分离机械与设备

食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备第五章分离机械与设备第一节 离心分离原理及设备分类第二节 卧式螺旋离心机第三节 旋液离心分离机械与设备第四节 过滤机械与设备第五节 膜分离机械设备第六节 超临界萃取设备分离定义：食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质，根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特点而将物质分开的一种操作过程。混合物包括均相和非均相两大类，非均相混合物是由具有分界界面的两相所组成，而均相混合物则没有明显的界面。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备应用发酵的产品经常要经过分离或净化才能进入下一程序；淀粉、结晶或杂质等固形物料从原料液中的分离；纯净水的制备；蛋白质的提纯以及提取天然有效成份等。要运用一定的物理或化学方法，采用适当的分离机械与设备来加以操作。分离过程是食品加工中一个十分重要的操作。分离过程的投资常占生产过程总投资的50%~90%，用于产品分离的费用占到生产总成本的70%甚至更高。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备分离方法不同物性物质的分离方法不同，分离一般采用过滤、蒸馏、重结晶、萃取、离心及吸附等方法。过滤（根据截流性的差别）蒸发、蒸馏等（根据挥发度或汽化点的不同）；结晶（根据凝固点的不同）；萃取（根据溶解度的不同）；吸附（根据吸附能力的差别）；食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工业生产中的分离食品生产中的分离主要包括以下几类。（1）固一固分离固一固分离是根据不同固体颗粒的大小和密度等性质来分离，如筛分，又可纳入分级的范畴；（2）固—液分离固—液分离常利用过滤机等机械（3）固—气分离固—气分离常利用旋风分离器等将乳粉颗粒从热风中的分离；（4）液—液分离液—液的分离可利用离心机等机械食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备按分离原理分类从分离的原理上，可将食品的分离设备分为两大类。利用机械力和分离介质来进行分离的操作，包括：①利用离心力分离的分离设备，如碟式离心分离机；②利用离心力和流体力学性质中的惯性力来进行物料分离的旋液分离器；③利用机械力，在物料传递过程中通过过滤介质进行分离的板框过滤机、以及膜分离技术。超临界流体萃取技术，该技术利用某些溶剂在临界值上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一门新的分离技术。如二氧化碳超临界萃取。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备第一节离心分离原理及设备分类（一）离心分离的原理在食品的生产中，经常需要将固—固、固—液、液—液、固—液—液的混合物料中的组分加以分离。其中，固—液、液—液、固—液—液混合物料的分离操作，可称之为非均相系分离操作。悬浮液（是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统）和乳浊液（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）的分离，可采用离心方法。离心分离设备是利用分离筒的高速旋转，使物料中具有不同比重的分散介质、分散相或其它杂质在离心力场中获得不同的离心力，达到分离的目的。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备离心机应用离心机用于原料乳净化、奶油分离、淀粉脱水、食用油净化、豆制品浆渣分离、葡萄糖脱水等食品加工中，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化和固体分级等工艺过程。制糖工业：砂糖糖蜜的分离；奶制品工业：牛奶中分离奶油和脱脂乳；淀粉工业：从淀粉乳浆中制取淀粉；饮料工业：啤酒、果汁等的澄清；脱水蔬菜制造业：预脱水干燥处理；食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备分离因数分离因数：是指物料所受离心力与重力的比值，也等于离心加速度与重力加速度的比值。提高离心机分离因数是提高沉降速度、减少沉降时间的有力措施。分离因数与转鼓半径和转速成正比。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备分离因数＝离心力/重力

