食品分離機(jī)械與設(shè)備分析PPT課件

1、概述概述 （一）食品加工中典型的兩大類混合物p均相物系(homogeneous system): 均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。p非均相物系(non-homogeneous system): 非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。第1頁/共85頁概述概述p分散相： 分散物質(zhì)。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。p連續(xù)相： 分散介質(zhì)。包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成第2頁/共85頁 要實(shí)現(xiàn)分離，必須使

2、分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。p非均相物系的分離原理： p非均相物系分離的理論基礎(chǔ)：根據(jù)兩相物理性質(zhì)(如密度等)的不同而進(jìn)行的分離第3頁/共85頁 由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。 通常先造成一個(gè)兩相物系，再用機(jī)械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。p非均相物系的分離方法：p均相物系的分離：第4頁/共85頁第一節(jié)第一節(jié) 過濾機(jī)械過濾機(jī)械過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念過濾介質(zhì): 過濾采用的多孔物質(zhì)；濾漿: 所處理的懸浮液；濾液: 通過多孔通道的液體；濾餅或?yàn)V渣: 被截留的固體物質(zhì)。 以某種多孔

3、物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。1 過濾(filtration)第5頁/共85頁濾漿(slurry)：原懸浮液。濾餅(filter cake)：截留的固體物質(zhì)。過濾介質(zhì)(filtering medium)：多孔物質(zhì)。濾液(filterate)：通過多孔通道的液體。過濾操作示意圖(濾餅過濾)第6頁/共85頁濾餅過濾過程： 剛開始：有細(xì)小顆粒通過孔道，濾液混濁。 開始后：迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象”，顆粒被攔截，濾液澄清。 所以，在濾餅過濾時(shí)真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質(zhì)。2 過濾方式過濾的操作基本方式有兩種：濾餅

4、過濾和深層過濾。 2.1 濾餅過濾(cake filtration)：餅層過濾第7頁/共85頁架橋現(xiàn)象注意：所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象”能夠發(fā)生。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。第8頁/共85頁特點(diǎn)：顆粒(粒子)沉積于介質(zhì)內(nèi)部。深層過濾過濾對象：懸浮液中的固體顆粒小而少。過濾介質(zhì)：堆積較厚的粒狀床層。過濾原理：顆粒尺寸 介質(zhì)通道尺寸，顆粒通過細(xì)長而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質(zhì)孔道上。應(yīng)用：適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。2.2 深層過濾(deep bed filtration)：深床過濾第9頁/共85頁3 板框壓濾設(shè)備3

5、.1 結(jié)構(gòu) 由端板、濾板、濾框、濾布、支承橫梁、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，板和框架都被支承在一對橫梁上。 利用濾板作為支承過濾介質(zhì)，濾漿在加壓下強(qiáng)制進(jìn)入濾板之間的空間內(nèi)，并形成濾餅。第10頁/共85頁板框壓濾機(jī)簡圖1-固定端板 2-濾布 3-板框支座 4-可動(dòng)端板 5-支承橫梁過濾板 濾框 洗滌板3 板框壓濾設(shè)備第11頁/共85頁3 板框壓濾設(shè)備 濾框與濾板用過濾布隔開且交替排列，板和框的角端開有小 孔，構(gòu)成濾漿和洗滌水流通的孔道。 空框與濾布圍成容納濾漿及濾餅的空間 濾板的作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道（凸凹紋路） 盲板第12頁/共85頁濾板洗滌板非洗滌

6、板3 板框壓濾設(shè)備第13頁/共85頁3.2 工作原理 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)形成濾餅，濾液則穿過濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板，然后沿濾板的溝槽向下流動(dòng)，由濾板下方的通孔排出。排出口處裝有旋塞，可觀察流出料液的澄清情況。3 板框壓濾設(shè)備明流式暗流式第14頁/共85頁第15頁/共85頁3 板框壓濾設(shè)備第16頁/共85頁結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，占地面積小，過濾面積大?？筛鶕?jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過濾能力。對物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于操作壓力較高（最大可達(dá)1MPa以上，一般在0.30.5 MPa），對顆粒細(xì)小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產(chǎn)能力低，卸渣清洗和組裝階

