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1、2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備1第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備本章內(nèi)容本章內(nèi)容q 第一節(jié)：過濾機(jī)械q 第二節(jié)：離心機(jī)械q 第三節(jié)：旋流分離機(jī)械q 第四節(jié)：膜分離設(shè)備q 第五節(jié)：超臨界流體萃取設(shè)備q 第六節(jié)：分子蒸餾設(shè)備2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備2第五章 分離機(jī)械與設(shè)備 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。 食品加工中根據(jù)連續(xù)相的不同，可分為液體為連續(xù)相和氣體為連續(xù)相兩類。 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

2、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。要運(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，并在此過程中消耗一定的物料和能量。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備3第五章 分離機(jī)械與設(shè)備 從分離的原理上，可將食品的分離設(shè)備分為兩大類。 1利用機(jī)械力和分離介質(zhì)來進(jìn)行分離的操作，包括： 利用離心力分離的分離設(shè)備； 利用離心力和流體力學(xué)性質(zhì)中的慣性力來進(jìn)行物料分離的旋液分離器； 利用機(jī)械力，在物料傳遞過程中通過過濾介質(zhì)進(jìn)行分離、以及用在20世紀(jì)60年代后發(fā)展起來的膜分離技術(shù)。 2超臨界流體萃取技術(shù)，該技術(shù)利用某些溶劑在臨界值上所具有的特性來提取混合物中可溶性組分的

3、一門新的分離技術(shù)。其他還有一些利用物理、化學(xué)或表面性質(zhì)的方法使分散相與分散介質(zhì)發(fā)生物性變化。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備4第一節(jié) 過濾機(jī)械過濾的應(yīng)用范圍很廣，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)則可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、啤灑、果汁和酵母浸出液的過濾以降低微生物的數(shù)目，故可

4、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。 但是過濾技術(shù)的缺點(diǎn)是過濾介質(zhì)易堵，連續(xù)性差。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。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備5第一節(jié) 過濾機(jī)械一、 過濾分離原理與過程1、過濾分離原理、過濾分離原理 過濾操作的基本原理是利用一種能將懸浮液中的固體微粒截留而使液體物料自由通過的多孔介質(zhì)，從而達(dá)到將懸浮液中固液分離的目的。 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

5、過濾介質(zhì)的液體稱為濾液。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備6第一節(jié) 過濾機(jī)械2、過濾操作過程、過濾操作過程 一般包括過濾、洗滌、干燥、卸料四個(gè)階段。 （1）過濾階段過濾有兩種方式，恒速和恒壓過濾。 （2）濾餅洗滌其的在于回收有價(jià)值的濾液或純的濾餅。 （3）濾餅干燥通過機(jī)械擠壓、壓縮空氣擠壓或通入熱空氣，以盡量排除濾餅中殘留的洗液。 （4）濾餅卸除將濾餅從濾布上卸下。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備7第一節(jié) 過濾機(jī)械 3、過濾介質(zhì)、過濾介質(zhì) 作用：用于促使濾餅的形成，并為濾餅的支撐物。 要求：具有多孔性，孔道大小應(yīng)該能截留懸浮粒子。 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 具有適當(dāng)?shù)谋砻?/p>

6、特性，能加快卸除濾餅速度。 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)。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備8第一節(jié) 過濾機(jī)械常用的過濾介質(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、

7、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。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備9第一節(jié) 過濾機(jī)械 二、過濾機(jī)的分類二、過濾機(jī)的分類推動力：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。按過濾推動力可分為：按過濾推動力可分為： 重力重力(常壓常壓)過濾機(jī)過濾機(jī) 加壓過濾機(jī)加壓過濾機(jī) 真空過濾機(jī)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)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)濾布介質(zhì)過濾機(jī) 多孔陶瓷介質(zhì)過濾機(jī)多孔陶瓷介質(zhì)過濾機(jī) 半透膜介質(zhì)過濾機(jī)半透膜介質(zhì)過濾機(jī)按操作方法可分為：按操作方法可分