分离性能的重要指标离心机分类按操作原理的不同分类：过滤式离心机：在有孔的鼓内壁面覆以滤布，则流体甩出而颗粒被截留在鼓内的过程。易过滤的悬浮液。沉降式离心机：这是一种鼓壁上无孔，且分离的是悬浮液，则密度较大的颗粒沉于鼓壁，而密度较小的流体集中于中央并不断引出的过程。不宜过滤的悬浮液。分离式离心机：这是一种鼓壁上无孔，且分离的是乳浊液，则两种液体按轻重分层，重者在外，轻者在内，各自从适当位置引出的过程。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备离心机分类按操作方式的不同分类：间歇式离心机：是指转鼓对所承载的被分离而截留的物料有一定质量限度的离心机。在卸料时，必须停车或减速，人工或机械方法卸料。主要用以固—液悬浮混合液的分离。连续式离心机：整个设备的操作均在连续化状态下，用于固—液悬浮液和液—液乳浊液的分离。第二节卧式螺旋离心机在食品工业，这类离心机主要用于回收动植物蛋白，可可、咖啡等滤浆的分离以及鱼油去杂和鱼肉制取等。优点：分离因数高，能实现对悬浮液的脱水、澄清、分级的操作，对分离物料的适应性强，单位生产能力的功耗低。缺点：结构复杂，物料破碎率较高，沉渣含液量高，洗涤不充分，滤网制造要求较高。适用于食品工业中颗粒粒度大于75μm的悬浮液物料的固液分离，如食盐、玉米淀粉、酒精糟液等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、卧式螺旋卸料离心机食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备1.基本结构主要结构转鼓螺旋推料器差速器驱动装置进出料口壳体及机座等2.主要结构的作用主要由高转速的转鼓、与转鼓转向相同且转速比转鼓略低的带空心转轴的螺旋输送器和差速器等部件组成。转鼓：大端有分离液出口，小端有出渣口。差速器：调节螺旋卸料器和圆锥转鼓的转速，使其保持一个微小的转速差。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备3.工作原理螺旋输送器和转鼓做同向运动，在差速器的作用下，螺旋输送器的转速比转鼓略低。当要分离的悬浮液由空心转轴送入转筒后,在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备3.工作原理高速旋转的转鼓产生强大的离心力把密度大的固体颗粒甩贴在转鼓内壁上，形成固体层(也称为固环层)；水分由于密度较小，离心力小，因此只能在固环层内侧形成液体层，称为液环层。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备3.工作原理由于螺旋和转鼓的转速不同，利用螺旋和转鼓的相对运动把固环层的污泥缓慢地推动到转鼓的锥端，由排渣口连续排出；液环层的液体则靠重力由溢流口连续排至转鼓外，形成分离液。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备乳浊液悬浮液的分离在分离液—液系统的乳浊液和含极细颗粒的悬浮液时，需要有极大的离心力。碟式离心机的特点之一是转鼓半径较小，但转速很高。这样在使被分离料液获得所需离心力的同时，减小离心作用对鼓壁产生的压力。加速力一般都采用高转速小直径的转鼓。一般碟式离心机(简称分离机)均属于超速离心机。二、碟式离心机以叠加在一起的锥形碟片在高速旋转过程中对物料进行分离的设备。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。应用于乳品加工、淀粉提取等生产领域。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备1.碟式离心机结构碟式离心机主要由转鼓、变速机构、电机、机壳、进、出料管等构成。进出料管食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备转鼓主要由转鼓体、分配器、碟片、转鼓盖、锁环等组成。转鼓直径较大，为150~300mm，通常是由下部驱动。转鼓底部中央有轴座，驱动轴安装在上面，转速一般为5500~10000r/min在转鼓内部有一中心套管，其终端有碟片夹持器，其上装有一叠倒锥形碟片。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备碟片呈倒锥形，锥顶角为60º~100º，每片厚度0.3~0.4mm。碟片数量由分离机的处理能力决定从几十片到上百片不等。碟片间距与被处理物料的颗粒粒度和分离要求有关，范围在0.3~1.0mm之间，用于牛乳分离为0.3~0.4mm，用于分离酵母的为0.8~1.0mm。根据用途不同，碟片的锥面上可开若干小孔或不开孔。右图所示为一种开小孔的锥形碟片，用于牛乳等乳化液的分离。进出料管碟式离心机的进料管，有设在下部的，也有设在上部的。出料管都在上部。出料管口因功能不同而异，用于乳浊液两相分离的有轻液、重液两个出口；用于澄清的只有一个出口。用于乳浊液澄清的离心机，在出口处还装了一个乳化器，以使得在离心澄清过程中分离了的两相再次得以混合乳化后再排出。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备2.碟式离心机的工作原理混合液自进料管进入随轴旋转的中心套管之后，在转鼓下部因离心力作用进入碟片空间，在碟片间隙内因离心力而被分离，重液受到了较大的离心力向外周流动，轻液被迫向中心流动。轻液重液2.碟式离心机的工作原理在流动中，分散相不断从一流层转入另一流层，两液层的浓度和厚度随流动均发生变化。在中心套管附近，轻液沿中心套管与分离碟片之间所形成的通道中流出。在碟片间流动的重液被抛向鼓壁，而后向上升起并进入分离碟片与锥形盖之间的空隙而排出。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备轻液重液3.澄清型分离机用于澄清的分离机只有一个排出口供液体排出，其碟片上无孔，悬浮液从中心管加入，经碟片底架引到转鼓下方，在离心力作用下，重度大的固相颗粒沿碟片下表面沉积到转鼓内壁，定期停机取出。而澄清液则沿碟片上表面向中间流动，由转鼓上部出液口排出。4.碟式离心机特点碟式离心机的驱动结构使离心机转子高速旋转，是离心机设计中的核心技术之一。离心机的驱动结构应具有如下的基本要求：①工作转速范围内振动小，运行稳定可靠；②转速精度高；③升降速快；④噪音低；⑤体积小，结构简单。特点：生产能力大，能自动连续操作，并可制成密闭、防爆型。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备5．碟式离心机的操作碟式离心机是高速旋转的分离机，回转离心力极大，操作中，要注意安全。开机前，分离机必须按规定进行细致的清洗和正确的装配，以达到动平衡状态，并且在每次开机前认真检查转鼓的转动是否灵活，各机件是否锁紧，刹车是否处在松开状态，察看机座的油箱油面是否处于玻璃刻度位上，要防止虚油面的产生。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备过滤式离心机的应用过滤式离心机主要适用于溶液固相浓度较高、固相颗粒粒度较大(通常大于50μm)的悬浮液的分离脱水，已在食品、医药、化工、轻工等各行业得到广泛的应用。在食品工业上，过滤式离心机主要用于蔗糖结晶体的分离精制、脱水蔬菜制造的预脱水过程、淀粉的脱水、血块去血水、水果蔬菜的榨汁、回收植物蛋白及冷冻浓缩过程冰晶的分离等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备过滤式离心机的形式过滤式离心机有三足式过滤离心机、上悬式过滤离心机、刮刀卸料过滤离心机、活塞推料过滤离心机和离心力卸料过滤离心机等种类。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备过滤式离心机的形式按过滤操作过程分有间歇式和连续式。间歇式过滤离心机对物料的适应性强，操作弹性大，滤渣含液量低，滤液澄清度高。加上结构简单、价格低廉、操作容易掌握、维修方便等优点，在中小型工厂中得到广泛的应用。连续式过滤离心机由于安装了先进的电气—液压控制系统或采用单板机的自动程序控制，实现了操作过程的半自动或全自动，提高了过滤离心机的自动化程度和可靠性。三、三足式离心机三足式离心机是一种过滤式离心机，鼓壁上开孔，覆以滤布。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备1.三足离心机结构人工卸料三足离心机主要由转鼓、机壳、支柱、制动器、电动机等组成。转鼓又称滤筐，由不锈钢制成，鼓壁开有滤孔。转鼓由电机通过传动装置，最后通过装在其轴下端的V型皮带轮驱动。结构特点:外壳、转鼓和传动装置都通过减震弹簧组件悬在三个支柱上(故称作三足式离心机)，以减弱离心机转鼓运转时产生的振动。2.三足离心机工作原理三足式离心机的鼓壁上开孔，并覆以滤布，将待处理浆料注入其中随鼓壁一同旋转，液体受离心力后穿过滤布及壁上的小孔排出，而直径大于滤布孔隙的固体颗粒则被截留在滤布上形成滤层。当滤饼层达到一定厚度时，要停机除渣，采用人工方式，连同滤布袋一起将固体滤层从离心机中取出。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备3.三足离心机特点优点：对物料的适应性强，能按需要随时调整过滤、洗涤的操作条件，可进行充分的洗涤并得到较干的滤渣，固体颗粒几乎不受损坏，且运转平稳、结构简单造价低廉。缺点：间歇操作，辅助作业时间较长，生产能力低，劳动强度大。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备4.三足离心机应用三足式离心机适用于处理量不大，但要求充分洗涤的物料。