食品加工機(jī)械與設(shè)備目錄第四章分選、分級(jí)機(jī)械與設(shè)備第一節(jié)概述第二節(jié)篩分機(jī)器與設(shè)備第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備一、食品分選、分級(jí)的作用

為了使作為食品加工主要來源的農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)格和品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),需要對物料進(jìn)行分選或分級(jí)。分選是指清除物料中的異物及雜質(zhì);分級(jí)是指對分選后的物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)等特性分成等級(jí)。分選與分級(jí)作業(yè)的工作原理和方法雖有不同之處,但往往是在同一個(gè)設(shè)備上完成的。

食品分選、分級(jí)機(jī)械的主要作用是:1)保證產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo)。2)降低加工過程中原料的損耗率,提高原料利用率。3)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善工作環(huán)境。4)有利于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)化。5)有利于降低產(chǎn)品的成本。第一節(jié)概述二、食品分選、分級(jí)常用的方法1.按物料的寬度分選、分級(jí)

按物料的寬度分級(jí)一般可采用篩分,通常圓形孔可以對顆粒物料的寬度差別進(jìn)行分選和分級(jí),長形篩孔可以針對顆粒物料的厚度差別進(jìn)行分選和分級(jí),如圖4-1所示。第一節(jié)概述圖4-1圓形篩孔和長形篩孔的分離原理a)圓形篩孔b)長形篩孔二、食品分選、分級(jí)常用的方法2.按物料的長度分選、分級(jí)

按物料的長度分級(jí)利用旋轉(zhuǎn)工作面上的袋孔(一般稱為窩眼)對物料進(jìn)行分選和分級(jí),長顆粒的重心不能進(jìn)入袋孔而跌出,短顆粒則被袋孔帶上去另行倒出,如圖4-25、圖4-26所示。3.按物料的密度分選、分級(jí)

按物料的密度分選和分級(jí)主要用于顆粒的粒度或形狀相仿但密度不同的物料,利用顆粒群的相對運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的離析現(xiàn)象(或稱為自動(dòng)分級(jí))進(jìn)行分選和分級(jí)(參見第三章第一節(jié)的部分內(nèi)容)。顆粒群的相對運(yùn)動(dòng)可以由工作面的搖動(dòng)或氣流造成,如圖4-2所示。第一節(jié)概述圖4-2相對密度分級(jí)裝置二、食品分選、分級(jí)常用的方法4.按物料的流體動(dòng)力特性分選、分級(jí)

按物料的流體動(dòng)力特性分級(jí)是利用物料的流體動(dòng)力特性的差別,在垂直、水平或者傾斜的氣流或水流中進(jìn)行分選和分級(jí),實(shí)際上是綜合了物料的粒度、形狀、表面狀態(tài)以及密度等各種因素進(jìn)行的分選和分級(jí)。其中水流分級(jí)主要用于不溶性物料,如淀粉制造,小麥去石等,如圖4-3所示。第一節(jié)概述圖4-3氣流分級(jí)a)垂直氣流b)水平氣流c)切線水平氣流二、食品分選、分級(jí)常用的方法5.按物料的電磁特性分選

按物料的電磁特性分選主要用于食品原料中去除鐵性雜質(zhì)。6.按物料的光電特性分選、分級(jí)

按物料的光電特性分選和分級(jí)是利用物料的表面的顏色差異,分出物料中的異色物料,如花生仁光電色選機(jī)、大米色選機(jī)和果蔬分選機(jī)等,如圖4-4所示。第一節(jié)概述圖4-4色選裝置原理二、食品分選、分級(jí)常用的方法7.按物料的內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)

按物料的內(nèi)部品質(zhì)分選和分級(jí)是根據(jù)物料的質(zhì)量指標(biāo)(如水分、糖度、酸度等)進(jìn)行分選和分級(jí),采用的方法往往是物料的某些成分對光反射、透射和吸收、對電特性的影響、對磁特性的影響、對力學(xué)特性的影響、對溫度特性的影響等無損檢測的方法。從食品的安全性和營養(yǎng)性考慮,內(nèi)部品質(zhì)的分選和分級(jí)比其他的分選和分級(jí)更具有廣泛的意義,但由于涉及的相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)較多,因此分選和分級(jí)的難度更大,其關(guān)鍵問題是如何獲得可靠的信息和對獲得的信息的提取與處理。8.按物料的其他性質(zhì)分級(jí)

按物料的其他性質(zhì)分級(jí)是指采用某些與物料的品質(zhì)指標(biāo)有關(guān)聯(lián)的物理方法檢測物料的內(nèi)部品質(zhì)并進(jìn)行物料的分選、分級(jí)。如采用嗅覺傳感器檢測物料的味道;采用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)檢測物料的紋理、灰度等。第一節(jié)概述一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)2.篩面組合

生產(chǎn)中為了要將各種粒度的混合物通過篩分分成若干個(gè)粒級(jí),或提高總的篩分效率,須將若干層不同篩面組合使用。通常有三種組合方式。(1)篩余物法

篩余物法如圖4-5a所示。將前道篩面的篩余物送至后道篩面再篩,圖中所示篩分產(chǎn)品從Ⅰ到Ⅳ以次漸粗,這種篩面組合的特點(diǎn)是先提細(xì)粒后提粗粒。它的優(yōu)點(diǎn)是粗粒料的篩分路線長,篩面的檢查、清理、維護(hù)方便。缺點(diǎn)是所有大粒物料要從每層篩面流過,不但篩面易磨損,而且多數(shù)粗物料阻礙細(xì)粒料接觸篩孔,降低篩分效率。(2)篩過物法

篩過物法如圖4-5b所示。將前道篩面的篩過物送至下道篩面再篩。篩分產(chǎn)品從Ⅰ到Ⅳ以次漸細(xì),先提粗粒后提細(xì)粒。它的優(yōu)點(diǎn)是使篩面的負(fù)荷減輕,有助于提高篩分效率,同時(shí)篩面配置空間較緊湊。(3)混合法

混合法如圖4-5c所示。這種方法綜合了前二種方法的優(yōu)點(diǎn),因此流程可以靈活多變。不同的篩分物料,都要根據(jù)其物料的具體特點(diǎn),粗細(xì)粒的含量以及篩分的要求,來確定篩面的組合方式。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)2.篩面組合第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-5篩面的組合a)篩余物法b)篩過物法c)混合法一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)3.開孔率(篩面利用系數(shù)、篩孔系數(shù))第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-6篩孔排列形式a)正三角形b)正方形排列一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備一、篩分機(jī)械的基本知識(shí)4.物料穿過篩孔的概率第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-7顆粒通過篩孔的概率二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)1.柵篩面

柵篩面采用具有一定截面形狀的棒料,按一定的間距排列而成,通常用于物料的去雜粗篩。但在淀粉生產(chǎn)中使用的曲篩也可屬于此類,由極細(xì)的矩形截面不銹鋼絲組成弧面,用濕式篩分分離淀粉和皮粕,如圖4-8所示。

柵篩面的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單:一般粗柵篩很容易制造,但是像淀粉用曲篩那樣精細(xì)的柵篩是比較難以制造的。通常物料順篩格方向運(yùn)動(dòng)前進(jìn),淀粉曲篩為特例,物料與水的混合物垂直于篩格方向前進(jìn)。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-8柵篩和曲篩二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)2.板篩面

板篩面由金屬薄板沖壓而成,又稱沖孔篩面,由于板篩的篩孔不可能做得很細(xì),因此僅用于處理顆粒料,不宜于處理粉料。最常用的金屬薄板厚度為0.5~1.5mm。

板篩面最常用的篩孔形狀是圓孔和長孔,圓孔是按顆粒的寬度進(jìn)行分級(jí),長孔是按顆粒的厚度分級(jí),有時(shí)也采用三角形孔或異形孔。

篩面的篩分效率與孔眼的形狀、間距和排列有密切關(guān)系,即影響篩分效率的不僅是篩面的開孔率,篩孔的排列也影響到顆粒接觸和穿過篩孔的機(jī)會(huì)。圖4-9是幾種常見的篩孔排列方式。板篩面的優(yōu)點(diǎn)為孔眼固定不變,分級(jí)準(zhǔn)確,同時(shí)它堅(jiān)固、剛硬、使用期限長。由于制造和使用不當(dāng),有時(shí)篩板產(chǎn)生波形面,會(huì)使篩面上各點(diǎn)流量不均勻,應(yīng)該修整后再使用,否則將嚴(yán)重影響工效。由于篩孔是用沖模制出的,孔邊成7°左右的楔角或錐角,安裝時(shí)應(yīng)以大端向下,以減少篩孔被顆粒堵塞的機(jī)會(huì)。近年來國外發(fā)展一種厚板篩面,篩孔的密度很大,提高了篩面利用系數(shù),又能保證篩面的剛度和強(qiáng)度。這種厚板篩面的篩孔錐角可以大到40°左右,安裝則是大口朝上,更增加了篩下物料穿過篩孔的機(jī)會(huì),但是篩上物料也會(huì)進(jìn)入孔口上緣而通不過孔口下緣,形成堵孔。因此這種篩面只適用于某些可以避免堵孔的振動(dòng)篩。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)2.板篩面第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-9板篩面篩孔的排列二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)3.金屬絲編織篩面