8、為： 間歇式過濾機(jī)間歇式過濾機(jī) 連續(xù)式過濾機(jī)連續(xù)式過濾機(jī)2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備10第一節(jié) 過濾機(jī)械 三、板框式壓濾設(shè)備三、板框式壓濾設(shè)備 板框壓濾機(jī)是間歇式過濾機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種。板框壓濾機(jī)是間歇式過濾機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種。 它是將待過濾的料液通過輸料泵在一定的壓力下，從后頂板的進(jìn)料孔進(jìn)入到各個(gè)濾室，通過濾布，固體物被截留在濾室中，并逐步形成濾餅；液體則通過板框上的出水孔排出機(jī)外。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備11第一節(jié) 過濾機(jī)械 1結(jié)構(gòu)與工作原理 由端板、濾板、濾框、濾布、支撐橫梁、螺旋壓緊裝置組成。許多交替排列的濾 板和濾框構(gòu)成主要工作部件，板和框

9、架都被支承在一對橫梁上。板框壓濾機(jī)簡圖1-固定端板2-濾布3-板框支座4-可動端板5-支承橫梁；過濾板 濾框 洗滌板2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備12第一節(jié) 過濾機(jī)械 濾板和濾框多為正方形。濾板和濾框多為正方形。 濾板作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道。濾板作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道。 板面制成各種凸凹紋路。板面制成各種凸凹紋路。 板、框的角部開設(shè)的小孔構(gòu)成供濾漿或洗水流通的孔板、框的角部開設(shè)的小孔構(gòu)成供濾漿或洗水流通的孔道。道。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備13過濾：過濾：濾漿由濾漿通路經(jīng)濾框上方進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截留，在濾漿由濾漿通路經(jīng)濾框上方

10、進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內(nèi)形成濾餅，濾液穿過濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板，再經(jīng)濾板的溝槽框內(nèi)形成濾餅，濾液穿過濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板，再經(jīng)濾板的溝槽流至下方通孔排出。（此時(shí)洗滌板起過濾板作用）流至下方通孔排出。（此時(shí)洗滌板起過濾板作用）洗滌洗滌：洗滌板下端出口關(guān)閉，洗滌液穿過濾布和濾框的全部向過濾板流：洗滌板下端出口關(guān)閉，洗滌液穿過濾布和濾框的全部向過濾板流動，從過濾板下部排出。結(jié)束后除去濾餅，進(jìn)行清理，重新組裝。動，從過濾板下部排出。結(jié)束后除去濾餅，進(jìn)行清理，重新組裝。（二）原理（二）原理2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備14第一節(jié) 過濾機(jī)械 （三）特點(diǎn)與應(yīng)用（三）特點(diǎn)與

11、應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單； 造價(jià)低； 過濾面積大； 推動力大。 缺點(diǎn)：裝卸板框勞動強(qiáng)度大； 濾布磨損嚴(yán)重。 應(yīng)用：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。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備15第一節(jié) 過濾機(jī)械 四、加壓葉濾機(jī) 葉濾機(jī)是在密閉耐壓機(jī)殼內(nèi)配置一組并聯(lián)濾葉而成。懸浮液在壓力下送進(jìn)機(jī)殼內(nèi)，濾渣截留在濾葉表面，濾液透過濾葉后經(jīng)管道集中排出。 重要過濾元件：濾葉（固定或旋轉(zhuǎn)；重要過濾元件：濾葉（固定或旋轉(zhuǎn)； 垂直或水平）垂直或水平） 分類：垂直濾槽，垂直濾葉型分類：垂直濾槽，垂直濾葉型 垂直濾槽，水平濾葉型垂直濾槽，水平濾葉型 水平濾槽，垂直濾葉型水平濾槽，

12、垂直濾葉型 水平濾槽，水平濾葉型水平濾槽，水平濾葉型2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備16第一節(jié) 過濾機(jī)械垂直槽垂直濾葉型垂直槽垂直濾葉型2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備17第一節(jié) 過濾機(jī)械水平濾葉型水平濾葉型結(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)帶動旋轉(zhuǎn)）2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備18第一節(jié) 過濾機(jī)械 五、真空過濾機(jī)五、真空過濾機(jī)一種連續(xù)式真空過濾設(shè)備；過濾、一次脫