7、段需用人力操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以它只適用于小規(guī)模生產(chǎn)。近年出現(xiàn)了各種自動(dòng)操作的板框壓濾機(jī)，使勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕。3.3 板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)：3 板框壓濾設(shè)備低濃度懸浮液、膠體懸浮液、黏度大或接近飽和狀態(tài)的懸浮液第17頁/共85頁4.1 結(jié)構(gòu)4 加壓葉濾機(jī) 濾葉是兩面緊覆著細(xì)金屬絲網(wǎng)的濾框。它由里層的支撐網(wǎng)、邊框和覆在外層的細(xì)金屬絲網(wǎng)或編織濾布組成。第18頁/共85頁4 加壓葉濾機(jī)4.2 工作原理 在密閉的耐壓機(jī)殼內(nèi)，裝有一組并聯(lián)濾葉。懸浮液在壓力作用下送入機(jī)殼內(nèi)，濾渣截留在濾葉表面，濾液透過濾葉后經(jīng)管道排出。第19頁/共85頁 過濾前，先循環(huán)過濾預(yù)涂，使濾葉表面形成一層預(yù)涂層，待濾液清亮后，即可進(jìn)

8、行正常過濾。 先將2.53.0kg的助濾劑活性炭粉末或硅藻土加入150200kg澄清良好的液體中，通過流體泵輸入過濾機(jī)中，隨著過濾的進(jìn)行，助濾劑活性炭粉末或硅藻土將在濾葉上涂布形成濾餅層，至預(yù)涂液達(dá)到澄清要求后，結(jié)束預(yù)涂，泵入添加助濾劑的待濾液，進(jìn)行正常的過濾操作。應(yīng)用4 加壓葉濾機(jī)第20頁/共85頁 密封加壓、多濾葉、微孔精密過濾體的過濾，過濾效率高，可獲得很高的濾速和理想的澄清度，甚至很混濁的液體也能過濾，設(shè)備簡單，且在操作良好的情況下，還具有除菌的效果。4.3 特點(diǎn)4 加壓葉濾機(jī)第21頁/共85頁5.1 結(jié)構(gòu)p轉(zhuǎn)筒，扇形格(18格)； 濾室；分配頭；動(dòng)盤(18個(gè)孔，分別與扇形格的18個(gè)通

9、道相連)；定盤(三個(gè)凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動(dòng)盤的18個(gè)孔道分成三個(gè)通道)；p金屬網(wǎng)；p濾布；p濾漿槽。轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖動(dòng)盤定盤轉(zhuǎn)筒金屬網(wǎng)濾布濾餅攪拌器洗滌噴頭料漿槽刮刀5 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（rotary-drum vacuum filter）第22頁/共85頁110987654321817161514131112動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)定盤18格分成6個(gè)工作區(qū)1區(qū)(17格)：過濾區(qū)；2區(qū)(810格)：濾液吸干區(qū)；3區(qū)(1213格)：洗滌區(qū)；4區(qū)(14格)：洗后吸干區(qū)；5區(qū)(16格)：吹松卸渣區(qū)；6區(qū)(17格)：濾布再生區(qū)。l過濾區(qū)(12區(qū))，

10、f 槽; l洗滌區(qū)(34區(qū))，g槽 ;l干燥卸渣區(qū)(56區(qū))，h 槽;f 槽h 槽g 槽第23頁/共85頁 它有一水平轉(zhuǎn)鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構(gòu)成過濾面。過濾面下的空它有一水平轉(zhuǎn)鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構(gòu)成過濾面。過濾面下的空間分成若干隔開的扇形濾室。各濾室有導(dǎo)管與分配閥相通。轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周，各濾室通過分間分成若干隔開的扇形濾室。各濾室有導(dǎo)管與分配閥相通。轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周，各濾室通過分配閥接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質(zhì)（濾布）配閥接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質(zhì)（濾布）再生等操作。在轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)