金屬絲編織篩面由金屬絲編織而成,亦稱篩網(wǎng)。其材料為:低碳鍍鋅鋼絲(可用于負(fù)荷不大、磨損不嚴(yán)重的篩分設(shè)備);高碳鋼絲和合金彈簧鋼絲(抗拉強(qiáng)度高,延伸率小,可用于較大負(fù)荷的篩分設(shè)備);不銹鋼絲和有色金屬編織的篩網(wǎng)可以用于高水分物料。

編織篩網(wǎng)通常為方孔,或矩形孔,孔尺寸大的可在25mm以上,孔徑小的可到300目以上。一般120目以下的金屬絲編織的篩網(wǎng)可以用平紋織法,超過120目就必須用斜紋織法,如圖4-10所示。編織篩網(wǎng)不僅用于粉粒料篩分,也常用于過濾作業(yè)。金屬絲編織篩的優(yōu)點(diǎn)是輕便價(jià)廉,篩面利用系數(shù)大,同時(shí)由于金屬絲的交疊,表面凹凸不平,有利于物料的離析,顆粒通過能力強(qiáng)。主要缺點(diǎn)是剛度、強(qiáng)度差,易于變形破裂,只適用于負(fù)荷不太大的場合。使用編織篩時(shí),周圍還需有張緊機(jī)構(gòu)。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)3.金屬絲編織篩面第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-10金屬絲編織方法二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)4.絹篩面

絹篩面由絹絲織成,或稱篩絹,主要用于粉料的篩分,在面粉工業(yè)中粉篩用量最大。由于絹絲光滑柔軟,所以在篩面中極易移動(dòng)而改變篩孔尺寸,使用時(shí)必須用大框架繃緊,較大孔的絹篩面都用絞織。篩絹的材料為蠶絲或錦綸絲,也可用兩種材料混織。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備三、篩面的運(yùn)動(dòng)方式1.靜止篩面

靜止篩面通常是傾斜篩面,改變篩面的傾角,可以改變物料的速度和逗留時(shí)間。由于物料在篩面上的篩程較短,所以篩分效率不高。當(dāng)篩面比較粗糙時(shí),物料在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生離析作用。這是最簡單而原始的篩分裝置。2.往復(fù)運(yùn)動(dòng)篩面

篩面作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),物料沿篩面作正反兩個(gè)方向的相對滑動(dòng)。篩面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)物料的離析作用,且物料相對于篩面運(yùn)動(dòng)的總路程(篩程)較長,因此可以得到較好的篩分效率。

當(dāng)篩面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有篩面的法向分量,而篩面法向運(yùn)動(dòng)的加速度等于或大于重力加速度時(shí),物料可能跳離篩面跳躍前進(jìn)。這種情況下,可以避免篩孔堵塞現(xiàn)象,對于某些篩分要求是十分有利的,例如當(dāng)要求篩孔尺寸比較接近篩分級(jí)別的粒度時(shí),常常需要清除篩孔堵塞現(xiàn)象。這種情況稱作高頻振動(dòng)篩面。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備三、篩面的運(yùn)動(dòng)方式3.垂直圓運(yùn)動(dòng)篩面

垂直圓運(yùn)動(dòng)的篩面是在其垂直平面內(nèi)作頻率較高的圓運(yùn)動(dòng)或橢圓形運(yùn)動(dòng),效果與高頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)篩面相仿。高頻振動(dòng)篩面可破壞物料顆粒的離析現(xiàn)象,使物料得到強(qiáng)烈的翻攪,適宜處理難篩粒含量多的物料。4.平面回轉(zhuǎn)篩面

平面回轉(zhuǎn)的篩面是在水平面內(nèi)作圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。物料也在篩面上作相應(yīng)的圓運(yùn)動(dòng)。平面回轉(zhuǎn)篩面能促進(jìn)物料的離析作用,物料在這種篩面上的相對運(yùn)動(dòng)路程最長,而且物料顆粒所受的水平方向慣性力在360°的范圍內(nèi)周期地變化方向,因而不易堵塞篩孔,篩分效率和生產(chǎn)率均較高。

這種篩面常用于粉料和粒料的分級(jí)和除雜,特別是在生產(chǎn)能力要求較大的情況下。

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備三、篩面的運(yùn)動(dòng)方式5.旋轉(zhuǎn)篩面

旋轉(zhuǎn)的篩面成圓筒形或六角筒形繞水平軸或傾斜軸旋轉(zhuǎn),物料在篩筒內(nèi)相對于篩面運(yùn)動(dòng)。這種篩面的利用率相對較小,在任何瞬時(shí)只有小部分篩面接觸物料,因此生產(chǎn)率低,但適用于難篩粒含量高的物料,在糧食加工廠常用來處理下腳物料。

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備四、篩面的傳動(dòng)方式

篩面的傳動(dòng)方式是每種篩分機(jī)械的主要特征,它與支撐機(jī)構(gòu)決定了篩面的運(yùn)動(dòng)方式。同一種篩面的運(yùn)動(dòng)方式也可以有不同的傳動(dòng)方式,圖4-12所示為常用的篩子傳動(dòng)方式。

不同的傳動(dòng)方式適合于不同的工藝要求。最傳統(tǒng)的要算曲柄連桿傳動(dòng),但平衡和噪聲問題較難解決。自振器可以解決平衡與噪聲問題,曾經(jīng)被廣泛使用,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,目前的趨勢是廣泛采用振動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。

振動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上就是在異步電動(dòng)機(jī)軸的一端或兩端加偏重旋轉(zhuǎn)件,偏重塊以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)對篩體施加擾力而產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。偏重塊擾力的方向應(yīng)盡可能通過篩體的重心。當(dāng)在篩體兩側(cè)配用兩臺(tái)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí),它們的轉(zhuǎn)速應(yīng)能自動(dòng)調(diào)整為同步運(yùn)轉(zhuǎn),而不致于由于異步而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩。當(dāng)然,兩臺(tái)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向必須相反。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備四、篩面的傳動(dòng)方式第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-12篩子的傳動(dòng)方式a)曲柄連桿b)自振器c)振動(dòng)電機(jī)d)偏心e)自定中心f)懸吊平衡g)單轉(zhuǎn)h)平轉(zhuǎn)i)轉(zhuǎn)擺j)晃動(dòng)四、篩面的傳動(dòng)方式

篩面的運(yùn)動(dòng)方式與支撐機(jī)構(gòu)是密切相關(guān)的,支撐機(jī)構(gòu)起約束篩面運(yùn)動(dòng)自由度的作用。用板彈簧支撐的篩體只能作近似直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),用螺旋簧支撐的篩體自由度較多。假如彈簧剛度不是太大,則運(yùn)動(dòng)軌跡近似圓形,例如偏心振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)篩。

懸吊平篩的工作特征是多層篩面,每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都是一個(gè)同樣的平面圓。但是如果左右篩體中物料量不均衡,以致總重心與傳動(dòng)中心不重合,其運(yùn)動(dòng)軌跡就不再是圓而成為紊亂狀態(tài)或是卵形。用曲柄傳動(dòng)的平轉(zhuǎn)篩沒有上述弊病,但是當(dāng)由于物料量改變,偏重塊不能取得平衡時(shí),不平衡力將會(huì)傳到地面。

轉(zhuǎn)擺篩和晃動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)特殊,每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都不一樣。前者基本上是平面運(yùn)動(dòng),但一端圓運(yùn)動(dòng)、另

一端直線運(yùn)動(dòng),它適應(yīng)于處理多種形狀顆粒的分級(jí),如谷物類的清理除雜。后者是多自由度的空間運(yùn)動(dòng),模仿手工團(tuán)篩的動(dòng)作,情況就更復(fù)雜了,在工業(yè)上難以推廣使用。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩1.擺動(dòng)篩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

擺動(dòng)篩通常采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng),電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)使偏心輪回轉(zhuǎn),偏心輪帶動(dòng)曲柄連桿使機(jī)體(上有篩架)沿著一定方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于機(jī)體的擺動(dòng),使篩面上的物料以一定的速度向篩架的傾斜端移動(dòng)。篩架上裝有多層活動(dòng)篩網(wǎng),小于第一層篩孔的物料從第一層篩子落到第二層篩子,而大于第一層篩孔的物料則從第一層篩子的傾斜端排出收集為一個(gè)級(jí)別,其他級(jí)別依此類推。

擺動(dòng)篩的機(jī)體運(yùn)動(dòng)方向垂直于支桿或懸桿的中心線,機(jī)體向出料方向有一傾斜角度,由于機(jī)體擺動(dòng)和傾角存在而使篩面上的物料以一定的速度向前運(yùn)動(dòng),物料是在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行分級(jí)。

擺動(dòng)篩的優(yōu)點(diǎn),擺動(dòng)篩的篩面是平的,因而全部篩面都在工作,制造和安裝都比較容易,結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)換篩面十分方便,適用于多種物料的分級(jí)。缺點(diǎn)是動(dòng)力平衡較差,運(yùn)行時(shí)連桿機(jī)構(gòu)易損壞,噪聲較大等。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩2.物料在擺動(dòng)篩上的運(yùn)動(dòng)分析

