鼓壁沉降，形成沉渣，在离心沉降的过程中，一般处理的悬浮液固相的容积浓度不超过5%，故亦称为离心澄清。

离心分离：习惯上是指两种重度不同且不相溶的两种液体形成的乳浊液或含有微量固体的上述乳浊液的分离。分离时，在离心力的作用下，液体按重度不同而分布，重度较大的重相在外层，重度较小的轻相在内层，固相则沉降在鼓壁上，各部物料通过一定的装置分别引出。用于这种分离过程的设备被称为分离机。它的转鼓也是无孔的。3、离心分离的原理物料在重力场中进行沉降时，由于重力场是均匀的，故物料中固体粒子或液体所受的力是不变的。而用离心机，在离心场内，物料产生的离心力随着旋转半径的不同而不同，且离心力场要比重力场大的多，所以采用离心分离机就可使悬浮粒子沉降速度大大加快，达到良好的分离效果。当离心机绕轴旋转时，物料所受的离心力为：（kg）式中：m－回转物料的质量G－回转物料的重量R－回转半径V－旋转的圆周速度

而故

由上式可知，离心力的大小，不仅与转鼓的半径R成正比，而且与转鼓转速n的平方成正比。因此，用提高离心机的转速来增大离心力，比增大转鼓的半径更为有效，但它将受到转鼓材料强度的限制，不能任意提高。所以转速高的离心机，其转鼓直径相对较小，而转速低的离心机，其转鼓直径相对较大，道理就在于此。

4、衡量离心机的工作效能的主要特征是它的分离因数

分离因数是指离心加速度与重力加速度之比或离心力与重力之比。

从而可知，分离因数大，意味着分离过程迅速，分离效果好，所能分离的微粒也越小；同时也意味着转速快，对制造转鼓及动平衡要求也相应提高。因此对那些分散度高、难分离的物料，要选用分离因数大的分离机。如牛奶和桔油的分离，均用高速离心机，其f>3000。二、离心机的分类1、按分离因数的大小，可将离心机分为：⑴、常速离心机（f<3000）主要用于颗粒不大的悬浊液和物料的脱水.⑵、高速离心机（3000<f<5000）主要用于分离乳状液和细悬浊液。⑶、超高速离心机（f>5000）主要用于分离超细粒的悬浊液和高分子胶体悬浮液。2、按操作原理，可将离心机分为：⑴、过滤式离心机转鼓上有孔，n=1000～1500r/min，f不大。适于过滤晶体悬浮液或进行较大颗粒分离、物料的脱水。⑵、沉降式离心机转鼓上无孔，常用于不易过滤的悬浮液或植物蛋白等。⑶、分离式分离机转鼓上无孔，n>4000r/min，f>3000常用于乳浊液的分离和悬浮液的增强。3、按操作方式分：间歇式、连续式。三、离心机的振动与平衡离心机同其他回转件一样，在运行时都有振动问题。它是影响安全生产的主要因素。产生振动的原因很多，主要有下述三种：⑴回转件不平衡引起的振动⑵外力引起的振动⑶共振引起的振动

四、应用实例㈠、碟片分离机

1、结构：碟式分离机是由室式分离机进一步发展而得。在转鼓里装有许多互相保持一定间距的锥形碟片，使液体在蝶片间成薄层流动而进行分离，减少液体扰动，减小沉降距离，增加沉降面积，大大增加分离效率和生产能力。碟式分离机用于乳浊液的分离和含有少量固相的悬浮液的澄清。在分离乳浊液时，往往还包含着液—液—固三相分离。2、碟式分离机分类⑴、按其进料和排液方式分为敞开式半密封式

