物料分离机械与设备管理概论课件

第4章物料分离机械与设备1第4章物料分离机械与设备1压榨机械与设备过滤设备离心设备膜技术设备2压榨机械与设备2§4.1压榨机械与设备

压榨简介间歇式压榨机手动式压榨机液压压榨设备气囊式压榨机连续式压榨机螺旋压榨机带式压榨机3§4.1压榨机械与设备压榨简介3压榨的目是为了将固液相混合物分离；固液混合物流动性好、易于泵送的可采用过滤分离，不易用泵输送的应采用压榨分离；在过滤操作中，当滤饼中液体需去除得更彻底些时，就需用到压榨操作。在某些生产过程中，压榨效果与干燥相似，由于机械脱水法通常较热处理法更经济，因此压榨作业一直被广泛应用着。一、压榨简介1.压榨操作的特点压榨是通过机械压缩力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单元操作，在压榨过程中液相流出而固相截留在压榨面之间。与过滤不同的是，压榨的压力是由于压榨面的移动而不是由于物料泵送到一个固定的空间而施加的。2.压缩—过滤和干燥4压榨的目是为了将固液相混合物分离；一、压榨简介1.压榨操作3.压榨过程的工序压榨过程主要包括加料、压榨、卸渣等工序。有时，由于进料状态要求或为了提高压榨效率，需对物料进行必要的预处理，如破碎、热烫、打浆等。4.压缩在食品工业中的典型应用在食品工业上，压榨主要用于从可可豆、椰子、花生、棕榈仁、大豆、菜子等种子或果仁中榨取油脂，以及从甘蔗中榨取糖汁。压榨的另一个重要用途就是用来榨取如苹果和柑橘之类的果汁。53.压榨过程的工序压榨过程主要包括加料、压压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。间歇式压榨机：其加料、卸料等均是间歇进行的。具有结构简单、安装费用低、操作压力易控制、能满足压榨过程中压力由小到大逐渐增加的工艺要求等优点，适用于小规模生产或传统产品的生产过程。间歇式压榨机主要为液压压榨机，型式有箱式、板式、缸式、筐式和笼式等。连续式压榨机主要型式：螺旋式、辊式和带式，连续压榨机可适用于不同生产规模的需要。5.压榨设备类型6压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。5.压榨设备类型6二、间歇式压榨机手动式压榨机液压压榨设备气囊式压榨机间歇式压榨机有多种形式，大体上可以根据施压的方式分为机械螺杆型、液压型和气压型三类。7二、间歇式压榨机手动式压榨机间歇式压榨机有多（一）手动式压榨机图4.1手动式压榨机示意图如图4.1所示操作：先用布袋将要压榨的物料包裹起来，放在压榨板和机座之间，扳动手柄经螺杆使压榨板下降而对物料施加很高的压力(1~20kN)。将物中所含汁液压榨出来，流入下部汁液收集盘中，榨渣留在布袋中。应注意压力必须缓缓地增加，以免布袋破裂造成榨汁混浊。待泄压且压榨板复位后，将压榨渣由机座取下卸料。8（一）手动式压榨机图4.1手动式压榨机示意图如图4.1所（二）液压压榨机箱式压榨机板式压榨机筐式压榨机卧篮式压榨机1.箱式压榨机待榨物料用滤布袋包装后放进一组钢箱中，这些钢箱置于压榨机的固定端板和活动端板之间。每个压榨箱均设有排液栅板，面上铺有多孔滤垫，滤布袋就放在这些滤垫上。在液压作用下，叠置在钢箱中的滤布袋作为一个整体受到挤压。9（二）液压压榨机箱式压榨机1.箱式压榨机待2.板式压榨机典型板式压榨机如图4.2所示。它由四根直立钢柱做成坚固的压榨支架，上有顶板下有底板，中间夹有10~16块压榨板，距离75~25mm。当液压活塞加压向上移动时压榨板间的物料受到压缩，压榨初期的压力较低，通常仅约几个兆帕。当被榨取物料的体积逐渐缩小时，压力增加很快，可达到初期压力的5~10倍。压榨后的残渣形成了组织紧密而又坚实的榨饼。图4.2板式压榨机示意图102.板式压榨机典型板式压榨机如图4.2所示3.筐式压榨机待榨物料置于由梯形截面的木条、钢条或多孔钢板围成的圆筒内，加压时液体流出筒壁，沿筒壁外侧流向压榨机底座的集液槽。由于筐式压榨机不用滤布，因此最适于非油料的压榨，但榨出液常混杂一些固体碎片。113.筐式压榨机待榨物料置于由梯形截面的木条食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产，用于葡萄汁压榨时，最终的压榨压力一般为0.3~0.4MPa，最高时可达1.2~1.6MPa。筐式压榨机也用于鲸脂、鱼脂以及其它不需高压的油脂压榨。12食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产4.卧篮式压榨机卧篮式压榨机也称布赫（Bucher）榨汁机，最初是瑞士布赫公司用来生产苹果汁的专用设备。最大加工能力8~10t/h苹果原料，出汁率82％~84%，设备功率24.7kW，活塞行程1480mm。布赫榨汁机的结构布赫榨汁机压榨过程的工作状态布赫榨汁机的主要工序应用134.卧篮式压榨机卧篮式压榨机也称布赫（Bu（1）布赫榨汁机的结构如图4.4所示。关键部件是可获得低混浊天然纯果汁的尼龙滤绳组合体。滤绳由强度很高且柔性很强的多股尼龙线复捻而成，沿其长度方向有许多贯通的沟槽，其表面缠有滤网。一台榨汁机滤绳多达220根。14（1）布赫榨汁机的结构如图4.4所示。关键部图4.4布赫榨汁机结构图15图4.4布赫榨汁机结构图15（2）压榨过程中滤绳的工作状态挤压时汁液经滤绳过滤后进入绳体沟槽，沿绳索流至贮汁槽，然后挤压面复位，绳索重新逐渐伸直。由于绳索的运动使浆渣松动，破碎，然后再次挤压。如此周期动作，直到按预定程序结束榨汁过程。榨汁结束后，压榨室外筒与挤压面同时移动，使浆渣松动并将其排出。（1）装料（2）压挤（3）复位松渣（4）排渣图4.5滤绳在压榨过程中的工作状态16（2）压榨过程中滤绳的工作状态挤压时汁液经滤（3）布赫榨汁机的主要工序①装料：通过一次性或多次性装料可以优化装料过程；②压榨：可根据原料情况调整压榨的各种参数；③二次压榨：在压榨后的果渣中加水，进行浸提后再次压榨，用以提高出汁率；④排渣：通过选择一次性或多次性排渣程序可以提高整体榨汁能力；⑤清洗：在经过多次榨汁循环后可采用就地清洗(CIP)方式对榨汁机清洗，以保持系统卫生，避免微生物的污染17（3）布赫榨汁机的主要工序①装料：通过一次性或多次性装料可以目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨汁的通用型筐式榨汁机，可用于仁果类（苹果、梨）、核果类（樱桃、桃杏李）、浆果类（葡萄、草莓）、某些热带水果（菠萝、芒果）和蔬菜类（胡萝卜、芹菜、白菜）的榨汁。