1、第六章 食品分離設(shè)備,第一節(jié) 離心機(jī) 在乳品生產(chǎn)中，牛奶的脫脂、凈化，或從桔皮中提取桔油、淀粉生產(chǎn)、豆?jié){生產(chǎn)等都要應(yīng)用離心分離的方法，進(jìn)行漿渣分離。 一、離心分離的基礎(chǔ) 1、什么是離心分離 所謂離心分離，就是在離心力的作用下，分離液相非均一系的過程。體現(xiàn)這種離心分離的設(shè)備叫離心機(jī)。 2、離心分離的分類 按照操作性質(zhì)，分為過濾式離心機(jī)（離心過濾）、沉降式離心機(jī)（離心沉降）和分離式離心機(jī)（離心分離）。,離心過濾：通常用于固相含量較高、顆粒較大的懸浮液的分離。過濾式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，一般轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上還鋪設(shè)有濾網(wǎng)和濾布。轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時，液相在離心力的作用下穿過濾布、濾網(wǎng)及鼓壁上的開孔排出鼓外，而固相則被

2、濾布等過濾介質(zhì)截流在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，形成濾渣，從而達(dá)到固液分離的目的。 離心沉降：是用于固相含量較少，顆粒較細(xì)的懸浮液的分離。沉降式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓壁上無孔。當(dāng)懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓一起回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，固體顆粒因質(zhì)量大而向鼓壁沉降，形成沉渣，在離心沉降的過程中，一般處理的懸浮液固相的容積濃度不超過5%，故亦稱為離心澄清。 離心分離：習(xí)慣上是指兩種重度不同且不相溶的兩種液體形成的乳濁液或含有微量固體的上述乳濁液的分離。分離時，在離心力的作用下，液體按重度不同而分布，重度較大的重相在外層，重度較小的輕相在內(nèi)層，固相則沉降在鼓壁上，各部物料通過一定的裝置分別引出。用于這種分離過程的設(shè)備被稱為分離機(jī)。它的轉(zhuǎn)鼓也是

3、無孔的。,3、離心分離的原理 物料在重力場中進(jìn)行沉降時，由于重力場是均勻的，故物料中固體粒子或液體所受的力是不變的。而用離心機(jī)，在離心場內(nèi)，物料產(chǎn)生的離心力隨著旋轉(zhuǎn)半徑的不同而不同，且離心力場要比重力場大的多，所以采用離心分離機(jī)就可使懸浮粒子沉降速度大大加快，達(dá)到良好的分離效果。 當(dāng)離心機(jī)繞軸旋轉(zhuǎn)時，物料所受的離心力為： （kg） 式中：m 回轉(zhuǎn)物料的質(zhì)量 G 回轉(zhuǎn)物料的重量 R 回轉(zhuǎn)半徑 V 旋轉(zhuǎn)的圓周速度,而 故 由上式可知，離心力的大小，不僅與轉(zhuǎn)鼓的半徑R成正比，而且與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n的平方成正比。因此，用提高離心機(jī)的轉(zhuǎn)速來增大離心力，比增大轉(zhuǎn)鼓的半徑更為有效，但它將受到轉(zhuǎn)鼓材料強(qiáng)度的限制，不

4、能任意提高。所以轉(zhuǎn)速高的離心機(jī)，其轉(zhuǎn)鼓直徑相對較小，而轉(zhuǎn)速低的離心機(jī)，其轉(zhuǎn)鼓直徑相對較大，道理就在于此。,4、衡量離心機(jī)的工作效能的主要特征是它的分離因數(shù) 分離因數(shù)是指離心加速度與重力加速度之比或離心力與重力之比。 從而可知，分離因數(shù)大，意味著分離過程迅速，分離效果好，所能分離的微粒也越??；同時也意味著轉(zhuǎn)速快，對制造轉(zhuǎn)鼓及動平衡要求也相應(yīng)提高。因此對那些分散度高、難分離的物料，要選用分離因數(shù)大的分離機(jī)。如牛奶和桔油的分離，均用高速離心機(jī)，其f3000。,二、離心機(jī)的分類 1、按分離因數(shù)的大小，可將離心機(jī)分為： 、常速離心機(jī)（f5000） 主要用于分離超細(xì)粒的懸濁液和高分子膠體懸浮液。 2、按操

