固體物料分選機械概述

第二章固體物料分選機械

第一節(jié)概述

固體物料包括：粉體-顆粒細小(如面粉)

散粒體-(如小麥)

單體-尺寸較大(如果實)分選是指以選別和分級為目的的分離操作。選別是將不合格個體及異雜物從食品物料中剔除的操作。分級一般指按照品質指標將食品物料分離成不同等級的操作。

第一頁，共五十八頁。分選目的：保證產品的規(guī)格和質量指標；降低加工過程中原料的損耗率，提高原料利用率；降低產品的成本；提高勞動生產率，并有利于生產的連續(xù)化和自動化。分選機械：一般是利用物料的物理性狀進行分選（如尺寸、質量、形狀、密度、外表顏色以及內在品質等）。分選機械的性能指標：①粗粒回收率ηc：（篩上成分回收率、篩上效率）設由粗粒A和細粒B組成的二元物料體系，按照粒子的實際大小分成Aˊ和Bˊ兩組。則：第二頁，共五十八頁。②細粒回收率ηf：（篩下成分回收率、篩下效率）③細粒殘留率ηr：④產品中的成分含有率q：⑤部分回收率ηp：若在粒徑dp處的混合物質量為ma，其中的粗粒質量為mb通常將ηp=50％時的粒徑稱為50％粒徑，以dp50表示，并將它作為分選機的實際分級點。

ηr=1－ηf第三頁，共五十八頁。第二節(jié)散粒體物料分選機械一、氣流分選機械氣流分選法是指根據物料顆粒的空氣動力學特性進行物料分選的方法。物料的空氣動力特性常常用懸浮速度表示。懸浮速度：即氣流速度va=顆粒沉降速度vt

時的氣流速度。物料懸浮速度愈小其獲得氣流方向加速度的能力愈強。因此，可以利用物料與雜質懸浮速度的不同進行分選。第四頁，共五十八頁。1、垂直氣流清選機

用途：用于谷物與輕雜物的清選分離。

也可進行谷物大小顆粒的分級。

原理：當P>G時,物料向上運動;當P<G時,物料向下運動;當P=G時,物料在氣流中既不上升也不下降,而呈懸浮狀態(tài),那么這時的氣流速度V為該物料的懸浮速度?？刂茪饬魉俣却笥谳p雜質的懸浮速度，而小于谷粒的懸浮速度。因輕雜的懸浮速度小于氣流速度而上升，飽滿谷粒則因懸浮速度大于氣流速度而下降，則可將二者分離。

第五頁，共五十八頁。2、水平氣流分選機用途：適合較粗顆粒(≥200μm)的分級，不適于具有凝聚性的微粉的分級。原理：工作氣流沿水平方向流動，顆粒在氣流和自身重力的共同作用下因著陸位置的不同而完成分選。當物料在水平氣流作用下降落時，大的顆粒獲得氣流方向加速度的能力小，落在近處，小的顆粒被吹到遠處，而更為細小的顆粒則隨氣流進入后續(xù)分離器(如布袋除塵器、旋風分離器)被分離收集。

第六頁，共五十八頁。二、篩選機械1．篩分原理及篩面篩分機械是根據顆粒的幾何形狀及粒度，利用帶孔篩面對物料進行分選，具有除雜、分級兩個功能。用途：一般適用于散粒體。（1）篩面結構用于篩分操作的篩面，按其構造不同分為三種：柵篩、沖孔篩、編織篩。柵篩

柵篩結構簡單，通常用于物料的去雜粗篩。

第七頁，共五十八頁。沖孔篩沖孔篩是由薄鋼板沖孔而成，其規(guī)格直接用孔徑標出。

孔的形狀有圓形、長圓形和方形等幾種。篩孔最好是上小下大，稍呈錐形，這樣可以減少堵塞。

篩孔多采用交錯排列，以提高篩分效率。

沖孔篩優(yōu)點：孔眼固定不變，分級準確，強度好，使用期限長。第八頁，共五十八頁。編織篩編織篩又稱篩網，它是由篩絲編織而成的，通常為正方形篩孔，其規(guī)格一般用網目(即單位長度篩面上的篩孔數量)來表示，網目數字越大，篩孔越小。特點：

簡單易造，開孔率高；但網絲易滑動，引起篩孔變形，影響篩分的準確性。第九頁，共五十八頁。物料一般由長、寬、厚三維尺寸組成，一般是長＞寬＞厚。長方形篩孔按谷粒厚度不同分離