为使物料在转鼓内均匀分布，避免载荷偏心，宜采用低速加料，高速过滤、脱水，降速或停机卸料。机械卸料与自动化的三足式离心机有程序控制装置可实现自动操作。三足式离心机广泛应用于食品工业中如味精、柠檬酸及其它有机酸生产中的结晶与母液的分离。第三节旋液离心分离机械与设备旋液分离技术是一种高效节能型的分离技术，它的关键部分是旋液分离器，简称旋流器。它是利用切向注入的混合物高速旋转产生的离心力来加速颗粒的沉降，非均相物料系在分离器内形成向下的外旋流和向上的内旋流，达到不同密度的相或不同粒度颗粒的分离。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备旋液分离器应用旋液分离器可用于具有密度差的固-液、气-液、固-气、液-气、液-液等非均相混合物的分离。包括生物、食品（如淀粉加工中分离胚芽、纤维及蛋白质，制糖工业，奶制品工业，食用油工业，啤酒工业，葡萄酒生产工业等）、三废（废气、废液和废固）处理等领域中的澄清、增浓或脱水、分级、洗涤等分离过程等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、旋液分离器的结构和原理基本构造：为一个分离腔和一至两个入口或两个出口。分离腔主要有圆柱形、圆锥形和柱-锥形三种基本形式。2.工作原理悬浮液从圆筒上部的切向进口进入器内，旋转向下流动。液流中的固体颗粒受离心力作用，沉降到旋液器内壁，在重力作用下随液流下降到锥形底的出口，在底流堆积，成为较稠的悬浮液而排出。2.工作原理澄清的液体或含有较小较轻颗粒的液体，则形成向上的内旋流，并随着进料而被挤入上部中心管，从顶部溢流管排出，称为溢流。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、旋液分离器和旋风分离器的比较相同点：①原理相同：都采用离心分离的方法除去内部杂质。②结构相同：就单个分离器而言，其结构大致相同。不同点：①用途不同：旋液分离器用于从液体中分离固体杂质，旋风分离器用于从气体中分离固体杂质。②设备体积不同：旋液分离器由于用于液体分离，液体密度较大，固单个分离器的体积较小；旋风分离器用于气体分离，气体密度较小，固分离器的体积较大。③设备组装方式不同：为了提高生产率，旋液分离器一般多个分离器并联使用，而旋风分离器一般单个分离器即可使用。二、旋液分离器和旋风分离器的比较三、旋液分离器的特点1.优点：结构简单；成本低，占用空间小、重量轻、维护费用少、能耗低（不到碟片式离心机的10%）、不需任何帮助分离的介质；安装灵活方便，旋流器可以任何角度安装；工作连续可靠，操作维护方便，一旦设计、调试好，就可以自动、稳定的工作。三、旋液分离器的特点2.缺点：由于剪切作用，容易将液滴（油滴或水滴）打碎乳化而恶化分离过程；通用性较差，处理不同性质的物料往往需要不同结构尺寸或操作条件的旋流器；管子内壁易磨损。由于湍流，分离能力不如离心机（超高速离心机）的大，即可分离的最小颗粒（边界粒度）没有离心机的小，但其边界粒度也达2um左右。四、旋液分离器举例使用注意：在淀粉乳的分离过程中，淀粉乳的密度过小（淀粉含量少），形成的淀粉沉积层在锥管下部不能封住底流口，影响分离质量；淀粉乳的密度过大，分离的淀粉沉积层过厚，来不及从底流口排出，表层部分会被旋流着的成分重新搅起，从溢流口排出，也会影响分离效果。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备第四节过滤机械与设备过滤是利用多孔介质（滤布、砂、硅藻土、多孔陶瓷、多孔塑料等）将悬浮液中的固体微粒截留而使液体自由通过，以使固液分离的操作。食品工业在生产饮料、果汁、糖浆、酒类等类产品时，常用过滤方式除去其中的固形物微粒，以提高产品的澄清度，防止制品日后随保存时间延长发生沉淀。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、过滤基础知识过滤操作过程中，被过滤处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被截留下来的固体微粒称为滤渣，而积聚在过滤介质上的滤渣层则被称为滤饼；透过滤饼和过滤介质的液体称为滤液。一、过滤基础知识工业上常用的过滤介质有三类：①粒状介质，如细砂、石砾、炭等；此类介质用于过滤固相含量极少的悬浮液，例如水的过滤和糖的脱色等。②织物介质，如金属或非金属丝编织的网、布或无纺织类的纤维纸；③多孔性固体介质，如多孔陶、多孔塑料等。常用于过滤含少量微粒的悬浮液，例如白酒、糖液。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、过滤过程一般包括过滤、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；洗涤：停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液，须用清水或其他液体洗涤，以得到纯净的固粒产品或尽量多的滤液；食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、过滤过程干燥：用压缩空气吹或真空吸，把滤饼毛细管中存留的洗涤液排走，得到含湿量较低滤饼；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。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、过滤过程过滤阻力和推动力：阻力主要来自过滤介质、支撑物和滤饼。推动力主要来自本身液柱压力、悬浮液表面压力、过滤介质下方抽真空和离心力等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备三、过滤机类型按过滤推动力可分为：重力过滤机、加压过滤机和真空过滤机。按过滤介质的性质可分为：粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶瓷介质过滤机和半透膜介质过滤机等。按操作方法可分为：间歇式和连续式过滤机等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备间歇式过滤机间歇式过滤机的过滤、洗涤、干燥、卸料四个操作工序在不同时间内，在过滤机同一部分上依次进行。它的结构简单，但生产能力较低，劳动强度较大。一般加压过滤机多为间歇式过滤机。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备连续式过滤机连续式过滤机的四个操作工序是在同一时间内，在过滤机的不同部位上进行。它的生产能力较高，劳动强度较小，但结构复杂。一般真空过滤机为连续式过滤机。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备四、加压式过滤机加压过滤机是在过滤介质或滤饼的一侧施加高于大气压的压力，在另一侧则是常压或略高于常压，由两侧压力差作为过滤推动力而进行过滤的装置。柱塞泵、隔膜泵、螺杆泵、离心泵、压缩气体以及来自压力反应器的物料本身都可提供加压的压力。常用加压过滤机多为间歇操作，包括：板框式压滤机、箱式压滤机和叶滤机等。由于带压卸料困难而限制了加压过滤机的连续操作。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备特点优点如下：①由于较高的过滤压力，过滤速率较大；②结构紧凑，造价较低；③操作性能可靠，适用范围广。加压过滤机的缺点主要是它的间歇操作方式，有些型式加压过滤机的劳动强度较大。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（一）板框式压滤机板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。它利用滤板来支撑过滤介质，滤浆因受压而强制进入滤板之间的空间内，并形成滤饼。板框式压滤机的结构主要结构滤板（洗涤板和非洗涤板）滤框滤布压紧装置支撑装置滤框和滤板一般为正方形，角上开有孔，压滤机组装后即形成供滤液、洗涤水或滤浆流动的通道。滤浆从框角上的小孔进入框内空间，滤液穿过滤布，进入板上，滤饼则留在框内。板上有沟槽，滤液沿沟槽流到左下角，从供滤液排出的小孔中排出，排出口处装有旋塞，可现场观察滤液流出情况。如果某板上滤布破裂，则该处排出的滤液必然混浊。1.料液通道；2.滤液出口；3.滤液或洗液出口；4.洗液通道滤框和滤板滤板、滤框可沿着导轨移动、开合。当压紧装置的压杆顶着活动端板向前移动时，就将滤板、滤框夹紧在活动端板与固定端板之间形成过滤空间。当压紧装置的压杆拉着活动端板向后移动时就松开滤板、滤框，从而可对滤板、滤框、滤布逐一进行卸渣、清洗。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备1.料液通道；2.滤液出口；3.滤液或洗液出口；4.洗液通道滤布和压紧装置滤布：分离滤浆和滤饼。压紧装置：提供推压力。一般依靠螺杆的旋转提供推压力，也有采用液压油缸驱动的。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备压滤机的进料方式压滤机的进料有底部进料和顶部进料两种方式。底部进料能够快速排除滤室中的空气，对于一般的固体颗粒能形成厚度均匀的滤饼。顶部进料，可得到最多的滤液和湿含量最少的滤饼，适用于含有大量固体颗粒，有堵塞底部进料口趋势的物料。大型的压滤机则采用底部和顶部同时进料方式。工作原理过滤：滤板和滤框的角上开有小孔，压滤机组装后即形成供滤液、洗涤水或滤浆流动的通道。利用滤板来支撑过滤介质（滤布），滤浆在加压下（0.1－1MPa）强制通过框角上的小孔进入框内空间，滤液穿过滤布，并形成滤饼，滤饼则留在框内。滤板上有沟槽，滤液沿沟槽流到从供滤液排出的小孔中排出。工作原理洗涤：