11、過濾面上，過濾區(qū)約占圓周的再生等操作。在轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)過濾面上，過濾區(qū)約占圓周的1/3,洗渣和吸干區(qū)占洗渣和吸干區(qū)占1/2,卸渣區(qū)卸渣區(qū)占占1/6,各區(qū)之間有過渡段。過濾時(shí)轉(zhuǎn)鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉(zhuǎn)。沉沒在懸浮液內(nèi)的各區(qū)之間有過渡段。過濾時(shí)轉(zhuǎn)鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉(zhuǎn)。沉沒在懸浮液內(nèi)的濾室與真空系統(tǒng)連通，濾液被吸出過濾機(jī)，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣。濾室隨濾室與真空系統(tǒng)連通，濾液被吸出過濾機(jī)，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣。濾室隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)離開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體。當(dāng)需要除去濾渣中殘留的濾液時(shí)，可轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)離開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體。當(dāng)需要除去濾渣中殘留的濾

12、液時(shí)，可在濾室旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)鼓上部時(shí)噴灑洗滌水。這時(shí)濾室與另一真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置在濾室旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)鼓上部時(shí)噴灑洗滌水。這時(shí)濾室與另一真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨(dú)排出，然后卸除已經(jīng)吸干的濾渣。這時(shí)濾換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨(dú)排出，然后卸除已經(jīng)吸干的濾渣。這時(shí)濾室與壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動(dòng)濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣（或蒸汽）繼續(xù)室與壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動(dòng)濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣（或蒸汽）繼續(xù)反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。5.2 工作過程5 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（rotary

13、-drum vacuum filter）第24頁/共85頁 采用繞帶轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)可使濾布得到充分洗滌。如果懸浮液中的顆粒較重，沉降速度很快，則宜采用懸浮液在轉(zhuǎn)鼓上方加料的結(jié)構(gòu)或內(nèi)濾面轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。如果懸浮液中的固體顆粒很細(xì)或形成可壓縮性濾渣，則應(yīng)在轉(zhuǎn)鼓過濾面上預(yù)先吸附一層固體助濾劑，或在懸浮液中混入一定量的固體助濾劑，使濾渣較為疏松，可提高過濾速度。 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的過濾面積最大達(dá)200米2轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的快慢可調(diào)節(jié)濾渣的厚度。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速多數(shù)為每轉(zhuǎn) 0.1至10分鐘。操作真空的絕對壓力為(0.250.8)105帕。過濾的懸浮液溫度應(yīng)低于濾液在操作真空度下的汽化溫度。這種過濾機(jī)處理能力大操作方便濾渣

14、可以洗滌通常用以過濾固體顆粒濃度較高的懸浮液。有預(yù)敷助濾層的轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)也能對稀薄懸浮液進(jìn)行澄清過濾。 第25頁/共85頁 轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，藉分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)小過濾室可依次進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項(xiàng)操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為:5.2 工作過程簡化理解過濾區(qū);洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。5 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（rotary-drum vacuum filter）第26頁/共85頁轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)第27頁/共85頁 分配閥的動(dòng)盤固定在轉(zhuǎn)鼓軸頸上，與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)。動(dòng)盤端面有一圈孔。每個(gè)孔與轉(zhuǎn)鼓上對應(yīng)的一個(gè)濾室相連。閥座不轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)側(cè)端面上開有幾條弧形槽，分別與外側(cè)的接管

15、連通。閥座與動(dòng)盤貼合，各弧形槽與動(dòng)盤上的孔相通，旋轉(zhuǎn)的濾室即可與固定的真空或壓縮空氣系統(tǒng)聯(lián)接，使過濾操作循環(huán)進(jìn)行。第28頁/共85頁第29頁/共85頁自動(dòng)連續(xù)操作；適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿；真空下操作，其過濾推動(dòng)力較低(最高只有1atm)，對于濾餅阻力較大的物料適應(yīng)能力較差。5.3 特點(diǎn)5 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（rotary-drum vacuum filter）第30頁/共85頁6 水平帶式真空過濾機(jī) 由橡膠排水帶、濾布帶和吸氣盒等組成。排水帶由主動(dòng)輥帶動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)了由它支承著的濾布一起移動(dòng)，排水帶下方與一組吸氣盒相接，分別導(dǎo)出濾液和洗滌液。濾漿加到濾布帶上，依次進(jìn)行過濾、洗滌和脫水