5、作原理，可將離心機(jī)分為： 、過濾式離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓上有孔，n=10001500r/min，f不大。 適于過濾晶體懸浮液或進(jìn)行較大顆粒分離、物料的脫水。 、沉降式離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓上無孔，常用于不易過濾的懸浮液或植物蛋白等。 、分離式分離機(jī) 轉(zhuǎn)鼓上無孔，n4000r/min，f3000 常用于乳濁液的分離和懸浮液的增強(qiáng)。 3、按操作方式分：間歇式、連續(xù)式。,三、離心機(jī)的振動與平衡 離心機(jī)同其他回轉(zhuǎn)件一樣，在運行時都有振動問題。它是影響安全生產(chǎn)的主要因素。產(chǎn)生振動的原因很多，主要有下述三種： 回轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動 外力引起的振動 共振引起的振動,四、應(yīng)用實例 、碟片分離機(jī) 1、結(jié)構(gòu)：碟式分離機(jī)是由室式分離

6、機(jī)進(jìn)一步發(fā)展而得。在轉(zhuǎn)鼓里裝有許多互相保持一定間距的錐形碟片，使液體在蝶片間成薄層流動而進(jìn)行分離，減少液體擾動，減小沉降距離，增加沉降面積，大大增加分離效率和生產(chǎn)能力。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。在分離乳濁液時，往往還包含著液液固三相分離。,2、碟式分離機(jī)分類 、按其進(jìn)料和排液方式分為 敞開式 半密封式,密封式,、按卸料方式可分為 停機(jī)排除沉渣式； 連續(xù)運轉(zhuǎn)分批自動排除沉渣式； 噴嘴排渣式碟片分離機(jī)。,3、工作原理,4、影響分離機(jī)分離效果的因素 碟片上開孔距軸線的遠(yuǎn)近，對澄清液的澄清度有影響。如要求輕液澄清度高，則開孔距軸線可近些，取 。反之如果重液要求較高的澄清度

7、，則 （停留時間長或分離時間長，分離效果好）。,5、發(fā)展趨勢 碟式分離機(jī)的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步改善自動化控制系統(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，以及進(jìn)一步滿足各種生產(chǎn)的工藝要求。,、三足式離心分離機(jī) 三足式離心機(jī)是世界上最早出現(xiàn)的離心機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便、制造容易等特點。經(jīng)過不斷改選這種古老的離心機(jī)至今仍然是機(jī)臺數(shù)最多、應(yīng)用范圍最廣的離心機(jī)。,1、GLZ型無基礎(chǔ)立式刮刀卸料自動離心機(jī) 是一種新型過濾式、刮刀下卸料、間歇式離心機(jī)。它集多項高新技術(shù)于一體，如采用電腦觸摸屏程序控制；變頻驅(qū)動，電器制動；特殊加料裝置，

8、能實現(xiàn)均勻平穩(wěn)加料和洗滌；定制的彈性阻尼減振裝置，無需澆注基礎(chǔ)；可應(yīng)用于密閉、防爆場合等。 該機(jī)可以過濾粒度0.005mm以上，固相濃度3%50%的懸浮液，處理能力從50kg/h5t/h。,、工作過程 整個工作可概括為五個過程。電機(jī)通過傳動系統(tǒng)帶動轉(zhuǎn)鼓繞主軸軸心回轉(zhuǎn)，形成離心力場，達(dá)到進(jìn)料速度，可稱為啟動過程。被分離的懸浮液從頂部特殊的布料系統(tǒng)均勻進(jìn)入，形成斜向扇形面到達(dá)轉(zhuǎn)鼓，在離心力的作用下，甩向轉(zhuǎn)鼓壁，沿鼓壁方向均勻布料，稱為加料過程。液相經(jīng)轉(zhuǎn)鼓壁上的濾網(wǎng)與鼓壁濾孔在工作轉(zhuǎn)速下被拋向機(jī)殼空間，匯集在底盤內(nèi)，經(jīng)排液管排出，而固相存留在濾布的內(nèi)側(cè)，稱為脫水過程。如果物料需要洗滌，則洗滌水通過洗