洗涤板下端出口关闭，洗涤液穿过滤布和滤框的全部向过滤板流动，从过滤板下部排出。结束后除去滤饼，进行清理，重新组装。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备特点优点：过滤面积大、占地小、构造简单、制造方便、过滤推动力大、对物料适应性好。缺点：装拆动强度大、间歇操作、滤饼洗涤慢、滤布易破损消耗量大。第五节膜分离设备膜分离技术是20世纪60年代以后发展起来的高新技术。膜分离是以高分子半透膜为分离介质，以膜两侧压力差或电位差为动力的物料分离单元操作。食品工业中应用较多的是液体物料的分离。膜分离技术一般可除去1μm

以下的固体粒子。膜的分类按膜的材料：树脂膜、陶瓷膜及金属膜；按膜化学组成：纤维素酯类膜、非纤维素酯类膜；按膜断面的物理形态或结构：对称膜、不对称膜(指膜的断面不对称)、复合膜(通常是用两种不同的膜材料，分别制成表面性层和多孔支撑层)，按膜的形状：平板膜、管式膜和中空纤维膜等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备目前硝酸纤维素膜和聚酰胺膜应用较为广泛。陶瓷膜和金属膜以其持有的性能和强度，在果蔬汁加工方面成为主导部件。一、膜分离的原理膜分离是以选择性透过膜为分离介质，以膜两侧压力差或电位差的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。膜分离过程的实质是小分子物质透过膜，而大分子物质或固体粒子被阻挡，所以膜必须是半透膜。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备膜水小分子大分子渗透液料液二、膜分离的特点与传统的分离方法相比，膜分离具有以下特点：膜分离过程的工作温度在室温，适用于对热过敏物质的处理。膜分离设备本身没有运动部件，所以很少需要维护，操作方便，可靠度高，能耗比较低。膜分离也有很多缺点，比如膜面易发生污染，造成膜分离性能降低，故需采用与工艺相适应的膜面清洗方法；稳定性、耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故使用范围有限；单独的膜分离技术功能有限，需与其他分离技术连用。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备水处理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备三、膜分离的类型根据分离驱动力，膜分离可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。虽然两者同属膜分离，但分离原理上有本质区别。因此，膜分离设备通常也分成压力式膜分离设备和电渗析膜分离设备两大类。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（一）压力驱动式

反渗透、纳米滤、超滤、微滤均为压力推动的膜过程，即在压力的作用下，溶剂及小分子通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（包括离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；纳米滤膜孔径为0.5～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为0.7～3MPa；超滤膜孔径为2～50nm，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1MPa；微滤膜孔径为0.1～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5MPa。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（二）电渗析式

