第6章食品分離機(jī)械與設(shè)備2015-1第一頁(yè)，共135頁(yè)。第6章食品分離機(jī)械與設(shè)備/教授/工程師電子郵箱：電話：2第二頁(yè)，共135頁(yè)。第六章食品分離機(jī)械與設(shè)備第一節(jié)*過濾機(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)備第三頁(yè)，共135頁(yè)。教學(xué)目標(biāo)了解各種分離機(jī)械的類型，掌握過濾機(jī)械、離心分離機(jī)械、以及旋流分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理及工作過程。理解萃取機(jī)械、膜分離機(jī)械、蒸餾設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理。第四頁(yè)，共135頁(yè)。概述

定義：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)分開的一種操作過程。第五頁(yè)，共135頁(yè)。

發(fā)酵的產(chǎn)品經(jīng)常要經(jīng)過分離或凈化才能進(jìn)入下一程序；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分等。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)備來加以操作。

分離過程是食品加工中一個(gè)十分重要的操作。分離過程的投資常占生產(chǎn)過程總投資的50%~90%，用于產(chǎn)品分離的費(fèi)用占到生產(chǎn)總成本的70%甚至更高。分離過程是食品加工中的應(yīng)用第六頁(yè)，共135頁(yè)。舉例：純凈水、太空水的工藝流程第七頁(yè)，共135頁(yè)。概述食品加工中典型的兩大類混合物：1.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；2.連續(xù)相為氣體：分散相為固體（固-氣系統(tǒng)）和分散相為液體（液-氣系統(tǒng)）。第八頁(yè)，共135頁(yè)。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）；第九頁(yè)，共135頁(yè)。分離的方法（續(xù)）吸附（根據(jù)吸附勢(shì)的差別）；離子交換（用離子交換樹脂）；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）第十頁(yè)，共135頁(yè)。分離的方法（續(xù)）2.機(jī)械分離方法過濾、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。第十一頁(yè)，共135頁(yè)。磁分離（根據(jù)磁性差異）；靜電除塵、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，過濾分離、離心分離和旋流分離被稱為食品分離中的三大主要機(jī)械分離方法。分離的方法（續(xù)）第十二頁(yè)，共135頁(yè)。第一節(jié)過濾機(jī)械過濾是利用混合物內(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濾的經(jīng)濟(jì)性較差。一、概念第十三頁(yè)，共135頁(yè)。在過濾的操作過程中，一般將被過濾處理的懸浮液稱為濾漿，濾漿中被截留下來的固體微粒稱為濾渣，而積聚在過濾介質(zhì)上的濾渣層則被稱為濾餅，透過濾餅和過濾介質(zhì)的液體稱為濾液。第十四頁(yè)，共135頁(yè)。3、過濾介質(zhì)與助濾劑

1）過濾介質(zhì)作用：促使濾餅的形成，并為濾餅的支撐物。要求：①具有多孔性，孔道大小應(yīng)該能截留懸浮粒子。②具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。③具有適當(dāng)?shù)谋砻嫣匦裕芗涌煨冻秊V餅速度。食品加工中所用的過濾介質(zhì)除滿足上述要求外，還應(yīng)具有無毒、耐腐蝕和不易滋生微生物、易于清洗消毒等特點(diǎn)。第十五頁(yè)，共135頁(yè)。常用的過濾介質(zhì)種類繁多，按其形狀大致分為：(a)粒狀介質(zhì)：如焦炭、石礫、細(xì)砂、鋸屑、活性碳、玻璃碴、酸性白土等。此類介質(zhì)用于過濾固相含量極少的懸浮液，例如水的過濾和糖的脫色等。(b)織物狀介質(zhì)：是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一類，它包括耐腐蝕的不銹鋼絲、銅絲或鎳絲等織成的各種形式的金屬濾布。也可用天然或人造纖維如：棉、毛、合成纖維等編織成各種形式的非金屬濾布。(c)多孔固體介質(zhì)：如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、不銹鋼粉末。多做成板狀或管狀，耐腐蝕性好，孔隙小，強(qiáng)度高，常用于過濾含少量微粒的懸浮液，例如白酒、糖液。第十六頁(yè)，共135頁(yè)。2）助濾劑在過濾前預(yù)覆在濾布上或添加在濾漿中以提高過濾速度的物質(zhì)。當(dāng)過濾的固體顆粒極細(xì)或具有很大的壓縮性時(shí)，過濾介質(zhì)會(huì)很快被堵塞，所形成的濾餅的孔隙度變小，過濾層的滲透性大大降低，以至于過濾操作不能持續(xù)。為防止膠狀微粒對(duì)濾孔的堵塞，常用助濾劑涂在濾布上或按一定比例均勻混合于懸浮液之中，一起進(jìn)入過濾機(jī)過濾，以形成滲透性好、耐壓縮的濾餅，保證濾液通暢流通。第十七頁(yè)，共135頁(yè)。4、過濾操作中的推動(dòng)力推動(dòng)力：指濾餅和過濾介質(zhì)組成的過濾層兩側(cè)壓力差，常以作用在懸浮液上的壓力表示。通常工業(yè)上過濾中推動(dòng)力的來源有四種：1）懸浮液本身的液柱壓力差，一般不超過50kPa，稱為重力過濾；2）在懸浮液表面加壓，一般可達(dá)0.5MPa，稱為加壓過濾；3）在過濾介質(zhì)下方抽真空，通常不超過86kPa真空度，稱為真空過濾；4）利用慣性離心作用，稱為離心過濾。第十八頁(yè)，共135頁(yè)。5、過濾分離的應(yīng)用a．濾餅過濾：以過濾介質(zhì)上游所形成固體顆粒床層的滲濾作用為主要過濾機(jī)理。用于含大量不溶性固體的懸浮液的過濾(即含量大于1％－2％)。b．深層過濾：在過濾介質(zhì)上游雖形成微薄的濾餅，但只是少量顆粒嵌入介質(zhì)通道?？捎糜趶囊后w中除去少量不溶性固體的過濾，如啤酒、果汁、牛奶、色拉油等的過濾。

