第三章食品分选机械与设备

第三章食品分选机械与设备一、分选分级定义将一种混合物料按照一定的原那么分成两种或两种以上具有不同特点的物料的操作过程。分选：去除物料中的异物及杂质，如泥沙、石草等；分级：物料按尺寸、外形、密度、颜色或质量特性等进展分类。二、分选与分级的作用便于产品质量控制及消费过程控制设备平安。1〕保证产品一致规格〔到达商品规范〕；2〕提高原料利用率〔优质优价〕；3〕便于加工，提高质量；4〕降低本钱；5〕便于机械自动化消费。第一节概述三、分选分级的分类1、按物料宽度普通可采用筛分，通常圆形孔可以对颗粒物料的宽度差别进展分选和分级，长形筛孔可以针对颗粒物料的厚度差别进展分选和分级。如图12、按物料长度用旋转任务面上的袋孔〔普通称为窝眼〕对物料进展分选和分级，长颗粒的重心不能进入袋孔而跌出，短颗粒那么被袋孔带上去另行倒出。第一节概述图1圆形筛孔和长形筛孔的分别原理〔a〕圆形筛孔；〔b〕长形筛孔3、按物料密度主要用于颗粒的粒度或外形相仿但密度不同的物料，利用颗粒群的相对运动过程中产生的离析景象〔或称为自动分级〕进展分选和分级。颗粒群的相对运动可以由任务面的摇动或气流呵斥。第一节概述图2相对密度分级安装4、按物料流动特性利用物料的流体动力特性的差别，在垂直、程度或者倾斜的气流或水流中进展分选和分级，实践上是综合了物料的粒度、外形，外表形状以及密度等各种要素进展的分选和分级。其中水流分级主要用于不溶性物料，如淀粉制造，小麦去石等。第一节概述图3气流分级(a)垂直气流；(b)程度气流；(c)切线程度气流5、按物料电磁特性主要用于食品原料中去除铁杂质。6、按物料光电特性利用物料外表的颜色差别，分出物料中的异色物料，如花生仁光电色选机、大米色选机和果蔬分选机等。第一节概述图3色选安装原理1.料斗，2.保送带，3.探测器，4.光源，5.紧缩空气喷嘴，6.集料斗，7.控制系统7、按物料内部质量根据物料的质量目的〔如水分、糖度、酸度等化学含量〕进展分选和分级，采用的方法往往是物料的某些成分对光反射、透射和吸收、对电特性的影响、对磁特性的影响、对力学特性的影响、对温度特性的影响等无损检测的方法。从食品的平安性和营养性思索，内部质量的分选和分级比其他的分选和分级更具有广泛的意义，但由于涉及的相关领域的技术较多，因此分选和分级的难度更大，其关键问题是的如何获得可靠的信息和对获得的信息的提取与处置。8、按物料其他性质采用某些与物料的质量目的有关联的物理方法检测物料的内部质量并进展物料的分选、分级。如采用嗅觉传感器检测物料的味道；采用计算机视觉系统检测物料的纹理、灰度等。第一节概述振动分选筛是利用粉粒物料的不同粒度和粒形特征进展分选，将粉粒料经过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成假设干个粒度级别的过程。每一层筛面都可以将物料分成筛过物〔也叫筛下物〕和筛余物〔也叫筛上物〕两部分。第二节振动分选筛一、根本知识1、筛分效率评定筛分过程的数量目的。物料筛程越长，筛分效率越高，但单位筛面的消费才干越低；物料沿筛面速度越高，筛分效率越低；物料沿垂直于筛面的运动速度越高，细小颗粒越易穿过筛孔，筛分效率高，但动力耗费较大。第二节振动分选筛2、筛面组合消费过程中多个筛面组合运用。筛余物法：如图〔a〕所示，将前道筛面的筛余物送至后道筛面再筛，先提细粒后提粗粒，筛分产品从I到IV以次渐粗。优点是粗粒料的筛分道路长，筛面的检查、清理、维护方便。缺陷是一切大粒物料要从每层筛面流过，不但筛面易磨损，而且多数粗物料妨碍细粒料接触筛孔，降低筛分效率。筛过物法：如图〔b〕所示，将前道筛面的筛过物送至下道筛面再筛，先提粗粒后提细粒，筛分产品从I到IV以次渐细。