16、，最后由刮刀卸下濾餅。 缺點(diǎn)：排水帶的磨損較嚴(yán)重 。第31頁/共85頁第32頁/共85頁6 水平帶式真空過濾機(jī) 第33頁/共85頁6 水平帶式真空過濾機(jī) 第34頁/共85頁6 水平帶式真空過濾機(jī) 第35頁/共85頁第二節(jié) 離心機(jī)械 離心分離設(shè)備是利用轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(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。1 離心分離的原理與分類1.1 離心分離的原理第36頁/共85頁 以離心沉降的情況來說，因?yàn)橛兄亓Φ臄?shù)百倍到數(shù)萬倍的離心力的作用，其分離速度遠(yuǎn)比重力沉降大，分離的效果也高得多。 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

17、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：第37頁/共85頁 離心機(jī)轉(zhuǎn)速很高，分離因數(shù)可高達(dá)50000以上，對于在重力場中極為穩(wěn)定的懸浮液和乳濁液的分離尤其適用，分離因數(shù)的選取取決于被分離的物料性質(zhì)和要求。 對懸浮液、乳濁液（及氣溶膠）分離操作的目的如下：（1）產(chǎn)品的生產(chǎn) 從淀粉乳漿中制取淀粉；制取奶油和脫脂奶；將晶體與母液分離，制取純凈晶體食品等；（2）提高制品純度 如牛奶凈化除去微粒固體等；（3）回收有價(jià)值的物質(zhì) 如從含微粒固體的氣溶膠中分離出奶粉；（4）安全生產(chǎn) 分離生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸霧、煙等有害物質(zhì)，保證人身和設(shè)備的安全；（5）分離濃縮 如反滲透法利用于牛乳、乳漿、飲料、咖啡

18、、啤酒、蛋白質(zhì)等的濃縮。1.2 離心分離的應(yīng)用第38頁/共85頁離心過濾：開孔的轉(zhuǎn)鼓，內(nèi)壁面覆有濾布；轉(zhuǎn)速10001500rpm， Kc?。灰走^濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離及 物料脫水。離心沉降：無孔的轉(zhuǎn)鼓，分離對象是不易過濾的懸浮液。離心分離：無孔的轉(zhuǎn)鼓；轉(zhuǎn)速極大，4000rpm以上；多用于乳濁液 的分離和懸浮液的增濃或澄清。1.3 分類按操作原理分第39頁/共85頁第二節(jié) 離心機(jī)械1.3 分類按Kc大小分（1）常速離心機(jī) Kc 3 000，主要用于分離顆粒不大的懸浮液和物料的脫水。（2）高速離心機(jī) 3 000 Kc 50 000，主要用于分離相不易分離的超微細(xì)粒的懸浮系 統(tǒng)和高分子

19、的膠體懸浮液。第40頁/共85頁結(jié)構(gòu)：2.1 懸筐式離心機(jī)(suspended-basket centrifuge) 轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)離心過濾機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)鼓(上有小孔，亦稱懸框)；濾網(wǎng)濾布機(jī)架原理： 由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。2 離心過濾機(jī)（離心過濾機(jī)（centrifugal filter）第41頁/共85頁離心力自動(dòng)卸料離心機(jī)，又稱為錐籃離心機(jī) p結(jié)構(gòu)：如圖p工作過程：料漿濾液濾渣轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)洗滌料漿進(jìn)入錐形濾筐底部，靠離心力甩向?yàn)V筐；液相通過濾布，固相被截留。濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動(dòng)，經(jīng)過洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。2.2 離心力自動(dòng)卸

20、渣離心機(jī)（conical basket centrifuge）第42頁/共85頁p特點(diǎn)：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，功率消耗小。對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動(dòng)敏感。生產(chǎn)能力較大，分離因數(shù)約為2000，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為0.041mm的懸浮液。在各種結(jié)晶產(chǎn)品的分離中廣泛應(yīng)用。為什么會(huì)自動(dòng)卸料？第43頁/共85頁設(shè)備名稱設(shè)備名稱主要結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)工作過程工作過程特點(diǎn)、特點(diǎn)、適用性適用性板框壓濾板框壓濾機(jī)機(jī)濾板、濾框、濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架機(jī)架裝合、過濾、裝合、過濾、洗滌、卸渣、洗滌、卸渣、整理整理加壓過濾，推動(dòng)力較大加壓過濾，推動(dòng)力較