c．膜過濾：是采用有機(jī)膜、多孔陶瓷介質(zhì)膜和半透膜介質(zhì)膜等膜材料，從液體中除去少量極細(xì)小質(zhì)點(diǎn)的過濾。如從汽水、果汁中除去少量的微生物的過濾。第十九頁(yè)，共135頁(yè)。二、過濾分離的工作過程過濾操作過程一般包括過濾、洗滌、干燥和卸料四個(gè)過程。過濾：懸浮液在推動(dòng)力作用下，克服過濾介質(zhì)的阻力進(jìn)行固液分離；洗滌：停止過濾后，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；第二十頁(yè)，共135頁(yè)。過濾分離的工作過程（續(xù)）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：把濾餅從過濾介質(zhì)上卸下，并將過濾介質(zhì)洗凈，以備重新進(jìn)行過濾。第二十一頁(yè)，共135頁(yè)。三、過濾機(jī)的分類按過濾推動(dòng)力分：重力過濾機(jī)、加壓過濾機(jī)和真空過濾機(jī)；按過濾介質(zhì)的性質(zhì)分：粒狀介質(zhì)過濾機(jī)、濾布介質(zhì)過濾機(jī)、多孔陶瓷介質(zhì)過濾機(jī)和半透膜介質(zhì)過濾機(jī)等；按操作方法分：間歇式和連續(xù)式過濾機(jī)。第二十二頁(yè)，共135頁(yè)。7、過濾機(jī)的應(yīng)用

在食品上的應(yīng)用有如下幾個(gè)方面：

a．一般固—液系統(tǒng)的分離：如蔗糖生產(chǎn)中的糖汁和糖渣的分離采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)或板框壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)則用于啤酒廠過濾麥芽和發(fā)酵后回收酵母等。b．作為澄清設(shè)備使用：陶質(zhì)管濾機(jī)和流線式過濾機(jī)已廣泛應(yīng)用于澄清液體食品，如啤酒、葡萄酒、醋、果汁、酵母浸出液及油、鹽水、糖漿，以除去其中極細(xì)微?；蛘叱赡z狀或泥狀的固體。c．除去微生物：管濾機(jī)常用于葡萄酒、啤酒、果汁和酵母浸出液的過濾以降低微生物的數(shù)目，故可用于代替或補(bǔ)充以降低微生物數(shù)目為目的的熱處理操作。第二十三頁(yè)，共135頁(yè)。四、典型的過濾機(jī)械（一）板框壓濾機(jī)*：是一種間歇式過濾機(jī)，利用濾板來支撐過濾介質(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)：是一種間歇式過濾機(jī)。（三）真空過濾機(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)械化程度較高的過濾設(shè)備。第二十四頁(yè)，共135頁(yè)。（一）板框壓濾機(jī)1主要結(jié)構(gòu)濾板濾框?yàn)V布?jí)壕o裝置支撐裝置見教材上附圖。第二十五頁(yè)，共135頁(yè)。2主要結(jié)構(gòu)及其作用2.1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。濾板、濾框、濾布、壓緊裝置第二十六頁(yè)，共135頁(yè)。27第二十七頁(yè)，共135頁(yè)。2.2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。第二十八頁(yè)，共135頁(yè)。2.3濾布：分離濾漿和濾餅。2.4壓緊裝置：提供推壓力。一般依靠螺桿的旋轉(zhuǎn)提供推壓力，也有采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)的。第二十九頁(yè)，共135頁(yè)。