篩孔只限制谷粒的厚度，而谷粒的長度和寬度不受限制，谷粒不需要豎立起來即可通過篩孔，這樣，篩面只需作水平振動即可。應用長方形篩孔時，篩孔長邊應于物料運動方向也即篩面振動方向相同。在實際應用中，多用長方形篩孔分離厚度與谷粒厚度相差較大的雜質，或按厚度不同對谷粒進行分級。篩孔長度一般為谷粒長度的2—3倍。篩孔過長，篩面強度和剛度將被削弱。第十頁，共五十八頁。圓形篩孔按谷粒寬度不同進行分離

圓形篩孔只限制谷粒的寬度，而對長度和厚度沒有限制。篩分時，谷粒必須豎立起來才能穿過篩面。但是，當谷粒的長度大于篩孔直徑的兩倍以上時，盡管谷粒的寬度小于篩孔的直徑，谷粒也不能穿過篩面，而只能在篩面上水平運動。這是因為谷粒的重心沒有在篩孔圓內，谷粒不能豎立起來。在生產中，多用圓形篩孔分離比谷粒寬度大和比谷粒長得多的大雜質；以及比谷粒寬度小的小雜質；或按谷粒的寬度進行分級。第十一頁，共五十八頁。(2)篩面運動形式

(a)靜止傾斜篩面：物料靠自重在篩面作直線滑動，小于篩孔的顆粒通過篩孔進行分離。這種篩子因物料相對篩面的運動路程（篩程）較短，篩分效率較低。(b)往復振動篩面：篩面作往復直線運動，振動頻率較低、振幅大，物料沿篩面作往復滑動。篩程較長?？捎脕砬宄锪现屑毿‰s物，其篩分效率及生產率均較高。第十二頁，共五十八頁。(c)高速振動篩面：篩面在鉛垂面內作圓形、橢圓形或往復直線運動，振動頻率高而振幅小，物料在篩面上作微小跳動，不易堵塞篩孔，適用于流動性較差的細顆?；蚍乔蛐味嗝骟w物料。(d)平面回轉篩面：篩面在水平面內作圓運動。物料在篩面上作螺旋線運動，篩程最長。篩分效率及生產率均較高。通常為多層結構，適用于流動性差、自動分層困難的物料，如細粉、谷糙等。第十三頁，共五十八頁。(e)滾動旋轉篩面：篩面呈圓筒形或多角筒形，傾斜布置，物料在篩筒內作翻轉運動而被篩選。因物料只與部分篩面接觸，因而篩分效率較低，適用于物料的初清理。

第十四頁，共五十八頁。2．典型篩選機械（1）振動篩物料在篩面上往復直線滑動的篩分設備叫振動篩(往復振動篩)

工作原理：振動篩是利用速度和加速度作周期變化的篩面，使物料在篩面上產生相對運動，篩面配備以適當的篩孔，同時在風道里運用適當的氣流速度，按谷物和雜質粒度大小和懸浮速度的不同進行分離的。特點：物料在篩面上作往復直線運動，不跳動，篩程長，自動分級好，篩分效率和生產率較高。用途：適用于谷物類物料篩選與風選相結合的清理設備，其功能為清除物料中的輕雜、大雜和小雜。第十五頁，共五十八頁。1層篩2層篩3層篩進料裝置可調大雜出口中雜出口輕雜出口前吸風道

后吸風道沉降室震動器

橡膠振球清理篩面（小雜易堵塞）第十六頁，共五十八頁。（2）谷糙平轉篩

谷糙平轉篩屬于平面回轉式篩分設備。原理：主要利用谷糙混合物自動分級的特性，使物料和糙米在篩面上充分分層，配備大小適當的篩孔，使底層糙米及時分出，從而達到谷糙分離的目的。特點：結構緊湊、占地面積小，篩面利用率高。圖2—8谷糙平轉篩第十七頁，共五十八頁。平面回轉篩高方篩第十八頁，共五十八頁。（3）圓筒篩分機