圖4-13為偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)篩體的示意圖。由于篩體的吊桿及曲柄連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連桿較曲柄的長度大得多,可以認(rèn)為篩體上各點(diǎn)均作直線簡諧運(yùn)動(dòng)。如果以曲柄OA在最右邊的位置作為篩面位移和時(shí)間的起始相位,則篩面的位移、速度和加速度與時(shí)間的關(guān)系為:位移

S=rcosωt速度

v=-ωrsinωt加速度

a=-ω2rcosωt式中S——篩面的位移(mm);

v——篩面的速度(mm/s);

a——篩面的加速度(mm/s2);

r——振動(dòng)機(jī)構(gòu)的偏心半徑(mm);

t——時(shí)間(s);

ωt——相位角。

當(dāng)振動(dòng)篩的篩面作周期性往復(fù)振動(dòng)時(shí),可能出現(xiàn)下列不同情況:①物料相對篩面靜止;②物料沿篩面向下滑動(dòng):③物料沿篩面向上滑動(dòng);④物料在篩面上跳動(dòng)。擺動(dòng)篩要求物料在篩面上作上下往復(fù)滑動(dòng)且向下滑的距離大于向上滑的距離。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩2.物料在擺動(dòng)篩上的運(yùn)動(dòng)分析第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-13篩體運(yùn)動(dòng)示意圖1—篩面2—偏心振動(dòng)器五、擺動(dòng)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-14物料下滑的臨界條件五、擺動(dòng)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩2.物料在擺動(dòng)篩上的運(yùn)動(dòng)分析第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-15物料上滑的臨界條件五、擺動(dòng)篩3.擺動(dòng)篩主要技術(shù)參數(shù)(1)篩子

篩子是主要的工作部分,直接影響分級(jí)效果。篩子主要有三種形式:一種為鋼條制成的;一種是金屬絲或絲線編織的;一種是沖(鉆)孔的薄金屬板。食品工廠常用最后一種形式。為了減少篩孔被堵塞,常將篩孔做成圓錐形,孔由上向下逐漸增大,其圓錐角以7°為宜。篩孔的形狀有圓形、正方形和長方形,圓形的比較常用,亦有長方形與圓形混合使用的。

篩孔的尺寸:應(yīng)稍大于物料所需分級(jí)的尺寸。

若為圓孔則篩孔的尺寸為物料尺寸的1.2~1.3倍;

若為正方形孔則篩孔的尺寸為物料尺寸的1.0~1.2倍;

若為長方形孔則篩孔的尺寸為物料尺寸的1.1倍。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩3.擺動(dòng)篩主要技術(shù)參數(shù)(3)物料運(yùn)動(dòng)特性

物料在擺動(dòng)的篩面上主要有兩種運(yùn)動(dòng),一種是使物料沿篩面傾斜方向向下移動(dòng),或稱正向移動(dòng);一種是使物料沿篩面傾斜方向向上移動(dòng),或稱反向移動(dòng)。前者主要與傾斜角度有關(guān),后者與振幅、偏心輪轉(zhuǎn)速和篩面傾斜角度有關(guān)(圖4-14、圖4-15)。

物料正向移動(dòng)速度快,顯然可使物料層處于較薄狀態(tài),從而增加過篩機(jī)會(huì)。若該速度過快,就需要較長的篩面,否則,就會(huì)造成來不及過篩的物料進(jìn)入另一級(jí)中。另外,由于料層太薄,物料在篩面上跳動(dòng)過大而影響過篩機(jī)會(huì)。

一般正向運(yùn)動(dòng)應(yīng)大于反向運(yùn)動(dòng),才能使物料不斷向出料口移動(dòng)。然而又必須有一定的反向移動(dòng),才能使物料有更多機(jī)會(huì)通過篩孔。因此,擺動(dòng)篩安裝好后,要多次調(diào)試,選擇最佳進(jìn)料量,做到既有較高的分級(jí)效率又有較大的生產(chǎn)能力。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩4.擺動(dòng)篩工作注意事項(xiàng)

擺動(dòng)篩采用偏心曲軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng),篩體往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)是變速運(yùn)動(dòng),由于加速度的影響,使篩體產(chǎn)生很大的慣性力,若不采取平衡措施,就會(huì)造成篩體發(fā)生振動(dòng)和噪聲,以致影響部件的使用壽命。

要使篩體不發(fā)生劇烈振動(dòng)或減少振動(dòng),必須做到:1)篩體的左右吊桿長短要一致(因有傾角存在,故前后不一致),同時(shí)任何一根都不得扭曲、變形。2)保證篩面張緊和安裝平整,篩體不得向兩側(cè)傾斜。3)偏心機(jī)構(gòu)和連桿應(yīng)與篩體的長軸線方向一致,不得有偏差與扭曲,更換偏心套時(shí)要成對更換。4)偏心軸套與傳動(dòng)軸必須緊密配合,不得松動(dòng)。偏心軸套在軸殼內(nèi)滑動(dòng)而不發(fā)生晃動(dòng),軸殼與連桿連接處必須緊密平整,并且在同一中心軸線上。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、擺動(dòng)篩5.擺動(dòng)篩慣性力的平衡(1)平衡重平衡

該方法是以平衡輪來平衡單篩體慣性力的方法。圖4-16為平衡重平衡作用的示意圖。平衡重裝置的方位應(yīng)與篩體運(yùn)動(dòng)方向相平行,當(dāng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到水平位置時(shí),平衡重所產(chǎn)生的離心慣性力恰好與篩體產(chǎn)生的慣性力方向相反而起平衡作用,如圖4-16a所示。但是,當(dāng)轉(zhuǎn)到垂直方向,如圖4-16b所示的位置,反而會(huì)產(chǎn)生不平衡的慣性力。平衡輪如圖4-17所示。

采用平衡重平衡,需要確定平衡重物的重量和相位。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-16平衡重的平衡作用a)平衡重在水平位置時(shí)b)平衡重在垂直位置時(shí)1—平衡重2—篩子五、擺動(dòng)篩5.擺動(dòng)篩慣性力的平衡(1)平衡重平衡第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-17平衡輪五、擺動(dòng)篩5.擺動(dòng)篩慣性力的平衡(2)對稱平衡法

該法是在偏心軸上裝置兩個(gè)偏心輪,用兩個(gè)連桿帶動(dòng)上下篩體運(yùn)動(dòng)。同向雙篩體一上一下,如圖4-18所示。由于上下兩個(gè)偏心輪的偏心方向相反,則上下兩篩體的運(yùn)動(dòng)方向也相反,使篩體水平方向的慣性力得以抵消而平衡。垂直方向的不平衡則不能避免。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-18同向雙篩體平衡六、滾筒分級(jí)篩

筒式分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-19所示。主要工作原理是:物料通過料斗流入到滾筒時(shí),在其間滾轉(zhuǎn)和移動(dòng),并在此過程中通過相應(yīng)的孔流出,以達(dá)到分級(jí)。

滾筒式分級(jí)機(jī)的特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,分級(jí)效率高,工作平穩(wěn),不存在動(dòng)力不平衡現(xiàn)象。但機(jī)器的占地面積大,篩面利用率低,由于篩筒調(diào)整困難,對原料的適應(yīng)性差。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-19滾筒式分級(jí)機(jī)1—進(jìn)料斗2—滾筒3—滾圈4—摩擦輪5—鉸鏈6—收集料斗7—機(jī)架8—傳動(dòng)系統(tǒng)六、滾筒分級(jí)篩1.滾筒式分級(jí)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)(1)滾筒

它是一個(gè)帶孔的轉(zhuǎn)筒,轉(zhuǎn)筒上按分級(jí)的需要而設(shè)計(jì)成幾段(組)。各段孔徑不同而同一段的孔徑一樣。進(jìn)口端的孔徑最小,出口端最大。每段之下有一漏斗裝置。原料由進(jìn)口端落下,隨滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而前進(jìn),沿各段相應(yīng)的孔中落下到漏斗中卸出。

滾筒通常用厚度為1.5~2.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱篩。考慮到制造工藝方面的要求,一般把滾筒先分幾段制造,然后,焊角鋼連接以增強(qiáng)筒體的剛度。(2)支撐裝置

它由滾圈3、摩擦輪4、機(jī)架7組成(圖4-19)。滾圈裝在滾筒上(或利用滾筒的連接角鋼),它將滾筒體的重量傳遞給摩擦輪。而整個(gè)設(shè)備則由機(jī)架支撐,機(jī)架用角鋼或槽鋼焊接而成。(3)收集料斗

收集料斗設(shè)在滾筒下面,料斗的數(shù)目與分級(jí)的數(shù)目相同。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩1.滾筒式分級(jí)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)(4)傳動(dòng)裝置

目前廣泛應(yīng)用的傳動(dòng)方式是摩擦輪傳動(dòng)。如圖4-20所示,摩擦輪3裝在一根長軸上,滾筒兩邊均有摩擦輪,并且互相對稱,其夾角為90°。長軸一端(主動(dòng)軸)有傳動(dòng)系統(tǒng),另一端裝有摩擦輪。主動(dòng)軸從傳動(dòng)系統(tǒng)中得到動(dòng)力后帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng),摩擦輪3緊貼滾圈,滾圈固接在轉(zhuǎn)筒上,因此摩擦輪與滾圈間產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。(5)清篩裝置