9、滌管加入洗滌，稱為洗滌過程。脫水完成后，轉(zhuǎn)鼓降至低速運轉(zhuǎn)， 然后接通壓縮空氣，在氣缸作用下刮刀先旋轉(zhuǎn)進(jìn)刀，然后自上而下運動逐層把濾餅刮下來，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓的下部出料口卸出，稱為卸料過程。卸料完成后，刮刀復(fù)位，轉(zhuǎn)鼓升至加料轉(zhuǎn)速，進(jìn)行下一次循環(huán)。,、性能特點： 處理量大，技術(shù)參數(shù)比SGZ型三足刮刀下卸料離心機(jī)高。易于實現(xiàn)密閉、防爆要求；對轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外面進(jìn)行精加工，大大改善了機(jī)器的動平衡，使機(jī)器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。并且刮料時，刮刀離鼓壁的距離可縮減至最小（13mm，也就是殘余料層薄，普通三足離心機(jī)的殘余料層厚至少在58mm左右）；均勻加料和洗滌裝置：本機(jī)采用專門設(shè)計的加料洗滌裝置，可以確保加入的料液沿轉(zhuǎn)鼓高度方向及周向均

10、勻布料，一可避免布料不均引起的劇烈振動，二可大量節(jié)約洗滌水用量，并且洗滌效果佳；選用德國專業(yè)設(shè)計的離心機(jī)專用彈性阻尼減振器，改變過去三足離心機(jī)的懸掛支撐結(jié)構(gòu)，使機(jī)器減振效果得到明顯改善。機(jī)器可直接放置在平整的地面或樓板上，無需澆注基礎(chǔ)和預(yù)埋地腳螺栓，方便了機(jī)器的搬運和安裝；氣動刮刀卸料機(jī)構(gòu)，安全、方便、衛(wèi)生；電氣控制系統(tǒng)：機(jī)器采用PLC可編程序控制器和,觸摸屏電腦程序設(shè)置，變頻驅(qū)動、電器制動，并配置了先進(jìn)的檢測監(jiān)控儀器，保證機(jī)器安全而可靠運行?？煞D(zhuǎn)上蓋或整體外殼設(shè)計，方便對轉(zhuǎn)鼓的徹底清洗、更換濾布及檢修與維護(hù)。翻開動作是通過氣缸來實現(xiàn)，無需人工參與。 全翻蓋型 翻上蓋型 、典型用途： 它廣泛

11、用于化工、食品、醫(yī)藥、礦業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。,2、SG系列三足式刮刀下部卸料離心機(jī),、適用范圍： 適用于粘度大、親水性強(qiáng)、難分離的含中細(xì)度的顆粒狀或纖維狀物的懸浮液介質(zhì)的分離。 工作原理： SG系列三足式刮刀下部卸料離心機(jī)其分離原理為過濾型；進(jìn)料卸料為間隙式。 離心機(jī)在高速運轉(zhuǎn)(裝料轉(zhuǎn)速)時，開始裝料，介質(zhì)經(jīng)進(jìn)料管，布料管至布料盤，在布料盤上獲得足夠的離心力而甩至轉(zhuǎn)鼓壁，在離心力作用下通過濾網(wǎng)將液體濾出，液體(母液)經(jīng)底盤集液槽至出液管排出，當(dāng)濾餅重量(或體積)達(dá)到機(jī)器額定裝料重量(或容量)時，關(guān)閉進(jìn)料閥，離心機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速，對介質(zhì)更進(jìn)一步分離，如需要洗滌，打開洗滌閥，對濾餅進(jìn)行洗滌，同時將洗滌

12、液濾出，當(dāng)達(dá)到分離要求后，離心機(jī)低速運轉(zhuǎn)，刮刀裝置按規(guī)定程序進(jìn)行刮料，濾餅經(jīng)轉(zhuǎn)鼓卸料孔穿過從底盤卸料斗落至接料盤或輸送帶上，完成一次工作循環(huán)。,、結(jié)構(gòu)簡圖,六、其他形式的分離機(jī),上懸式離心機(jī) 它的操作方式為間歇式。各道工序的變換，過去主要靠人工控制，目前已逐步采用機(jī)械、氣功、電氣等元件實現(xiàn)半自動化或全自動操作。在傳動方面也在不斷改進(jìn)，如主電機(jī)逐步采用二速或四速的交流電機(jī)以及直流電機(jī)來替換單速交流電機(jī)，以達(dá)到調(diào) 速、節(jié)能等目的。此外，加大轉(zhuǎn)鼓的容量也是發(fā)展方向。其次，如在進(jìn)料控制、物料分布等方面也有改進(jìn)。,LW 臥式活塞推料離心機(jī),第二節(jié) 過濾機(jī) 一、過濾過程和過濾機(jī)的分類 (一)過濾過程 過濾