优点是使筛面的负荷减轻，有助于提高筛分效率，同时筛面配置空间较紧凑。混合法：如图〔c〕所示，综合了前二种方法的优点，因此流程可以灵敏多变。第二节振动分选筛不同的筛分物料，都要根据其物料的详细特点、粗细粒的含量以及筛分的要求，来确定筛面的组合方式。第二节振动分选筛图5筛面的组合〔a〕筛余物法；〔b〕筛过物法；〔c〕混合法3、开孔率〔筛面利用系数、筛孔系数〕指整个筛面上筛孔所占的面积与总面积之比。与筛孔间距和陈列有关。对于编织筛面有：第二节振动分选筛图6筛孔陈列方式〔a〕正方形陈列；〔b〕正三角形在同样孔径和孔隙条件下，正三角陈列的开孔率比正方形的高16%。由于正三角形陈列的筛孔错开，添加了物料过筛时机；正方形陈列使物料在孔隙上经过无法过筛，严重影响分级效率。4、物料穿过筛孔的概率以编织面为例，直径为D的颗粒在筛面上经过筛孔的能够性仅为：当D越接近孔尺寸b时筛过的能够性越是大幅度降低。普通可将超越筛孔0.8-1.0的粒度级称为难筛颗粒。当颗粒虽为筛下级别，但它与筛面的相对运动速度到达一定值以上时，那么完全没有经过筛孔的时机。第二节振动分选筛图7颗粒经过筛孔的概率二、筛面的种类和构造筛面是筛分机械的主要部件。1、栅筛面采器具有一定截面外形的棒料，按一定的间距陈列而成，通常用于物料的去杂粗筛。栅筛面的特点是构造简单，是物料顺筛格方向运动。但曲筛是矩形截面不锈钢丝组成的弧面，物料与水的混合物垂直于筛格方向运动，制造较困难。第二节振动分选筛图8栅筛和曲筛2、板筛面由金属薄板冲压而成，又称冲孔筛面，薄板厚度为0.5-1.5mm。常用的筛孔外形是圆孔和长孔，圆孔是按颗粒的宽度进展分级，长孔是按颗粒的厚度分级，有时采用三角形孔或异形孔。板筛面的筛分效率受筛面的开孔率〔孔眼的外形、间距〕和陈列影响。优点是孔眼固定、分级准确，构造巩固、运用周期长；缺陷是筛板易产生波纹面、易堵塞。适用于颗粒物料，不宜处置粉体物料。第二节振动分选筛图9板筛面筛孔的陈列3、金属丝编制筛面由金属丝编织而成，亦称筛网。资料包括：不锈钢和有色金属〔高水分〕、低碳镀锌钢丝〔小负荷〕、高碳钢丝和合金弹簧钢丝〔大负荷〕。通常为方孔，或矩形孔，孔径大小在300目以上至25mm。包括平纹〔120目以下〕、斜纹〔120目以上〕。优点是轻便廉价、筛面利用系数大，经过才干强；缺陷是刚度、强度差，易变性破裂。适用于低负荷分级。可用于粉料筛分，也用于过滤。第二节振动分选筛图9金属丝编制方法〔平纹、斜纹〕3、金属丝编制筛面目数〔孔数〕就是每平方英寸上的孔数目。目数越大，孔径越小。普通来说，目数×孔径〔微米数〕＝15000。第二节振动分选筛筛孔尺寸标准目数4.75mm42.00mm101.00mm180.150mm1000.125mm1200.0750mm2000.0374mm4004、绢筛面由绢丝织成，或称筛绢。主要用于粉料的筛分，在面粉工业中粉筛用量最大。由于绢丝光滑柔软，所以在筛面中极易挪动而改动筛孔尺寸，运用时必需用大框架绷紧，较大孔的绢筛面都用绞织。筛绢的资料为蚕丝或锦纶丝，也可用两种资料混织。第二节振动分选筛三、筛面的运动方式筛分机械任务过程的根底是物料与筛面的相对运动。对于固定筛面而言，那么需求物料具有初始速度或是借重力产生的速度。对于大多数筛分机械而言，那么需求借筛面运动的速度和加速度来产生物料与筛面的相对速度。第二节振动分选筛图11筛面的运动方式静止筛面、往复运动筛面、垂直圆运动筛面、平面回转筛面、旋转筛面1、静止筛面物料靠自重在筛面作直线滑动，小于筛孔的颗粒经过筛孔进展分别。这种筛子因物料相对筛面的运动路程〔筛程〕较短，筛分效率较低。但构造简单，无需动力。