13、水、洗滌、卸料、濾布再生等操作工序同時(shí)在轉(zhuǎn)鼓的不同部位進(jìn)行。（一）結(jié)構(gòu)鼓外表面為多孔篩板，鼓外覆蓋濾布；圓筒內(nèi)部被分隔成若干個(gè)扇形小室，小室內(nèi)有單獨(dú)孔道與空心軸內(nèi)的孔道相通；空心軸內(nèi)的孔道則沿軸向通往轉(zhuǎn)鼓軸頸端面的轉(zhuǎn)動盤（隨軸旋轉(zhuǎn)）上。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔借控制閥分別與真空管路、洗液貯槽及壓縮空氣管路相通。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備19第一節(jié) 過濾機(jī)械（二）原理工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓表面形成過濾區(qū)、第一脫水區(qū)、洗滌區(qū)、第二脫水區(qū)、卸料區(qū)及濾布再生區(qū)，轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)操作循環(huán)。試描述每個(gè)區(qū)的用途？2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備20第一節(jié) 過濾機(jī)械區(qū)域I為過濾區(qū)。扇形格浸于濾漿

14、中，格室內(nèi)為真空狀態(tài)。濾液經(jīng)過濾布進(jìn)入格室內(nèi)，然后經(jīng)分配頭的固定盤弧形槽4排向?yàn)V液槽;區(qū)域II第一脫水去區(qū)。扇形格剛離開液面，格室內(nèi)仍為真空，使濾餅中殘留的濾液被吸盡，與過濾區(qū)濾液一并排向?yàn)V液槽。區(qū)域III為洗滌區(qū)。洗滌水由噴水管灑于濾餅上，扇形格內(nèi)為低真空狀態(tài)，將洗出液吸人，經(jīng)過固定盤的槽5通向洗液槽。區(qū)域IV為第二脫水去。洗滌后的濾餅在此區(qū)域內(nèi)借扇形格室內(nèi)的減壓進(jìn)行殘留洗液的吸干，并與洗滌區(qū)的洗出液一并排人洗液槽。區(qū)域V為卸料區(qū)。此區(qū)域內(nèi)格室與壓縮空氣相通，將被吸干后的濾餅吹松，同時(shí)被伸向過濾表面的刮刀所剝落。區(qū)域VI為濾布再生區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)用壓縮空氣吹走殘留的濾餅。2021-11-12第

15、五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備21第二節(jié) 離心機(jī)械 一、離心分離原理與分類（一）原理 離心機(jī)是利用慣性離心力進(jìn)行固液、液液、固液液相離心分離的機(jī)械。 離心分離設(shè)備是利用分離筒的高速旋轉(zhuǎn)，使物料中具有不同比重的分散介質(zhì)、分散相或其它雜質(zhì)在離心力場中獲得不同的離心力，達(dá)到分離的目的。 分離因數(shù)是用來表示離心機(jī)分離性能的主要指標(biāo)，其定義是物料所受的離心力與重力之比值，也等于離心加速度與重力加速度之比值：分離因數(shù)；轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)角速度；R轉(zhuǎn)鼓半徑，cm；g重力加速度，cm/s2。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備22第二節(jié) 離心機(jī)械（二）離心機(jī)分類 (1)按分離因數(shù)的大小可分為常速離心機(jī)、高速 離心機(jī)

16、及超高速離心機(jī)。 常速離心機(jī)：Kc3000，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，主要用于分離乳濁液和細(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)粒懸浮液和高分子膠體懸浮液。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備23（）按操作原理的不同可分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)及分離離心機(jī)。 過濾離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，鼓內(nèi)壁附以濾布。借離心力實(shí)現(xiàn)過濾分離，分離因數(shù)不大，適用于易過濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離以及物料的脫水。 沉降離心機(jī)：鼓壁上無孔，借離心力實(shí)現(xiàn)沉降分離。 分離離心機(jī)：鼓壁上無孔，分離因數(shù)在4000

17、以上，主要用于乳濁液的分離和懸浮液的增濃或澄清。（）按操作方式的不同可分為間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)。 2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備24第二節(jié) 離心機(jī)械 二、臥式離心機(jī) （一）臥式螺旋卸料離心機(jī) 1基本結(jié)構(gòu)由 三個(gè)部分組成：轉(zhuǎn)筒部分、螺旋推料器和驅(qū)動裝置。 2工作原理 工作原理如圖所示。整個(gè)設(shè)備由固定部分和運(yùn)轉(zhuǎn)部分兩大部分組成。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備25第二節(jié) 離心機(jī)械 臥式螺旋卸料過濾離心機(jī)2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備26第二節(jié) 離心機(jī)械 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)圖6-12 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)1.差速器2.主軸承3.油封1 4.左