（4）布赫榨汁机应用18目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨（三）气囊压榨机又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。1.基本结构卧式圆筒筛,内侧有一个过滤用的滤布圆筒筛，滤布圆筒筛内装有一个能充压缩空气的橡胶气囊。图4.5气囊压榨机截面压缩空气将橡胶气囊充胀起来，给夹在橡胶气囊与圆筒筛之间的物料由里向外施加压力。同时,整个装置旋转起来，使空气压力均匀分布在物料上。分多次增压将果汁榨出。2.原理3.应用常用于葡萄酒厂及果汁饮料厂的生产。它可以压榨任何果汁甚至黏性的果渣。19（三）气囊压榨机又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。1二、连续式压榨机连续式压榨机的进料、压榨、卸渣等工序都是连续进行的。食品工业中，最有代表性的这类压榨设备是螺旋压榨机，其它还有带式压榨机和辊式压榨机等。辊式压榨机主要在榨糖操作中应用，这里不作介绍。以下介绍螺旋压榨机和带式压榨机。螺旋压榨机带式压榨机20二、连续式压榨机连续式压榨机的进料、压榨、卸螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，很早就用来榨油、水果榨汁及鱼肉磨碎物的压榨脱水上。近年来随着压榨理论研究的进展，以及设备本身的革新，使得该设备的应用更加广泛。图3.7复试对辊式磨粉机（一）螺旋压榨机螺旋压榨机的结构螺旋压榨机的操作特点21螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，1.螺旋压榨机的结构如图4.6所示，主要由压榨螺杆、圆筒筛、离合器、压力调整机构、传动装置、汁液收集斗和机架组成。图4.6螺旋压榨机221.螺旋压榨机的结构如图4.6所示，主要由（1）压榨螺杆由两端的轴承8支承在机架上，传动系统使螺杆9在圆筒筛6内作旋转运动（如图4.6所示）。①压缩比为了使物料进入榨汁机后尽快受到压榨，螺杆的结构在长度方向（从进料口向出料口方向）随着螺杆内径增大而螺距减小。螺杆的这种结构特点，使得螺旋槽容积逐渐缩小，其缩小程度用压缩比来表示。压缩比是指进料端第一个螺旋槽的容积与最后一个螺旋槽容积之比。如国产GT6GS螺旋连续榨汁机的压缩比为1:20。23（1）压榨螺杆由两端的轴承8支承在机架上，传②螺距改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来说就是改变螺旋升角大小。螺距小则物料受到的轴向分力增加，径向分力减小，有利于物料的推进。（2）圆筒筛一般由不锈钢板钻孔后卷成，为了便于清洗及维修，通常做成上、下两半，用螺钉连接安装在机壳上。圆筛孔径一般为0.3~0.8mm，开孔率既要考虑榨汁的要求，又要考虑筛体强度。螺杆挤压产生的压力可达1.2MPa以上，筛筒的强度应能承受这个压力。24②螺距改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来（3）压力调整机构具有一定压缩比的螺旋压榨机，虽对物料能产生一定的挤压力，但往往达不到压榨要求，通常采用调压装置来调整榨汁压力。一般通过调整出渣口环形间隙大小来控制最终压榨力和出汁率。间隙大，出渣阻力小，压力减小；反之，压力增大。扳动压力调整手柄3使压榨螺杆9沿轴向左右移动，环形间隙即可改变。25（3）压力调整机构具有一定压缩比的螺旋压榨机，2.螺旋压榨机的操作操作时，先将出渣口环形间隙调至最大，以减小负荷。启动正常后加料，物料就在螺旋推力作用下沿轴向向出渣口移动，由于螺距渐小，螺旋内径渐大，对物料产生预压力。然后逐渐调整出渣口环形间隙，以达到榨汁工艺要求的压力。262.螺旋压榨机的操作操作时，先将出渣口环形（二）带式压榨机1.福乐伟带式压榨机结构如图4.7所示，主要由料槽1，压榨网带5、10，一组压辊3、4，高压冲洗喷嘴9，导向辊11，汁液收集槽8，机架和传动部分以及控制部分等组成。所有压辊均安装在机架上，一系列压辊驱动网带运行的同时，从径向给网带施加压力，使夹在两网带之间的待榨物料受压而将汁液榨出。27（二）带式压榨机1.福乐伟带式压榨机结构如图4.7福乐伟带式压榨机原理图料盒筛网压辊压辊上压榨网带增压辊果渣刮板导向辊下压榨网带高压冲洗喷嘴汁液收集槽28图4.7福乐伟带式压榨机原理图料盒筛网压辊压辊上压榨网带2.工作原理带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。主要工作部件是两条同向、同速回转运动的环状压榨带及驱动辊、张紧辊、压榨辊。压榨带通常用聚酯纤维制成，本身就是过滤介质。借助压榨辊的压力挤出位于两条压榨带之间的物料中的汁液。带式压榨机一般可分为三个工作区：重力渗滤或粗滤区，用于渗滤自由水分；低压榨区，在此区域压榨力逐渐提高，用于压榨固体颗粒表面和颗粒之间孔隙水分；高压榨区，除了保持低压榨区的作用外，还进一步使多孔体内部水或结合水分离。292.工作原理带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。2经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和上网带5之间，被两网带夹着向前移动，在下弯的楔形区域，大量汁液被缓缓压出，形成可压榨的滤饼。当进入压榨区后，由于网带的张力和带L形压条的压辊3的作用将汁液进一步压出，汇集于汁液收集槽8中。以后由于10个压辊4的直径递减，使两网带间的滤饼所受的表面压力与剪力递增，保证了最佳的榨汁效果。为了进一步提高榨汁率，该设备在末端设置了两个增压辊7，以增加线性压力与周边压力。榨汁后的滤饼由耐磨塑料刮板刮下从右端出渣口排出。为保证榨出汁液能顺利排出，该机专门设置了清洗系统，若滤带孔隙被堵塞，可启动清洗系统，利用高压喷嘴9洗掉黏在带上的糖和果胶凝结物。工作结束后，也是由该系统喷射化学清洗剂和清水清洗滤带和机体。

