食品分离机械论文.doc

食品分离机械综述生物与环境工程系食品科学与工程专业 摘要:食品机械设备是基于物质的分离操作原理对食品原料进行分离的机械设备。本文主要介绍食品分离机械的总述、发展历史、行业现状及发展前景。关键词： 食品 分离 机械 发展引言：1. 食品分离机械的总述1.1定义物质的分离操作是将混合物中不同物理、化学等属性的物质，根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特点而将物质分开的一种操作过程。进行物质分离操作的机械设备称为分离机械。【1】用于食品工业的分离机械即为食品分离机械。1.2食品分离机械的简单分类及应用分离机械是实现固液分离、液一液分离以及液一液一固分离的设备，主要分为过滤机和离心机两大类。过滤分离是在推动力的作用下，将位于一侧的悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的流体(或气体)通过多孔介质的孔道向另一侧流动，颗粒被截留，从而实现流体与颗粒的分离操作过程；离心分离则是在离心力作用下使分散在悬浮液中的固相粒子或乳浊液中的液相粒子沉降的过程。1.2.1过滤机械过滤是利用混合物内相的截留性差异进行分离的一种操作。具有过滤应用范围广，适应粒度和浓度范围较宽，可用于连续相为流体，分散相为固体混合物的分离的优点。但是过滤介质的堵塞难以避免，工作的连续性较差，对于低浓度的混合液过滤的经济性较差。1.2.1.1过滤机的分类（1）按过滤推动力分：重力过滤机、加压过滤机和真空过滤机；（2）按过滤介质的性质分：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；（3）按操作方法分：间歇式和连续式过滤机。1.2.1.2典型的过滤机械（1）板框压滤机 ：是一种间歇式过滤机，利用滤板来支撑过滤介质，滤浆在加压下强制进入滤板之间的空间内，并形成滤饼。工作过程：滤浆由滤框上方通孔进入滤框空间，固粒被滤布截流，在框内形成滤饼，滤液则穿过滤饼和滤布流向两侧的滤板，然后沿滤板的沟槽向下流动，由滤板下方的通孔排出。当滤框内充满滤饼时，停止进料，进行滤饼洗涤，洗涤后再将滤饼清除，重新组装，进入下一循环操作。应用：适用于各种复杂物料的过滤，在食品工业中应用广泛，特别适用于低浓度悬浮液、胶体悬浮液、分离液相黏度大或接近饱和状态的悬浮液的过滤。（2）加压叶滤机：是一种间歇式过滤机。（3）真空过滤机：以抽真空为推动力，一般为连续式操作，是一种连续性生产和机械化程度较高的过滤设备。1.2.2、离心分离机械离心分离：是指利用物料在惯性离心力的作用下进行固-液、液-液、液-液-固相分离。利用惯性离心力的作用下进行固-液、液-液、液-液-固相分离的机械称为离心机。1.2.2.1离心分离机的分类（1）按操作原理分类1）过滤式离心机：转鼓有孔，过滤分离，分离因数小，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离及脱水处理。2）沉降式过滤机：转鼓无孔，沉降分离，分离因数中，适用于分离不易过滤的悬浮液。3）分离式离心机：转鼓无孔，转速高，分离因数大，用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。（2）按离心分离因数大小分类1）常速离心机：转速Kc（r/min）3500，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水；2）高速离心机：3500 Kc 50000，主要用于分离乳状和细粒悬浮液；3）超高速离心机： Kc50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒的悬浮系统和高分子的胶体悬浮液。（3）按操作方式：间歇式和连续式离心机；（4）按转鼓主轴位置：卧式和立式离心机；（5）按转鼓内流体和沉渣的运动方向：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、离心卸料和进动卸料等离心机；（7）按分离工艺操作条件：常用型和密闭防爆型1.2.2.2典型离心分离机（1）卧式离心机：1)卧式螺旋卸料离心机；2)卧式螺旋卸料沉降离心机；3)卧式离心卸料离心机；4)刮刀卸料离心机；（2）立式离心机：1)自动排出式离心机；2)振动式离心机；3)三足式吊袋上卸料离心机；4)三足式刮刀下卸料自动离心机；5)高速管式离心机；6)碟片式离心分离机 。