18、右銅軸瓦5.油封2 6.外殼7.螺旋8.轉(zhuǎn)鼓9.油封310.轉(zhuǎn)承11.油封4 12.進(jìn)料管2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備27第二節(jié) 離心機(jī)械（二）臥式螺旋離心機(jī)的使用（二）臥式螺旋離心機(jī)的使用主要有脫水用臥式螺旋離心機(jī)和澄清用臥式螺旋離心機(jī)，前者較后者轉(zhuǎn)速低，螺徑大，螺距大。1螺旋離心機(jī)的主要應(yīng)用應(yīng)用化工、輕工、食品和環(huán)保行業(yè)，適用對懸浮液的液體澄清、固體脫水及粒度分級和廢水處理等，并進(jìn)行有效的沉渣輸送。具有可連續(xù)分離操作，對物料的適應(yīng)性強(qiáng)。2、在選用時(shí)考慮的幾個(gè)方面（1）對于易分離物料的固相脫水，可以得到含液量較低的固體。（2）對于細(xì)粒級難分離的懸浮液，采用高分離因數(shù)，大長徑

19、比的螺旋離心機(jī)來完成。（3）對于固相濃度大的液液固三相懸浮液可采用特殊結(jié)構(gòu)的螺旋離心機(jī)來完成。（4）對固相顆粒粒度分級，適當(dāng)?shù)姆蛛x因數(shù)和合理的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備28第二節(jié) 離心機(jī)械 三、立式離心機(jī) （一）自由排出式 （二）振動式2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備29第二節(jié) 離心機(jī)械（三）三足式離心機(jī)1三足式離心機(jī)的工作原理三足式離心機(jī)是一種過濾式離心機(jī)，鼓壁上開孔，覆以濾布，將待處理漿料注入其中隨鼓壁一同旋轉(zhuǎn)，液體受離心力后穿過濾布及壁上的小孔排出，而直徑大于濾布孔隙的固體顆粒則被截留在濾布上形成濾層。2三足式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)鼓、機(jī)殼、支柱、

20、制動器、電動機(jī)組成，是間歇操作的轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī)中最簡單的一種。轉(zhuǎn)鼓又稱濾筐，直立，開口向上，從底部被帶動，轉(zhuǎn)鼓和機(jī)殼上端向內(nèi)收斂。由不銹鋼制成的鼓壁上開有呈正方形（或其它形式）排列的濾孔。由于該設(shè)備的外殼、轉(zhuǎn)鼓和傳動裝置都懸在三個(gè)支柱上，所以稱作三足式離心機(jī)。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備30第二節(jié) 離心機(jī)械2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備31第二節(jié) 離心機(jī)械（四）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)80005萬。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)動的速度較大。為此，應(yīng)增大轉(zhuǎn)

21、鼓的長度，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很大的管式構(gòu)形。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備32第二節(jié) 離心機(jī)械（五）碟片式離心機(jī)以疊加在一起的錐形碟片在高速旋轉(zhuǎn)過程中對物料進(jìn)行分離的設(shè)備，主要用于液液乳濁液分離和固液懸浮液的分離，應(yīng)用于乳品加工、淀粉提取等生產(chǎn)領(lǐng)域。（一）碟式離心機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)1工作原理分離機(jī)高速旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)強(qiáng)大的離心力場，料液在強(qiáng)大的離心力場的作用下，由于物料的密度差的存在，重組分受到了較大的離心力沿著錐形碟片下表面滑移出沉降區(qū)，進(jìn)入混流過渡區(qū)并匯聚噴嘴排出機(jī)外；而輕組分因受到的離心力較小，被迫反方向移動排出機(jī)外，完成整個(gè)過

22、程。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備33第二節(jié) 離心機(jī)械 2、分類 噴嘴型碟片式離心機(jī)、自動分批排渣型碟片式離心機(jī)2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備34第三節(jié)旋液分離機(jī)械 旋液離心分離器又稱旋液分離管、水力旋流器。 廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工行業(yè)等領(lǐng)域，如在淀 粉的分離和提純工藝中被普遍使用。它不僅可用于 懸浮液的分離、增濃，而且可用于產(chǎn)品的分級，此 外，還可用于不互溶液體的分離、氣液分離以及傳 熱、傳質(zhì)和霧化的操作中。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備352021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備362021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備37