3工作原理利用濾板來支撐過濾介質(zhì)，濾漿在加壓下（0.1－1MPa）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。第三十頁(yè)，共135頁(yè)。4工作過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。第三十一頁(yè)，共135頁(yè)。第三十二頁(yè)，共135頁(yè)。第三十三頁(yè)，共135頁(yè)。第三十四頁(yè)，共135頁(yè)。5特點(diǎn)5.1優(yōu)點(diǎn)：過濾面積大；過濾推動(dòng)力大（最大可達(dá)1MPa，一般在0.3~0.5MPa）；無運(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、造價(jià)低、便于檢查操作等。第三十五頁(yè)，共135頁(yè)。5.2缺點(diǎn)過濾的濾液不均勻；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；第三十六頁(yè)，共135頁(yè)。

6應(yīng)用適用于各種復(fù)雜物料的過濾，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)的懸浮液的過濾。第三十七頁(yè)，共135頁(yè)。三、加壓濾葉型過濾設(shè)備重要過濾元件：濾葉（固定或旋轉(zhuǎn)；垂直或水平）分類：垂直濾槽，垂直濾葉型垂直濾槽，水平濾葉型水平濾槽，垂直濾葉型水平濾槽，水平濾葉型第三十八頁(yè)，共135頁(yè)。垂直槽垂直濾葉型第三十九頁(yè)，共135頁(yè)。水平濾葉型結(jié)構(gòu)：由數(shù)十片固定在空心軸的水平圓形濾葉組成。濾葉上表面為細(xì)金屬網(wǎng)（硅藻土支持介質(zhì)），中間粗金屬網(wǎng)，下表面為無孔金屬板；中空部分與空心軸內(nèi)孔相通，構(gòu)成濾液通道。原理：過濾推動(dòng)力為壓力；濾餅卸料依靠離心力（空心軸和濾葉由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)）第四十頁(yè)，共135頁(yè)。轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)第四十一頁(yè)，共135頁(yè)。(二)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)

(Rotarydrumvacuumfilter)1．基本結(jié)構(gòu)⑴轉(zhuǎn)鼓：第四十二頁(yè)，共135頁(yè)。⑵分配頭

(Dividinghead)第四十三頁(yè)，共135頁(yè)。⑶濾漿槽(Slurrytank)：⑷攪拌器(Agitator)：⑸刮刀(Scraperknife)：⑹洗滌裝置(Washing)：⑺各種閥腔5、13、6、10，真空系統(tǒng)，壓縮空氣機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)。第四十四頁(yè)，共135頁(yè)。2．工作過程

過濾→第一次脫水→洗滌→第二次脫水→卸餅→濾布再生等項(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)。第四十五頁(yè)，共135頁(yè)。46第四十六頁(yè)，共135頁(yè)。

3．特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①能連續(xù)工作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大；②過濾適應(yīng)性好，能處理粘性、具有可壓縮性濾餅及容易堵塞濾布的物料。

缺點(diǎn)：①由于真空操作，過濾推動(dòng)力有限，對(duì)難過濾物料適應(yīng)性差；②濾餅的洗滌不充分（濾餅仍含30％水分）；③附屬設(shè)備多，如真空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、各類泵、供水系統(tǒng)等，提貨費(fèi)用高，設(shè)備昂貴，過濾面積不大（30－40％）。第四十七頁(yè)，共135頁(yè)。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*四、典型的離心分離機(jī)械第四十八頁(yè)，共135頁(yè)。懸浮液是由液體和懸浮于其中的固體顆粒組成的系統(tǒng)。固體顆粒是由許多單個(gè)顆粒及聚集在一起的顆粒團(tuán)組成的混合體。乳濁液是由液體和懸浮于其中的一種或數(shù)種其他液體所組成的系統(tǒng)，其中至少有一種液體是以液珠的形式，均勻地分散于一個(gè)不和它互溶的液體之中。乳濁液的穩(wěn)定性低，當(dāng)懸浮液珠達(dá)一定的大小時(shí)（臨界的大小等于0.4～0.5μｍ），組成它的兩相會(huì)較快地分層。第四十九頁(yè)，共135頁(yè)。一、離心分離概念（原理）離心分離：是指利用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。利用慣性離心力的作用下進(jìn)行固-液、液-液、液-液-固相分離的機(jī)械稱為離心機(jī)。具體可分為離心過濾、離心沉降、離心分離。