3.福乐伟带式压榨机工作过程30经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和4.特点优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率高，果渣含汁率低，清洗方便。缺点：压榨过程中汁液全部与大气接触，所以，对车间环境卫生要求较严。314.特点优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率高过滤过程及设备类型加压式过滤机真空过滤机过滤是利用多孔介质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。§4.2过滤设备32过滤过程及设备类型过滤是利用多孔介质将悬浮液如图4.8所示，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、过滤过程及设备类型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；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。图4.8过滤操作示意图（一）过滤过程33如图4.8所示，过滤操作过程中，被过滤处理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。（二）过滤机类型34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。（二（一）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。加压过滤机的操作压力一般不低于0.3MPa，常用的为0.3~0.5MPa，最高的可达3.5MPa。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。连续操作的加压过滤机由于带压卸料困难而限制了它的使用。加压过滤机的发展方向是自动化、大型化。二、过滤设备35（一）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优点由于较高的过滤压力，过滤速率较大；结构紧凑，造价较低；操作性能可靠，适用范围广。缺点主要是间歇操作方式，有些型式加压过滤机的劳动强度较大。特点：36优点特点：361.板框式压滤机过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。a.优点b.缺点（2）特点（1）应用371.板框式压滤机过滤面积大，结构简单，价格a.滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空腔供滤板支撑、压紧；b.滤板的作用：支撑滤布，提供滤液流出的通道。正方形，角端开有小孔，两面制成沟槽，与滤出口和洗水孔道连通；c.滤框的作用：提供滤浆进入的空间，容纳滤饼，总框数由其生产能力和悬浮液固体浓度确定。滤液引出方式：明流和暗流。（3）结构组成图4.9板框压滤机结构图1-固定端板2-滤布3-板框支座4-可动端板5-支撑横梁6-过滤板7-滤框8-洗涤板6784313538a.滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空（4）操作过滤洗涤卸渣清洗滤布过滤图4.10滤板和滤框1-料液通道2-滤液出口3-滤液或洗液出口4-洗液通道过滤板滤框洗涤框39（4）操作过滤洗涤卸渣2.叶滤机叶滤机也是一种间歇加压过滤设备，主要由耐压的密闭圆筒形罐体及安装在罐体内的多片滤叶组成，包括垂直式叶滤机和水平式叶滤机。（1）叶滤机结构图4.11垂直式叶滤机结构示意图402.叶滤机叶滤机也是一种间歇加压过滤设备，滤叶：骨架为方形框，框中间平面上夹持一层粗的大孔格金属丝网，两侧有细密的金属丝网（400-500目），每只滤叶下有接管接于滤液总管上。滤浆滤液滤饼粗金属丝网滤布细金属丝网拔出装置图4.12滤叶剖面图41滤叶：滤浆滤液滤饼粗金属滤布细金属拔出图4.12滤叶剖（2）操作过程过滤时器盖紧闭，从混合槽中将滤浆与硅藻土混合液泵入过滤器，以制备硅藻土预涂层。混合液中的硅藻土粒子被截留在滤叶表面的细金属丝网上，而滤液进入滤框内腔进而从水平滤液总管流出。浊液返流，直至流出澄清的啤酒，至此预涂层完成。然后将待过滤滤浆过滤。42（2）操作过程42优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较大，而且单位体积具有很大的过滤面积。另外洗涤速率较一般压滤机快，而且洗涤效果较好。缺点：构造复杂，成本高，滤饼不如压滤机干燥，可能造成滤饼不均匀的现象，使用的压差通常不超过400kPa。叶滤机利于取得滤液，适用于过滤周期长、滤浆特性恒定的过滤操作。在食品工业中，加压叶滤机大多作为硅藻土预涂层过滤机使用。（3）特点与应用43优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较大，而且单位真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由上下游两侧的压力差形成过滤推动力而进行固、液分离的设备。常用真空度为0.05~0.08MPa，但也有超过0.09MPa的。有间歇式和连续式两种型式，各有特点，但是连续式真空过滤机的应用更广泛。连续式真空过滤机有转鼓式和转盘式等。（二）真空过滤机44真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由上下游两侧的1.

真空转鼓过滤机图4.13RCF真空转鼓过滤机工作原理（1）结构组成a.一个由筛板组成能转动的水平圆筒；b.表面有一层金属丝网；c.网上覆盖滤布；d.筋板分隔成若干个空间e.分配头内沿径向隔离成3个室。（2）工作原理当转鼓旋转时，借分配头的作用，扇形格内分别获得真空和加压，如此便可控制过滤、洗涤等操作循序进行。451.真空转鼓过滤机图4.13RCF真空转鼓过可连续生产，机械化程度较高；可以根据料液性质、工艺要求，采用不同材料制造成各种类型，以满足不同的过滤要求（通常，对于悬浮液中颗粒粒度中等、黏度不太大的物料，转筒真空过滤机均适用）；可通过调节转鼓转速来控制滤饼厚度和洗涤效果；滤布损耗要比其它类型过滤机为小。（3）特点优点:缺点:过滤推动力小，它仅是利用真空作为推动力。由于管路阻力损失，最大不超过80kPa，一般为267~667kPa。因此，不易抽干，滤饼的终湿度一般在20％以上；设备加工制造复杂，主设备及辅助真空设备投资昂贵，消耗于抽真空的电能高，同时过滤面积愈大制造愈加困难。46可连续生产，机械化程度较高；（3）特点优点:缺点:过滤推动力由一组安装在水平转轴上并随轴旋转的滤盘（或转盘)所构成。结构和操作原理与转筒真空过滤机相类似。2.转盘真空过滤机（1）结构盘的每个扇形格各有其出口管道通向中心轴，而当若干个盘联结在一起时，一个转盘的扇形格的出口与其它同相位角转盘相应的出口就形成连续通道。与转筒真空过滤机相似，这些连续通道也与轴端旋转阀（分配头）相连。图4.14转盘真空过滤机47由一组安装在水平转轴上并随轴旋转的滤盘（或转盘)所构成。2.与转筒真空过滤机甚为相似。每一转盘即相当于一个转鼓，操作循环也受旋转阀的控制。每一转盘各有其滤饼卸料装置，但卸料较为困难。（2）操作（3）特点优点：转盘真空过滤机具有非常大的过滤面积，可以大到85m2，其单位过滤面积占地少，滤布更换方便、消耗少、能耗也较低；缺点：滤饼的洗涤不良，洗涤水与悬浮液易在滤槽中相混。48与转筒真空过滤机甚为相似。（2）操作（3）特点优点：转盘真空离心机类型过滤式离心机分离式离心分离机§4.3离心设备离心分离机械可用于不同状态分散体系分离，在食品工业中有着广泛的应用。例如，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、葡萄糖脱水等操作，都由离心分离机械完成。离心分离机械种类较多，分别适用不同物料体系和满足不同分离需要。49离心机类型§4.3离心设备离心分离机械可用一、离心机类型离心分离机可有不同的分类方式。常见的分类因素有：分离因数、分离原理、操作方式、卸料方式和轴向等。表4.1按分离因素范围数划分的离心机类型1.按离心分离因数50一、离心机类型离心分离机可有不同的分类方式。过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机分离因数不大，转速一般在1000~1500r/min。沉降式:转鼓壁不开孔、借离心力实现沉降分离的离心机。分离式:鼓壁亦无开孔，但其转速很大，一般在4000r/min以上，分离因数在3000以上。2.按分离原理分类表4.2过滤式、沉降式和分离式离心机的常见类型及其特性51过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离间歇式: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，然后采用人工或机械方法卸出物料，如三足式、上悬式离心机。其特点是可根据需要延长或缩短过滤时间，满足物料终湿度的要求，主要用于固-液悬浮混合液的分离。连续式:操作在连续化状态下进行的离心机，其物料的输入和不同相物质的分离与输出均为连续完成。典型的连续式离心机有螺旋卸料沉降式离心机、活塞推料离心机和奶油分离机等。可用于固—液悬浮液和液—液乳浊液的分离。3.按操作方式分类52间歇式: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二、过滤式离心机1.三足离心机（1）三足离心机结构人工卸料三足离心机结构如图4.15所示，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。53二、过滤式离心机1.三足离心机（1）三足离心机结构图4.15三足离心机结构54图4.15三足离心机结构54（2）离心过滤原理离心过滤是将料液送入有孔的转鼓并利用离心力场进行过滤的过程，以离心力为推动力完成过滤作业，兼有离心和过滤的双重作用。其工作原理见图4.16所示。图4.16离心过滤分离工作原理55（2）离心过滤原理离心过滤是将料液送入有孔的转鼓并（2）离心操作过程①料液首先进入装有过滤介质的装鼓中，然后被加速到转鼓旋转速度，形成附着在转鼓壁上的液环；②粒子受到离心力而沉降，过滤介质阻碍粒子通过，形成滤饼；③悬浮液的固体颗粒截留而沉积下来，滤饼表面生成了澄清液，该滤液透过滤饼层和过滤介质向外排出。56（2）离心操作过程56①滤饼形成