在操作時(shí),原料應(yīng)通過滾筒相應(yīng)孔徑的篩孔流出,才能達(dá)到分級(jí)的目的,但滾筒的孔往往被原料堵塞而影響分級(jí)效果。因此,需設(shè)置清篩裝置,以保證原料按相應(yīng)的孔徑流出。機(jī)械式清篩裝置是在滾筒外壁裝置木制滾軸,木制滾軸平行于滾筒的中心軸線,用彈簧使其壓緊滾筒外壁。由于木滾軸的擠壓,把堵塞在孔中的原料擠回滾筒中,也可以視原料的實(shí)際,采用水沖式或裝置毛刷清篩。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩1.滾筒式分級(jí)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-20傳動(dòng)簡圖a)采用單級(jí)齒輪減速系統(tǒng)b)采用蝸輪蝸桿減速系統(tǒng)1—電動(dòng)機(jī)2—帶傳動(dòng)3—摩擦輪4—摩擦輪軸5—單級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)6—鏈傳動(dòng)7—單級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)六、滾筒分級(jí)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩2.滾筒式分級(jí)機(jī)主要參數(shù)的確定(2)滾筒直徑D、長度L以及孔數(shù)Z的確定

在生產(chǎn)能力已知的情況下,通過上式求取的Z,則為滾筒上所需的孔數(shù)。但由于各級(jí)篩孔孔徑不同而滾筒直徑相同,所以這個(gè)總孔數(shù)不能平均分配在各個(gè)級(jí)中,而應(yīng)根據(jù)工藝的要求決定分成不同直徑的若干級(jí)別,再依級(jí)數(shù)設(shè)每級(jí)排數(shù),確定同一級(jí)中每排篩孔數(shù)。若把滾筒展開成平面,則其關(guān)系為每級(jí)孔數(shù)=排數(shù)×每排孔數(shù)每級(jí)長度=(每級(jí)篩孔直徑×每排孔數(shù))+(篩孔間隙×各排孔數(shù))則滾筒的圓周長度=(排數(shù)×各級(jí)孔徑)+(排數(shù)×孔隙)

通過上述的計(jì)算,理論上得到每級(jí)的孔數(shù),而孔數(shù)之和等于總孔數(shù)Z;每級(jí)長度之和是所設(shè)計(jì)的滾筒長度。但這樣計(jì)算出的滾筒直徑,各級(jí)都不相同,無法聯(lián)接在一起。因此,一般取滾筒中直徑最大的一級(jí)作為整個(gè)滾筒的直徑,其他各級(jí)按直徑增大后的比例多設(shè)一些篩孔或把孔隙適當(dāng)放大即可。

在初步確定了滾筒的直徑和長度后,用直徑∶長度=1∶(4~6)進(jìn)行校核,若不在這范圍內(nèi),就應(yīng)重新調(diào)整每級(jí)排數(shù)或孔數(shù),以達(dá)到在此比例范圍內(nèi)為止。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩2.滾筒式分級(jí)機(jī)主要參數(shù)的確定(3)轉(zhuǎn)速n及水平傾角α的決定

滾筒的轉(zhuǎn)速影響分級(jí)效率及生產(chǎn)能力,而滾筒轉(zhuǎn)速的決定取決于直徑。

對具有很小傾角的滾筒,近似看作水平,則物料與滾筒一起回轉(zhuǎn)時(shí),其受力情況如圖4-21所示。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-21物料在滾筒中受力情況六、滾筒分級(jí)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩2.滾筒式分級(jí)機(jī)主要參數(shù)的確定(3)轉(zhuǎn)速n及水平傾角α的決定

圖4-22是另一種形式的滾筒式分級(jí)裝備,用于柑橘、櫻桃等物料的分級(jí),采用中空的轉(zhuǎn)筒,物料沿每個(gè)轉(zhuǎn)筒外表面輸送,每個(gè)轉(zhuǎn)筒分別開有SS、S、M、L、LL孔眼,轉(zhuǎn)筒呈并列狀放置。原料從轉(zhuǎn)筒上部送入,從小到大順序分級(jí)。根據(jù)工廠規(guī)模和進(jìn)入原料量不同,轉(zhuǎn)筒的數(shù)目以2~4個(gè)組合為宜,原料大小與孔徑匹配。

美國A.K.Robin公司制造的蘑菇分選機(jī)將預(yù)煮后的蘑菇分成8種等級(jí),分級(jí)機(jī)上裝有7種不同孔徑的不銹鋼轉(zhuǎn)筒。而美國FMC公司生產(chǎn)的櫻桃分級(jí)機(jī),開有不同孔徑的4組孔,可將櫻桃分成5種等級(jí),生產(chǎn)能力為2t/h,標(biāo)準(zhǔn)孔徑為16cm、18cm、20cm、22cm。

第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備六、滾筒分級(jí)篩2.滾筒式分級(jí)機(jī)主要參數(shù)的確定(3)轉(zhuǎn)速n及水平傾角α的決定第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備圖4-22柑橘用轉(zhuǎn)筒式分級(jí)機(jī)1、3—原料2—轉(zhuǎn)筒4—輸入輸送帶5—滾子運(yùn)輸帶6—輸出運(yùn)輸帶1.三輥筒式分級(jí)機(jī)

三輥筒式分級(jí)機(jī)主要用于球形體或近似球形的果蔬原料,如蘋果、柑橘、番茄和桃子等,按果蔬原料直徑大小進(jìn)行分級(jí)。

全機(jī)主要由輥筒1、驅(qū)動(dòng)輪2、鏈輪3、出料輸送帶4、理料輥5等組成,如圖4-23所示。

分級(jí)部分的結(jié)構(gòu)是一條由橫截面帶動(dòng)梯形槽的輥筒組成的輸送帶,每兩根軸線不動(dòng)的輥筒之間設(shè)有一根可移動(dòng)的升降棍筒,此升降輥亦帶有同樣的梯形槽。此三根輥筒形成棱形分級(jí)篩孔,物料就處于此分級(jí)篩幾之間。物料進(jìn)入分級(jí)段后,直徑小的即從此分級(jí)篩孔中落下,掉入集料斗中,其余的物料由理料輥排成整齊的單層,由輸送帶帶動(dòng)繼續(xù)向前移動(dòng)。在分級(jí)過程中,各分級(jí)機(jī)構(gòu)的升降輥,又稱中間輥,在特定的導(dǎo)軌上逐漸上升,從而使輥筒1及相鄰的輥筒之間的棱形開孔隨之逐漸增大。但它們對應(yīng)的下輥不能作升降運(yùn)動(dòng),則使開孔度亦隨之增大。因?yàn)殚_孔內(nèi)只有一只物料,當(dāng)此物料的外徑與開孔大小相適應(yīng)時(shí),物料落下,大于開孔度的物料則停留在輥筒中隨輥筒繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),直到開孔度相適應(yīng)時(shí)才落下。若物料大于最大開孔度時(shí),則不能從孔中落下,而是隨機(jī)向前運(yùn)動(dòng)到末端,再由集料斗收集處理。升降輥在上升到最高位置后分級(jí)結(jié)束,此后再逐漸下降到最低位置,再進(jìn)行回轉(zhuǎn),循環(huán)以上動(dòng)作。第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備1.三輥筒式分級(jí)機(jī)

分級(jí)機(jī)開孔度的調(diào)整是通過調(diào)整升降輥的距離來獲得的,這樣則可以使分級(jí)原料的規(guī)格有一定的改變范圍。調(diào)整升降輥的機(jī)構(gòu)由蝸輪、蝸桿、螺桿以及連桿機(jī)構(gòu)組成。

為了減少在分級(jí)過程中物料的損傷,要求輥筒在運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)。其方法是使輥筒在運(yùn)行中借助其軸端安裝的摩擦滾輪導(dǎo)軌滾動(dòng)而旋轉(zhuǎn),輥筒在旋轉(zhuǎn)中帶動(dòng)開孔中的物料也轉(zhuǎn)動(dòng)。

這種分級(jí)機(jī)的特點(diǎn)是分級(jí)范圍大,分級(jí)效率高,物料損傷小。對于球形或近似球形體的果蔬原料如蘋果、柑橘、番茄、桃子等,可將其在直徑50~100mm的范圍內(nèi)分為5個(gè)級(jí)別。第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備1.三輥筒式分級(jí)機(jī)第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備2.顆粒形狀分級(jí)設(shè)備

谷物顆粒料(如小麥、大麥)等必須進(jìn)行精選和分級(jí),其主要原理是按顆粒長度進(jìn)行分級(jí),以除去不必要的雜粒。常用的精選機(jī)有滾筒精選機(jī)和碟片精選機(jī)兩種,其都是利用袋孔中嵌入長度不同的顆粒而帶升高度不同的原理制成的,如圖4-24和圖4-25所示。第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備圖4-24精選機(jī)工作示意圖a)碟片式b)滾筒式圖4-25碟片精選機(jī)工作示意圖2.顆粒形狀分級(jí)設(shè)備(1)碟片式精選機(jī)