21、大結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；過濾面積大，能耗少；過濾面積大，能耗少；因?yàn)殚g歇操作，推動(dòng)力較因?yàn)殚g歇操作，推動(dòng)力較大；大；洗滌時(shí)間長，生產(chǎn)效率低。洗滌時(shí)間長，生產(chǎn)效率低。應(yīng)用范圍廣。應(yīng)用范圍廣。對原料的適對原料的適應(yīng)性強(qiáng)應(yīng)性強(qiáng)轉(zhuǎn)鼓真空轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒(濾網(wǎng)、濾網(wǎng)、濾布濾布)、分配、分配頭、濾漿槽頭、濾漿槽過濾、洗滌、過濾、洗滌、吹干、卸渣吹干、卸渣真空過濾，推動(dòng)力較??；真空過濾，推動(dòng)力較小；連續(xù)化生產(chǎn)，自動(dòng)化程度連續(xù)化生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高，推動(dòng)力小，濾餅濕度高，推動(dòng)力小，濾餅濕度大，設(shè)備投資高大，設(shè)備投資高適于粒度中適于粒度中等，粘度不等，粘度不太大的物料太大的物料離心過濾離

22、心過濾機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓(濾網(wǎng)、濾網(wǎng)、濾布濾布)、機(jī)架、機(jī)架過濾、洗滌、過濾、洗滌、卸渣等卸渣等離心過濾，推動(dòng)力最大；離心過濾，推動(dòng)力最大；濾液濕度小。濾液濕度小。應(yīng)用廣泛，應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。適應(yīng)性強(qiáng)。儀設(shè)備成本儀設(shè)備成本高，過濾面高，過濾面積小。積小。幾種過濾設(shè)備的比較第44頁/共85頁 利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。結(jié)構(gòu)和工作原理：與旋風(fēng)分離器相似。第三節(jié) 旋液分離器( (hydraulic cyclone)hydraulic cyclone)第45頁/共85頁旋液分離器 旋液分離器是利用離心力進(jìn)行濕法分級(jí)的設(shè)備，用途很廣，例如脫泥、除砂、回收溶

23、劑、濃縮等。食品工業(yè)多用于淀粉加工中分離胚芽、纖維及蛋白質(zhì)，也可用于洗滌淀粉和除砂等。其分級(jí)作業(yè)的分級(jí)粒度為0.0030.25，濃縮或澄清的分級(jí)粒度小于15。 旋液分離器由進(jìn)料管1 、溢流管2 、圓管3 和錐管4 等部分組成。 第46頁/共85頁旋液分離器 旋液分離器由聚氨酯、人造橡膠、硬鎳鑄鐵、合金鋼、玻璃纖維以及配有橡膠、聚氨酯、陶瓷、輝綠巖等襯里的鋼制或鋁制筒體等材料制成。 和其他分離機(jī)相比，旋液分離器有很多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、無傳動(dòng)部分、占地面積小。 使用維護(hù)方便；物料在機(jī)器內(nèi)停留時(shí)間短、生產(chǎn)率高；能在密閉的條件下加工，產(chǎn)品質(zhì)量高。環(huán)境衛(wèi)生和勞動(dòng)條件較好；便于連續(xù)作業(yè)和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控

24、制。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁易磨損。第47頁/共85頁l懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。工作過程：l液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。l澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。第48頁/共85頁 液體的粘度約為氣體的50倍，液體的(p-)比氣體的小，懸浮液的進(jìn)口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分離器中的沉降速度。 要達(dá)到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風(fēng)分離器小很多。 特點(diǎn)旋液分離器的圓筒直徑一般為75300

25、mm。懸浮液進(jìn)口速度一般為515m/s。壓力損失約為50200kPa。分離的顆粒直徑約為1040m。主要技術(shù)參數(shù)第49頁/共85頁旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體的設(shè)備。 其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；分離效率高；可用于高溫含塵氣體的分離；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：外圓筒；內(nèi)圓筒；錐形筒。旋風(fēng)分離器(cyclone separator)(cyclone separator)第50頁/共85頁含塵氣體從圓筒上部長方形切線進(jìn)口進(jìn)入。入口氣速約為1520m/s。含塵氣體沿圓筒內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層。氣固得以分離。在圓錐部分，旋轉(zhuǎn)半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運(yùn)動(dòng)。在圓錐的底