13、機(jī)是利用過濾原理對懸浮液進(jìn)行固一液分離的機(jī)械。過濾操作一般可分為：過濾、洗滌、干燥、卸料四個階段。 1、過濾 懸浮液在推動力作用下，克服過濾介質(zhì)的阻力，進(jìn)行固-液分離，固體顆粒被截留，逐漸形成濾餅，且不斷增厚，因此過濾阻力也隨著不斷增加，致使過濾速度逐漸降低。當(dāng)過濾速度降低到一定程度后，必須停止過濾，否則會造成時間和動力的浪費。 2、洗滌 停止過濾后，濾餅的毛細(xì)孔中包含有許多濾液，須用清水或其它液體洗滌，以得到純凈的固粒產(chǎn)品或得 到盡量多的濾餅。,3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，得到含濕量較低的濾餅。 4卸料 把濾餅從過濾介質(zhì)上卸出，并將過濾介質(zhì)洗滌，以備重新進(jìn)行

14、過濾。 過濾介質(zhì)是過濾機(jī)的重要組成部分。過濾介質(zhì)一般必須具備以下條件：多孔性，使濾液容易通過，其孔道的大小應(yīng)能使懸浮粒子得以截留；化學(xué)穩(wěn)定性，如耐蝕性、耐熱性等，足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)有三類：粒狀介質(zhì)，如細(xì)砂、石礫、炭等。織狀介質(zhì)，如金屬或非金屬絲編織的網(wǎng)或布。多孔性固體介質(zhì)，如多孔陶瓷管等。 為防止膠狀微粒對濾孔的堵塞，有時用助濾劑(如硅藻土，活性炭等)涂于濾布上，然后按一定比例，均勻混合于懸浮液之中，一起進(jìn)過濾機(jī)過濾，形成滲透性好、壓縮性較低的濾餅，使濾液能順暢流通。,(二)過濾機(jī)的分類 過濾機(jī)按過濾推動力可分為：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)可分為

15、：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)和半滲透膜介質(zhì)過濾機(jī)等。 按操作方法可分為：間歇式過濾機(jī)和連續(xù)式過濾機(jī)等。 間歇式過濾機(jī)的特點：其過濾、洗滌、干燥、卸料四個操作工序在不同的時間內(nèi)在過濾機(jī)的同一部位上依次進(jìn)行。它的結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)能力較低，勞動強(qiáng)度較大。 連續(xù)式過濾機(jī)的特點：其四個操作工序在同一時間內(nèi)在過濾機(jī)的不同部分上進(jìn)行。它的生產(chǎn)能力較高，勞動強(qiáng)度較小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,二、過濾機(jī)的選型 過濾機(jī)選型時，必須考慮的因素有： 1過濾的目的 過濾為了取得濾渣還是濾液或者二者都要或二者都不要。 2濾漿的性質(zhì) 濾漿的性質(zhì)是指過濾特性和物理性能。濾漿的過濾特性包括濾餅的生成速度、孔隙率

16、、固體顆粒的沉降速度、固相濃度等。濾漿的物理性能包括粘度、蒸汽壓、顆粒直徑、溶解度、腐蝕性等。 3其它因素 主要包括生產(chǎn)能力、操作條件、設(shè)備費用、操作費用等。 4、要做到正確的選型除考慮以上因素外，必要時還須做一些過濾實驗。,三、間歇式過濾機(jī) 間歇式過濾機(jī)有重力過濾器、板框壓濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)、葉濾機(jī)等。 (一)重力過濾器 砂濾器是一種最簡單的過濾設(shè)備，是此類過濾機(jī)的代表。砂濾器內(nèi)設(shè)多孔的支承板，在其上方堆放一定厚度的砂粒層作過濾介質(zhì)，濾漿由上方加入，靠重力作用往下沉，固體雜質(zhì)被砂層擋住，在砂層粒下方可得到澄清的濾液。 經(jīng)過一段時間的操作后， 砂層的過濾通道多為濾渣所 堵塞，必須加以洗凈，通常