悬浮液进入离心机，在离心机的作用下液体通过过滤面排出，滤渣形成滤饼。②滤饼压缩

滤饼中的固体物质逐渐排列紧密，空隙减小，空隙间的液体逐渐排出，滤饼体积减小。这时过滤推动力为滤饼对液体的压力和液体所受到的离心力。③滤饼压干此时滤饼层的结构已经排列地非常紧密，其毛细组织中的液体被进一步排出。液体受到离心力和固体颗粒的压力，由于越靠近转鼓壁出处的压力越大，所以越靠近转鼓壁的滤饼越干。（3）离心过滤一般分成三个阶段57①滤饼形成（3）离心过滤一般分成三个阶段57（4）应用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。58（4）应用三足式离心机广泛应用于食品工业中如三、分离式离心分离机（一）离心沉降分离原理离心沉降的基础是固体的沉降。当固体粒子在无限连续流体中沉降时，受到两种力的作用，一种是连续流体对它的浮力，另一种是流体对运动粒子的粘滞力。μFgFf图4.17管式离心机分离过程当这两种力达到平衡时，固体粒子将保持匀速运动。59三、分离式离心分离机（一）离心沉降分离原理离心沉降的基最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子和流体的密度差成正比，而与流体黏度成反比。就是说，粒子的沉降速度仅仅是液体性质及粒子本身特性的函数。如果粒子在离心力场中沉降，则重力加速度g应换成ω2r从式中可以看出，沉降速度与ω的二次方成正比，因此只要根据要求改变或提高ω，使粒子快速旋转，就可获得比重力沉降或过滤时高得多的分离效果。60最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子和流体的密怎样来判断这种效果呢？可用离心分离因数f来定量评价：离心分离因数（什么是f,怎样计算f?）重量为M(kg)的物体旋转时，当其圆周速度为u(m/s)，旋转半径为R(m)，则产生的离心力为:式中g

—重力加速度，m/s；n—转数，r/min；

D

—旋转直径，m。M增加，F增加；R增加，F增加；n增加，F增加显著。61怎样来判断这种效果呢？离心分离因数（什么是f,怎样计算如果以旋转角速度ω(rad/s)表示，并取旋转加速度ω2R与重力加速度之比称为“离心分离因数”，以f表示。则f是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力场中，微粒可以获得比在重力场中大f倍的作用力。由f可将离心机分为三类：①普通离心机f<3000

②高速离心机f=3000～50000

③超速离心机f>5000062如果以旋转角速度ω(rad/s)表示，并取旋（二）常用离心机结构及选型（1）转鼓的三部分组成：顶盖、带空心轴的底盖和管状转筒1.管式离心机的结构及操作图4.18管式离心机分离过程63（二）常用离心机结构及选型（1）转鼓的三部分组成：顶盖、带空加长转鼓长度的目的：增加物料在转鼓内的停留时间。（2）工作：料液从底部进入，经折转器分布，十字形挡板使料液均匀分布于四周，在离心力场作用下，悬浮液沿轴向向上流动的过程中，被分层成轻重两液相，从上方环状溢流口排出。转速：15000rpm，f＝50000左右（3）悬浮液中的颗粒在离心机中能够被分离并沉降至转鼓壁上的条件：料液在转鼓内的停留时间t1应大于等于颗粒离心沉降所需的时间t2。t1t264加长转鼓长度的目的：增加物料在转鼓内的停留时656566662.碟片式离心机的结构及操作密闭转鼓内设有数十个至上百个锥角为60～120º的锥形碟片。（怎样分离的，从非连续—连续状态考虑）图4.19碟式离心机工作原理图4.20喷嘴连续排渣碟片式离心机672.碟片式离心机的结构及操作图4.19碟式离心机工作原6868问题与思考1.什么叫离心分离、离心分离因素？常用的离心分离设备有哪些？69问题与思考69§4.4膜分离一、膜分离简介1.定义对溶液中粒径很小的粒子进行过滤分离的操作。2.浓差极化现象当待分离液从膜面一侧流过时，靠近膜面的液体处于层流状态，水及小分子溶质透过膜，大分子溶质则被膜阻留。被阻留分子从膜面返回液体主流的速度，受分子通过层流区的扩散速度所控制，当这一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就逐渐在膜面上，行成一高浓度的被阻留的溶质分子层。随着浓差极化愈来愈严重，膜的滤出速度也愈来愈低。70§4.4膜分离一、膜分离简介1.定义2.浓差极化现象3.膜分离的特点膜分离过程不发生相变化，能耗低；膜分离过程在常温下进行；不仅适用于有机物，无机物和病毒、细菌分离，还适用于一些共沸物或近沸物的分离。713.膜分离的特点71按膜内平均孔径、推动力和传递机制进行分类。过程孔径推动力机制微滤0.02-10μm压力差筛分超滤0.001-0.02μm压力差筛分反渗透无孔压力差溶液-扩散气体透过无孔压力差溶液-扩散透析1-3nm浓度差筛分+扩散电渗析相对分子质量小于200电位差离子迁移渗透蒸发无孔分压差溶液-扩散表4.3膜分离过程类型二、膜分离过程的类型72按膜内平均孔径、推动力和传递机制进行分类。过程孔径推动力机制离。