（見教材P115）第五十頁(yè)，共135頁(yè)。分離因數(shù)*：是指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)，分離因數(shù)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選取。第五十一頁(yè)，共135頁(yè)。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)：淀粉與蛋白質(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；第五十二頁(yè)，共135頁(yè)。三、離心分離機(jī)的分類1）按操作原理分類1.1過濾式離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓上有孔，過濾分離，分離因數(shù)小，適用于易過濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離及脫水處理。1.2沉降式過濾機(jī)：轉(zhuǎn)鼓上無孔，沉降分離，分離因數(shù)中，適用于分離不易過濾的懸浮液。1.3分離式離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓無孔，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。第五十三頁(yè)，共135頁(yè)。三、離心分離機(jī)的分類2）按離心分離因數(shù)大小分類常速離心機(jī)：Kc?3000，主要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，主要用于分離乳狀和細(xì)粒懸浮液；超高速離心機(jī)：

Kc?50000，主要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。第五十四頁(yè)，共135頁(yè)。3）按操作方式：間歇式和連續(xù)式離心機(jī)；4）按轉(zhuǎn)鼓主軸位置：臥式和立式離心機(jī)；5）按轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體和沉渣的運(yùn)動(dòng)方向：逆流式和并流式；6）按卸料的方式：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)；7）按分離工藝操作條件：常用型和密閉防爆型。三、離心分離機(jī)的分類第五十五頁(yè)，共135頁(yè)。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)；第五十六頁(yè)，共135頁(yè)。（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)（續(xù)）第五十七頁(yè)，共135頁(yè)。（一）臥式螺旋卸料離心機(jī)1主要結(jié)構(gòu)圓錐轉(zhuǎn)鼓9螺旋推料器10差速器7篩網(wǎng)過載保護(hù)裝置其他附件：進(jìn)出料口、殼體、箱體及機(jī)座等第五十八頁(yè)，共135頁(yè)。59第五十九頁(yè)，共135頁(yè)。2主要結(jié)構(gòu)的作用轉(zhuǎn)鼓上有孔，內(nèi)襯有篩網(wǎng)，與篩網(wǎng)共同作用圓錐轉(zhuǎn)鼓：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；第六十頁(yè)，共135頁(yè)。3工作過程懸浮液由進(jìn)料管輸入螺旋推料器內(nèi)腔。通過內(nèi)腔料斗口噴鋪在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)襯篩網(wǎng)板上，在離心力作用下，懸浮液中液相通過篩網(wǎng)孔隙、轉(zhuǎn)鼓孔被收集在機(jī)殼內(nèi)，第六十一頁(yè)，共135頁(yè)。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，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。3工作過程第六十二頁(yè)，共135頁(yè)。4工作原理通過過濾型錐形轉(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。第六十三頁(yè)，共135頁(yè)。

5特點(diǎn)5.1優(yōu)點(diǎn)：是一種連續(xù)性操作的過濾機(jī)械，生產(chǎn)效率高，具有過載保護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)無人安全操作；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。5.2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。第六十四頁(yè)，共135頁(yè)。（二）碟式分離機(jī)(Disccentrifuge)

：

1.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。

第六十五頁(yè)，共135頁(yè)。一、過濾離心機(jī)

（一）三足式離心機(jī)

第六十六頁(yè)，共135頁(yè)。

特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；占地??；操作平穩(wěn)缺點(diǎn)：排渣需要繁重的體力勞動(dòng)。第六十七頁(yè)，共135頁(yè)。機(jī)械卸料的三足式離心機(jī)

第六十八頁(yè)，共135頁(yè)。過濾離心機(jī)第六十九頁(yè)，共135頁(yè)。二、沉降離心機(jī)

在食品工業(yè)，這類離心機(jī)主要用于回收動(dòng)植物蛋白，可可、咖啡等濾漿的分離以及魚油去雜和魚肉制取等。以臥式螺旋離心機(jī)為例：第七十頁(yè)，共135頁(yè)。結(jié)構(gòu)：無孔轉(zhuǎn)鼓7，內(nèi)部有螺旋輸送器4。行星差速器9使7和4同向旋轉(zhuǎn)，但有速差。第七十一頁(yè)，共135頁(yè)。三、分離離心機(jī)

在分離乳濁液和極細(xì)顆粒的懸浮液時(shí)，需要很大的離心力。宜采用小直徑、高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓，即高速離心機(jī)。高速離心機(jī)分為管式離心機(jī)和倒錐式離心機(jī)。管式離心機(jī)常用于動(dòng)物油、植物油和魚油的脫水及果汁、蘋果漿及糖漿的澄清。倒錐式離心機(jī)廣泛用于奶油的分離和牛奶的凈化、動(dòng)植物油精制中的脫水和澄清、淀粉的分離和凈化等。第七十二頁(yè)，共135頁(yè)。（一）管式高速離心機(jī)