在金屬碟片的平面上制成許多袋形的凹孔,孔的大小和形式根據(jù)除雜條件而定,如從大麥中分離半粒,蕎麥、野豌豆,孔洞直徑取6.25~6.5mm,分離小麥取8.5mm。碟片在糧堆中運(yùn)動(dòng)時(shí),短小的顆粒嵌入袋孔被帶到較高的位置才會(huì)落下,因此只要把收集短粒斜槽放在適當(dāng)位置上,就能將短粒料分出來,如圖4-25所示。(2)滾筒式精選機(jī)

圖4-26所示為滾筒精選機(jī)工作示意圖。袋孔1是開在篩轉(zhuǎn)筒圓管2的內(nèi)表面,長粒子大麥依靠進(jìn)料位差和利用滾筒本身的傾斜度,沿滾筒長度方向流動(dòng)由另一端流出,而短粒子大麥嵌入袋孔的位置較深,被帶到較高位置而落入中央槽4之中由螺旋輸送機(jī)3送出。根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)速差別又分為快速滾筒精選機(jī)和慢速滾筒精選機(jī),兩者結(jié)構(gòu)基本相似,但由于高速時(shí)使顆粒的離心力增大,中央槽和螺旋輸送機(jī)位置應(yīng)較低速的高。另外低速滾筒精選機(jī)安裝應(yīng)與水平線成5°~10°角,而高速滾筒精選機(jī)可接近水平安裝。滾筒精選機(jī)的生產(chǎn)能力和精選效果主要取決于滾筒轉(zhuǎn)速。第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備2.顆粒形狀分級(jí)設(shè)備(2)滾筒式精選機(jī)第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備圖4-26滾筒式精選機(jī)的工作示意圖1—袋孔2—篩轉(zhuǎn)筒圓管3—螺旋輸送機(jī)

4—中央槽3.帶式分級(jí)機(jī)

帶式分級(jí)機(jī)主要由一對長橡膠帶所組成,帶面相對成“V”形。橡膠帶之間,在物料進(jìn)口端的距離較窄,延至末端出口處逐步加寬。整個(gè)過程分為幾段,每段為一個(gè)等級(jí)。物料進(jìn)入以后,落在成對且并行速度相同的橡膠帶上,如果物料直徑小于兩帶之間的距離就落下,由輸送帶送出。國外生產(chǎn)的帶式分級(jí)機(jī)有兩種形式:

一是使用帶有孔眼的帶;一是使用兩組帶,調(diào)整帶與帶之間的距離進(jìn)行分級(jí)工作。帶孔的帶主要用于對圓形物料的分級(jí),無孔帶適用于對梨、番茄等物料的分級(jí)。

圖4-27為AtlasPacific公司生產(chǎn)的帶式分級(jí)機(jī),適用于杏、桃,蘋果等圓形水果的分級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)有5組分級(jí)帶,選別帶用不銹鋼,帶表面要用橡膠包覆,以保護(hù)水果不致?lián)p傷。圖4-28所示的是采用回轉(zhuǎn)帶式的分級(jí)機(jī)原理圖。第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備3.帶式分級(jí)機(jī)第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備圖4-27

AtlasPacific公司帶式分級(jí)機(jī)1—選別帶2—運(yùn)輸帶3.帶式分級(jí)機(jī)第三節(jié)形狀分級(jí)機(jī)械與設(shè)備圖4-28回轉(zhuǎn)帶分級(jí)原理

光電分選機(jī)可以看成是按尺寸大小選別,因?yàn)槟苓M(jìn)行非接觸的測量(圖4-30),所以減少了物料的機(jī)械損傷,且有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

圖中4-30中L為射光器,R為受光器。一個(gè)射光器與一個(gè)受光器組成一個(gè)單元。圖4-30a為雙單元同時(shí)遮光式分級(jí)器。兩個(gè)單元間的距離d由分級(jí)尺寸決定。沿輸送器前進(jìn)方向間距d變小。物料在輸送帶上隨帶前進(jìn),經(jīng)過分級(jí)器時(shí),若物料尺寸大于d,兩條光束同時(shí)被遮斷。這時(shí),通過光電元件和控制系統(tǒng)使推板或噴氣嘴工作,把此水果排出輸送帶,作為該間距d值所分選的水果。雙單元的數(shù)量即為分選出的水果等級(jí)數(shù)。

圖4-30b所示為一脈沖計(jì)數(shù)式分級(jí)器。射光器L和受光器分別置于物料輸送料斗的上、下方,且對準(zhǔn)料斗的中部開槽處。每當(dāng)料斗移動(dòng)距離a時(shí),射光器發(fā)出一個(gè)脈沖光束,水果在運(yùn)行中遮斷脈沖光束的次數(shù)為n,則水果的直徑D=na,然后通過微處理機(jī),將D值與設(shè)定值比較,并分成不同的等級(jí)。

隨著光電檢測器件的進(jìn)步,目前在尺寸檢測和分選分級(jí)設(shè)備中已廣泛使用陣列式(線性CCD)光電探測元件,可以直接檢測出物料的長度或?qū)挾?從而大大減少了后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)的控制過程,使檢測系統(tǒng)更加可靠。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備一、光電分選機(jī)第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備一、光電分選機(jī)圖4-30光電尺寸分選a)雙單元同時(shí)遮光式b)脈沖記數(shù)式

作為食品生產(chǎn)主要原料的農(nóng)產(chǎn)品是在自然條件下生長的,它們的葉、莖、桿、果實(shí)等在陽光的撫育下,形成了各自固有的顏色。這些顏色受到輻照、營養(yǎng)、水分、生長環(huán)境、病蟲害、損傷、成熟程度等諸因素的影響,會(huì)偏離或改變其固有的顏色。換言之,人們可以通過農(nóng)產(chǎn)品的顏色變化,識(shí)別、評(píng)價(jià)它們的品質(zhì)(如糖度、酸度、淀粉、蛋白質(zhì)等成分含量)特性。家禽以及禽蛋也具有不同的表面顏色,并且它們的表面顏色往往與品質(zhì)有著密切的關(guān)系。

水果表皮的顏色可以利用光反射特性來鑒別,將一定波長的光或電磁波照射水果,根據(jù)其反射光的強(qiáng)弱可以判別其表面顏色。圖4-31為一種蜜橘的光反射光譜,它表示不同顏色的蜜橘在不同波長光的照射下的反射強(qiáng)度。由圖可以看出,色越綠則反射強(qiáng)度越弱,這是因?yàn)槿~綠素吸光性強(qiáng)所致。此外,對于不同波長的光,色差造成的反射光強(qiáng)度的差異也不同,其中當(dāng)采用波長為678nm的光照射時(shí),則其差異較大,故可用此波長來分選。采用光電探測元件將反射光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),由電流強(qiáng)度的大小來判別果皮的顏色。

果皮色分選裝置如圖4-32所示,為檢箱式分選器。水果依次下落至色檢箱,在通過色檢箱的過程中,受到上下光線的照射。對于不同的物料,為得到適宜波長的光,可更換背景板3。從果皮反射的光,借箱內(nèi)相隔120°配置的鏡子1反射入三個(gè)透鏡5,通過集光器4混合,然后分成兩路,分別通過帶有不同波長濾光片的光學(xué)系統(tǒng),得到不同波長下的反射率,從而判別水果的顏色。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)圖4-31蜜橘的光反射特性1—黃色果皮2—淡黃色3—黃綠色4—淡綠色5—綠色第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)圖4-32果皮色分選裝置1—反射鏡2—果實(shí)3—背景板4—集光器5—透鏡

圖4-33所示的色選機(jī)是利用光電原理,從大量散裝產(chǎn)品中將顏色不正?；蚋腥静∠x害的個(gè)體(球狀、塊狀或顆粒狀)以及外來雜質(zhì)檢測分離的設(shè)備。

光電色選機(jī)的工作原理如下。貯料斗中的物料由振動(dòng)喂料器送入通道成單行排列,依次落入光電檢測室,從電子視鏡與比色板之間通過。被選顆粒對光的反射及比色板的反射在電子視鏡中相比較,顏色的差異使電子視鏡內(nèi)部的電壓改變,并經(jīng)放大。如果信號(hào)差別超過自動(dòng)控制水平的預(yù)置值,即被存貯延時(shí),隨即驅(qū)動(dòng)氣閥,高速噴射氣流將物料吹送入旁路通道。而合格品流經(jīng)光電檢測室時(shí),檢測信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)差別微小,信號(hào)經(jīng)處理判斷為正常,氣流噴嘴不動(dòng)作,物料進(jìn)入合格品通道。

光電色選機(jī)主要由供料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、信號(hào)處理與控制電路、剔除系統(tǒng)4部分組成。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)圖4-33光電色選機(jī)系統(tǒng)示意圖1.供料系統(tǒng)

供料系統(tǒng)由貯料斗、電磁振動(dòng)喂料器、斜式溜槽(立式)或帶式輸送器(臥式)組成。其作用是使被分選的物料按所需速率均勻地排成單列,穿過檢測位置并保證能被傳感器有效檢測。色選機(jī)系多管并列設(shè)置,生產(chǎn)能力與通道數(shù)成正比,一般有20、30、40、48、90系列。