三、膜分离过程73离。三、膜分离过程73四、膜分离设备板式膜过滤器管式膜过滤器中空纤维式膜分离器螺旋卷式膜分离器74四、膜分离设备板式膜过滤器74图4.21板式过滤器图4.22管束过滤器75图4.21板式过滤器图4.22管束过滤器75图4.23圆形板式反渗透装置图4.24中空纤维过滤器76图4.23圆形板式反渗透装置图4.24中空纤维过滤器图8-17动态膜压力过滤器图4.25动态膜压力过滤器77图8-17动态膜压力过滤器图4.25动态膜压力过滤器图4.26螺旋卷绕式超滤筒的结构78图4.26螺旋卷绕式超滤筒的结构781.叙述麦汁过滤槽、板框压滤机的结构和过滤原理2.在饲料工厂从发酵醪中分离酵母应该选用什么离心机?叙述该机分离酵母的原理3.在工厂中要将奶油（酯）从新鲜牛奶中分离出来应该选用什么离心机?叙述该机分离奶油的原理。4.用膜分离（超滤和反渗透）技术分离生化产品有什么特点?思考题791.叙述麦汁过滤槽、板框压滤机的结构和过滤原理思考题79激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努——香港著名推销商）

222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。

229、以诚感人者，人亦诚而应。

230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。

233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。

243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。

246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。激励学生学习的名言格言80第4章物料分离机械与设备81第4章物料分离机械与设备1压榨机械与设备过滤设备离心设备膜技术设备82压榨机械与设备2§4.1压榨机械与设备