管式高速離心機(jī)具有很高的分離因數(shù)（1.5萬～6萬），轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速可達(dá)8000～5萬r/min。為盡量減小轉(zhuǎn)鼓所受的應(yīng)力，采用較小的鼓徑，因而在一定的進(jìn)料量下，懸浮液沿轉(zhuǎn)鼓軸向運(yùn)動(dòng)的速度較大。為此，應(yīng)增大轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度，以保證物料在鼓內(nèi)有足夠的沉降時(shí)間，于是導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓成為直徑小而高度相對(duì)很大的管式構(gòu)形。

第七十三頁(yè)，共135頁(yè)。①按用途分為：

澄清用碟式分離機(jī)和分離用碟式分離機(jī)。②按進(jìn)料和排液的方式分為：

敞開式、半密封式和密封式三種。③按排渣方式又可分為：

人工排渣型、噴嘴排渣型和環(huán)閥排渣型。

2.分類第七十四頁(yè)，共135頁(yè)。3.主要結(jié)構(gòu)主要有轉(zhuǎn)鼓（錐形碟片）和傳動(dòng)裝置（主軸、離心摩擦聯(lián)軸節(jié)、螺旋齒輪等）。第七十五頁(yè)，共135頁(yè)。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、具有一定厚度的狹條來調(diào)節(jié)和控制，一般碟片間的距離為0.5－2.5mm。第七十六頁(yè)，共135頁(yè)。4.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。第七十七頁(yè)，共135頁(yè)。①澄清用：

碟片不開孔，出液口只有一個(gè)。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，定期停機(jī)取出。而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。

第七十八頁(yè)，共135頁(yè)。②分離用：

碟片開孔，出液口有兩個(gè)（輕液、重液）。懸浮液從中心管加入，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，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)，它們則積沉于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上定期排渣。第七十九頁(yè)，共135頁(yè)。第八十頁(yè)，共135頁(yè)。第八十一頁(yè)，共135頁(yè)。凈乳機(jī)和離心機(jī)的區(qū)別

凈乳機(jī)離心機(jī)碟片結(jié)構(gòu)無孔開孔（在脫脂乳和稀奶油分離界面上）出液口一個(gè)兩個(gè)（脫脂乳出口，稀奶油出口）第八十二頁(yè)，共135頁(yè)。

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。第八十三頁(yè)，共135頁(yè)。第三節(jié)旋流分離機(jī)械（簡(jiǎn)介）一、基本概念與應(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)第八十四頁(yè)，共135頁(yè)。一、基本概念與應(yīng)用旋流分離技術(shù)是一種高效節(jié)能型的分離技術(shù)，它的關(guān)鍵部分是旋流分離器，簡(jiǎn)稱旋流器。它是利用切向注入的混合物高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來加速顆粒的沉降，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。其分級(jí)作業(yè)的分級(jí)粒度為0.003～0.25ｍｍ，濃縮或澄清的分級(jí)粒度小于15μｍ。第八十五頁(yè)，共135頁(yè)?；靖拍钆c應(yīng)用（續(xù)）旋流分離器可用于具有密度差的固-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。一、基本概念與應(yīng)用第八十六頁(yè)，共135頁(yè)。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為旋液器。它是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。第八十七頁(yè)，共135頁(yè)。基本構(gòu)造基本構(gòu)造為一個(gè)分離腔和一至兩個(gè)入口或兩個(gè)出口。分離腔主要有圓柱形、圓錐形和柱-錐形三種基本形式。外圓筒內(nèi)圓筒錐形筒切向入口關(guān)風(fēng)器(防止空氣進(jìn)入)進(jìn)料底流溢流外螺旋內(nèi)螺旋第八十八頁(yè)，共135頁(yè)。工作原理：外圓筒內(nèi)圓筒錐形筒切向入口關(guān)風(fēng)器(防止空氣進(jìn)入)進(jìn)料底流溢流外螺旋內(nèi)螺旋懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)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，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。第八十九頁(yè)，共135頁(yè)。工作原理：(續(xù))外圓筒內(nèi)圓筒錐形筒切向入口關(guān)風(fēng)器(防止空氣進(jìn)入)進(jìn)料底流溢流外螺旋內(nèi)螺旋澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。第九十頁(yè)，共135頁(yè)。三、旋流分離器的特點(diǎn)3.1優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；成本低，占用空間小、重量輕、維護(hù)費(fèi)用少、能耗低（不到碟片式離心機(jī)的10%）、不需任何幫助分離的介質(zhì)；安裝靈活方便，旋流器可以任何角度安裝；工作連續(xù)可靠，操作維護(hù)方便，一旦設(shè)計(jì)、調(diào)試好，就可以自動(dòng)、穩(wěn)定的工作。第九十一頁(yè)，共135頁(yè)。三、旋流分離器的特點(diǎn)3.2缺點(diǎn)：由于剪切作用，容易將液滴（油滴或水滴）打碎乳化而惡化分離過程；通用性較差，處理不同性質(zhì)的物料往往需要不同結(jié)構(gòu)尺寸或操作條件的旋流器；由于湍流，分離能力不如離心機(jī)（超高速離心機(jī)）的大，即可分離的最小顆粒（邊界粒度）沒有離心機(jī)的小，但其邊界粒度也達(dá)2um左右。三、旋流分離器的特點(diǎn)第九十二頁(yè)，共135頁(yè)。四、主要技術(shù)參數(shù)旋液分離器的圓筒直徑一般為75～300mm。懸浮液進(jìn)口速度一般為5～15m/s。壓力損失約為50～200kPa。分離的顆粒直徑約為10～40

