第三章食品分选与清洗机械与设备.pdf

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1、第一节 概述 第二节 原料清理机械与设备 第三节 果蔬分级机械与设备 第四节 清洗机械与设备 第三章第三章 食品分选与清洗机械与设备食品分选与清洗机械与设备 1.1 几个概念 分选分选 将混合物按照一定原则分成两种以上具有不同将混合物按照一定原则分成两种以上具有不同特点的物料的操着过程特点的物料的操着过程。清理清理 除去粮食中杂质的过程除去粮食中杂质的过程。可以用手拣可以用手拣、洗涤洗涤、风选风选、筛选筛选、磁选磁选、光选等方法来进行光选等方法来进行。清洗清洗 以水为清洗剂以水为清洗剂，除去食品原料或包装物等表除去食品原料或包装物等表面的杂质和污染物的过程面的杂质和污染物的过程。分级分级 把食

2、品物料按不同的等级特性分为不同等级把食品物料按不同的等级特性分为不同等级的过程的过程 第一节第一节 概概 述述 方法1 A A 按物料的宽度分选按物料的宽度分选、分级分级。一般采用筛分一般采用筛分 圆形孔圆形孔 按谷粒宽度分离，圆形筛孔只限制谷粒的宽度，而对长度和厚度没有限制。筛分时，谷粒必须竖立起来才能穿过筛面。但谷粒的长度大于筛孔直径的两倍以上时，尽管谷粒的宽度小于筛孔的直径，谷粒也不能穿过筛面，而只能在筛面 上水平运动。因为其重心没有在筛孔 圆内，谷粒不能竖立起来.在生产中，多用圆形筛孔分离比谷粒 宽度大和比谷粒长得多的大杂质，以及比 谷粒宽度小的小杂质，或按谷粒的宽度进行 分级。1.2

3、 分选的基本方法及其原理 着眼点：着眼点：物料与杂质物料与杂质(物料物料)的物性差异的物性差异 B B 按物料的厚度分选按物料的厚度分选、分级分级。一般采用筛分一般采用筛分 长形孔长形孔 按粒度厚度不同分离：筛孔只限制谷粒的厚度，而谷粒的长度和宽度不受限制.在实际应用中，多用长方形筛孔分离厚度与谷粒厚度相差较大的杂质，或按厚度不同对谷粒进行分级。增加筛孔的长度可提高其筛分效率，但增加到一定程度后，筛分效率提高很少。筛孔长度一般为谷粒长度的23倍。另外，筛孔过长，筛面强度和刚度将被削弱。方法2 按物料的长度分选按物料的长度分选、分级分级。利用旋转工作面上的袋孔（一般称为窝眼）对物料进行分选和分级

4、，长颗粒的重心不能进入袋孔而跌出，短颗粒则被袋孔带上去另行倒出。蝶片精选机 滚筒精选机 方法3 按物料的密度分选按物料的密度分选、分级分级。用于颗粒的粒度或形状相仿但密度不同的物料，利用颗粒群的相对运动过程中产生的离析现象（或称自动分级）进行分选和分级，颗粒群的相对运动可以由工作面的摇动或气流造成。相对密度分级装置 离心分级装置 方法4 按物料的流体动力特性分选按物料的流体动力特性分选、分级分级。利用物料的流体动力特性的差别，在垂直、水平或者倾斜的气流或水流中进行分选和分级，实际上是综合了物料的粒度、形状、表面状态以及密度等各种因素进行的。其中水流分级主要用于不溶性物料，如淀粉制造，小麦去石。

5、气流分级 方法5 按物料的电磁特性分选按物料的电磁特性分选、分级分级。用于食品原料中去除磁性杂质 方法6 按物料的光电特性分选按物料的光电特性分选、分级分级 利用物料的表面的颜色差异，分出物料中的异色物料。色选装置原理 花生米色选机 大米色选机 果蔬分级机 方法7 按物料的内部品质分选按物料的内部品质分选、分级分级无损检测无损检测 根据物料的质量指标进行分选和分级，一般采用无损检测的各种方法，内部品质的分选和分级比其他方法更具有广泛的意义，但分选难度更大。方法8 按物料的其他品质分选按物料的其他品质分选、分级分级仿生检测仿生检测 根据物料的质量指标相关联的物理方法检测物料并分选和分级，一般采用