压榨简介间歇式压榨机手动式压榨机液压压榨设备气囊式压榨机连续式压榨机螺旋压榨机带式压榨机83§4.1压榨机械与设备压榨简介3压榨的目是为了将固液相混合物分离；固液混合物流动性好、易于泵送的可采用过滤分离，不易用泵输送的应采用压榨分离；在过滤操作中，当滤饼中液体需去除得更彻底些时，就需用到压榨操作。在某些生产过程中，压榨效果与干燥相似，由于机械脱水法通常较热处理法更经济，因此压榨作业一直被广泛应用着。一、压榨简介1.压榨操作的特点压榨是通过机械压缩力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单元操作，在压榨过程中液相流出而固相截留在压榨面之间。与过滤不同的是，压榨的压力是由于压榨面的移动而不是由于物料泵送到一个固定的空间而施加的。2.压缩—过滤和干燥84压榨的目是为了将固液相混合物分离；一、压榨简介1.压榨操作3.压榨过程的工序压榨过程主要包括加料、压榨、卸渣等工序。有时，由于进料状态要求或为了提高压榨效率，需对物料进行必要的预处理，如破碎、热烫、打浆等。4.压缩在食品工业中的典型应用在食品工业上，压榨主要用于从可可豆、椰子、花生、棕榈仁、大豆、菜子等种子或果仁中榨取油脂，以及从甘蔗中榨取糖汁。压榨的另一个重要用途就是用来榨取如苹果和柑橘之类的果汁。853.压榨过程的工序压榨过程主要包括加料、压压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。间歇式压榨机：其加料、卸料等均是间歇进行的。具有结构简单、安装费用低、操作压力易控制、能满足压榨过程中压力由小到大逐渐增加的工艺要求等优点，适用于小规模生产或传统产品的生产过程。间歇式压榨机主要为液压压榨机，型式有箱式、板式、缸式、筐式和笼式等。连续式压榨机主要型式：螺旋式、辊式和带式，连续压榨机可适用于不同生产规模的需要。5.压榨设备类型86压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。5.压榨设备类型6二、间歇式压榨机手动式压榨机液压压榨设备气囊式压榨机间歇式压榨机有多种形式，大体上可以根据施压的方式分为机械螺杆型、液压型和气压型三类。87二、间歇式压榨机手动式压榨机间歇式压榨机有多（一）手动式压榨机图4.1手动式压榨机示意图如图4.1所示操作：先用布袋将要压榨的物料包裹起来，放在压榨板和机座之间，扳动手柄经螺杆使压榨板下降而对物料施加很高的压力(1~20kN)。将物中所含汁液压榨出来，流入下部汁液收集盘中，榨渣留在布袋中。应注意压力必须缓缓地增加，以免布袋破裂造成榨汁混浊。待泄压且压榨板复位后，将压榨渣由机座取下卸料。88（一）手动式压榨机图4.1手动式压榨机示意图如图4.1所（二）液压压榨机箱式压榨机板式压榨机筐式压榨机卧篮式压榨机1.箱式压榨机待榨物料用滤布袋包装后放进一组钢箱中，这些钢箱置于压榨机的固定端板和活动端板之间。每个压榨箱均设有排液栅板，面上铺有多孔滤垫，滤布袋就放在这些滤垫上。在液压作用下，叠置在钢箱中的滤布袋作为一个整体受到挤压。89（二）液压压榨机箱式压榨机1.箱式压榨机待2.板式压榨机典型板式压榨机如图4.2所示。它由四根直立钢柱做成坚固的压榨支架，上有顶板下有底板，中间夹有10~16块压榨板，距离75~25mm。当液压活塞加压向上移动时压榨板间的物料受到压缩，压榨初期的压力较低，通常仅约几个兆帕。当被榨取物料的体积逐渐缩小时，压力增加很快，可达到初期压力的5~10倍。压榨后的残渣形成了组织紧密而又坚实的榨饼。图4.2板式压榨机示意图902.板式压榨机典型板式压榨机如图4.2所示3.筐式压榨机待榨物料置于由梯形截面的木条、钢条或多孔钢板围成的圆筒内，加压时液体流出筒壁，沿筒壁外侧流向压榨机底座的集液槽。由于筐式压榨机不用滤布，因此最适于非油料的压榨，但榨出液常混杂一些固体碎片。913.筐式压榨机待榨物料置于由梯形截面的木条食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产，用于葡萄汁压榨时，最终的压榨压力一般为0.3~0.4MPa，最高时可达1.2~1.6MPa。筐式压榨机也用于鲸脂、鱼脂以及其它不需高压的油脂压榨。92食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产4.卧篮式压榨机卧篮式压榨机也称布赫（Bucher）榨汁机，最初是瑞士布赫公司用来生产苹果汁的专用设备。最大加工能力8~10t/h苹果原料，出汁率82％~84%，设备功率24.7kW，活塞行程1480mm。布赫榨汁机的结构布赫榨汁机压榨过程的工作状态布赫榨汁机的主要工序应用934.卧篮式压榨机卧篮式压榨机也称布赫（Bu（1）布赫榨汁机的结构如图4.4所示。关键部件是可获得低混浊天然纯果汁的尼龙滤绳组合体。滤绳由强度很高且柔性很强的多股尼龙线复捻而成，沿其长度方向有许多贯通的沟槽，其表面缠有滤网。一台榨汁机滤绳多达220根。94（1）布赫榨汁机的结构如图4.4所示。关键部图4.4布赫榨汁机结构图95图4.4布赫榨汁机结构图15（2）压榨过程中滤绳的工作状态挤压时汁液经滤绳过滤后进入绳体沟槽，沿绳索流至贮汁槽，然后挤压面复位，绳索重新逐渐伸直。由于绳索的运动使浆渣松动，破碎，然后再次挤压。如此周期动作，直到按预定程序结束榨汁过程。榨汁结束后，压榨室外筒与挤压面同时移动，使浆渣松动并将其排出。（1）装料（2）压挤（3）复位松渣（4）排渣图4.5滤绳在压榨过程中的工作状态96（2）压榨过程中滤绳的工作状态挤压时汁液经滤（3）布赫榨汁机的主要工序①装料：通过一次性或多次性装料可以优化装料过程；②压榨：可根据原料情况调整压榨的各种参数；③二次压榨：在压榨后的果渣中加水，进行浸提后再次压榨，用以提高出汁率；④排渣：通过选择一次性或多次性排渣程序可以提高整体榨汁能力；⑤清洗：在经过多次榨汁循环后可采用就地清洗(CIP)方式对榨汁机清洗，以保持系统卫生，避免微生物的污染97（3）布赫榨汁机的主要工序①装料：通过一次性或多次性装料可以目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨汁的通用型筐式榨汁机，可用于仁果类（苹果、梨）、核果类（樱桃、桃杏李）、浆果类（葡萄、草莓）、某些热带水果（菠萝、芒果）和蔬菜类（胡萝卜、芹菜、白菜）的榨汁。（4）布赫榨汁机应用98目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨（三）气囊压榨机又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。1.基本结构卧式圆筒筛,内侧有一个过滤用的滤布圆筒筛，滤布圆筒筛内装有一个能充压缩空气的橡胶气囊。图4.5气囊压榨机截面压缩空气将橡胶气囊充胀起来，给夹在橡胶气囊与圆筒筛之间的物料由里向外施加压力。同时,整个装置旋转起来，使空气压力均匀分布在物料上。分多次增压将果汁榨出。2.原理3.应用常用于葡萄酒厂及果汁饮料厂的生产。它可以压榨任何果汁甚至黏性的果渣。99（三）气囊压榨机又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。1二、连续式压榨机连续式压榨机的进料、压榨、卸渣等工序都是连续进行的。食品工业中，最有代表性的这类压榨设备是螺旋压榨机，其它还有带式压榨机和辊式压榨机等。辊式压榨机主要在榨糖操作中应用，这里不作介绍。以下介绍螺旋压榨机和带式压榨机。螺旋压榨机带式压榨机100二、连续式压榨机连续式压榨机的进料、压榨、卸螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，很早就用来榨油、水果榨汁及鱼肉磨碎物的压榨脱水上。近年来随着压榨理论研究的进展，以及设备本身的革新，使得该设备的应用更加广泛。图3.7复试对辊式磨粉机（一）螺旋压榨机螺旋压榨机的结构螺旋压榨机的操作特点101螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，1.螺旋压榨机的结构如图4.6所示，主要由压榨螺杆、圆筒筛、离合器、压力调整机构、传动装置、汁液收集斗和机架组成。图4.6螺旋压榨机1021.螺旋压榨机的结构如图4.6所示，主要由（1）压榨螺杆由两端的轴承8支承在机架上，传动系统使螺杆9在圆筒筛6内作旋转运动（如图4.6所示）。①压缩比为了使物料进入榨汁机后尽快受到压榨，螺杆的结构在长度方向（从进料口向出料口方向）随着螺杆内径增大而螺距减小。螺杆的这种结构特点，使得螺旋槽容积逐渐缩小，其缩小程度用压缩比来表示。压缩比是指进料端第一个螺旋槽的容积与最后一个螺旋槽容积之比。如国产GT6GS螺旋连续榨汁机的压缩比为1:20。103（1）压榨螺杆由两端的轴承8支承在机架上，传②螺距改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来说就是改变螺旋升角大小。螺距小则物料受到的轴向分力增加，径向分力减小，有利于物料的推进。（2）圆筒筛一般由不锈钢板钻孔后卷成，为了便于清洗及维修，通常做成上、下两半，用螺钉连接安装在机壳上。圆筛孔径一般为0.3~0.8mm，开孔率既要考虑榨汁的要求，又要考虑筛体强度。螺杆挤压产生的压力可达1.2MPa以上，筛筒的强度应能承受这个压力。104②螺距改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来（3）压力调整机构具有一定压缩比的螺旋压榨机，虽对物料能产生一定的挤压力，但往往达不到压榨要求，通常采用调压装置来调整榨汁压力。一般通过调整出渣口环形间隙大小来控制最终压榨力和出汁率。间隙大，出渣阻力小，压力减小；反之，压力增大。扳动压力调整手柄3使压榨螺杆9沿轴向左右移动，环形间隙即可改变。105（3）压力调整机构具有一定压缩比的螺旋压榨机，2.螺旋压榨机的操作操作时，先将出渣口环形间隙调至最大，以减小负荷。启动正常后加料，物料就在螺旋推力作用下沿轴向向出渣口移动，由于螺距渐小，螺旋内径渐大，对物料产生预压力。然后逐渐调整出渣口环形间隙，以达到榨汁工艺要求的压力。1062.螺旋压榨机的操作操作时，先将出渣口环形（二）带式压榨机1.福乐伟带式压榨机结构如图4.7所示，主要由料槽1，压榨网带5、10，一组压辊3、4，高压冲洗喷嘴9，导向辊11，汁液收集槽8，机架和传动部分以及控制部分等组成。所有压辊均安装在机架上，一系列压辊驱动网带运行的同时，从径向给网带施加压力，使夹在两网带之间的待榨物料受压而将汁液榨出。107（二）带式压榨机1.福乐伟带式压榨机结构如图4.7福乐伟带式压榨机原理图料盒筛网压辊压辊上压榨网带增压辊果渣刮板导向辊下压榨网带高压冲洗喷嘴汁液收集槽108图4.7福乐伟带式压榨机原理图料盒筛网压辊压辊上压榨网带2.工作原理带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。主要工作部件是两条同向、同速回转运动的环状压榨带及驱动辊、张紧辊、压榨辊。压榨带通常用聚酯纤维制成，本身就是过滤介质。借助压榨辊的压力挤出位于两条压榨带之间的物料中的汁液。带式压榨机一般可分为三个工作区：重力渗滤或粗滤区，用于渗滤自由水分；低压榨区，在此区域压榨力逐渐提高，用于压榨固体颗粒表面和颗粒之间孔隙水分；高压榨区，除了保持低压榨区的作用外，还进一步使多孔体内部水或结合水分离。1092.工作原理带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。2经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和上网带5之间，被两网带夹着向前移动，在下弯的楔形区域，大量汁液被缓缓压出，形成可压榨的滤饼。当进入压榨区后，由于网带的张力和带L形压条的压辊3的作用将汁液进一步压出，汇集于汁液收集槽8中。以后由于10个压辊4的直径递减，使两网带间的滤饼所受的表面压力与剪力递增，保证了最佳的榨汁效果。为了进一步提高榨汁率，该设备在末端设置了两个增压辊7，以增加线性压力与周边压力。榨汁后的滤饼由耐磨塑料刮板刮下从右端出渣口排出。为保证榨出汁液能顺利排出，该机专门设置了清洗系统，若滤带孔隙被堵塞，可启动清洗系统，利用高压喷嘴9洗掉黏在带上的糖和果胶凝结物。工作结束后，也是由该系统喷射化学清洗剂和清水清洗滤带和机体。