m。第九十三頁(yè)，共135頁(yè)。結(jié)構(gòu)：旋液分離器由進(jìn)料管1、溢流管2、圓管3和錐管4等部分組成第九十四頁(yè)，共135頁(yè)。旋液分離器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、無傳動(dòng)部分、占地面積小。使用維護(hù)方便；物料在機(jī)器內(nèi)停留時(shí)間短、生產(chǎn)率高；能在密閉的條件下加工，產(chǎn)品質(zhì)量高。環(huán)境衛(wèi)生和勞動(dòng)條件較好；便于連續(xù)作業(yè)和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。旋液分離器缺點(diǎn)：管子內(nèi)壁易磨損第九十五頁(yè)，共135頁(yè)。第九十六頁(yè)，共135頁(yè)。旋液分離器和旋風(fēng)分離器的比較

相同點(diǎn)：①原理相同：都采用離心分離的方法除去內(nèi)部雜質(zhì)。②結(jié)構(gòu)相同：就單個(gè)分離器而言，其結(jié)構(gòu)大致相同。第九十七頁(yè)，共135頁(yè)。不同點(diǎn)：

①用途不同：旋液分離器用于從液體中分離固體雜質(zhì)，旋風(fēng)分離器用于從氣體中分離固體雜質(zhì)。②設(shè)備體積不同：旋液分離器由于用于液體分離，其密度較大，固單個(gè)分離器的體積較??；旋風(fēng)分離器由于用于氣體分離，其密度較小，固分離器的體積較大。

③設(shè)備組裝方式不同：為了提高生產(chǎn)率，旋液分離器一般多個(gè)分離器并聯(lián)使用，而旋風(fēng)分離器一般單個(gè)分離器即可使用。第九十八頁(yè)，共135頁(yè)。利用兩個(gè)不相溶的液相中的組分溶解度的不同來達(dá)到分離的目的。一、分類料液與溶劑接觸和流向：?jiǎn)渭?jí)與多級(jí)萃取設(shè)備操作方式：間歇與連續(xù)多級(jí)萃取設(shè)備分離物系構(gòu)成：液-液與液-固萃取設(shè)備第四節(jié)溶劑萃取設(shè)備

第九十九頁(yè)，共135頁(yè)。二、液-液萃取設(shè)備依接觸方式有逐級(jí)式與微分式之分1、微分工作原理：互相混溶的兩液相在一柱式或塔式容器內(nèi)分別從頂和底部進(jìn)入并相向流過萃取設(shè)備，目的產(chǎn)物從一相傳遞到另一相而達(dá)到目的分離的目的。特點(diǎn)：沒有沉降分離時(shí)間，未達(dá)到傳質(zhì)平衡。適用：兩液相有較大的密度差類型：多層填料萃取塔、多級(jí)攪拌萃取塔、轉(zhuǎn)盤萃取塔第一百頁(yè)，共135頁(yè)。三、固-液萃取設(shè)備操作包括：不溶性的固體中含的溶質(zhì)在溶劑中溶解的過程和分離殘?jiān)c浸取液的過程1、單級(jí)間歇式浸出器2、多級(jí)逆流式浸出器3、連續(xù)式浸出器（1）浸泡式連續(xù)式浸出器（2）浸濾式連續(xù)式浸出器：垂直移動(dòng)籃式浸出器、旋轉(zhuǎn)隔室式連續(xù)式浸出器、水平移動(dòng)籃式浸出器、皮帶輸送式連續(xù)浸出器第一百零一頁(yè)，共135頁(yè)。高效動(dòng)態(tài)連續(xù)液—液萃取塔轉(zhuǎn)盤式萃取塔第一百零二頁(yè)，共135頁(yè)。