26、部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出；固相沿內(nèi)壁落入灰斗。外圓筒內(nèi)圓筒錐形筒切向入口關(guān)風(fēng)器(防止空氣進(jìn)入)含塵氣體固相凈化氣體外螺旋內(nèi)螺旋工作過程第51頁/共85頁v旋液分離器和旋風(fēng)分離器的比較 相同點(diǎn)： 原理相同，都采用離心分離的方法除去內(nèi)部雜質(zhì)。 結(jié)構(gòu)相同，就單個(gè)分離器而言，其結(jié)構(gòu)大致相同。 不同點(diǎn)： 用途不同，旋液分離器用于從液體中分離固體雜質(zhì)，旋風(fēng)分離器用于從氣體中分離固體雜質(zhì)。 設(shè)備體積不同，旋液分離器由于用于液體分離，其密度較大，固單個(gè)分離器的體積較??；而旋風(fēng)分離器由于用于氣體分離，其密度較小，固分離器的體積較大。 設(shè)備組裝方式不同。為了提高生產(chǎn)率，旋液分離器一般多個(gè)

27、分離器并聯(lián)使用，而旋風(fēng)分離器一般單個(gè)分離器即可使用。 第52頁/共85頁第四節(jié) 膜分離設(shè)備借助于膜而實(shí)現(xiàn)各種分離的過程稱之為膜分離。 第53頁/共85頁第五節(jié) 膜分離設(shè)備1748年Abble Nelkt發(fā)現(xiàn)水能自然地?cái)U(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象。 第54頁/共85頁一、膜分離3、種類與應(yīng)用膜濃縮主要采用反滲透與超濾兩種反滲透主要用于分離水與低分子量溶液，這些溶液具有高滲透壓。超濾用于從高分子量物料（如蛋白質(zhì)、多糖）中分離低分子量物料。2、“膜”的定義： 如果在一個(gè)流體相內(nèi)或兩個(gè)流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)把流體分隔開來成為兩部分，則這一薄層物質(zhì)就是膜。這里所謂的凝聚相物質(zhì)

28、可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)或氣態(tài)的。膜本身可以是均勻的一相，也可以是由兩相以上的凝聚態(tài)物質(zhì)所構(gòu)成的復(fù)合體。 第55頁/共85頁一、膜分離3、膜的分類： 膜的種類繁多，大致可以按以下幾方面對膜進(jìn)行分類： 、根據(jù)膜的材質(zhì)，從相態(tài)上可分為固體膜和液體膜； 、從材料來源上，可分為天然膜和合成膜，合成膜又分為無機(jī)材料膜和有機(jī)高分子膜； 、根據(jù)膜的結(jié)構(gòu)，可分為多孔膜和致密膜； 、按膜斷面的物理形態(tài)，固體膜又可分為對稱膜、不對稱膜和復(fù)合膜。對稱膜又稱均質(zhì)膜。不對稱膜具有極薄的表面活性層(或致密層)和其下部的多孔支撐層。復(fù)合膜通常是用兩種不同的膜材料分別制成表面活性層和多孔支撐層。 、根據(jù)膜的功能，可分為離子

29、交換膜、滲析膜、微孔過濾膜、超過濾膜、反滲透膜、滲透汽化膜和氣體滲透膜等。 、根據(jù)固體膜的形狀，可分為平板膜、管式膜、中空纖維膜以及具有垂直于膜表面的圓柱形孔的核徑蝕刻膜，簡稱核孔膜等。 第56頁/共85頁第57頁/共85頁第58頁/共85頁2. 反滲透的原理1)、反滲透 反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑(通常是水)的性質(zhì)，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。反滲透可用于從水溶液中將水分離出來，海水和苦咸水的淡化是其最主要的應(yīng)用，但目前也在向其它應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。 第59頁/共85頁2. 反滲透的原理第60頁/共85頁第61頁/共85頁3. 超濾的

30、原理差別是超濾不能截留低分子量物料，但反滲透可以。 應(yīng)用孔徑為10到200的超過濾膜來過濾含有大分子或微細(xì)粒子的溶液，使大分子或微細(xì)粒子從溶液中分離的過程稱之為超濾。與反滲透類似，超濾的推動(dòng)力也是壓差，在溶液側(cè)加壓，使溶劑透過膜。 超濾膜一般由高分子材料和無機(jī)材料制備，膜的結(jié)構(gòu)均為非對稱的。超濾用于從水溶液中分離高分子化合物和微細(xì)粒子，采用具有適當(dāng)孔徑的超濾膜，可以用超濾進(jìn)行不同分子量和形狀的大分子物質(zhì)的分離。 第62頁/共85頁微濾 微濾與超濾的基本原理相同，它是利用孔徑大于0.02m直到l0m的多孔膜來過濾含有微?；蚓w的溶液，將其從溶液中除去，微濾應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊，目前的銷售額在各類膜中