3.福乐伟带式压榨机工作过程110经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和4.特点优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率高，果渣含汁率低，清洗方便。缺点：压榨过程中汁液全部与大气接触，所以，对车间环境卫生要求较严。1114.特点优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率高过滤过程及设备类型加压式过滤机真空过滤机过滤是利用多孔介质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。§4.2过滤设备112过滤过程及设备类型过滤是利用多孔介质将悬浮液如图4.8所示，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、过滤过程及设备类型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；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。图4.8过滤操作示意图（一）过滤过程113如图4.8所示，过滤操作过程中，被过滤处理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。（二）过滤机类型114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。（二（一）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。加压过滤机的操作压力一般不低于0.3MPa，常用的为0.3~0.5MPa，最高的可达3.5MPa。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。连续操作的加压过滤机由于带压卸料困难而限制了它的使用。加压过滤机的发展方向是自动化、大型化。二、过滤设备115（一）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优点由于较高的过滤压力，过滤速率较大；结构紧凑，造价较低；操作性能可靠，适用范围广。缺点主要是间歇操作方式，有些型式加压过滤机的劳动强度较大。特点：116优点特点：361.板框式压滤机过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。a.优点b.缺点（2）特点（1）应用1171.板框式压滤机过滤面积大，结构简单，价格a.滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空腔供滤板支撑、压紧；b.滤板的作用：支撑滤布，提供滤液流出的通道。正方形，角端开有小孔，两面制成沟槽，与滤出口和洗水孔道连通；c.滤框的作用：提供滤浆进入的空间，容纳滤饼，总框数由其生产能力和悬浮液固体浓度确定。滤液引出方式：明流和暗流。（3）结构组成图4.9板框压滤机结构图1-固定端板2-滤布3-板框支座4-可动端板5-支撑横梁6-过滤板7-滤框8-洗涤板67843135118a.滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空（4）操作过滤洗涤卸渣清洗滤布过滤图4.10滤板和滤框1-料液通道2-滤液出口3-滤液或洗液出口4-洗液通道过滤板滤框洗涤框119（4）操作过滤洗涤卸渣2.叶滤机叶滤机也是一种间歇加压过滤设备，主要由耐压的密闭圆筒形罐体及安装在罐体内的多片滤叶组成，包括垂直式叶滤机和水平式叶滤机。（1）叶滤机结构图4.11垂直式叶滤机结构示意图1202.叶滤机叶滤机也是一种间歇加压过滤设备，滤叶：骨架为方形框，框中间平面上夹持一层粗的大孔格金属丝网，两侧有细密的金属丝网（400-500目），每只滤叶下有接管接于滤液总管上。滤浆滤液滤饼粗金属丝网滤布细金属丝网拔出装置图4.12滤叶剖面图121滤叶：滤浆滤液滤饼粗金属滤布细金属拔出图4.12滤叶剖（2）操作过程过滤时器盖紧闭，从混合槽中将滤浆与硅藻土混合液泵入过滤器，以制备硅藻土预涂层。混合液中的硅藻土粒子被截留在滤叶表面的细金属丝网上，而滤液进入滤框内腔进而从水平滤液总管流出。浊液返流，直至流出澄清的啤酒，至此预涂层完成。然后将待过滤滤浆过滤。122（2）操作过程42优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较大，而且单位体积具有很大的过滤面积。另外洗涤速率较一般压滤机快，而且洗涤效果较好。缺点：构造复杂，成本高，滤饼不如压滤机干燥，可能造成滤饼不均匀的现象，使用的压差通常不超过400kPa。叶滤机利于取得滤液，适用于过滤周期长、滤浆特性恒定的过滤操作。在食品工业中，加压叶滤机大多作为硅藻土预涂层过滤机使用。（3）特点与应用123优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较大，而且单位真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由上下游两侧的压力差形成过滤推动力而进行固、液分离的设备。常用真空度为0.05~0.08MPa，但也有超过0.09MPa的。有间歇式和连续式两种型式，各有特点，但是连续式真空过滤机的应用更广泛。连续式真空过滤机有转鼓式和转盘式等。（二）真空过滤机124真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由上下游两侧的1.