密封式⑵、按按卸料料方式式可分分为停机排排除沉沉渣式式；连续运运转分分批自自动排排除沉沉渣式式；喷嘴排排渣式式碟片片分离离机。。3、工作原原理4、影影响分分离机机分离离效果果的因因素碟片上上开孔孔距轴轴线的的远近近，对对澄清清液的的澄清清度有有影响响。如如要求求轻液液澄清清度高高，则则开孔孔距轴轴线可可近些些，取取。。反反之如如果重重液要要求较较高的的澄清清度，，则（（∵停停留时时间长长或分分离时时间长长，分分离效效果好好）。。5、发发展趋趋势碟式分分离机机的发发展趋趋势是是进一一步改改善自自动化化控制制系统统，研研制转转鼓材材料，，提高高转鼓鼓的强强度；；研研究究转鼓鼓内流流体动动力状状态，，改善善转鼓鼓结构构，进进一步步提高高分离离效果果和生生产能能力，，以及及进一一步满满足各各种生生产的的工艺艺要求求。㈡、三足式式离心分离离机三足式离心心机是世界界上最早出出现的离心心机。它具具有结构简简单、适应应性强、操操作方便、、制造容易易等特点。。经过不断断改选这种种古老的离离心机至今今仍然是机机台数最多多、应用范范围最广的的离心机。。1、GLZ型无基础础立式刮刀刀卸料自动动离心机是一种新型型过滤式、、刮刀下卸卸料、间歇歇式离心机机。它集多多项高新技技术于一体体，如采用用电脑触摸摸屏程序控控制；变频频驱动，电电器制动；；特殊加料料装置，能能实现均匀匀平稳加料料和洗涤；；定制的弹弹性阻尼减减振装置，，无需浇注注基础；可可应用于密密闭、防爆爆场合等。。该机可以过滤滤粒度0.005mm以以上，固相浓浓度3%～50%的悬浮浮液，处理能能力从50kg/h～5t/h。⑴、工作过程程整个工作可概概括为五个过过程。电机通通过传动系统统带动转鼓绕绕主轴轴心回回转，形成离离心力场，达达到进料速度度，可称为启动过过程。被分分离的的悬浮浮液从从顶部部特殊殊的布布料系系统均均匀进进入，，形成成斜向向扇形形面到到达转转鼓，，在离离心力力的作作用下下，甩甩向转转鼓壁壁，沿沿鼓壁壁方向向均匀匀布料料，称称为加料过过程。液相相经转转鼓壁壁上的的滤网网与鼓鼓壁滤滤孔在在工作作转速速下被被抛向向机壳壳空间间，汇汇集在在底盘盘内，，经排排液管管排出出，而而固相相存留留在滤滤布的的内侧侧，称称为脱水过过程。如果果物料料需要要洗涤涤，则则洗涤涤水通通过洗洗涤管管加入入洗涤涤，称称为洗涤过过程。脱水水完成成后，，转鼓鼓降至至低速速运转转，然然后后接通通压缩缩空气气，在在气缸缸作用用下刮刮刀先先旋转转进刀刀，然然后自自上而而下运运动逐逐层把把滤饼饼刮下下来，，经转转鼓的的下部部出料料口卸卸出，，称为为卸料料过过程程。卸卸料料完完成成后后，，刮刮刀刀复复位位，，转转鼓鼓升升至至加加料料转转速速，，进进行行下下一一次次循循环环。。⑵、、性性能能特特点点：：处理理量量大大，，技技术术参参数数比比SGZ型型三三足足刮刮刀刀下下卸卸料料离离心心机机高高。。易易于于实实现现密密闭闭、、防防爆爆要要求求；；对转转鼓鼓内内外外面面进进行行精精加加工工，，大大大大改改善善了了机机器器的的动动平平衡衡，，使使机机器器运运转转平平稳稳。。