常采用倾斜筛面改动物料速度和逗留时间。2、往复振动筛面筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来去除物料中细小杂物，其筛分效率及消费率均较高。常采用〔高频〕振动筛面使物料腾跃前进以减小筛孔堵塞。第二节振动分选筛3、垂直圆运动筛筛面在垂直平面作圆形或椭圆形平动，也可以作直线运动。物料在筛面上作小的跳动，颗粒不易堵塞筛孔。适用于流动性较差的细颗粒或非球形多面体物料。4、平面回转筛面筛面在程度面内作圆运动。物料在筛面上作螺旋线运动，筛程最长，自动分层效果明显。筛分效率及消费率均较高。通常为多层构造，适用于流动性差、自动分层困难的物料的筛分。第二节振动分选筛5、旋转筛面筛面呈圆筒形或多角筒形，绕一程度轴或倾斜轴旋转，物料在晒桶内做旋转或螺旋的翻转运动。因物料只与部分筛面接触，因此筛面利用率小，筛分效率较低，因此于物料的初清理或添加强迫性构件提高物料经过筛孔才干后用于粉料的筛分，适用于难筛粒含量高的物料。第二节振动分选筛四、筛面的传动方式筛面的传动方式是每种筛分机械的主要特征，它与支承机构决议了筛面的运动方式。同一种筛面的运动方式也可有不同的传动方式，常用的筛子传动方式包括：〔a〕曲柄连杆，〔b〕自振器，〔c〕振动电机，〔d〕偏心，〔e〕自定中心，〔f〕悬吊平衡，〔g〕单转，〔h〕平转，〔i〕转摆，〔j〕晃动。第二节振动分选筛四、筛面的传动方式不同的传动方式适宜于不同的工艺要求。曲柄连杆是常用的筛面传动方式，但平衡差、噪音大，构造复杂。自振器可以减小噪音，添加平衡性。振动电机是异步电机轴的一端或两端加偏重旋转件，对筛体施加扰力而产生反复运动。偏心和自定中心分别采用板弹簧和螺旋弹簧，使振动筛分别作往复运动和圆运动。由于筛面运动方式与支承机构亲密相关，尤其是支承构造约束筛面运动的自在度。悬吊平衡的多层筛面是每点的平面圆运动。单转是同一方向旋转，平转是同一平面旋转。转摆的每点运动轨迹不一样。晃动模拟多自在度的手工团筛。第二节振动分选筛五、摆动筛摆动筛与振动筛的区别：摆动筛又称摇动筛，在食品工厂中常称为振动筛。从物料在筛面上受力来看，摆动筛与振动筛是不一样的。摆动筛是以往复运动为主，而以振动为辅，摆动次数在600次/min以下。振动筛在选矿和粮食挑选中，常是一次筛分产品，物料在筛面上是猛烈跳动的，是以振动为主，其振动次数为800-1500次／min。1、摆动筛构造特点特点摆动筛常采用曲柄连杆机构，筛面是平的，因此全部筛面都在任务。摆动筛靠机体摆动和筛面倾角存在使物料前进。摆动筛制造和安装都比较容易，构造简单、互换筛面非常方便，适用于多种物料的分级。但是其动力平衡较差，运转时连杆机构易损坏，噪音较大。第二节振动分选筛2、摆动筛任务原理普通筛架上装有多层活动筛网，小于第一层筛孔的物料从第一层筛子落到第二层筛子，而大于第一层筛孔的物料那么从第一层筛子的倾斜端排出搜集为一个级别，其它级别依此类推。第二节振动分选筛图13筛体运动表示图1—筛面；2—偏心振动器3、摆动筛主要技术参数筛子：主要有三种型式：一种为钢条制成的；一种是金属丝或丝线编织的；一种是冲〔钻〕孔的薄金属板。食品工厂常用最后一种型式。为了减少筛孔被堵塞，常将筛孔做成圆锥形，孔由上向下逐渐增大，其圆锥角以70适。消费率：消费才干G为：G=B.q式中G-消费才干，kg/h；B-筛面宽度，m；q-筛面单位流量，kg/m.h。筛面单位流量q主要与物料在筛面上的流速有关，流量不能过大。因此，要提高G，只能增大B。但筛宽和筛长有一定比例，B过大其构造庞大，不便操作，物料也不容易沿筛宽均匀散落，筛宽普通在600-1200mm毫米内选取。