电渗析采用带电的离子交换膜，在电场作用下膜能允许阴、阳离子通过，可用于溶液去除离子。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备其他推动力类型气体分离是依据混合气体中各组分在膜中渗透性的差异而实现的膜分离过程。渗透汽化是在膜两侧浓度差的作用下，原料液中的易渗透组分通过膜并汽化，从而使原液体混合物得以分离的膜过程。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备应用举例食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备膜分离法传质推动力分离原理应用举例微滤（MF）压差0.05～0.5MPa筛分除菌，回收菌，分离病毒超滤UF压差0.1～1.0MPa筛分蛋白质、多肽和多糖的回收和浓缩反渗透压差1.0～10MPa筛分盐、氨基酸、糖的浓缩、淡水制造渗析浓差筛分脱盐，除变性剂电渗析电位差电荷、筛分脱盐，氨基酸和有机酸分离渗透气化压差、温差溶质与膜的亲和作用有机溶剂与水的分离，共沸物的分离1um=1000nm四、压力式膜分离设备压力式膜分离根据所用膜的平均孔径大小，从小到大依次分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤四种。实际应用中可以根据要求分离的悬浮物或溶质分子大小来加以选择。压力式膜分离设备主要包括膜组件、泵以及辅助装置。其中膜组件是核心。所谓膜组件，就是将膜以某种形式组装在一个单元设备内，以便料液在外加压力作用下实现溶质与溶剂的分离。0.1~10um2~50nm0.5~5nm0.1~1nm食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（一）膜组件膜组件是膜分离设备的关键部件。一般膜组件有原料液的入口，保留液(浓缩液)出口和透过液的出口，组装系统时，需要将这些接口与系统的相应管路接通。膜组件的形式决定了膜的运行性能、清洗方便性、膜的维护性能等。1．板框式膜组件2．螺旋卷式膜组件3．管式膜组件4.中空纤维膜组件1.板框式膜组件板框式膜组件主要是由许多板和框堆积组装在一起而得名，其外观很像普通的板框式压滤机。所不同的是后者用的过滤介质为帆布、棉饼等，而前者用的是膜。板框式膜组件主要应用于超滤（UF），微滤（MF），反渗透（RO），渗透气化（PV）和电渗析（ED）。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备板框式膜流体流向示意图食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备板框式膜组件的特点优点：

①组装比较简单，可以简单地增加膜的层数以提高处理量；②保留体积小，压力降小，流液稳定，比较成熟；③操作费用低

④操作比较方便,可关闭单独的膜而不必要关闭膜组件；

⑤主要用于液体分离，适合于处理悬浮液较高的料液。缺点：①投资费用高——板框式膜组件组装零件太多；装填密度低；膜的机械强度要求较高；

②大的固体颗粒会堵塞进料液流通，撤卸清洗管道费时。2.管式膜组件管式膜组件是指在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上半透膜而得的圆管形分离膜，其支撑体的构造或半透膜的刮制方法随处理原料液的输入方式及透过液的导出方式而异。在所有膜组件中，圆管式膜组件的表面积／体积比是最低的。管式膜组件主要应用于超滤（UF），微滤（MF）和单级反渗透（RO）。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备管式膜组件原理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图12-3圆管式膜组件示意图1―原料液；2―渗过液；3―膜；4―刚性支撑管；5―渗余液食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备管式膜组件的特点优点：管子较粗，可调的流速范围大，故浓差极化较易控制；因进料液的流道较大，故不易堵塞，可处理含悬浮固体、较高黏度的物料，且压强损失小；易安装、易清洗(膜面的清洗可用化学方法，也可用机械法清洗如用泡沫海绵球之类的器具)、易拆换。缺点：单位体积所容纳的膜面积较小。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备3．螺旋卷式膜组件螺旋卷式膜组件所用的膜为平面膜。两层长方形的膜，中间夹一层支撑物，沿边黏合成长袋，膜袋口与一根多孔中心集水管密封接合，在膜袋外部的原水侧再垫一层网状型间隔材料。一根多孔中心集水管外壁上可黏接多个膜袋。黏在中心管上的膜袋连同膜外的网状间隔材料一起绕中心管卷绕膜卷。将若干膜卷装入圆筒形耐压容器。螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备密封密封密封多孔透水材料膜，上下两层食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备螺旋卷式膜分离器工作原理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.64螺旋卷式膜结构食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.65螺旋卷式膜组件食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备螺旋卷式膜组件的特点优点：单位体积膜面积大，结构紧凑。换膜容易，适用于反渗透。缺点：膜面流速一般为0.1m/s左右，浓差极化不易控制；另外，由于流道狭，易堵塞，不易清洗。大型螺旋卷式反渗透膜分离食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备4.中空纤维膜组件结构与毛细管式膜组件相类似，主要由中空纤维膜、高压室、渗透室、环氧树脂管板和壳体等构成。中空纤维膜的外径范围为50~100μm，内径范围为15~45μm。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备中空纤维膜食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备中空纤维膜组件的特点优点：装填密度大，故单位体积具有极高的膜面积；结构简单。缺点：由于纤维的长径比极大故流动阻力极大；膜面污垢的去除较困难，且只能采用化学清洗，因此对进料液的预处理要求严格。单根纤维管损坏时需要更换整个膜件。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（二）膜分离装置的工艺流程膜分离装置流程有一级和多级两类。一级流程是指进料液经一次加压操作的分离流程；多级流程是指进料液经过多次加压分离的流程。1．一级流程2．多级流程食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备1．一级流程在同一级中，排列方式相同的组件组成一段。一级流程可以分为一级一段和一级多段形式。一级一段连续式一级一段循环式一级多段连续式食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一级一段连续式如下图所示。料液一次经过膜组件透过液和浓缩液分别被连续引出系统。此流程操作最为简易，能耗最少。但这种方式透过液的回收率不高或浓缩液的溶质浓度不高，只适合于得率或分离效率要求不高的场合。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备

一级一段循环式食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一级多段连续式把前一段的浓缩液作为后一段的进料液，而各段的透过水连续排出。以这种方式操作，可获得高浓度小体积的浓缩液，也使透过液回收率得以提高。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备2．多级流程