并并且且刮刮料料时时，，刮刮刀刀离离鼓鼓壁壁的的距距离离可可缩缩减减至至最最小小（（1～～3mm，，也也就就是是残残余余料料层层薄薄，，普普通通三三足足离离心心机机的的残残余余料料层层厚厚至至少少在在5～～8mm左左右右））；；均匀加料和和洗涤装置置：本机采用专专门设计的的加料洗涤涤装置，可可以确保加加入的料液液沿转鼓高高度方向及及周向均匀匀布料，一一可避免布布料不均引引起的剧烈烈振动，二二可大量节节约洗涤水水用量，并并且洗涤效效果佳；选用德国专专业设计的的离心机专专用弹性阻阻尼减振器器，改变过过去三足离离心机的悬悬挂支撑结结构，使机器减振振效果得到到明显改善善。机器可可直接放置置在平整的的地面或楼楼板上，无无需浇注基基础和预埋埋地脚螺栓栓，方便了了机器的搬搬运和安装装；气动刮刀卸卸料机构，，安全、方方便、卫生生；电气控控制系统：：机器采用PLC可编编程序控制制器和触摸屏电脑脑程序设置置，变频驱驱动、电器器制动，并并配置了先先进的检测测监控仪器器，保证机机器安全而而可靠运行行。可翻转上盖盖或整体外外壳设计，，方便对转鼓鼓的彻底清清洗、更换换滤布及检检修与维护护。翻开动动作是通过过气缸来实实现，无需需人工参与与。全翻盖型翻翻上盖盖型⑶、典型用用途：它广泛用于于化工、食食品、医药药、矿业和和环保等领领域。2、SG系系列三足式式刮刀下部部卸料离心心机⑴、适用范范围：适用于粘度度大、亲水水性强、难难分离的含含中细度的的颗粒状或或纤维状物物的悬浮液液介质的分分离。⑵工作原理理：SG系列三三足式刮刀刀下部卸料料离心机其其分离原理理为过滤型型；进料卸卸料为间隙隙式。离离心机在高高速运转(装料转速速)时，开开始装料，，介质经进进料管，布布料管至布布料盘，在在布料盘上上获得足够够的离心力力而甩至转转鼓壁，在在离心力作作用下通过过滤网将液液体滤出，，液体(母母液)经底底盘集液槽槽至出液管管排出，当当滤饼重量量(或体积积)达到机机器额定装装料重量(或容量)时，关闭闭进料阀，，离心机加加速至额定定转速，对对介质更进进一步分离离，如需要要洗涤，打打开洗涤阀阀，对滤饼饼进行洗涤涤，同时将将洗涤液滤滤出，当达达到分离要要求后，离离心机低速速运转，刮刮刀装置按按规定程序序进行刮料料，滤饼经经转鼓卸料料孔穿过从从底盘卸料料斗落至接接料盘或输输送带上，，完成一次次工作循环环。⑶、结构简图图六、其他形式式的分离机上悬式离心机机它的操作方式式为间歇式。。各道工序的的变换，过去去主要靠人工工控制，目前前已逐步采用用机械、气功功、电气等元元件实现半自自动化或全自自动操作。在在传动方面也也在不断改进进，如主电机机逐步采用二二速或四速的的交流电机以以及直流电机机来替换单速速交流电机，，以达到调速、节能等目目的。此外，，加大转鼓的的容量也是发发展方向。其其次，如在进进料控制、物物料分布等方方面也有改进进。LW卧式活活塞推料离心心机差速器轴承座外壳推料螺旋转鼓进料出渣口出液口出液口第二节过过滤机一、过滤过程程和过滤机的的分类(一)过滤过过程过滤机是利用用过滤原理对对悬浮液进行行固一液分离离的机械。过过滤操作一般般可分为：过过滤、洗涤、、干燥、卸料料四个阶段。。1、过滤悬浮液在推动动力作用下，，克服过滤介介质的阻力，，进行固--液分离，固固体颗粒被截截留，逐渐形形成滤饼，且且不断增厚，，因此过滤阻阻力也随着不不断增加，致致使过滤速度度逐渐降低。。