6、各种传感器来检测物料。此方法技术难度较大。返回 第二节第二节 原料清理机械与设备原料清理机械与设备 2.1 风选机械 2.2 筛选机械 2.3 重力分选机械 2.4 其他物料机械 返回 2.1 风选机械 1 1）气流分选：气流分选：直接利用气流中颗粒的沉降速度或飞行直接利用气流中颗粒的沉降速度或飞行轨迹等力学行为的差异进行分选轨迹等力学行为的差异进行分选。2 2）基本原理：基本原理：不同尺寸不同尺寸、密度密度、表面形状和状态的物表面形状和状态的物料与空气产生相对运动时受到空气的作用力也不同料与空气产生相对运动时受到空气的作用力也不同，物料在外力物料在外力（重力重力、浮力和其他作用力等浮力和其他

7、作用力等）作用下表作用下表现出不同的运动状态现出不同的运动状态。va F1 F2 Va vt Va vt Va=vt vt 3 3）类型类型 垂直气流分选垂直气流分选 水平气流分选水平气流分选 旋转气流分选旋转气流分选 1).筛分的基本知识 筛分：将粉粒料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干个粒度级别的过程。筛分原理：根据物料粒度（厚度、宽度）或形状的不同配备适当的筛孔，使物料与筛面充分接触，并且具有适当的相对运动速度实现物料分选。2.2 筛选机械 筛分效率 从数量上来评定筛分过程的指标 G/G*X 筛分效率（）筛分物料总量（Kg）筛过物料总量（Kg）可筛过物的质量分量（）筛下

8、物（筛过物）：已通过筛面的筛孔落下的物料 筛上物（筛余物）：未通过筛孔余留在筛面上的物料 可筛过物：理论上能通过筛孔的物料 筛过物筛过物/可筛过物可筛过物 筛面组合 筛余物法筛余物法（筛余物送至下道筛面）筛余物从 渐粗 特点：先提细粒，后提粗粒 优点：粗粒料筛分路线长，筛面的检查、清理维护方便。缺点：筛面易磨损，多数粗粒料阻碍细粒料接触筛面，降低筛分效率。筛过物法筛过物法 特点：先提粗粒，后提细粒 优点：筛面的负荷减轻，有助于提高筛分效率，同时筛面配置空间较紧密。混合法混合法 综合前两种方法的优点 筛余物 渐细 开孔率（筛面利用系数筛面利用系数，筛孔系数筛孔系数）概念：指筛孔所占面积与整个筛面

9、面积的比值指筛孔所占面积与整个筛面面积的比值。（开孔率愈大，筛分效率就愈高。但过大会影响筛子的强度，一般以50%60%为宜。）筛孔的排列方式：筛孔的排列方式：有正方形、矩形和正三角形等排列方式，以正三角形为佳。a)a)正三角形正三角形 b)b)正方形正方形 正三角形排列的有效面积系数较正方形排列增大，可增加16%（设孔径d和孔隙间距m相同）；并且它的筛孔是错开的，分级效率和生产率都较高。2 2).筛面的种类和结构筛面的种类和结构 栅筛 筛面用一定截面形状的棒料，按一定的间隔排列制成。用于物料去杂粗筛。特点：结构简单，粗栅筛面很容易制造。曲筛曲筛 在淀粉加工中，曲筛可用来分离、洗涤胚芽和粗、细纤

10、维，回收淀粉。曲筛的筛面呈弧形，由梯形不锈钢条拼制而成，钢条间构成细长的筛缝，筛缝间隙可根据加工原料的类型和组成来确定，常用的曲筛筛面弧形角为60和120。冲孔筛 薄金属板冲孔而成（厚0.51.5mm）仅用于处理颗粒料，不用于粉料 常采用圆孔和长孔,还有三角孔和异性孔 筛孔冲成锥形，锥角为7 安装时应大端向下，以减少堵塞 优点：孔眼固定不变，分级准确，坚固、刚硬、使用期限长。缺点：有时筛板产生波形，使筛面上各点流量不均匀，影响功效。金属丝编织筛金属丝编织筛 由金属丝编织而成 常为方孔或矩形孔 尺寸46m25mm以上 可用于粉粒料筛分和过滤作业。优点：轻便价廉，筛面利用系数大，有利于物料的离析，