供料的具體要求是:(1)計(jì)量

對某物料,保證每個(gè)通道中單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測區(qū)的物料量均勻一致。(2)排隊(duì)

保證物料沿一定軌道按順序單行排列進(jìn)入檢測位置和分選位置。(3)勻速

為了保證疵料確實(shí)被剔除,物料從檢測位置到達(dá)分選位置的時(shí)間必須為常數(shù),且須與從獲得檢測信號(hào)到發(fā)出分選動(dòng)作的時(shí)間相匹配。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)2.檢測系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)主要由光源、光學(xué)組件、比色板、光電探測器、除塵冷卻部件和外殼等組成。檢測系統(tǒng)的作用是對物料的光學(xué)性質(zhì)(反射、吸收、透射等)進(jìn)行檢測以獲得后續(xù)信號(hào)處理所必須的受檢產(chǎn)品的正確的品質(zhì)信息。光源可用紅外光、可見光或紫外光,功率要求保持穩(wěn)定。檢測區(qū)內(nèi)有粉塵飛揚(yáng)或積累,影響檢測效果,可以采用低壓持續(xù)風(fēng)幕或定時(shí)高壓噴吹相結(jié)合以保持檢測區(qū)內(nèi)空氣明凈,環(huán)境清潔,并冷卻光源產(chǎn)生的熱量,同時(shí)還設(shè)置自動(dòng)掃帚裝置,隨時(shí)清掃防止粉塵積累。3.信號(hào)處理與控制電路

信號(hào)處理與控制電路把檢測到的電信號(hào)進(jìn)行放大、整形、送到比較判斷電路,判斷電路中已經(jīng)設(shè)置了參照樣品的基準(zhǔn)信號(hào)。根據(jù)比較結(jié)果把檢測信號(hào)區(qū)分為合格品和不合格品信號(hào),當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合格品時(shí),輸出一脈沖給分選裝置。信號(hào)處理控制電路框圖如圖4-34所示。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)3.信號(hào)處理與控制電路第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)圖4-34信號(hào)處理控制電路框圖4.剔除系統(tǒng)

剔除系統(tǒng)接收來自信號(hào)處理控制電路的命令,執(zhí)行分選動(dòng)作。最常用的方法是高壓脈沖氣流噴吹。它由空壓機(jī)、貯氣罐、電磁噴射閥等組成。噴吹剔除的關(guān)鍵部件是噴射閥,應(yīng)盡量減少吹掉一顆不合格品帶走的合格品的數(shù)量。為了提高色選機(jī)的生產(chǎn)能力,噴射閥的開啟頻率不能太低,因此要求運(yùn)用輕型的高速、高開啟頻率的噴射閥。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備二、色選機(jī)

水果內(nèi)部質(zhì)量的好壞是難于用人的感官進(jìn)行判別的,然而可以利用水果的透光特性進(jìn)行檢測。用一定波長的光照射水果時(shí)由于其內(nèi)部生物組織的不同,其透光程度也不相同。

水果的生物組織對一定波長光的透光度越差,則光密度OD值越大。圖4-35為不同成熟度的桃子其OD值隨波長的變化曲線?？梢钥闯?成熟桃子和未成熟桃子的OD值有明顯差別。由于OD值除了受光的波長及水果內(nèi)部質(zhì)量影響外,還與水果的形狀及大小有關(guān),若用一種波長下的OD值來判別,其精度會(huì)受到影響。為了消除水果形狀及尺寸對判別精度的影響,同樣可采用兩種波長的光(如692nm及740nm)照射水果,這樣可得到兩個(gè)OD值,用兩者之差ΔOD值(ΔOD1:AB-EF,ΔOD2:AC-EG)的不同來判別其內(nèi)部質(zhì)量。由圖可見,在波長為692~740nm范圍內(nèi),未成熟桃子的OD曲線的斜率遠(yuǎn)大于成熟桃子的曲線斜率,即OD2比OD1大得多。因此,只要選擇合適的波長范圍,即可得到較高的分選精度。

圖4-36為圓盤式濾光器水果內(nèi)部質(zhì)量檢測裝置。由燈1發(fā)出的光經(jīng)濾光器盤11得到一定波長的光,由透鏡3聚光。物料9夾持在上下緩沖墊10之間向上移動(dòng),濾光器圓盤上裝有四個(gè)濾光片,圓盤由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn),使物料得到不同波長光的斷續(xù)照射,由檢測部件測定透光量,再通過運(yùn)算放大器、指示計(jì),即可得到兩組ΔOD值。第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備三、內(nèi)部品質(zhì)光電檢測第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備三、內(nèi)部品質(zhì)光電檢測圖4-35桃子光透射光譜特性a—未成熟桃子b—成熟的桃子第四節(jié)光電分選分級(jí)機(jī)械與設(shè)備三、內(nèi)部品質(zhì)光電檢測圖4-36農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)檢測裝置(圓盤式濾光器)1—燈2—電動(dòng)機(jī)3—透鏡4—試樣上下移動(dòng)裝置5—導(dǎo)桿6—指示器7—運(yùn)算放大器8—探測器9—物料10—緩沖墊11—濾光器盤

螺旋精選器(也稱拋車,如圖4-37所示)多用于從長顆粒中分離出球形顆粒,如從小麥中分離出蕎麥、野豌豆等。螺旋精選器由進(jìn)料斗1、放料閘門2及4~5層圍繞在同一垂直軸上的斜螺旋面所組成?？拷S線較窄的并列的幾層螺旋面3稱為內(nèi)拋道,較寬的一層斜面4稱為外拋道。外拋道的外緣裝有擋板5,以防止球狀顆粒滾出。內(nèi)、外拋道下邊均設(shè)有出口。小麥由進(jìn)料斗出口均勻地分配到幾層內(nèi)拋道上,內(nèi)拋道螺旋斜面傾角要適當(dāng),使小麥在沿螺旋面下滑的過程中速度近似不變,其與垂直軸線的距離也近似不變,因此不會(huì)離開內(nèi)拋道;蕎麥、野豌豆等球形顆料在沿螺旋斜面向下滾動(dòng)時(shí)越滾越快,因離心力的作用而被拋至外拋道,實(shí)現(xiàn)與小麥的分離。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備一、螺旋精選器第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備一、螺旋精選器圖4-37旋轉(zhuǎn)精選器的結(jié)構(gòu)1—進(jìn)料斗2—放料閘門3—內(nèi)軌道4—外拋道5—擋板6—隔板7—出口管道

重量式分級(jí)機(jī)可根據(jù)水果、家禽、蛋類等的重量不同進(jìn)行分級(jí)。重量式分級(jí)機(jī)一般有稱重式和彈簧式兩種,前者用得較多。圖4-38為一稱重式選果機(jī)示意圖。該機(jī)由進(jìn)料斗1、料盤2、固定秤3,移動(dòng)秤8、輸送輥?zhàn)渔?等組成。移動(dòng)秤約40~80個(gè),隨輥?zhàn)渔溤谲壍?0上移動(dòng)。固定秤有若干臺(tái)(按分級(jí)數(shù)定),它固定在機(jī)架上,在托盤上裝有分級(jí)砝碼。移動(dòng)稱在非秤重位置上時(shí),物料重量靠小軌道11支持,使移動(dòng)秤杠桿保持水平。當(dāng)移動(dòng)秤到達(dá)固定秤處進(jìn)行稱重即與小軌道脫離時(shí),這時(shí)移動(dòng)秤的杠桿與固定秤的分離針6相接觸,物料和砝碼在移動(dòng)秤杠桿的兩端,通過比較,若物料重量大于設(shè)定值,則分離針被抬起,料盤隨杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)而翻轉(zhuǎn),物料被排放到接料箱。物料由重到輕按固定秤數(shù)量而分成若干等級(jí)。

該機(jī)分級(jí)精度較高,調(diào)整方便,適應(yīng)性廣,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備二、重量分級(jí)機(jī)第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備二、重量分級(jí)機(jī)圖4-38重量式選果機(jī)1—進(jìn)料斗2—料盤3—固定秤4—喂料臺(tái)5—調(diào)整砝碼6—分離針7—砝碼8—移動(dòng)秤9—輥?zhàn)渔?0—移動(dòng)秤軌道11—小軌道

微細(xì)分級(jí)機(jī)為離心機(jī)械式氣流分離篩析機(jī)械。它依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力和氣流向心力之間的作用把微粉或超細(xì)粉粒與較粗的粒子分開。微細(xì)分級(jí)機(jī)適用于所有物料細(xì)粉分級(jí)。它的主要特點(diǎn)有:①分級(jí)范圍寬廣,制品細(xì)度可在5~150μm之間任意選擇,粒子形狀從纖維狀、薄片狀、近似球形到塊狀、管狀等物質(zhì)均可分級(jí);②分級(jí)精度高,通過分級(jí)可以保證微細(xì)粒子成品中不含有粗顆粒,提高成品的質(zhì)量和純度;③結(jié)構(gòu)簡單、維修、操作、調(diào)節(jié)容易;④它可以與內(nèi)分級(jí)蝸輪粉碎機(jī)、球磨機(jī)、振動(dòng)磨、萬能粉碎機(jī)等微細(xì)、超微細(xì)粉碎機(jī)械配用篩析粉碎的成品,提高生產(chǎn)能力。微細(xì)分級(jí)機(jī)應(yīng)用廣泛。