23、第三節(jié)旋液分離機(jī)械2旋液離心分離機(jī)械與設(shè)備操作在操作中帶壓漿料在進(jìn)入旋液分離器后，會產(chǎn)生較大的壓降，旋液分離器的壓力應(yīng)略高于整個(gè)系統(tǒng)的壓損（不大于0.3MPa）。不同的加工環(huán)節(jié)對壓力的要求不一同，對用于除泥砂、粗分環(huán)節(jié)的旋液分離器，0.6MPa左右，用于淀粉洗滌或者回收蛋白質(zhì)的旋液分離器，其工作壓力還要高一些。在旋液分離器的應(yīng)用中，固體物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與操作效果有密切的關(guān)系。比如，淀粉乳的密度對分離效果有較大的影響，淀粉乳的密度過?。ǖ矸酆可伲?，形成的淀粉沉積層在錐管下部不能封住底流口，影響分離質(zhì)量；淀粉乳的密度過大，分離的淀粉沉積層過厚，來不及從底流口排出，表層部分會被旋流著的成分重新攪起，

24、從溢流口中排出，也會影響分離效果。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備38第四節(jié)膜分離設(shè)備 膜分離是近20年來在迅速崛起的高新技術(shù)，利用天然或人工合 成的高分子半透膜分離的方法，利用膜兩側(cè)的壓力差或電位差為動力，使流體中的某些分子或離子透過半透膜或被半透膜截留下來，以獲得或去除流體中某些成分的一種分離技術(shù)。 膜分離技術(shù)的核心是膜，膜的選擇性是分離的關(guān)鍵，膜分離技術(shù)所包含的方法有多種，較常使用的有： （1）超濾（ultrafiltration），簡稱UF法； （2）反滲透（reverse-osmosis），簡稱RO法； （3）電滲析（electrodialysis），簡稱ED法； （4

25、）微孔過濾（microfiltration），簡稱MF法。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備39第四節(jié)膜分離設(shè)備 一、膜分離設(shè)備的原理和特點(diǎn) 1膜分離的原理2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備40第四節(jié)膜分離設(shè)備 （1）超濾設(shè)備的工作原理：在超濾 中， 如果顆粒小到亞微細(xì)粒的程 度，半透膜孔的大小也要趨近于能 阻止溶液中大分子的通過，這種利 用半透膜的微孔過濾以截留溶液中 大溶質(zhì)分子的操作稱為超濾，而這 樣的半透膜則被稱之為超濾膜，超 濾的驅(qū)動力是壓差， 通常高達(dá) 1.0MPa，在溶液側(cè)加壓，使溶劑和 小分子透過膜而得到分離。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備

26、41第四節(jié)膜分離設(shè)備 （2）反滲透的工作原理 （a）圖所示為在半透膜 兩側(cè)的溶劑和由溶質(zhì)與溶 劑組成的溶液。在沒有外 力的作用下，左側(cè)溶劑分 子會自動穿過半透膜流向 右側(cè)溶液。因溶劑的流 動，在高濃度溶液區(qū)域形成一個(gè)滲透壓頭，達(dá)到滲透的平衡。如果在溶液的一側(cè)（膜的右側(cè)）加上一個(gè)大于滲透壓的壓力，則高濃度溶液區(qū)域的溶劑（水）會穿過半透膜流向低濃度溶液（或溶劑）的一側(cè)，這種現(xiàn)象稱之為反滲透。反滲透的動力也是壓力。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備42 （3）電滲析的工作原理如圖所示，進(jìn)入第1、3、5、7室的水中離子，在直流電場作用下作定向移動，陽離子向陰極移動，透過陽膜進(jìn)入極水室以及2

27、、4、6室，陰離子則向陽極移動，透過陰膜進(jìn)入2、4、6、8室。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備43第四節(jié)膜分離設(shè)備 2膜分離的應(yīng)用及特點(diǎn) 膜分離技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于海水、苦咸水淡化，超純水制備，廢水處理過程以及食品工業(yè)中的牛奶、乳清蛋白、茶葉的濃縮和其他食品的精制、提純與濃縮。此外，在染料工業(yè)、化學(xué)工程和生物工程、航天技術(shù)上亦被得到廣泛的應(yīng)用。比如反滲透和超濾在醫(yī)療行業(yè)方面用于血過濾、人工血液的制造、人參蜂王漿處理、中草藥制劑的精制、病菌、酶、病毒、核酸、蛋白質(zhì)等生理活性物質(zhì)的濃縮、分離、精制以及激素的精制等。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備44 膜分離有四個(gè)