第二节振动分选筛3、摆动筛主要技术参数物料运动特性：物料运动包括沿斜面的正向挪动〔与倾角有关〕、垂直的反向挪动〔与振幅、偏心轮转速和筛面倾角有关〕。物料正向挪动速度快，显然可使物料层处于较薄形状，从而添加过筛时机。假设该速度过快，就需求较长的筛面，否那么，就会呵斥来不及过筛的物料进入另一级中。另外，由于料层太薄，物料在筛面上跳动〔反向挪动〕过大而影响过筛时机。普通正向运动大于反向运动，才干使物料向出口挪动；必要的反向挪动有利于物料经过筛孔。第二节振动分选筛4、摆动筛任务本卷须知由于摆动筛采用偏心曲轴连杆机构传动，筛体做往复变速运动，由于加速度的影响，使筛体产生的惯性力很大，假设不采取平衡措施，就会呵斥筛体发生振动和噪音，以致影响部件的运用寿命。要使筛体不发生猛烈振动或减少振动，必需做到：筛体的左右吊杆长短要一致〔因有倾角存在，故前后不一致〕，同时任何一根都不得扭曲、变形；保证筛面张紧和安装平整，筛体不得向两侧倾斜；偏心机构和连杆应与筛体的长轴线方向一致，不得有偏向与扭曲，改换偏心套时要成对改换；偏心轴套与传动轴必需严密配合，不得松动。偏心轴套在轴壳内滑动而不发生晃动，轴壳与连杆衔接处必需严密平整，并且在同一中心轴线上。第二节振动分选筛5、摆动筛惯性力的平衡摆动筛中振动和平衡一对矛盾，为了防止发生猛烈的振动，除了在制造、安装中保证其精度外，设计上还必需采取措施，通常的方法是采取平衡重平衡，即在转轮上加设平衡重物，或对称平衡〔即采取双筛体的方法平衡〕。平衡重平衡：在程度位置〔a〕时，平衡重产生的离心惯性力恰好与筛体产生的惯性力平衡；在垂直方向〔b〕时，会产生不平衡的惯性力。第二节振动分选筛图16平衡重的平衡作用〔a〕平衡重在程度位置时；〔b〕平衡重在垂直位置时图17平衡轮5、摆动筛惯性力的平衡对称平衡法：在转轮上装两个偏心轮用连杆带动筛体运动。由于上下两个偏心轮的偏心相反，那么上下两筛体的运动方向相反，使筛体程度方向的惯性力得以抵消，但不能防止垂直方向的不平衡力。第二节振动分选筛图18同向双筛体平衡六、滚筒分级机1、任务原理物料经过料斗进入滚筒，在滚筒内转动和挪动，并根据大小经过相应的筛孔流出，到达分级目的。2、特点构造简单、分级效率高、任务平稳，没有动力不平衡景象。但占地面积大、筛面利用率低，滚筒调整困难、对原料顺应性差。第二节振动分选筛图19滚筒式分级机1—进料斗；2—滚筒；3—滚圈；4—摩擦轮；5—铰链；6—搜集料斗；7—机架；8—传动系统3、主要机构滚筒：有筛孔且可回转的圆柱面，筒壁分别开有各种孔径的筛孔，进口端孔径小、出口端孔径大，由1.5-2.0mm的不锈钢板冲孔后卷成圆柱筛，采用串联、并联安装。支承安装：包括滚圈、摩擦轮和机架。滚圈装在滚筒上〔或利用滚筒的骨架角钢〕，将滚筒的分量传送给摩擦轮，然后由机架支承。搜集料斗：设在滚筒下面，数目与分级数相等。传动安装：主要采用对称的摩擦轮传动〔夹角为90℃〕。清筛安装：因原料易堵塞筛孔，常采用与滚筒轴平行的外木桶，利用弹簧压力把堵塞原料压回滚筒。也可采用水流冲洗或毛刷清筛。第二节振动分选筛4、柑橘滚筒分级机采用中空滚筒，用于柑橘、樱桃等果蔬分级。

第二节振动分选筛主要用于球形体或近似球形的果蔬原料分级，如苹果、柑橘、番茄和桃子等，可在直径50-100mm的范围内分为5级。主要由辊、驱动轮、链轮、出料保送带和理料辊等组成。第三节外形〔三辊式〕分级机图三辊式分级机任务原理1—滚筒；2—动轮；3—链轮；4—出料保送带；5—理料辊任务原理分级部分是一条由横截面带梯形槽的辊组成的保送带，每组三个辊，其中两个轴线不动的辊之间设有一个可挪动的升降辊，均带有同样的梯形槽，三根棍构成棱形分级筛孔。