結構：主要由進料斗、滾筒、摩擦輪、收集料斗和機架等構成。滾筒由摩擦托輪支承在機架上。集料斗設在滾筒下面，其數目與分級的數目相同。工作原理：物料通過料斗流入到滾筒，在其間發(fā)生滾轉和移動，并在此過程中通過相應的篩孔流出，以達到分級?？子尚　蟮谑彭?，共五十八頁。滾筒滾筒是一變孔徑的筒狀篩，沿軸向從進口到最后出口依孔徑從小到大分為幾組，組數為需分級數減1，最后一級物料直接從滾筒的末端排出。滾筒可用不同方式繞其軸轉動。但目前多采用摩擦輪方式驅動。為了制造方便，整體滾筒分成幾節(jié)筒篩，筒篩之間用角鋼連接作為加強圈，如用摩擦輪傳動，則又作為傳動的滾圈滾筒式分級機的還有一些變形結構：并列式-適宜于粒徑分布較為均勻的物料的篩分。串列式-適宜于小顆粒含量較多的物料的篩分。同軸式-適宜于大顆粒不多物料的分選。第二十頁，共五十八頁。第二十一頁，共五十八頁。三、重力分選機械1．重力分選原理

重力分選分干法重力分選及濕法重力分選。干法重力分選：是應用振動和氣流作用原理，按物料組成的密度不同進行分選的方法。干法重力分選的典型設備是比重去石機和重力分選機。重力分選往往在篩選之后進行，可分離按尺寸分選法所不能分離的一些雜質。濕法重力分選：利用不同密度的顆粒在水中受到浮力及下降阻力的差異進行分選。密度小于水的顆粒及雜物上浮；密度大于水的顆粒下沉。按沉降速度的不同可將不同密度的顆粒分開。第二十二頁，共五十八頁。2．典型重力分選機械（1）密度去石機1—進料口2—進料斗3—進料調節(jié)手輪4—導風板5—出料口6—進風調節(jié)裝置7—風機8—偏心調節(jié)機構9—出石口10—精選室11—吊桿12—勻風板13—去石篩面14—緩沖勻流板用途：專門清除密度比糧粒大的并肩石（石子大小類似糧粒）等重雜質。結構原理去石篩面：一般用薄鋼板沖壓成的魚鱗形篩孔，孔眼均指向石子運動方向（后上方），對石子進行導向和阻止下滑，并不起篩理作用。反向氣流將少量糧粒沿篩面下吹風機偏心調節(jié)出石口精選室勻風板篩面進料進料調節(jié)手輪出料進風調節(jié)導風板第二十三頁，共五十八頁。比重去石機第二十四頁，共五十八頁。（2）重力分級機用途：廣泛用于種子精選，也可用于其他物料的分級。結構及工作原理：

圖2—12重力分級機原理圖(a)分層及縱向分離(b)物料在網面上的運動軌跡

l—喂料斗2—振動網面3—風機4—出料邊風機振動網面篩橫向篩縱向振動方向角不同位置獲得密度不同的顆粒第二十五頁，共五十八頁。第二十六頁，共五十八頁。（3）去石洗麥甩干機屬濕法重力分選。

結構及原理：

圖2—13去石洗麥甩十機l—小麥入口2—洗槽3—噴砂管4—集石斗5—去石螺旋6—洗麥螺旋7—甩料葉板8—機座9—篩板圓筒10—出麥口11—上帽進料口洗槽集石斗去石螺旋洗麥螺旋出麥篩板圓筒甩料葉板有向上輸送角攪拌器可移動控制洗麥時間第二十七頁，共五十八頁。去石洗麥甩干機第二十八頁，共五十八頁。四、精選機械

精選通常在經氣流分選、篩選和重力分選之后進行，所處理的物料的粒度均勻，但在一些對于物料要求較高的場合，需要依據形狀、色澤等進一步分選。1．形狀精選機械（1）窩眼筒精選機

原理：根據顆粒的長度

進行分選。用途：用于長、短粒分離。結構：第二十九頁，共五十八頁。（2）碟片式精選機

結構及原理：特點：工作面積大、轉速高、生產能力強；不同規(guī)格的袋孔可設在同一臺設備中，以適應除去不同品種雜質的需要。

圖2—15碟片式精選機進料短粒出口其余的料由碟片向前推進第三十頁，共五十八頁。（3）螺旋球度精選器（也稱拋車）用途：用于從長顆粒中分離出球形顆粒

。結構及原理：特點：結構簡單，落差＞3m，不需動力，但內拋道螺旋斜面傾角要適當。圖2—16螺旋球度精選器1一進料斗2、3—排料口內拋道長粒狀顆粒出口外拋道球形顆粒出口外拋道單層螺旋面外緣有檔板內拋道幾層螺旋面第三十一頁，共五十八頁。2．光學分選設備