圖4-39所示為微細(xì)分級(jí)機(jī)主要結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由上升管1、調(diào)節(jié)管5、斜管2、蝸殼3、分散室及淘析環(huán)4、分離室7以及在分離器內(nèi)裝在上筒體9軸承上的旋轉(zhuǎn)主軸8上的葉輪6構(gòu)成。主軸由帶輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度是依靠改變帶輪裝置組合來調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)而實(shí)現(xiàn)的。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備圖4-39微細(xì)分級(jí)機(jī)1—上升管2—斜管3—蝸殼4—分散室及淘析環(huán)5—調(diào)節(jié)管6—葉輪7—分離室8—軸9—上筒體10—出料口

第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備1.微細(xì)分級(jí)機(jī)的分級(jí)原理第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備圖4-40分級(jí)原理解析示意圖2.微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粒徑的調(diào)節(jié)(1)調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速

微細(xì)分級(jí)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈高,所得分級(jí)成品粒徑愈細(xì),其產(chǎn)量愈低。圖4-41所示為物料在WX350型微細(xì)分級(jí)機(jī)的不同葉輪轉(zhuǎn)速下分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)值與理論值是一致的。對于所確定的分級(jí)成品粉粒細(xì)度的最重要調(diào)節(jié)是葉輪轉(zhuǎn)速?？梢哉{(diào)整帶輪的組合,或采用無級(jí)變速器來調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速。(2)調(diào)節(jié)風(fēng)量

微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粉粒粒徑大小,與氣流速度的1/2次方成正比。風(fēng)量愈大,所得成品粒徑愈大,產(chǎn)量愈高。圖4-42所示為WX350型微細(xì)分級(jí)機(jī)在不同風(fēng)量下分級(jí)粉粒粒徑結(jié)果。試驗(yàn)表明,粉粒粒徑大小,隨風(fēng)量的增大而增大,其產(chǎn)量亦隨之增高。試驗(yàn)值與理論值是一致的。

一般來說,為了維持最高的生產(chǎn)能力,分級(jí)粉粒時(shí),采用最大的風(fēng)量,風(fēng)量的最大值與所要求成品粒徑大小相適應(yīng)。為了獲得很低的分級(jí)界限而需要葉輪的轉(zhuǎn)速超過極限轉(zhuǎn)速時(shí),必須降低風(fēng)量。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備2.微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粒徑的調(diào)節(jié)第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備圖4-41葉輪轉(zhuǎn)速與分級(jí)粒徑關(guān)系圖4-42風(fēng)量與分級(jí)粒徑的關(guān)系2.微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粒徑的調(diào)節(jié)(3)調(diào)節(jié)二次風(fēng)

由上升管進(jìn)入微細(xì)分級(jí)機(jī)的氣體為一次風(fēng),由二次風(fēng)接管經(jīng)蝸殼進(jìn)入微細(xì)分級(jí)機(jī)的氣體為二次風(fēng)。二次風(fēng)進(jìn)入蝸殼旋轉(zhuǎn)上升到分散室形成“氣篩”,有助于粉粒的分級(jí)。它可以把細(xì)粉分散開;并能把細(xì)粒子團(tuán)疏松開,防止粘著成較大粉粒團(tuán);它還能起“氣勢”作用,延長粉粒在分離室內(nèi)的停留時(shí)間,使小于臨界粒徑(dth)的細(xì)粉粒分級(jí)為成品,提高分級(jí)效率。通常一次風(fēng)量與二次風(fēng)量之比控制在3∶2。如果物料是粘性的,或易結(jié)團(tuán)的,為了使粉粒更好地分散,必須增大二次風(fēng)量。微細(xì)分級(jí)機(jī)是在負(fù)壓下操作的,分級(jí)機(jī)出料管出口風(fēng)量為總風(fēng)量?？傦L(fēng)量、一次風(fēng)量和二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)必須使分級(jí)機(jī)下部的斜管出口處的壓差為50~200Pa。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備2.微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粒徑的調(diào)節(jié)(4)調(diào)節(jié)葉輪葉片數(shù)

分級(jí)葉輪葉片數(shù)在分級(jí)上起重要作用,它是分級(jí)界限的靈敏點(diǎn)。葉輪葉片數(shù)增多,可以增加分級(jí)成品粉粒的靈敏點(diǎn)。若希望成品粉粒中含粗粉粒少,則可以增加葉輪葉片數(shù)。若允許成品中含有少量的粗粉粒,則可以減少葉輪葉片數(shù)。但在增減葉輪葉片時(shí),一定要注意保持葉輪動(dòng)平衡,否則旋轉(zhuǎn)時(shí)容易造成主軸彎曲。葉輪葉片布滿時(shí),適用于要求成品粉粒粒徑很小,粒度分布范圍狹窄的場合。葉輪葉片數(shù)減半或減去大半時(shí),適用于成品中允許含有一些較粗的粉粒和分級(jí)的細(xì)粉粒粒度分布范圍比較寬的場合。(5)調(diào)節(jié)物料上升管出口位置高低

在分級(jí)機(jī)上升管的頂端設(shè)置可調(diào)套管來調(diào)節(jié)物料出口位置的高低。套管出口位置愈高(距葉輪錐底愈短)粉料愈不易分開,而將被氣流從葉輪下部(由于葉輪為倒錐形、下部半徑小,因此離心力小)帶入葉輪內(nèi),經(jīng)出口管排出混入成品中,因此粉粒含粗粉粒多。如果不希望細(xì)粉粒成品中含有粗粉粒,或只允許含少量粗粉粒,可降低套管物料出口位置。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備2.微細(xì)分級(jí)機(jī)分級(jí)粒徑的調(diào)節(jié)(6)調(diào)節(jié)空氣淘析環(huán)

在分散室底部設(shè)置淘析環(huán)(倒錐形)。它在分散室內(nèi)對二次風(fēng)產(chǎn)生攪動(dòng)或沖擊作用,對物料分散起一定作用。如果返料中含過多的細(xì)粉粒,甚至在調(diào)節(jié)二次風(fēng)量之后,返料中仍含有過多的細(xì)粉粒,則需要采用小直徑的淘析環(huán)。通常一般采用中直徑的淘析環(huán)即可。如果在分離室內(nèi)留有較多的物料時(shí),應(yīng)當(dāng)減少二次風(fēng)量,并采用大直徑的淘析環(huán)。(7)加料速度

加料速度由分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力所限制。加料速度波動(dòng)對分級(jí)界限關(guān)系不大,即分級(jí)粉粒粒徑不變。如果加料量顯著地超過分級(jí)能力,那末在返料(粗粉粒)中含細(xì)粉粒量增多,從而降低分級(jí)效率,但并不影響分級(jí)的細(xì)粉粒的細(xì)度。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備三、微細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備1.計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心的應(yīng)用技術(shù),因此,計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展,是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高而發(fā)展起來的。從系統(tǒng)的層次看,可分為高、中、低3個(gè)檔次;從圖像傳感器的敏感區(qū)域看,又可分成可見光、紅外、近紅外、X射線、雷達(dá)、伽瑪射線、超聲波等圖像處理系統(tǒng);從采集部件與景物的距離上來說,還可分成遙感、宏觀和微觀圖像處理系統(tǒng);就應(yīng)用場所而言,又能分成通用圖像處理系統(tǒng)和專用圖像處理系統(tǒng)。通用系統(tǒng)一般用于研究開發(fā),因此,要求傳感器敏感區(qū)間寬,線性度好,而專用系統(tǒng)一般用于特殊用途,是在通用系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上,研制開發(fā)的為實(shí)現(xiàn)某一個(gè)或幾個(gè)功能的商用系統(tǒng)。因此,在保證性能的前提下,由價(jià)格因素決定系統(tǒng)的配置。1)高檔圖像處理系統(tǒng)采用高速芯片設(shè)計(jì),完全適合圖像和信號(hào)處理特有規(guī)律的并行陣列圖像處理機(jī)。這類系統(tǒng)采用多CPU或多機(jī)結(jié)構(gòu),可以以并行或流水線方式工作。2)中檔圖像處理工作站以小型機(jī)或工作站為主控計(jì)算機(jī),加上圖像處理器構(gòu)成。這類系統(tǒng)有較強(qiáng)的交互處理能力,同時(shí),由于用通用機(jī)做主控機(jī),因而在系統(tǒng)環(huán)境下,具有較好的再開發(fā)能力。3)低檔的微機(jī)圖像處理系統(tǒng)由微機(jī)加上圖像采集卡構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)簡單,是一種便于普及和推廣的圖像處理系統(tǒng)。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備2.計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的基本構(gòu)成

計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)由圖像的采集部件、主機(jī)、圖像的輸出部件3大部分組成。圖4-43是比較典型的通用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)示意圖。(1)圖像采集部件