用天然的或人工合成的高分子薄膜或其他具有類似功能的材料，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。膜分離法用于液體和氣體。第五節(jié)膜分離機(jī)械

第一百零三頁(yè)，共135頁(yè)。膜的種類按膜的來源：天然膜和合成膜；按膜的材料：樹脂膜、陶瓷膜及金屬膜；按膜化學(xué)組成：纖維素酯類膜、非纖維素酯類膜；按膜斷面的物理形態(tài)或結(jié)構(gòu)：對(duì)稱膜、不對(duì)稱膜(指膜的斷面不對(duì)稱)、復(fù)合膜(通常是用兩種不同的膜材料，分別制成表面性層和多孔支撐層)，按膜的形狀：平板膜、管式膜和中空纖維膜等。目前硝酸纖維素膜和聚酰胺膜應(yīng)用較為廣泛。陶瓷膜和金屬膜以其持有的性能和強(qiáng)度，在果蔬汁加工方面成為主導(dǎo)部件。第一百零四頁(yè)，共135頁(yè)。膜分離有四個(gè)顯著特點(diǎn)①風(fēng)味和香味成分不易失散；②易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫穩(wěn)定等。③不存在相變過程，節(jié)約能量。④工藝適應(yīng)性強(qiáng)，處理規(guī)?？纱罂尚?，操作維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。第一百零五頁(yè)，共135頁(yè)。膜分離技術(shù)主要包括滲透、反滲透、超濾、透析、電滲析、液膜技術(shù)、氣體滲透和滲透蒸發(fā)等方法。第一百零六頁(yè)，共135頁(yè)。一、膜分離的方法與原理

（一）反滲透原理利用反滲透膜選擇性透過溶劑（水）的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力克服溶液的滲透壓，使溶劑通過膜從溶液中分離出來。第一百零七頁(yè)，共135頁(yè)。（二）超過濾原理超過濾(ultrafiltration，UF)超過濾膜在透過溶劑的同時(shí)，透過小分子溶質(zhì)，截留大分子溶質(zhì)。截留的粒徑范圍是1－20nm，相當(dāng)于分子量為300至300000的各種蛋白質(zhì)分子，也可截留相應(yīng)粒徑的膠體微粒。第一百零八頁(yè)，共135頁(yè)。被分離的溶液借助外界壓力的作用，以一定的流速沿具有一定孔徑的超過濾膜面上流動(dòng)，讓溶液中的無機(jī)離子、小分子物質(zhì)透過膜，截留高分子物質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)、微生物，從而實(shí)現(xiàn)分離和濃縮目的。－－－－－－－－－－－－－－壓力原液超濾膜透過液第一百零九頁(yè)，共135頁(yè)。超過濾用途①澄清除去懸浮的微小顆粒（處理果汁、葡萄酒、醋）②成分調(diào)整（牛奶、淀粉、酵母、葡萄糖、氨基酸等）③濃縮（乳液、全蛋產(chǎn)品、膠體等）④分子溶液的脫鹽⑤污染控制（油脂、漂白污水、色料廢液等過濾）第一百一十頁(yè)，共135頁(yè)。(三）電滲析原理使用具有選擇性透過性能的離子交換膜，在直流電場(chǎng)作用下，溶液中的離子選擇性透過進(jìn)行定向遷移。電滲析裝置是由許多陽(yáng)膜和陰膜相間安置，并在膜間放置隔板，組合成膜組，在膜組兩側(cè)安裝電極。A陰離子膜（允許陰離子通過）C陽(yáng)離子膜（允許陽(yáng)離子通過）第一百一十一頁(yè)，共135頁(yè)。用途