膜分离系统的多级流程也可安排成多级直流式和多级循环式两种形式。多级直流式多级循环式食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备多级直流式多级直流式也称多级连续式，是把上一级的透过液作为下一级的进料液。对于以制水为目的的生产而言，这种方式的特点是透水水质大大提高，但水的回收率低。对于以组分分离为目的的操作，则可采用不同规格膜组件而得到不同的分离产品。

食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备多级循环式将上一级的透过液作为下一级的进料液，直至最后一级透过液引出系统，而浓缩液则从后一级向前一级并与前级的进料液混合后，再进行分离。这种方式既可提高透过液的回收率，又可提高透过液的质量。五、电渗析电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。是实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备电渗析原理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备电渗析的特点（1）耗电能与盐溶液的浓度成正比，不适合浓溶液（2）不能除去不带电荷的杂质。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备第六节 提取机械设备萃取与浸取一、萃取设备二、浸出机械与设备三、超临界流体萃取设备食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备萃取与浸取萃取是利用各组分在溶剂中溶解度的差异而使各组分分离的单元操作。与蒸馏一样，萃取也是分离和提纯物质的重要单元操作。若被分离的混合物是液体，则称为液—液萃取，简称萃取。若被分离的混合物是固体，则称为固—液萃取，又称浸取或浸提。如果在所用溶剂的超临界状态下进行萃取，则称为超临界萃取。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、萃取设备（一）混合澄清槽（二）筛板塔（三）转盘萃取塔（四）离心萃取器食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（一）混合澄清槽混合澄清槽如图4.48所示。它由混合槽和澄清器两部分组成，对应于混合和分离两过程。特点图4.48混合澄清槽食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备特点优点：是传质效率高，级效率80％以上，操作方便灵活，可间歇操作，也可连续操作，还可多个混合澄清槽串联在一起。缺点：占地面积大，每级均需安装搅拌装置，级与级之间需用泵输送。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备澄清器澄清器的作用是使已接近平衡的两液相分离开来，一般采用重力沉降方法，但由于两液相间的密度差不会很大，故分离时间往往较长。当两相密度差较小时，可采用离心式澄清器，以加速分离。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备混合槽混合槽中通常安装搅拌装置，目的是使两相充分混合，以利传质。图4.49中(1)用机械搅拌方法来实现两相的充分混合。(2)用喷射作用来实现混合。图4.49混合槽示意图(1)机械搅拌混合(2)喷射混合食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（二）筛板塔筛板塔是常用的液—液传质设备之一，不同形式的筛板塔结构如图4.50所示。普通筛板塔

脉冲筛板塔

往复筛板塔食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备普通筛板塔普通筛板塔图4.50(1)内配有若干层加工有许多小孔和一个溢流管(也称为降液管)的筛板。筛孔直径一般为3~9mm，孔距为孔径的3~4倍，板间距为150~600mm。工作原理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备工作原理工作时两液相分为分散相和连续相，分别由塔底和塔顶进入塔内。若轻液为分散相，由塔底进入塔内后，首先与第一块筛板接触，在密度差的作用下，通过筛板上小孔分散成细滴并向上移动；而作为连续相的重液则由重力作用沿各塔板横向流动，经降液管流至下层塔板时与上升的滴状分散相相遇，实现两相接触传质。液滴穿过连续相后，在第二层塔板之下又凝结形成清液层，该清液层在两相密度差的作用下，经上层筛板再次分散而上浮。由于塔内安装有很多塔板，经分散相多次分散，多次凝结，实现传质，达到分离目的。若以重液为分散相时，则应将降液管改为升液管，安装在筛板上方。在筛板塔内分散相的液体经多次分散和凝聚，而且筛板的存在又抑制了塔内的轴向混合，故其效率高，应用广泛。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备脉冲筛板塔脉冲筛板塔的基本结构与普通筛板相同，但没有溢流管，如图4.50(2)所示。工作原理食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备工作原理操作时，轻、重液相均穿过筛板面作逆流运动，分散在筛板之间不分层。由于普通筛板塔内轻、重相液逆向运动的相对速度小，界面湍动程度低，从而限制了传质效率的进一步提高。引入脉冲作用目的是为了提高流体间的湍动程度。产生脉冲的方法有往复泵、隔膜泵、压缩空气等。脉冲振幅范围为9~50mm，频率为30~200/min。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备往复筛板塔原理与脉冲筛板塔相同，但它采用将筛板固定在中心轴上，由塔顶的传动机构带动作上下往复运动。如图4.50(3)所示，往复振动的幅度范围3~5mm，频率可达1000/min。当筛板向上运动时，筛板上侧液体经筛孔向下喷射；当筛板向下运动时，筛板下侧的液体向上喷射，故使两相接触表面及湍动程度增加，因而传质效率高。往复筛板塔的传质效率高，流动阻力小，生产能力大，故在生产上应用日益广泛。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.50筛板萃取塔食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（三）转盘萃取塔转盘萃取塔的基本结构如图4.51所示。在塔体内壁面按一定间距装若干个环形挡板，称固定环。固定环把塔内空间分隔成若干个分割开的空间。在中心轴上按同样间距装若干个转盘，每个转盘处于分割空间的中间。转盘的直径小于固定环的内径。操作时，转盘作高速旋转，对液体产生强烈的搅拌作用，增加了相际接触和液体湍动，固定环则可抑制返混。转盘塔结构简单，生产能力大，传质效率高，操作弹性大，故在工业中应用较广泛。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.51转盘萃取塔食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（四）离心萃取器利用离心力使两相快速混合和分离的萃取设备。有多种型式。一种称为POD离心萃取器如图4.52所示，属卧式微分接触设备。在外壳内有一螺旋形转子，转速高达2000~5000r/min。轻相由外圈引入，重相由中心引入。在离心力作用下，重相由中心向外流，轻相由外圈向中部流，两相成逆向流动。最终，重相由螺旋最外层流出，轻相从中部流出。这种设备适于处理两相密度差很小或易乳化的体系。