17、可用清水由底部送入，逆流 沖洗，把濾渣由頂部帶走。,(二)板框壓濾機(jī) 1、結(jié)構(gòu) 板框壓濾機(jī)由多塊濾板（洗滌板）和濾框交替排列組成，濾板和濾框的數(shù)量視生產(chǎn)能力和濾漿的情況可以增減。其結(jié)構(gòu)如圖所示。 組裝時，濾板與濾 框之間加濾布，借手動 螺桿或液壓機(jī)構(gòu)將其壓 緊，兩相鄰濾布之間的 框間為過濾空間。濾布 除起過濾介質(zhì)的作用外， 同時還起到密封墊圖的 作用，防止板與框之間 的泄漏。濾扳和濾框的 四個角上開有通孔，組 裝后形成濾漿、洗滌液 和濾液的通道。,濾框,濾板,洗滌板,濾布,板框組合示意圖,2、板框壓濾機(jī)的工作原理 、過濾流程 見下圖，濾漿由濾框上方通孔進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內(nèi)形成濾

18、餅。濾液則穿過濾餅和濾布而流向兩側(cè)的濾板，然后沿濾板的溝槽向下流動，由濾扳下方的通孔排出。排出口處裝有旋塞，可觀察 濾液流出的澄清情況。如果其中一塊濾 板上的濾布破裂，則流出的濾液必 然混濁，可關(guān)閉旋塞，待操作 結(jié)束時更換。此種結(jié)構(gòu)濾 液排出的方式稱明流 式；另一種稱暗流 式的，濾液是由 板框通孔組成的 密閉濾液通道集 中流出。這種結(jié) 構(gòu)較簡單，且可 減少濾液與空氣 的接觸。,、板框壓濾機(jī)的洗滌流程 如圖。當(dāng)濾框內(nèi)充滿濾餅后應(yīng)停止過濾進(jìn)行洗滌。洗滌液由洗滌濾板上方進(jìn)A，穿過兩層濾布和整個濾餅厚度，從相間的濾板下方流出，洗滌速率僅為過濾終了時過濾速度的14。 板框壓濾機(jī)的操作壓力一般為(3一10

19、)xl06Pa。 3、板框壓濾機(jī)的特點是 過濾面積大、占地小、 構(gòu)造簡單、制造方便、物 料適應(yīng)性強(qiáng)，但裝拆 勞動強(qiáng)度大、間歇 操作、濾布消耗 量大。,四、連續(xù)式過濾機(jī) 連續(xù)式過濾機(jī)常用的有：轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)、團(tuán)盤真空過濾機(jī)、帶式過濾機(jī)等。 (一)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī) 轉(zhuǎn)鼓真空連續(xù)式過濾機(jī)，過濾、第一次脫水、洗滌、第二次脫水、卸餅、濾布再生等項操作工序同時在轉(zhuǎn) 鼓的不同部位上進(jìn)行，轉(zhuǎn)鼓每回轉(zhuǎn)一 圈，完成一個操作循環(huán)。它的過濾推 動力為真空，真空度一般為(0.5一 O.8)106Pa(400600mm汞柱)左右。 1、組成 轉(zhuǎn)鼓真空過濾 機(jī)主要由過濾轉(zhuǎn)鼓、帶有攪拌 器的濾槽、分配頭、卸料機(jī)構(gòu) 、洗滌裝置和傳動機(jī)構(gòu)等組成。,2、操作原理 如圖所示。 轉(zhuǎn)鼓的直徑一般為0.34.5m，長度為0.36m，轉(zhuǎn)鼓外層覆蓋濾布，內(nèi)部有分隔成彼此獨立的10一30個濾室。每個濾室都有聯(lián)接管與中心的分配頭連接，通過分配頭使轉(zhuǎn)鼓在轉(zhuǎn)動過程中，各小室輪流地分別與真空或壓縮空氣管接通。 轉(zhuǎn)鼓浸在濾漿槽內(nèi)，浸沒深度約為轉(zhuǎn)鼓直徑13，轉(zhuǎn)鼓浸沒的圓弧部分與真空接通，把濾液吸入濾室，通過分配頭引出機(jī)外，固體顆粒被截留在濾布 上，形成濾餅，該區(qū)稱過濾區(qū) ，第一次脫水和洗滌區(qū)也與真 空相通，把濾液和洗滌