当过滤速度度降低到一定定程度后，必必须停止过滤滤，否则会造造成时间和动动力的浪费。。2、洗涤停止过滤后，，滤饼的毛细细孔中包含有有许多滤液，，须用清水或或其它液体洗洗涤，以得到到纯净的固粒粒产品或得到尽量多的滤滤饼。3．干燥用压缩空气吹吹或真空吸，，把滤饼毛细细管中存留的的洗涤液排走走，得到含湿湿量较低的滤滤饼。4．卸料把滤饼从过滤滤介质上卸出出，并将过滤滤介质洗涤，，以备重新进进行过滤。过滤介质是过滤机的重重要组成部分分。过滤介质质一般必须具具备以下条件件：①多孔性性，使滤液容容易通过，其其孔道的大小小应能使悬浮浮粒子得以截截留；②化学学稳定性，如如耐蚀性、耐耐热性等，③③足够的机械械强度。工业上常用的的过滤介质有有三类：①粒状介质质，如细砂、、石砾、炭等等。②织状介介质，如金属属或非金属丝丝编织的网或或布。③多孔孔性固体介质质，如多孔陶陶瓷管等。为防止胶状微微粒对滤孔的的堵塞，有时时用助滤剂(如硅藻土，，活性炭等)涂于滤布上上，然后按一一定比例，均均匀混合于悬悬浮液之中，，一起进过滤滤机过滤，形形成渗透性好好、压缩性较较低的滤饼，，使滤液能顺顺畅流通。(二)过滤机机的分类过滤机按过滤滤推动力可分分为：重力过滤机、、加压过滤机机和真空过滤滤机。按过滤介质的的性质可分为为：粒状介质过滤滤机、滤布介介质过滤机、、多孔陶瓷介介质过滤机和和半渗透膜介介质过滤机等等。按操作方法可可分为：间歇式过滤机机和连续式过过滤机等。间歇式过滤机机的特点：其过滤、洗涤涤、干燥、卸卸料四个操作作工序在不同同的时间内在在过滤机的同同一部位上依依次进行。它它的结构简单单，但生产能能力较低，劳劳动强度较大大。连续式过滤机机的特点：其四个操作工工序在同一时时间内在过滤滤机的不同部部分上进行。。它的生产能能力较高，劳劳动强度较小小，但结构较较复杂。二、过滤机的的选型过滤机选型时时，必须考虑虑的因素有：：1．过滤的目目的过滤为了取得得滤渣还是滤滤液或者二者者都要或二者者都不要。2．滤浆的性性质滤浆的性质是是指过滤特性性和物理性能能。滤浆的过过滤特性包括括滤饼的生成成速度、孔隙隙率、固体颗颗粒的沉降速速度、固相浓浓度等。滤浆浆的物理性能能包括粘度、、蒸汽压、颗颗粒直径、溶溶解度、腐蚀蚀性等。3．其它因素素主要包括生产产能力、操作作条件、设备备费用、操作作费用等。4、要做到到正确确的选选型除除考虑虑以上上因素素外，，必要要时还还须做做一些些过滤滤实验验。三、间间歇式式过滤滤机间歇式式过滤滤机有有重力力过滤滤器、、板框框压滤滤机、、厢式式压滤滤机、、叶滤滤机等等。(一)重力力过滤滤器砂滤器器是一一种最最简单单的过过滤设设备，，是此此类过过滤机机的代代表。。砂滤滤器内内设多多孔的的支承承板，，在其其上方方堆放放一定定厚度度的砂砂粒层层作过过滤介介质，，滤浆浆由上上方加加入，，靠重重力作作用往往下沉沉，固固体杂杂质被被砂层层挡住住，在在砂层层粒下下方可可得到到澄清清的滤滤液。。经过一一段时时间的的操作作后，，砂层的的过滤滤通道道多为为滤渣渣所堵塞塞，，必必须须加加以以洗洗净净，，通通常常可用用清清水水由由底底部部送送入入，，逆逆流流冲洗洗，，把把滤滤渣渣由由顶顶部部带带走走。。(二)板框压滤机