光學分選設備可逐粒觀測顆粒表面色澤、形狀、內部結構等獲得反射光或透射光信號，與標準進行比較，凡超出產品標準的被剔除。（1）光學檢測原理當一束光射向果實時→大約只有4%的光由果實表面直接反射；其余光射入果實表層大部分發(fā)生“體反射”；小部分擴散到果實內部→一部分穿透果實（透射光）果實表面的發(fā)射光就由直接反射光、體反射光、透射光和輻射光等組成。

一部分被果實吸收（吸收光部分轉化成熒光、延遲輻射光等）第三十二頁，共五十八頁。三種光檢測器不同位置的應用(a)適用于對反射光的檢測-測物料表面狀態(tài)(b)適用于對透射光的檢測-測物料心部情況(c)測表層與心部之間區(qū)域（尚未被普遍采用）第三十三頁，共五十八頁。（2）典型光選設備①色選機用途：用于各種顆粒的色澤精選（如大米、小豆、大豆、花生米等）

圖2—18大米色選機原理圖1—進料斗2—振動喂料器3—滑槽4—光學傳感器5—高速氣流噴嘴6—放大器與控制器振動喂料器滑槽高速氣流噴嘴光學傳感器放大器與控制器第三十四頁，共五十八頁。光選設備米粒分選器：分選優(yōu)質米、未成熟米、受害米、著色米等。該反射光強度裝置通過透射率、分光比、爆腰程度來評定。

圖2—19米粒分選儀

透射光強度

反射光強度

透射率=紅色光強度綠色光強度分光比=爆腰程度=前光強度后光強度第三十五頁，共五十八頁。3、靜電分選裝置用途：將不同成分籽粒進行分離。原理：物料進入電極空間，電暈放電使物料粒子帶電荷，然后在重力場、靜電電極形成的電場中下降。各種不同成分粒子因軌跡不同而落入下部不同的料斗中，達到分離目的。①介電谷物精選機用途：用于谷物大小粒分選。圖2—20靜電分級裝置原理圖

圖2—21介電谷物精選機簡圖1—機架2—盛料槽3—隔板調節(jié)手輪4—調節(jié)隔板5—極化滾筒6—旋轉刷7—喂料淌板8—喂料輥9—料斗10—直流電動機11—電極12—控制儀喂料輥喂料淌板極化滾筒大顆粒小粒旋轉刷刷落不脫離滾筒的籽粒進入此槽第三十六頁，共五十八頁。五、其他分選設備1．磁力去雜機用途：除去金屬雜質。結構及原理：主要工作部件是磁體，其周圍存在磁場。

圖2—22永磁滾筒第三十七頁，共五十八頁。2．擦麥機用途：利用撞擊和摩擦作用，將麥粒表面粘附的灰塵、微生物及殘留的并肩土塊等清除掉。結構及原理：

圖2—23擦麥機1—進料口2—打板3—上蓋4—齒板5—光板6—主軸7—篩網8—調節(jié)風門9—風機10—軸承11—出料口12—風門13—壓力門14—底槽15—電動機進料打板齒板光板篩網風機吸走打掉的碎屑打板螺旋線排料打擊和推進物料出料第三十八頁，共五十八頁。擦麥機第三十九頁，共五十八頁。第三節(jié)塊狀物料分選機械

塊狀物料的分選分為尺寸分級、重量分級、圖像分選和內在品質分選等。一、尺寸式分選機械1．滾筒式水果分級機用途：用于球形水果和蔬菜的分級結構及原理：特點：結構簡單；有效分選面積?。灰装l(fā)生堵塞現象，需時常有人看管。落差大，果實易受損。第四十頁，共五十八頁。2．三輥式果蔬分級機用途：主要用于球形體或近似球形的果蔬原料的分級。結構：主要由理料輥、輥軸鏈帶、升降滾筒及升降滑道、出料輸送帶、驅動滾筒等組成。原理：（如圖）特點：生產能力強；分級準確；果蔬損傷??；結構復雜；造價高；適用于大型水果加工廠。第四十一頁，共五十八頁。三輥式果蔬分級機進料第四十二頁，共五十八頁。3．果蔬光電分級機采用光電傳感器檢測物料的尺寸。當果蔬等速通過光電檢測器時，測果實遮擋光束時間或經過光束時遮擋的光束數量計算出果高、果徑、面積，與設定值比較，控制卸料執(zhí)行機構，進行分級。（1）光束遮斷式果蔬分級機原理：L為發(fā)光器，R為接收器。一個發(fā)光器與一個接收器構成一個單元。兩個單元間的距離d逐漸變小。當果實尺寸＞d→兩條光束同時被遮擋→控制系統把果實橫向排出輸送帶。如果要將果實分成n級，則需要沿輸送帶前進方向設n組雙光束檢測單元。用途：適用于單方向尺寸分級