食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.52离心萃取机食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、浸出机械与设备（一）浸取罐（二）立式浸泡式浸取器（三）卧式浸泡式浸取器（四）立式渗滤浸取器（五）平转式浸取器（六）搅拌式浸取器食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（一）浸取罐浸取罐又称固定床浸取器,为单级式接触设备。浸取罐的结构单个的浸取罐常用于中试或小规模生产。半连续性的多级逆流固定床浸提系统食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备浸取罐结构典型的浸取罐的结构如图4.53(1)所示。主体为一圆筒形容器，底部安装有支持被浸提固体物料的假底，溶剂均匀地喷淋于固体物料床层上。为了增强浸取效果，从底部排出的浸取液可用泵抽至上部喷淋管进行循环浸取。下部装有可开启的封盖。当浸取结束以后，打开封盖，可将物料排出。如图4.53(2)所示浸取罐下部装有加热系统，用以将挥发性溶剂蒸发，等于同时实现了溶剂回收。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.53提取罐食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备半连续性的多级逆流固定床浸提系统利用若干个浸取罐通过适当的溶剂和溶液管路连接，便可构成如图4.54所示的半连续性的多级逆流固定床浸提系统。新溶剂由固形物中浸余物含量最低的罐顶注入进行浸提，所得浸取液再泵入次一级的浸提罐，并依序连续操作。罐间设置热交换器，以确保浸取液的温度，提高浸取效率。这样，所得浸取液的浓度和固形物中浸余物含量逐罐提高，最后一个罐是刚投入原料和系统排出浸出液的一个罐。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.54多级逆流固定床浸提系统食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（二）立式浸泡式浸取器又称塔式浸取器。结构如图4.55所示。此类设备在油脂和制糖工业均有采用。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.55立式浸泡式浸取器浸取器由呈U形布置的三个螺旋输送器组成，由螺旋输送器实现物料的移动。物料在较低的塔的上方加入，被输送到下部，在水平方向移动一段距离后，再由另一垂直螺旋输送到较高的塔的上部排出。溶剂与物料成逆流流动。在浸取器内，物料溶解于溶剂中，故它属于浸泡式浸取设备。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（三）卧式浸泡式浸取器属于逆流式浸取器。其结构如图4.56所示。操作原理：物料由较低端加入，被输送到尾端后从端面开口处排出。溶剂则从较高端加入，浸取后的溶液从原料加入端的下方开口处排出。如此形成逆流操作。倾斜的器身保证浸取过程器内始终充满液体，而倾斜角度的调节则可控制溶液利用重力排出的速度。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备它的主体是一台倾斜的卧式(单或双)螺旋输送器。在浸取器的一端的上面设有固体物料的进口和溶液的排放口，另一端上面设有溶剂进口、端面设有残渣的排放口。器身下侧带有用于维持浸取温度的夹套。器身可在一定范围调节倾斜角度。图4.56卧式浸泡式浸取器残渣溶剂原料浸取物加热夹套螺旋食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（四）立式渗滤浸取器结构如图4.57所示。它实质上为一斗式提升机，所以也称为斗式浸取器。在垂直安置的输送带上有若干个料斗，物料被置于料斗内，料斗底部有孔，可让溶液穿流而过。新鲜物料在右侧顶部加入，到达左侧顶部后料斗即翻转，将浸取后的物料卸出。溶剂则从左侧顶部加入，借重力作用渗滤而下，在左侧与物料呈逆流接触。在底部得到中间混合液，用泵送至右侧上方，同样渗滤而下，但在右侧与物料呈顺流接触，在右侧底部得到浓的溶液。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（五）平转式浸取器又称旋转隔室式浸取器，也是渗滤式浸取器的一种。结构如图4.58所示。它是在密封的圆筒形容器内，沿中心轴向四周装置若干块隔板，形成若干个隔室。圆筒形容器本身绕中心轴缓慢旋转。隔室内有筛网，网上放物料。隔室底部可开启。实际上每一隔室相当于一固定床浸取器，当空隔室转至加料管下方时，即将原料加入于筛网上，当旋转将近一周时，隔室底自动开启，残渣下落至器底，由螺旋输送器排出。在残渣快排出前加入新鲜溶剂，喷淋于床层上，溶液流至筛网下方，然后用泵送至前一个隔室的上方再作喷淋，这样形成逆流接触。在刚加入原料的隔室下方排出的即为浸取液。这种设备广泛应用于植物油的浸取，也用于甘蔗糖厂的取汁。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.58平转式浸取器食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备（六）搅拌式浸取器一级浸取增稠器的浸取系统操作原理:新鲜溶剂加在第一级中，固体物料则加在最末一级。物料与来自前一级的液体相互接触，然后进入增稠器。在增稠器内分离。器底耙子将固体物料卸出，因固体仍含有相当量的液体，实际上为桨状，故可用泵打入下一级。为使接触更充分，可在两个增稠器之间安装一混合器。这种浸取系统与前面所示系统的差别在于它的固形物是以悬浮液状态在罐与罐之流动的。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一级浸取将固体先粉碎成200目左右的细颗粒(粒径0.074mm左右)，在有溶剂存在时，略作搅拌就可使它处于悬浮状态。接触一定时间后，再用一固液分离设备将固体颗粒分离出来，这样就构了一级浸取。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备图4.59使用增稠器的逆流浸取食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备三、超临界流体萃取设备超临界流体萃取(SCFE)是近30年来出现的一种新型的萃取分离技术，由于它具有低能耗、无污染、无残留和适宜处理易受热分解的热敏性物料等特性，使其在化学工业、能源、食品和医药等工业中广泛应用。超临界流体萃取原理超临界流体萃取应用超临界流体萃取系统设备超临界流体萃取流程食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备超临界流体萃取原理超临界流体萃取技术利用物质处于超临界区域，获得特别有利于萃取分离的特殊性能。到目前为止，在超临界流体萃取中应用最广泛的物质是CO2。超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，对物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化。因此，不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备超临界流体萃取应用超临界CO2萃取特别适用于脂溶性，高沸点，热敏性物质的提取，同时也适用于不同组分的精细分离，即超临界精馏。用超临界CO2作溶剂可对生物、食品和药物等许多产物进行提取和纯化。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备超临界流体萃取系统设备主要设备有：①溶剂压缩机(即高压泵)：用于将CO2从气态压缩到超临界态。②萃取器。③换热器与压力调节阀：用于调节超临界萃取系统的温度或压力,可使CO2的状态在超临界区域内或在超临界区域与非超临界区域间变化,从而满足萃取或分离的需要。④分离器和吸收器。其它辅助设备包括：辅助泵、阀门、调节器、流量计、热量回收器等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备超临界流体萃取流程常见有三种超临界萃取流程：控温萃取流程控压萃取流程吸附萃取流程食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备(1)控温萃取流程如图4.60(1)所示，是控制系统的温度，达到理想萃取和分离的流程。超临界萃取是在溶质溶解度为最大时的温度下进行，然后通过热交换器使萃取液冷却，将温度调节至溶质在超临界相中的溶解度为最小。这样，溶质就可以在分离器中加以收集，溶剂经再压缩进入萃取器循环使用。12342溶剂（1）图4.60超临界流休萃取流程示意图1.压缩机；2.热交换器；3.萃取器；4.分离器食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备(2)控压萃取流程如图4.60(2)：通过控制系统的压力分离。超临界萃取是在溶质溶解度为最大时的压力下进行，随后经减压阀降压，将压力调节至溶质在超临界相中的溶解度为最小。溶质可在分离器中分离收集，溶剂也经再压缩循环使用或者直接排放。溶剂34521（2）图4.60超临界流休萃取流程示意图1.压缩机；2.热交换器；3.萃取器；4.分离器；5.减压阀