1、结构

板框压滤机由多块滤板（洗涤板）和滤框交替排列组成，滤板和滤框的数量视生产能力和滤浆的情况可以增减。其结构如图所示。组装时，滤板与滤框之间加滤布，借手动螺杆或液压机构将其压紧，两相邻滤布之间的框间为过滤空间。滤布除起过滤介质的作用外，同时还起到密封垫图的作用，防止板与框之间的泄漏。滤扳和滤框的四个角上开有通孔，组装后形成滤浆、洗涤液和滤液的通道。滤框框滤板板洗涤涤板板滤布布板框框组组合合示示意意图图2、、板板框框压压滤滤机机的的工工作作原原理理⑴、、过过滤滤流流程程见下下图图，，滤滤浆浆由由滤滤框框上上方方通通孔孔进进入入滤滤框框空空间间，，固固粒粒被被滤滤布布截截留留，，在在框框内内形形成成滤滤饼饼。。滤滤液液则则穿穿过过滤滤饼饼和和滤滤布布而而流流向向两两侧侧的的滤滤板板，，然然后后沿沿滤滤板板的的沟沟槽槽向向下下流流动动，，由由滤滤扳扳下下方方的的通通孔孔排排出出。。排排出出口口处处装装有有旋旋塞塞，，可可观观察察滤液液流流出出的的澄澄清清情情况况。。如如果果其其中中一一块块滤滤板上上的的滤滤布布破破裂裂，，则则流流出出的的滤滤液液必必然混混浊浊，，可可关关闭闭旋旋塞塞，，待待操操作作结束束时时更更换换。。此此种种结结构构滤滤液排排出出的的方方式式称称明明流流式；；另另一一种种称称暗暗流流式的的，，滤滤液液是是由由板框框通通孔孔组组成成的的密闭闭滤滤液液通通道道集集中流流出出。。这这种种结结构较较简简单单，，且且可可减少少滤滤液液与与空空气气的接接触触。。⑵、、板板框框压压滤滤机机的的洗洗涤涤流流程程如图图。。当当滤滤框框内内充充满满滤滤饼饼后后应应停停止止过过滤滤进进行行洗洗涤涤。。洗洗涤涤液液由由洗洗涤涤滤滤板板上上方方进进A，，穿穿过过两两层层滤滤布布和和整整个个滤滤饼饼厚厚度度，，从从相相间间的的滤滤板板下下方方流流出出，，洗洗涤涤速速率率仅仅为为过过滤滤终终了了时时过过滤滤速速度度的的1／／4。。板框压滤滤机的操操作压力力一般为为(3一一10)xl06Pa。3、板框框压滤机机的特点点是过滤面积积大、占占地小、、构造简单单、制造造方便、、物料适应性性强，但但装拆劳动强度度大、间间歇操作、滤滤布消耗耗量大。四、连续续式过滤滤机连续式过过滤机常常用的有有：转鼓真空空过滤机机、团盘盘真空过过滤机、、带式过过滤机等等。(一)转转鼓真空空过滤机机转鼓真空空连续式式过滤机机，过滤滤、第一一次脱水水、洗涤涤、第二二次脱水水、卸饼饼、滤布布再生等等项操作作工序同同时在转转鼓的不同同部位上上进行，，转鼓每每回转一一圈，完成成一个操操作循环环。它的的过滤推推动力为真真空，真真空度一一般为(0.5一O.8)×106Pa(400——600mm汞汞柱)左左右。1、组组成转鼓真真空过过滤机主要要由过过滤转转鼓、、带有有搅拌拌器的滤滤槽、、分配配头、、卸料料机构构、洗涤涤装置置和传传动机机构等等组成成。2、操作原原理如图所所示。。转鼓的的直径径一般般为0.3—4.5m，，长度度为0.3—6m，，转鼓鼓外层层覆盖盖滤布布，内内部有有分隔隔成彼彼此独独立的的10一30个个滤室室。每每个滤滤室都都有联联接管管与中中心的的分配配头连连接，，通过过分配配头使使转鼓鼓在转转动过过程中中，各各小室室轮流流地分分别与与真空空或压压缩空空气管管接通通。转鼓浸浸在滤滤浆槽槽内，，浸没没深度度约为为转鼓鼓直径径1／／3，，转鼓鼓浸没没的圆圆弧部部分与与真空空接通通，把把滤液液吸入入滤室室，通通过分分配头头引出出机外外，固固体颗颗粒被被截留留在滤滤布上，形形成滤滤饼，，该区区称过滤区区，第一一次脱脱水和和洗涤区区也与真真空相通通，把把滤液液和洗洗涤水水吸入入，通