11、颗粒通过能力强。缺点：刚度、强度差，易于变形破裂，只适合于负荷不太大的场合。编织方法编织方法 120目以下:平纹 120目以上:斜纹 绢筛绢筛(非金属编制筛非金属编制筛)由绢丝编织而成 材料为蚕丝、锦纶丝和尼龙 主要用于粉料筛分 一般大于40目 多用绞织 缺点：缺点：绢丝在筛面中极易移动而改变筛孔尺寸，使用时必须用大框架绷紧。3 3).).筛面的运动形式及特点筛面的运动形式及特点 物料靠自重在筛面作向下直线滑动，小颗粒通过筛孔进行分离。改变筛面的倾角可以改变物料在筛面上的速度和逗留时间，这种筛子因物料相对筛面的运动路程（筛程）较短，筛分效率较低。静止倾斜筛面静止倾斜筛面:往复运动筛面往复运动筛

12、面:筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来清除物料中流动性好而细小杂物，其筛分效率及生产率均较高。筛面在垂直平面作圆形或椭圆形平动，或往复直线运动，物料在筛面上作小的跳动，可破坏物料的离析现象，颗粒不易堵塞筛孔。适宜处理难筛粒含量多的物料，流动性差的细颗粒物料。垂直圆运动筛面垂直圆运动筛面(高速振动筛高速振动筛)：筛面在水平面内作圆运动。物料在筛面上作相应的螺旋运动，能促进物料的离析作用，筛程最长，不易堵塞筛孔，筛分效率及生产率均较高。适于流动性差，自动分级差物料。平面回转筛面：平面回转筛面：筛面呈圆筒形或多角筒形，绕一水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。因

13、物料只与部分筛面接触，因而生产率低，但适用于难筛粒含量高的物料，在粮食加工厂常用来处理下脚料。滚动旋转筛面：滚动旋转筛面：4 4).).摆摆 动动 筛筛 物料在筛面上往复直线运动的筛分设备叫摆动筛。物料在筛面上往复直线运动的筛分设备叫摆动筛。摇摇、振动筛振动筛 结构特点:筛体运动示意图筛体运动示意图 正置曲柄正置曲柄 滑块机构滑块机构 正置曲柄滑块机构正置曲柄滑块机构在内燃机中的应用在内燃机中的应用 曲柄连杆机构 摆动筛是利用速度摆动筛是利用速度和加速度作周期变和加速度作周期变化的筛面，使物料化的筛面，使物料在筛面上产生相对在筛面上产生相对运动，筛面配备以运动，筛面配备以适当的筛孔，物料适当的

14、筛孔，物料在运动过程中进行在运动过程中进行分离的分离的 。工作原理：工作原理：主要技术参数主要技术参数 筛子：筛子：筛面种类筛面种类：编织筛、冲孔筛、栅筛 筛孔形状：筛孔形状：圆形（多）、矩形，正方形 筛孔尺寸：筛孔尺寸：圆孔为工艺要求物料尺寸的1.21.3倍；正方形为1.01.2倍；长方形为1.1倍 生产率生产率 生产能力 G=B q G 生产能力（Kg/h）B 筛面宽度（m）q 筛面物料单位流量 Kg/(m2.h)比重去石机比重去石机 实体图 比重去石机是专门清除密度比粮粒大的并肩石（石子大小类似粮粒）等重杂质的一种先进设备。比重去石机分吸式比重去石机和吹式比重去石机 2.3 重力分选机械

15、 结构 主要有进出料、排石筛体、吹风装置、偏心振动装置 示意图 筛孔筛孔 形状：形状：突起鱼鳞形 作用：作用：只通风，不通过物料 排列：排列：在筛面上交叉排列 种类：种类：单面凸起筛孔 双面凸起筛孔 比较比较:单面向上凸起的筛孔，有效出风面积小，阻力较大，只能单面使用，但由于吹出的气流是吹向出石口的，且凸出高度也比双面的高，所以便于石子的排送。单面凸起筛面：冲孔时只是将切缝抬高，凸起的上边平直，成为百叶窗状。双面凸起筛面：冲孔时除冲成双面凸起外，还冲去一定宽度的孔洞.凸起的孔眼都是向上的出风口凸起的孔眼都是向上的出风口，孔眼大小孔眼大小、凸起高度凸起高度、影响筛面的风速影响筛面的风速、风向风向