L=發(fā)光器第四十三頁，共五十八頁。（2）脈沖計數式果蔬分級機原理：發(fā)光器L和接收器R分別置于果實輸送托盤的上、下方，且對準托盤的中間開口處。托盤每移動一個距離a時，發(fā)光器發(fā)出一個脈沖光束，果實在運行中遮擋脈沖光束次數為n，則果實的直徑D=na，與設定值進行比較，進行分級。脈沖式第四十四頁，共五十八頁。(3)水平屏障式果蔬分級機(4)垂直屏障式果蔬分級機原理：果實經過光束屏障時，從遮擋的光束數→求出果高；從遮擋光束時間→求出側向投影面積→并與設定值比較→在相應位置排出果實→分級。原理：與水平式相似，但所測的是果寬；水平方向的投影面積。水平屏障式垂直屏障式

第四十五頁，共五十八頁。二、重量式分級機

重量式分級機分為機械式和電子式兩種。1．機械式重量分級機（1）彈簧秤式

圖2—29稱重滑道式重量分級機原理圖l—牽引鏈條2—料斗3—稱重活動滑道與彈簧4—固定滑道原理：物料放在料斗內，由牽引鏈條牽引向前移動，當物料尾端移到滑道稱重段時，進行稱重。當物料作用于稱重段向下擺動的力矩＞感重彈簧支撐力矩時→料斗脫離水平面→物料落到下方的橫向輸送帶上被送出，料斗翻下后，迅速復位。當物料較小時，作用力矩＜彈簧支持力矩時→料斗載物向前運行。稱重段滑道設置數量與分級檔數量相同，分級檔由重到輕，彈簧預緊力也由大到小。

牽引鏈條料斗固定滑道稱重活動滑道第四十六頁，共五十八頁。（2）杠桿秤式

用途：適用于蘋果、梨、桃、西紅柿的分選。

結構：

圖2-31杠桿秤平面圖1—接料盤2—移動秤3—固定秤4—喂料臺圖2-30機械秤分選原理2-稱重果盤12-掛鉤彈簧原理：果實裝在果盤中，移動秤進行循環(huán)移動，進入計量點時：當測量掛鉤向上的力(果實的重量)＞測量滑道向下的力時→果盤傾斜→果實被倒出。當果實重量＜測量設定重量時→移動秤繼續(xù)前移→到下一個計量點。

接出料接出料喂料臺固定秤移動秤果盤物料第四十七頁，共五十八頁。杠桿秤式選果機第四十八頁，共五十八頁。2．電子秤式重量分級機

結構：

圖2—32電子秤分級原理1—稱量軌2—旋轉編碼器3—尺寸判斷裝置4—放大電路5—變換電路6—差動變壓器7—負荷線圈原理：利用天平原理。工作時，稱量托盤由鏈帶動→移到測量軌道上→脫離鏈傳動，呈現浮動狀態(tài)→測得果實和托盤的重量→由于重量的增加→導致稱量軌道下降→變壓器產生向下位移→輸出信號放大→反饋到負荷線圈→產生磁力→使變壓器復位→稱量軌道復位→此時，負荷線圈中的電流變換成脈沖信號→控制系統與設定值比較→信息貯存→旋轉編碼器轉動→進行分選。

負荷線圈變壓器放大信號尺寸判斷編碼器稱量軌第四十九頁，共五十八頁。三、果蔬圖像處理分級機圖2—34圖像處理分級機原理：利用電子成像技術進行分選。由攝像機攝取圖像→變換成二維圖像→計算機計算特征值（長度、寬度、面積等）→與設定的基準值進行比較→由控制系統進行分選。第五十頁，共五十八頁。四、內在品質分選設備工作原理：被測食物在特定波長(如紅外或紫外區(qū))處的吸光度(或透光率)，與存儲于系統的標準級別食物的吸光度(或透光率)進行比較，根據比較結果，作出分級處理的判斷。利用這種原理，可以根據果實的糖度、酸度、成熟度等內容品質進行分級。第五十一頁，共五十八頁。1．近紅外分選設備（1）近紅外技術糖酸度分選裝置用途：用于測量糖度和酸度及糖酸比。原理：利用近紅外線

（波長0.8～2.5μm）由果實一側中部照射→透射光由光線檢測器接收→獲得果實透射光譜→經光電變換進入計算部→得糖、酸度計算結果→送往各個裝