物料进入分级阶段后，升降辊〔中间辊〕在特定轨道上逐渐上升，使相邻辊间的棱形开孔度逐渐增大。开孔内只需一只物料，当物料外径与开孔度相顺应那么落下。假设物料大于最大开孔度仍不能下落，那么进入到保送带末端的集料斗。升降辊上升到最高位置后分级终了，再逐渐下降到最低位置回转，如此循环。分级开孔度是经过调整升降辊的间隔来获得，普通由蜗轮、蜗杆、螺杆机连杆机构组成。为了减少分级过程中的物料损伤，经过辊轴端的摩擦滚轮带动辊转动，也因此带动物料转动。第三节外形〔三辊式〕分级机是一种利用空气悬浮原理将混合粉状物料分别为轻、重两部分的分选设备。主要有重力型分级机、冲击力型分级机和离心力型分级机。第四节气流分选机械与设备第四节气流分选机械与设备一、垂直气流清选机

由于谷粒与杂质的密度、大小和阻力系数不同，其选悬浮速度也不同，因此，只需控制气流速度大于轻杂质的悬浮速度，而小于谷粒的悬浮速度，那么可将二者分别。第四节气流分选机械与设备二、程度气流分选机在程度气流分选机中，气流沿程度方向流动，颗粒在气流和本身重力的共同作用下因着陆位置不同而完成分选。当物料在程度气流作用下降落时，大的颗粒获得气流方向加速度的才干小，落在近处，小的颗粒被吹到远处，而更细小的颗粒那么随气流进入后续分别器〔如布袋除尘器、旋风分别器〕被分别搜集。程度气流重力型分级机适宜较粗颗粒〔≥200μm〕的分级，不适于具有凝聚性的微粉的分级。程度气流中：物料在稳定程度气流中,同样遭到重力G和气流作用力P的作用，物料必然沿合力方向运动，轨迹为抛物线。常用程度气流作用力与重力的比值表示物料在其中的空气动力学特性，并称其为物料的飞行系数，即：合力与重力的夹角越大，物料被气流带走的间隔就越远。由于物料与杂质的飞行系数不同，其飞行的轨迹和间隔就不同，从而到达分别的目的。第四节气流分选机械与设备第四节气流分选机械与设备三、旋风分选机旋风分选机是利用作用于气流中粒子的离心力进展分级的设备，经过作用于粒子的离心力与气流产生的阻力间的平衡进展粗粉、微粉的分级。旋风分别机通常用于微粉的分选，即从粉碎物中提取粒度合格的废品。假设将处于这种平衡时的粒子视为球形粒子，那么Dp2=18μυ/ρprw2Dp——粒子的直径〔cm〕；μ——空气的黏性系数[g/(cms)]；υ——空气的流速〔cm/s)；ρp——粒子的密度〔g/cm3)；r——分级场的半径〔cm)；w——转子的旋转速度〔1/s)。以Dp为分级径，大于Dp的大粒子的离心力大，进入粗粉侧，小于Dp的小粒子由于空气产生的阻力大，进入细粉侧。要改动分级径，只需改动转子的旋转速度或空气的流速即可。第四节气流分选机械与设备

利用紫外、可见、红外等光线和物体的相互作用而产生的折射、反射和吸收等景象对物料进展非接触式的检测方法，是20世纪60年代开场用于农产品和食质量量检验的新方法。根据物料的吸收和反射光谱可以鉴定物质组成、食品缺陷和果品成熟度的断定，最终目的是为了对食品物料进展自动化分级分类。包括从合格物料中剔除缺陷品；按物料中某种成分含量进展分类；把成熟度不同的产品进展分类，以便分别贮藏和销售。第五节光电分选分级机械与设备一、食品物料的光学特性物料对投射到其外表上的光产生反射、吸收、透射、漫射或受光照后激发出其他波长的光的性质。物料是由许多微小的内部中间层组成的，不同食品物料的物质种类、组成不同，因此在光学特性方面的反映也不尽一样。

一束光中，4%构成镜面反射、大部分构成体反射、部分构成透射、部分构成吸收〔荧光、延迟发光〕。第五节光电分选分级机械与设备图光与水果的相互作用当入射光强度Io作用于物料上时分别产生：〔1〕体反射Iρ1：物料内容物不均匀而产生的反射，也称漫反射，Iρ1为体反射光强度；〔2〕镜面反射Iρ2：由入