16、，从而影响筛面的悬浮状态和去石从而影响筛面的悬浮状态和去石效率效率 聚石区：聚石区：筛面沿石子运 动的方向逐渐收缩，其 目的是使分离出来的石 子和部分谷粒混合物布满 整个聚集段，避免局部筛面被气流吹穿，使通过筛孔的气流均匀分布。精选区：精选区：在此利用反向气流将谷粒吹送回去，避免随同石子一起排出。去石筛面 根据作用不同，去石筛面分为以下几个区段 分离区：分离区：物料与砂石在此区作初步分离。吹风系统：包括风机、导风板、匀风板、风量调节装置等。传动机构：为曲柄连杆式 工作原理：工作原理：物料从进料斗落到筛面中段，由于物料重力不同，在适当气流和振动作用下，比重较大的石块沉到下层，紧贴筛面，物料浮于上

17、层，处于悬浮状态并产生分层现象。筛子正向振动时，由于受鱼鳞状孔凸出边缘的阻挡和筛孔下气流的吹送作用，很难跳过边缘而下滑，筛面反向振动时，筛面上砂石即可爬行，从上端流出。上层物料，受进口物料的拥挤及倾斜筛面的振动，逐渐向出口下滑至出料口而排出机外。精选室示意图 蝶片式蝶片式精选机精选机 精选：精选：按籽粒长度和形状不同进行分选的方法叫做精选。分类：分类：常用的精选机有袋孔（或称窝眼）精选机和螺旋精选器。窝眼精选机又分为碟片精选机和滚筒精选机。精选机主要用于从小麦中除去荞子和燕麦等杂质。滚筒式滚筒式精选机精选机 2.4 其他分选机械 1)精选机 螺螺旋旋精精选选器器 从长粒中分离出圆粒 2）色选机

18、 物料光电特性基本原理 当一束光照向物料时，部分被反射（约4，包括反射光和体反射光）、部分被吸收、部分成为透射光，部分被吸收转化为物料的发射光谱，这种性质称为物料的光电特性。不同种或同种品质不同的物料，其光电特性不同，可以用来对物料进行分选。系统构成：供料系统、检测系统、剔除系统 色选机工作原理：相同光源照射下，根据合格物料与其他物料表面反射光特性的差异，产生信号差，达一定程度时由系统驱动气阀剔除不合格品。3)3)磁选设备磁选设备 永磁溜管 永磁滚筒 第三节第三节 果蔬分级机械与设备果蔬分级机械与设备 3.2 重量分级机 3.1 尺寸式果蔬分级机 3.3 内部质量分选 机 返回 3.1 尺寸分

19、级机 通过外形尺寸大小对果蔬进行分选，保证分级后的果蔬有比较一致的外形。滚筒式果蔬分级机 带式果蔬分级机 三辊式果蔬分级机 光电式果蔬分级机 主要有 结构 主要有 滚筒、收集料斗、传动装置、支撑机构 工作过程 滚筒式分级筛根据物料的尺寸特点和分级要求设置几段不同孔径的筛面，物料经料斗流至滚筒筛面，在筛面移动时，直径小于筛孔的果实通过筛孔落下，首先被分选出来，直径大的果实继续流向下级筛面进行分选。1 1）滚筒式分级筛）滚筒式分级筛 结构 主要有 滚筒、收集料斗、传动装置、支撑机构 工作过程 滚筒式分级筛根据物料的尺寸特点和分级要求设置几段不同孔径的筛面，物料经料斗流至滚筒筛面，在筛面移动时，直径

20、小于筛孔的果实通过筛孔落下，首先被分选出来，直径大的果实继续流向下级筛面进行分选。1 1）滚筒式分级筛）滚筒式分级筛 滚筒 主 要 工 作 构 件，用 1.5 2.0mm的钢板冲孔后卷焊成圆柱形转筒。转筒按分级需要设计成几段，段数为需分级数减1，各节筛孔孔径不同，而同一节中孔径一样。各节用连接滚圈连接以起加强作用。整个转筒上进料口端孔径小，出料口端孔径大。每节转筒下装有一个收集料斗。原料由进口端落下，随筒身的转动而前进。物料有两种卸料方法：物料有两种卸料方法：若物料滚动性好，使滚筒有一倾斜角度使之运动；若物料滚动性差，可采用滚筒内装设螺旋带的方法。支撑装置 由滚圈滚圈、摩擦轮摩擦轮、机架机架和