(1)溶液脫鹽：從料液中遷出等當(dāng)量的陰、陽(yáng)離子，從而降低了溶液的鹽分。對(duì)于海水或原水分別稱為海水純化或原水純化；對(duì)于含無機(jī)鹽的有機(jī)物水溶液，則稱為溶液脫鹽。(2)溶液的濃縮：料液是鹽類溶液，濃集其中的陰、陽(yáng)離子，制成濃度較高的溶液。產(chǎn)品是濃縮液。(3)溶液的脫酸或脫堿：通過離子的遷容，將堿性溶液中的金屬陽(yáng)離子換成氫離子，或?qū)⑺嵝匀芤褐械年庪x子換成氫氧根離子，結(jié)合成水，就起了對(duì)溶液脫堿或脫酸的作用。(4)鹽溶液的水解：將鹽溶液中的陽(yáng)離子和陰離子分別遷出，各配上氫氧根離子和氫離子就生成了相應(yīng)的堿和酸。第一百一十二頁(yè)，共135頁(yè)。（一）平板式膜組件二、膜分離組件特點(diǎn)：面積大，不易堵塞，對(duì)原液初處理要求低，壓力損失小，流速大。第一百一十三頁(yè)，共135頁(yè)。（二）管式膜組件結(jié)構(gòu)：膜粘在支撐管的內(nèi)壁或外壁。外管為多孔金屬管，中間為多層纖維布，內(nèi)層為管狀超濾或反滲透膜原理：原液在壓力作用下在管內(nèi)流動(dòng)，產(chǎn)品由管內(nèi)透過管膜向外遷移。第一百一十四頁(yè)，共135頁(yè)。（三）毛細(xì)管式膜組件由許多毛細(xì)管組成，纖維平行排列，兩端均與—塊端板粘合。毛細(xì)管由紡絲法制得，無支撐部件。進(jìn)料液從毛細(xì)管的中心通過，透過液從毛細(xì)管壁滲出。與管式膜組件相比，毛細(xì)管式膜組件擁有高填充密度。第一百一十五頁(yè)，共135頁(yè)。（四）中空纖維膜組件結(jié)構(gòu)與毛細(xì)管式膜組件相類似，膜管沒有支撐材料，靠本身的強(qiáng)度承受工作壓力。將幾萬根中空纖維集束的開口端粘接，裝填在管狀殼體內(nèi)。第一百一十六頁(yè)，共135頁(yè)。第一百一十七頁(yè)，共135頁(yè)。超臨界流體萃取(SCFE)是近30多年來出現(xiàn)的一種新型的萃取分離技術(shù)特性：低能耗、無污染、無殘留和適宜處理易受熱分解的熱敏性物料第六節(jié)超臨界萃取技術(shù)

第一百一十八頁(yè)，共135頁(yè)。一、原理某一純物質(zhì)的臨界溫度是指在任何高壓下均不能使該物質(zhì)液化的最低溫度，與此溫度點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的壓力稱為臨界壓力。在壓溫圖中，高于臨界溫度和臨界壓力的區(qū)域稱為超臨界區(qū)，此時(shí)的流體稱為超臨界流體。在超臨界區(qū)域內(nèi)，壓力稍有變化，超臨界流體對(duì)溶質(zhì)的溶解能力也會(huì)發(fā)生很大變化。第一百一十九頁(yè)，共135頁(yè)。二、超臨界流體性質(zhì)超臨界氣體的密度接近于液體，這使它具有與液體溶劑相當(dāng)?shù)妮腿∧芰?。超臨界流體的黏度和擴(kuò)散系數(shù)與氣體相近似，使它具有非常好的傳質(zhì)性能。超臨界流體作為萃取劑還具有良好的選擇性；在超臨界區(qū)域內(nèi)，壓力稍有變化，即引起超臨界流體的密度發(fā)生很大的變化，從而它對(duì)溶質(zhì)的溶解能力也會(huì)發(fā)生很大變化。壓力變化即引起超臨界流體的相態(tài)發(fā)生變化，從而有利于溶質(zhì)和萃取劑的分離。第一百二十頁(yè)，共135頁(yè)。

三、超臨界流體萃取系統(tǒng)組成①溶劑壓縮機(jī)(高壓泵)。②萃取器。③溫度、壓力控制系統(tǒng)。④分離器和吸收器。其他輔助設(shè)備包括：輔助泵、閥門、調(diào)節(jié)器、流量計(jì)、熱量回收器等。第一百二十一頁(yè)，共135頁(yè)。四、超臨界流體萃取的基本流程物料放入萃取釜加壓的超臨界流體進(jìn)入萃取釜壓力與溫度的組合使萃取效果達(dá)到最大帶組分的超臨界流體在分離釜分離，超臨界流體循環(huán)使用第一百二十二頁(yè)，共135頁(yè)。五、超臨界CO2萃取系統(tǒng)分類按分離方法分變壓法、變溫法、變溫變壓法、吸附法、水洗法按萃取器的形狀分容器型與柱型按操作方式分批式與連續(xù)并流或逆流式第一百二十三頁(yè)，共135頁(yè)。六、在食品業(yè)的用途分離熱敏性、高沸點(diǎn)物質(zhì)(a)動(dòng)植物油(魚油等及大豆、向日葵、可可、咖啡、棕?cái)R等的種子油)的萃??；(b)從茶、咖啡中脫除咖啡因；(c)啤酒花和尼古丁的萃取