食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备(3)吸附萃取流程如图4.60(3)所示：即通过吸附方式分离，它包括在定压绝热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质，然后借助合适的吸附材料(如活性炭等)以吸收萃取液中的溶质，并采用适当方式将溶质从吸附材料中分离出，溶剂也经再压缩循环使用或者直接排放。溶剂316（3）图4.60超临界流休萃取流程示意图1.压缩机；3.萃取器；6.吸附器食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备本章小结食品加工过程涉及各种分离操作。主要包括原料分选、离心分离、压榨、过滤、提取、膜分离以及粉尘回收等。这些操作均可采用不同原理、分离效率和机械化自动化程度的分离设备加以实现。食品原料的分选可用筛分、力学、光学、电磁学等原理的设备进行。其中筛分式分级和选别机械仍然是目前应用最广泛的分选机械。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备本章小结离心分离机械可以分为过滤式、沉降式和分离式三大类。各类离心分离机又可根据操作方式和结构特征进一步细分。应当根据物料体系和分离目的选择离心分离机。过滤机械设备用于对食品液体（滤浆）进行分离。各种过滤设备借助于过滤介质将滤浆分成滤渣和滤液。过滤介质可为粒状、织物或多孔性固体。过滤机的推动均为过滤介质两侧的压差。过滤设备可分为重力式、加压式和真空式三类，食品工业应用最多的是加压式和真空式。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备本章小结压榨主要用于从动植物原料中榨取有用液体成分。压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。前者适用于小规模生产或传统产品的生产过程，后者可适用于不同生产规模的需要，其主要型式有螺旋式、辊式和带式等。利用溶剂对食品中的成分进行分离的设备可以分为液-液萃取、浸取和超临界萃取设备三类。其中用于从固体物料中提取可溶性成分的浸取设备应用最为广泛。超临界萃取设备多用CO2及为萃取剂，它在超临界状态下所表现的性质对萃取极为有利。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备本章小结膜分离设备可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。前者又可进一步分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤设备，它们依次可以将无机盐、低分子糖类、蛋白质和微生物细胞从主体料液中分离出来。电渗析膜分离设备适用于离子状态成分的分离。将颗粒或粉末状物质从气流中分离回收所用的设备有干式、湿式和静电式三大类。其中以干式粉尘回收设备应用最为广泛，主要形式有沉降器、旋风分离器和布袋过滤器等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备思考题简述各种分选机械设备的原理、特点及自动化程度。讨论不同类型离心机分离机的结构特点与应用场合。请列举三例不同类型的过滤设备在食品工业中的应用。简述布赫榨汁机、螺旋压榨机和带式压榨机结构特点、工作原理与适用场合。图示说明利用简单浸取罐构成半连续多级逆流浸取系统的工作原理。图示说明利用超滤回收乳清中乳糖和浓缩乳清蛋白的系统流程。举两例在一条食品加工线上包含三种不同类型分离设备的食品加工过程例子。为什么反渗透膜分离设备需要用多级离心泵进料，而在循环环内只需要单级离心泵？食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备自测题一、判断题二、填空题三、选择题食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、判断题植物性食品原料一般采用筛分原理分级机械设备。滚筒式分级机的进料端的筛孔最小。分离式离心机可用于分离悬浮液和乳化液。如果悬浮液中固形物含量大且粒度较大，可以采用碟式离心机进行分离。奶油分离三用机可以在任何条件下独立完成牛乳的标准化操作。在膜浓缩系统中，通常设一个浓缩(循环)环。超滤膜浓缩装置中，通常只需一台单级离心泵进料即可。所有的膜分离系统均需要配备冷却器。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备一、判断题反渗透膜浓缩的循环需要用多级离心泵以克服浓缩液侧的渗透压。布袋过滤器在温度高于100℃的环境中，滤袋的材料不能使用天然织物。静电除尘器只能去除被处理粉尘中的带电粒子。袋式过滤器大多采用逆气流方式除去袋中积粉。旋风分离器的工作气体流速不得低于25m/s。超临界流体萃取系统流程中必有换热器。只要超滤设备中的膜组件更换成几何尺寸相同的反渗透膜组件就可进行反渗透操作。一台电渗析器可采用多对电极。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、填空题离心分离机可根据：(1)

、(2)

、(3)

、(4)

、(5)

进行分类。按操作原理，离心分离机可以分为

式、

式和

式三种。常用于水果榨汁的两种连续压榨机是：

和

。食品加工厂常见过滤设备有：

、

、

、

等。食品工厂机械与设备——第五章分离机械与设备二、填空题除了榨汁机和过滤机以外，另外三种典型的用于果蔬加工的分离机械设备是：

、

和