28、顯著特點(diǎn) 風(fēng)味和香味成分不易失散； 易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫穩(wěn)定等。 不存在相變過程，節(jié)約能量。 工藝適應(yīng)性強(qiáng)，處理規(guī)?？纱罂尚。僮骶S護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備45 二、膜分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 膜分離設(shè)備主要有膜組件、濾液的傳輸系統(tǒng)、壓力及流量控制系統(tǒng)等組成。而膜組件有多種形式，根據(jù)膜的構(gòu)性設(shè)計(jì)而成：平板構(gòu)件；管式構(gòu)件 板筐式和卷式組件均使用平板膜，而管狀、毛細(xì)管和中空纖維膜組件均使用管式膜。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備46第四節(jié)膜分離設(shè)備 二、膜分離設(shè)備 （一）平板式膜組件2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)

29、備47 （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，產(chǎn)品由管內(nèi)透過管膜向外遷移。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備48 （三）卷式膜組件 由中間多孔支撐材料、膜、原水側(cè)間隔材料依次疊合而成。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備49 （四）中空纖維膜組件 結(jié)構(gòu)與卷膜式膜組件相類似，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)。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備50第五節(jié)超臨界萃取設(shè)備 超臨界流體萃取 (Supe

30、rcritical Fluid Extraction，SFE)是一項(xiàng)新型提取技術(shù)，它是利用超臨界條件下的氣體作萃取劑，從液體或固體中萃取出某些成分并進(jìn)行分離的技術(shù)。SFE是一項(xiàng)發(fā)展很快、應(yīng)用很廣的實(shí)用性新技術(shù)。傳統(tǒng)的提取物質(zhì)中有效成份的方法，如水蒸汽蒸餾法、減壓蒸餾法、溶劑萃取法等，其工藝復(fù)雜、產(chǎn)品純度不高，而且易殘留有害物質(zhì)。超臨界流體萃取是利用流體在超臨界狀態(tài)時(shí)具有密度大、粘度小、擴(kuò)散系數(shù)大等優(yōu)良的傳質(zhì)特性而成功開發(fā)的。它具有提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。 2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備51（一）超臨界萃取設(shè)備的原理和特點(diǎn)1超臨界流體物質(zhì)是以氣、液和固3種形

31、式存在，在不同的壓力和溫度下可以相的轉(zhuǎn)換。在溫度高于某一數(shù)值時(shí)，任何大的壓力均不能使該純物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)化為液相，此時(shí)的溫度即被稱之為臨界溫度Tc；而在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力稱為臨界壓力Pc。當(dāng)物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時(shí)，該物質(zhì)處于超臨界狀態(tài)。在壓溫圖中，高于臨界溫度和臨界壓力的區(qū)域就稱為超臨界區(qū)，如果流體被加熱或被壓縮至其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上狀態(tài)時(shí)，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會液化，只是密度增大，具有類似液體性質(zhì)，同時(shí)還保留有氣體性能，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備52超臨界流體的主要特性密度類似液體，

32、因而溶劑化能力很強(qiáng)，壓力和溫度微小變化可導(dǎo)致其密度顯著變化粘度接近于氣體,具有很強(qiáng)傳遞性能和運(yùn)動速度擴(kuò)散系數(shù)比氣體小，但比液體高一到兩個(gè)數(shù)量級； SCF的介電常數(shù)，極化率和分子行為與氣液兩相均有著明顯的差別;壓力和溫度的變化均可改變相變物理特征物理特征 密度密度 （g/cm3） 粘度粘度（g/cm/s） 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) （cm2/s） 氣體氣體（0.6-2）*10-3（1-4）*10-4 0.1-0.4 液體液體 0.6-1.6（0.2-3）*10-2（0.2-2)*10-5 SCF 0.2-0.9（1-9）*10-4（0.2-0.7)*10-32021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備