1.2.3其他几种机械分离方法及设备1.2.3.1旋流分离机械旋流分离技术是一种高效节能型的分离技术，它的关键部分是旋流分离器，简称旋流器。它是利用切向注入的混合物高速旋转产生的离心力来加速颗粒的沉降，非均相物料系在分离器内形成向下的外旋流和向上的内旋流，达到不同密度的相或不同粒度颗粒的分离。1.2.3.2溶剂萃取设备原理：有机溶剂萃取过程是利用两个互不混溶的液相中各个组分（包括目标组分）溶解度的不同，从而达到分离的目的。根据分离物系构成的不同，溶剂萃取设备可分成为液-液萃取设备和液-固萃取设备。1.2.3.3膜分离设备是利用膜的选择性，以膜的两侧存在一定量的能量差（压力差或电位差）作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移速率不同而实现的分离。膜分离有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、电渗析和透析等。1.2.3.4超临界流体萃取设备超临界流体萃取技术就是以超临界状态（压力和温度均在临界值以上）的流体为溶媒，对萃取物中的目标组分进行提取分离的过程。该技术利用某些溶剂在临界值上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一门新的分离技术。其他还有一些利用物理、化学或表面性质的方法使分散相与分散介质发生物性变化。1.2.3.5分子蒸馏设备分子蒸馏技术是在很高的真空条件下，对物料在极短的时间里加热、气化、分离，以达到提纯的目的，分离的对象都是沸点高，而又不耐高温、受热时易分解的物质。系统压力一般在0.1331.33Pa范围内，物料受热时间仅0.05s左右。【2】2食品机械的发展历史、行业现状及发展前景2.1发展历史我国的食品加工工业历史悠久，但食品机械工业起步很晚。建国前，这个行业一片空白，食品加工大都是手工操作，生产率低，且产品质量不稳定。建国后，一些加工罐头、乳制品等的机械设备才得以发展。特别是从改革开放以来，我国的机械工业迅速发展，为了应对快速发展生产的国情需要，我国不仅在机械发展的科研上攻克很多难关，同时积极引用外国优良的设备，学习国外的先进的技术，使我国的机械行业从很低的起点达到现在国际前列的高度。2.2行业现状特别是在我国加入WTO以后，我国的分离机械产品市场受到较大冲击，但是我们重视WTO 带来的挑战, 认真分析企业自身在国内所处的地位, 缩小产品与国际水平的差距，形成我国的特色生产。【3】目前国际上在分离机械的发展上主要有一下几个方面：（1）加强基础理论的研究基础理论的研究主要为新机型的开发准备条件,（2）提高技术参数主要为适用生物工程的需要, 分离极细的颗粒因而要求碟式机有较高的分离因数。（3）机械功能的改善在医药生物工程中,离心分离对GMP、CIP、BLSP、温控、消毒、密闭、隔离等要求较高（4）、新机型的开发与研究（5）自控系统和新材料的发展由于电子技术的发展, 用微机控制及数字显示已为当前各种离心机普遍采用。（6）其它方面的进展其它方面的进展包括无基础离心机技术平衡技术及CIP技术等。【4】2.3发展前景分离作为生产中重要的后处理工序，对产品的质量有着显著的影响，而分离机械的性能又直接控制着分离效果的优劣，因此世界各国对分离机械的研究从未中止过。目前，随着能源、资源的日趋枯竭，环境的恶化，新行业的崛起，这都要求分离机械向高分离精度、节能方向发展，同时也为分离机械的发展提供了极大的机遇，促使分离机械有了进一步的、更为广阔的发展前景。【5】以后在分离机械的发展方向上主要有以下4点：（1）提高技术参数研制新机型新材料；（2）多功能复合机型与成套系统新式产品问世；（3）设计研究方法的进步（4）对分离条件的智能化响应。参考文献：【1】百度百科-分离机械【2】许学勤 食品工厂机械与设备 中国轻