31、占據(jù)首位。 4) 滲析 滲析是最早發(fā)現(xiàn)、研究和應(yīng)用的一種膜分離過程，它是利用多孔膜兩側(cè)溶液的濃度差使溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)通過膜孔擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)從而得到分離的過程。目前主要用于制作人工腎，以除去血液中蛋白代謝產(chǎn)物、尿素和其它有毒物質(zhì)。 5) 電滲析 電滲析也是較早研究和應(yīng)用的一種膜分離技術(shù)，它是基于離子交換膜能選擇性地使陰離子或陽離子通過的性質(zhì)，在直流電場的作用下使陰陽離子分別透過相應(yīng)的膜以達(dá)到從溶液中分離電解質(zhì)的目的，目前主要用于水溶液中除去電解質(zhì)(如鹽水的淡化等)、電解質(zhì)與非電解質(zhì)的分離和膜電解等。 第63頁/共85頁氣體膜分離 氣體膜分離是利用氣體組分在膜內(nèi)溶解和擴(kuò)散性能的不同，即滲透速

32、率的不同來實(shí)現(xiàn)分離的技術(shù)，目前高分子氣體分離膜已用于氫的分離，空氣中氧與氮的分離等，具有很大的發(fā)展前景。無機(jī)膜也已用于超純氫制備等領(lǐng)域，并有可能在高溫氣體分離領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。滲透汽化 滲透汽化也稱滲透蒸發(fā)，它是利用膜對液體混合物中組分的溶解和擴(kuò)散性能的不同來實(shí)現(xiàn)其分離的新型膜分離過程，近二十年來對滲透汽化過程進(jìn)行了比較廣泛的研究，用滲透汽化法分離工業(yè)酒精制取無水酒精已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并在其它共沸體系的分離中也展示了良好的發(fā)展前景。預(yù)計(jì)滲透汽化與氣體膜分離可能成為二十一世紀(jì)化工分離過程中的重要技術(shù)。其它膜分離過程 其它膜分離過程尚有：膜蒸餾、膜萃取、膜分相、支撐液膜、生物膜分離等，均是新近發(fā)展

33、起來的新過程，少量已在工業(yè)上應(yīng)用，但大都處于研究開發(fā)階段第64頁/共85頁4. 膜 反滲透膜 通常采用醋酸纖維、聚丙烯晴、聚酰胺、聚亞酰胺等具有高度穩(wěn)定性和高強(qiáng)度并具有要求通透性的材料 超濾膜 通常采用聚砜、聚酰胺、聚氧乙烯、聚碳酸酯、聚酯、剛性醋酸酯等材料 結(jié)構(gòu)通常有兩種一種為微孔膜主要用于卷式、板式和管式膜；另一種為中空纖維膜，用于中空纖維系膜系統(tǒng)。第65頁/共85頁5. 設(shè)備第66頁/共85頁第67頁/共85頁第68頁/共85頁第69頁/共85頁第70頁/共85頁6.膜濃縮的應(yīng)用 在處理稀溶液時(shí)反滲透可能是最經(jīng)濟(jì)的濃縮方式。在食品工業(yè)中最大的商業(yè)化應(yīng)用是乳清濃縮，其他還包括 蒸發(fā)前果汁的濃縮 檸檬酸、咖啡、淀粉糖漿、天然提取物 乳清脫鹽（但保留糖） 純化水第71頁/共85頁 超濾的最大應(yīng)用也是乳制品行業(yè)，如預(yù)濃縮，選擇性脫乳糖或脫鹽，分離功能性成分。其它應(yīng)用包括： 酶、其它蛋白質(zhì)或多糖的分離、濃縮 除菌 釀造工業(yè) 果汁澄清 反滲透之前的預(yù)處理第72頁/共85頁第73頁/共85頁高效分離技術(shù)分