原始的圖像數(shù)據(jù)是通過圖像采集部件進(jìn)入計(jì)算機(jī)的,因此,圖像采集部件的作用是采集原始的模擬圖像數(shù)據(jù),并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)在接收到圖像的數(shù)字信號(hào)后,將其存入內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)。計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)常用的圖像采集部件有攝像機(jī)加上視頻圖像采集卡、圖像掃描儀以及數(shù)碼攝像機(jī)等。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備2.計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的基本構(gòu)成第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備圖4-43計(jì)算機(jī)組成的圖像處理系統(tǒng)示意圖1—光源箱2—光源3—攝像機(jī)4—采集卡5—監(jiān)視器6—主機(jī)7—圖像輸出2.計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的基本構(gòu)成(2)圖像處理部件

在計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)中,圖像處理工作是由計(jì)算機(jī)完成的,計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽上插有帶幀存體的采集卡,圖像處理的過程通常包含從幀存體取數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)內(nèi)存、處理內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)和送數(shù)據(jù)回圖像幀存體3個(gè)步驟。(3)識(shí)別結(jié)果的輸出部件

圖像的輸出是圖像處理的最終目的。從廣義的角度講,圖像的輸出形式可以分為兩種:一種是根據(jù)圖像處理的結(jié)果作出判斷,例如質(zhì)量檢測中的合格與不合格,輸出不一定以圖像作為最終形式,只需作出提示供人或機(jī)器作出選擇,這種提示可以是計(jì)算機(jī)屏幕信息,或是電平信號(hào)的高低,這樣的輸出往往用于成熟研究的應(yīng)用上;另一種則是以圖像為輸出形式的,它包括中間過程的監(jiān)視以及結(jié)果圖像的輸出。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備3.圖像處理技術(shù)在食品和農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用(1)食品原料的品質(zhì)評(píng)價(jià)

作為食品加工的主要原料的農(nóng)產(chǎn)品物料特性包括表面特性和內(nèi)部特性?？梢晥D像可以表示景物的形狀、顏色、紋理等基本表面特征,圖像表面特征的利用和日常生活中人們對這些特性的認(rèn)識(shí)相呼應(yīng),也是比較直觀的。物料的內(nèi)在特性和表面特征有時(shí)存在著一定的相關(guān)關(guān)系,例如作物的營養(yǎng)含量與作物葉面顏色之間存在相關(guān)關(guān)系。紅外、近紅外、核磁共振(NMR)、X射線、超聲波圖像的應(yīng)用,對物料內(nèi)部信息的認(rèn)識(shí)和利用有著重要的意義,使圖像表面的性狀研究深入到物料的熱性,包括生命現(xiàn)象,組織間熱性差別研究;內(nèi)部損傷類型和嚴(yán)重程度;組織結(jié)構(gòu),包括組織中結(jié)合水和組織硬度;生物化學(xué)特征,包括成熟過程中組織變化等的內(nèi)部信息和構(gòu)造等方面。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備3.圖像處理技術(shù)在食品和農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用(2)檢測

用圖像處理技術(shù)對食品原料(或農(nóng)業(yè)初級(jí)產(chǎn)品和加工品)進(jìn)行檢測是圖像處理技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工工程中運(yùn)用最早,涉及面最廣,內(nèi)容最豐富的一個(gè)方面。檢測是一種手段,農(nóng)產(chǎn)品圖像檢測技術(shù)按其目的可分成:分級(jí)、檢驗(yàn)和分類,提取可視或不可視圖像中某一特征或多個(gè)單一特征的綜合作出合乎專家思想的判斷。農(nóng)產(chǎn)品外觀的特征有面積、大小(長度與寬度)、長寬比、形狀復(fù)雜度、灰度、紋理等,特征的綜合一般由多個(gè)特征加權(quán)處理得到。(3)分類

分類是根據(jù)類別描述作出是或不是的判斷。計(jì)算機(jī)圖像處理應(yīng)用于類別的區(qū)分類似于人工的去雜。例如,去除土豆中混雜的土塊、石頭,黃豆中混雜的其他豆類等。也有在同一物品上區(qū)分的需要,例如,從番茄上摘除花蒂,胡蘿卜、蘿卜去頂葉,櫻桃去核,剔除未開裂的開心果等,都可以由圖像處理結(jié)果引導(dǎo)機(jī)械裝置來做到。還有一種區(qū)分是同一大類或品種中差別的識(shí)別,例如各種雜草,不同生長期的植物等。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與設(shè)備1.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的基本組成

電子鼻的工作原理是建立在模擬人的嗅覺形成過程基礎(chǔ)上的。人的嗅覺系統(tǒng)統(tǒng)由嗅覺細(xì)胞、嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(包括多個(gè)嗅覺神經(jīng)元)和大腦組成。某種氣味被人聞出的過程大致可分為如圖4-46所示三個(gè)階段:①咖啡或玫瑰花的芳香物分子經(jīng)空氣擴(kuò)散到達(dá)鼻腔,與嗅覺細(xì)胞表皮纖毛作用,使嗅覺細(xì)胞表面上的部分電荷發(fā)生變化,產(chǎn)生信號(hào);②信號(hào)經(jīng)嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一系列加工放大后輸入大腦;③大腦接受輸入的信號(hào)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較后做出識(shí)別判斷。

電子鼻模擬人的嗅覺器官,因而其工作原理與嗅覺形成相似,氣味分子被電子鼻中的傳感器陣列吸附,產(chǎn)生信號(hào)。生成的信號(hào)經(jīng)各種方法處理加工與傳輸,將處理后的信號(hào)經(jīng)模式識(shí)別系統(tǒng)作出判斷。根據(jù)這種原理制成的電子鼻主要包括傳感器陣列和數(shù)據(jù)處理分析器兩大部分。如圖4-47所示給出了人工嗅覺檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖4-48給出了人工嗅覺檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)主要有兩大部分組成:氣敏傳感器陣列和數(shù)據(jù)處理分析器。氣敏傳感器陣列在功能上相當(dāng)于彼此重疊的人的嗅覺感受細(xì)胞,產(chǎn)生嗅感信號(hào);數(shù)據(jù)處理分析器由A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集、陣列數(shù)據(jù)預(yù)處理器、數(shù)據(jù)處理器、智能解釋器和知識(shí)庫組成,在功能上相當(dāng)于人的大腦,具有分析、判斷、智能解釋的功能。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)1.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的基本組成第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)圖4-46人的嗅覺系統(tǒng)識(shí)別味道的三個(gè)步驟1.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的基本組成第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)圖4-47人工嗅覺檢測的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的基本組成(1)氣敏傳感器與氣敏傳感器陣列

氣敏傳感器及其陣列是電子鼻的心臟,它的功能是把不同的氣味分子在其表面的作用轉(zhuǎn)化為可測的物理信號(hào)。根據(jù)材料類型的不同,現(xiàn)有的氣敏傳感器可分為金屬氧化物型半導(dǎo)體傳感器、有機(jī)導(dǎo)電聚合物傳感器、質(zhì)量傳感器(包括石英晶體諧振傳感器和聲表面波傳感器)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管傳感器和紅外線光電傳感器。用作氣敏傳感器的材料必須具備兩個(gè)基本條件:1)對多種氣味均有響應(yīng),即通用性要強(qiáng),要求對成千上萬種不同的嗅味在分子水平上做出鑒別。2)與嗅味分子的相互作用或反應(yīng)必須是快速,可遞的,不產(chǎn)生任何“記憶效應(yīng)”,即傳感器還原。第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)1.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的基本組成(2)數(shù)據(jù)處理分析器

由傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)電子線路放大及A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī),被測嗅覺的強(qiáng)度既可用每個(gè)傳感器的輸出的絕對電壓、電阻或電導(dǎo)等信號(hào)來表示,也可用相對信號(hào)值如歸一化的電阻或電導(dǎo)值,即它們的變化率比較嗅味的性質(zhì),傳感器陣列輸出的信號(hào)經(jīng)專用軟件采集、加工、處理后與經(jīng)“人為學(xué)習(xí)、訓(xùn)練”后采集的已知信息進(jìn)行比較、識(shí)別,最后得出定量的質(zhì)量因子決定被測樣品的類別、真?zhèn)?、?yōu)劣、合格與否等結(jié)論。因此這一部分的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)處理軟件所用的數(shù)學(xué)方法。目前,在電子鼻中,常用的數(shù)據(jù)處理方法有多元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理方法。統(tǒng)計(jì)方法是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)和經(jīng)典方法,常用的方法有:回歸分析、距離判別法、貝葉斯判別法、費(fèi)歇判別法、主成分分析法、偏最小二乘回歸分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN(ArtificialNeuralNetwork)等。

第五節(jié)其他分選技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)2.人工嗅覺檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

目前,國外對電子鼻的研究異?；钴S,主要應(yīng)用是酒類、茶葉、魚和肉等食品揮發(fā)氣味的識(shí)別和分類,目的是對之進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)和新鮮度判別(表4-1)。他們分別用不同的氣敏傳感器陣列,不同的分析方法,對氣味進(jìn)行鑒別和判斷。其他的應(yīng)用還有環(huán)保監(jiān)測、臨床診斷、香水香型的判別等等。具體應(yīng)用實(shí)例如KyuchungLee等用金屬氧化物氣敏傳感器陣列,用主成分分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別分析法,識(shí)別了12種單純氣體樣品(濃度為0.1×10-6~100×10-6ml/m3的CH3SH,(CH)3N,C2H5OH和CO氣體)和6種混合氣味樣品(胡蘿卜洋蔥,女士香