真空转鼓过滤机图4.13RCF真空转鼓过滤机工作原理（1）结构组成a.一个由筛板组成能转动的水平圆筒；b.表面有一层金属丝网；c.网上覆盖滤布；d.筋板分隔成若干个空间e.分配头内沿径向隔离成3个室。（2）工作原理当转鼓旋转时，借分配头的作用，扇形格内分别获得真空和加压，如此便可控制过滤、洗涤等操作循序进行。1251.真空转鼓过滤机图4.13RCF真空转鼓过可连续生产，机械化程度较高；可以根据料液性质、工艺要求，采用不同材料制造成各种类型，以满足不同的过滤要求（通常，对于悬浮液中颗粒粒度中等、黏度不太大的物料，转筒真空过滤机均适用）；可通过调节转鼓转速来控制滤饼厚度和洗涤效果；滤布损耗要比其它类型过滤机为小。（3）特点优点:缺点:过滤推动力小，它仅是利用真空作为推动力。由于管路阻力损失，最大不超过80kPa，一般为267~667kPa。因此，不易抽干，滤饼的终湿度一般在20％以上；设备加工制造复杂，主设备及辅助真空设备投资昂贵，消耗于抽真空的电能高，同时过滤面积愈大制造愈加困难。126可连续生产，机械化程度较高；（3）特点优点:缺点:过滤推动力由一组安装在水平转轴上并随轴旋转的滤盘（或转盘)所构成。结构和操作原理与转筒真空过滤机相类似。2.转盘真空过滤机（1）结构盘的每个扇形格各有其出口管道通向中心轴，而当若干个盘联结在一起时，一个转盘的扇形格的出口与其它同相位角转盘相应的出口就形成连续通道。与转筒真空过滤机相似，这些连续通道也与轴端旋转阀（分配头）相连。图4.14转盘真空过滤机127由一组安装在水平转轴上并随轴旋转的滤盘（或转盘)所构成。2.与转筒真空过滤机甚为相似。每一转盘即相当于一个转鼓，操作循环也受旋转阀的控制。每一转盘各有其滤饼卸料装置，但卸料较为困难。（2）操作（3）特点优点：转盘真空过滤机具有非常大的过滤面积，可以大到85m2，其单位过滤面积占地少，滤布更换方便、消耗少、能耗也较低；缺点：滤饼的洗涤不良，洗涤水与悬浮液易在滤槽中相混。128与转筒真空过滤机甚为相似。（2）操作（3）特点优点：转盘真空离心机类型过滤式离心机分离式离心分离机§4.3离心设备离心分离机械可用于不同状态分散体系分离，在食品工业中有着广泛的应用。例如，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、葡萄糖脱水等操作，都由离心分离机械完成。离心分离机械种类较多，分别适用不同物料体系和满足不同分离需要。129离心机类型§4.3离心设备离心分离机械可用一、离心机类型离心分离机可有不同的分类方式。常见的分类因素有：分离因数、分离原理、操作方式、卸料方式和轴向等。表4.1按分离因素范围数划分的离心机类型1.按离心分离因数130一、离心机类型离心分离机可有不同的分类方式。过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机分离因数不大，转速一般在1000~1500r/min。沉降式:转鼓壁不开孔、借离心力实现沉降分离的离心机。分离式:鼓壁亦无开孔，但其转速很大，一般在4000r/min以上，分离因数在3000以上。2.按分离原理分类表4.2过滤式、沉降式和分离式离心机的常见类型及其特性131过滤式:是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离间歇式: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，然后采用人工或机械方法卸出物料，如三足式、上悬式离心机。其特点是可根据需要延长或缩短过滤时间，满足物料终湿度的要求，主要用于固-液悬浮混合液的分离。连续式:操作在连续化状态下进行的离心机，其物料的输入和不同相物质的分离与输出均为连续完成。典型的连续式离心机有螺旋卸料沉降式离心机、活塞推料离心机和奶油分离机等。可用于固—液悬浮液和液—液乳浊液的分离。3.按操作方式分类132间歇式: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二、过滤式离心机1.三足离心机（1）三足离心机结构人工卸料三足离心机结构如图4.15所示，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。133二、过滤式离心机1.三足离心机（1）三足离心机结构图4.15三足离心机结构134图4.15三足离心机结构54（2）离心过滤原理离心过滤是将料液送入有孔的转鼓并利用离心力场进行过滤的过程，以离心力为推动力完成过滤作业，兼有离心和过滤的双重作用。其工作原理见图4.16所示。图4.16离心过滤分离工作原理135（2）离心过滤原理离心过滤是将料液送入有孔的转鼓并（2）离心操作过程①料液首先进入装有过滤介质的装鼓中，然后被加速到转鼓旋转速度，形成附着在转鼓壁上的液环；②粒子受到离心力而沉降，过滤介质阻碍粒子通过，形成滤饼；③悬浮液的固体颗粒截留而沉积下来，滤饼表面生成了澄清液，该滤液透过滤饼层和过滤介质向外排出。136（2）离心操作过程56①滤饼形成

悬浮液进入离心机，在离心机的作用下液体通过过滤面排出，滤渣形成滤饼。②滤饼压缩

滤饼中的固体物质逐渐排列紧密，空隙减小，空隙间的液体逐渐排出，滤饼体积减小。这时过滤推动力为滤饼对液体的压力和液体所受到的离心力。③滤饼压干此时滤饼层的结构已经排列地非常紧密，其毛细组织中的液体被进一步排出。液体受到离心力和固体颗粒的压力，由于越靠近转鼓壁出处的压力越大，所以越靠近转鼓壁的滤饼越干。（3）离心过滤一般分成三个阶段137①滤饼形成（3）离心过滤一般分成三个阶段57（4）应用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。138（4）应用三足式离心机广泛应用于食品工业中如三、分离式离心分离机（一）离心沉降分离原理离心沉降的基础是固体的沉降。当固体粒子在无限连续流体中沉降时，受到两种力的作用，一种是连续流体对它的浮力，另一种是流体对运动粒子的粘滞力。μFgFf图4.17管式离心机分离过程当这两种力达到平衡时，固体粒子将保持匀速运动。139三、分离式离心分离机（一）离心沉降分离原理离心沉降的基最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子和流体的密度差成正比，而与流体黏度成反比。就是说，粒子的沉降速度仅仅是液体性质及粒子本身特性的函数。如果粒子在离心力场中沉降，则重力加速度g应换成ω2r从式中可以看出，沉降速度与ω的二次方成正比，因此只要根据要求改变或提高ω，使粒子快速旋转，就可获得比重力沉降或过滤时高得多的分离效果。140最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子和流体的密怎样来判断这种效果呢？可用离心分离因数f来定量评价：离心分离因数（什么是f,怎样计算f?）重量为M(kg)的物体旋转时，当其圆周速度为u(m/s)，旋转半径为R(m)，则产生的离心力为:式中g

—重力加速度，m/s；n—转数，r/min；

D

—旋转直径，m。M增加，F增加；R增加，F增加；n增加，F增加显著。141怎样来判断这种效果呢？离心分离因数（什么是f,怎样计算如果以旋转角速度ω(rad/s)表示，并取旋转加速度ω2R与重力加速度之比称为“离心分离因数”，以f表示。则f是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力场中，微粒可以获得比在重力场中大f倍的作用力。由f