33、53 2超臨界萃取原理 超臨界流體萃取分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，超臨界流體具有很好的流動性和滲透性，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當(dāng)然，對應(yīng)各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的，所以在超臨界流體萃取過程是由萃取和分離組合而成的。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備542021-11

34、-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備552021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備56（二）應(yīng)用應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍圍品品 種種功能性油脂沙棘油、小麥胚芽油、魚油、葡萄籽油、耐鵲油等中藥及中藥提取物穿心蓮提取物、當(dāng)歸油、丹參提取物、厚樸提取物、薄荷油、五味子油、車前子油、柴胡油、川穹油、姜黃色素、菟絲子油、枸杞子油、鴉膽子油、天然咖啡因、紫草素、丹皮酚、乳香提取物、野菊花油、蒼術(shù)油、我術(shù)油、香附油、青蒿素、霍香游、紫蘇葉油、熊果酸調(diào)味品姜油、辣素、辣椒色素、花椒油、胡椒油香料、香精辛夷花精油、煙葉精油2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備57第六節(jié)分子蒸餾設(shè)備一、分子蒸餾的原理和特點(diǎn)（

35、一）分子蒸餾的原理分子碰撞: 分子與分子之間存在著相互作用力。當(dāng)兩分子離得較遠(yuǎn)時(shí), 分子之間的作用力表現(xiàn)為吸引力, 但當(dāng)兩分子接近到一定程度后, 分子之間的作用力會改變?yōu)榕懦饬? 并隨其接近到一定程度, 排斥力迅速增加。當(dāng)兩分子接近到一定程度, 排斥力的作用使兩分子分開, 這種由接近而至排斥分離的過程就是分子的碰撞過程。分子運(yùn)動自由程:一個(gè)分子相鄰兩次碰撞之間所走的路程。平均自由程：任一分子在運(yùn)動過程中都在變化自由程, 而在一定的外界條件下, 不同物質(zhì)的分子其自由程各不相同。就某一種分子來說, 在某時(shí)間間隔內(nèi)自由程的平均值稱為平均自由程。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備58 分子

36、蒸餾技術(shù)正是利用了不同種類利用分子運(yùn)動平均自由程不同這一性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的。 如圖：液體混合物為了達(dá)到分離的目的, 首先進(jìn)行加熱, 能量足夠的分子逸出液面。輕分子的平均自由程大, 重分子的平均自由程小, 若在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程處設(shè)置一冷凝面, 使得輕分子落在冷凝面上被冷凝, 而重分子則因達(dá)不到冷凝面, 而返回原來液面,這樣就將混合物分離了。2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備59 （二）分子蒸餾的特點(diǎn) 分子蒸餾的原理和裝置的結(jié)構(gòu)決定了其有如下特點(diǎn)。 1操作溫度低 2蒸餾壓強(qiáng)低 3受熱時(shí)間短 4分離程度高2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備6

37、0 二、分子蒸餾設(shè)備的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 （一）結(jié)構(gòu) 由原料罐、分子蒸餾 器、殘留物受器、餾出 物受器、冷阱和油擴(kuò)散 泵、旋片泵組成。分子蒸餾裝置工藝流程簡圖1-原料罐2-分子蒸餾器3-殘留物受器4-餾出物受器5-冷阱6-油擴(kuò)散泵7-旋片式真空汞a.冷卻水進(jìn)口b.冷卻水出口2021-11-12第五章 食品分離機(jī)械與設(shè)備61（二）分子蒸餾技術(shù)的應(yīng)用分子蒸餾具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，可廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，特別適用于高沸點(diǎn)、熱敏性及易氧化物料的分離。在食品中，利用于分離混合油脂，可獲純度達(dá)到90%以上的單甘油酯；可從動植物中提取天然產(chǎn)物如魚油、米糠油、小麥胚芽油等；還可用于提取脂肪酸及其衍生物、小麥胚芽油等；在香料生產(chǎn)，可用于處理天然精油，脫臭、脫色、提高純度，使天然香料的品位大大提高。1利用分子蒸餾技術(shù)對低沸點(diǎn)、熱敏性物料分離的生產(chǎn)工藝2利用分子蒸餾技術(shù)對高沸點(diǎn)、熱敏性物料的分離3對于主產(chǎn)品為不揮發(fā)物，餾出物為少量低沸點(diǎn)組分物料的分離。4常溫下呈固態(tài)或粘性很大的物質(zhì)的分離