21、轴承轴承组成。滚圈固定在滚筒上，并将筒体重量传递给摩擦轮。整个设备由角钢焊成的机架支承。收集料斗设在滚筒下面，料斗的数目与分级的数目相同 收集料斗 传动装置 目前广泛采用的传动装置是摩擦轮摩擦轮。主动轴主动轴在滚筒后侧，用轴承支承在机架上。前侧对称地安装支承轴支承轴及滚轮滚轮，两轴线与滚筒轴线平行，将滚筒托起在机架上，其切线夹角为90。传动系统带动主动轴和摩擦轮旋转时，摩擦轮和滚圈间依靠摩擦力驱动滚筒旋转。带传动 单级圆柱齿轮减速机 链传动 摩擦轮 电机 单级齿轮减速器 结构简单结构简单 分级效率高分级效率高 工作平稳工作平稳，不存在动力不平衡现象不存在动力不平衡现象 优点 缺点 机器占地面积

22、大机器占地面积大，筛面利用率低筛面利用率低 由于筛筒调整困难由于筛筒调整困难，对原料的适应性差对原料的适应性差 滚筒分级机的优缺点 2 2）三辊筒式分级机）三辊筒式分级机 用于球形体或近似球形体的果蔬原料，如苹果、柑橘、番茄和桃子等按直径大小不同进行分级。a 结构示意图 b 辊轴形状 c三辊轴工作原理 功能：功能：结构：滚筒、驱动链、链轮、理料辊、出料输送带 工作原理：物料首先落入运输带梯形槽中，通过调节升降辊形成大小不同的孔隙，原料按大小实现分级 3 3）带式分级机）带式分级机 由一对长橡胶带所组成，带面相对成“V”形，橡胶带之间，在物料进口端的距离较窄，延至末端出口处逐步加宽。整个过程分为

23、几段，每段为一个等级。物料进入以后，落在成对且并行速度相同的橡胶带上，如果直径小于两带之间的距离就落下，由输送带送出。带式分级机 机械秤分级机 电子秤分级机 3.2 重量分级机 整个秤由链驱动回转运动。非称重位置时，果盘被滑道支撑不能翻转；当果盘到测量位置时，与支撑滑到脱离，与测量滑到接触。果盘重量超过固定称确定的重量时，接触部位被抬起，果盘翻转，果实落下。此后经复位装置复位进行下一次工作。机械秤分级机机械秤分级机 电子秤分级机电子秤分级机 红外分选设备红外分选设备 3.3 内部质量分选 机 内部品质分级机械内部品质分级机械 多功能单通道分级机多功能单通道分级机 多功能双通道分级机多功能双通道

24、分级机 近红外线近红外线吸收光谱 紫外线紫外线 激发产生荧光 X X射线射线 透射成像 核磁共振核磁共振 成像 导电率导电率 电解质差异 近红外设备检测阳山水密桃糖分含量并进行分级。第四节第四节 清洗机械与设备清洗机械与设备 4.1 概述 4.2 食品原料的清洗机械与设备 4.3 食品包装容器的清洗机械与设备 4.4 与食品接触的设备表面、管道的清洗机械与设备 作用：食品原料的清洗机械与设备食品原料的清洗机械与设备 食品包装容器的清洗机械与设备食品包装容器的清洗机械与设备 与食品接触的设备表面、管道的清洗机械与设备与食品接触的设备表面、管道的清洗机械与设备 减轻工人的劳动强度，提高生产效率。实

25、现自动化生产，必须对食品原料和包装容器及相关生产设备进行清洗。原理 把被清洗物放入水、汽或其他液体中用浸泡、喷洗、刷洗、振动清洗等方法把杂质、污物除去；或者利用水、汽及清洗液通过被清洗物表面来达到清洗的目的。分类：4.1 概述 4.1 食品原料的清洗机械与设备 滚筒式清洗机滚筒式清洗机 结构、工作原理 滚筒轴线有35的倾角，适合于滚动性较好的物料。滚筒内壁装有螺旋导板，适合于滚动性较差的物料。应用：适用于块根类物料和质地较硬的水果物料的清洗 鼓风式清洗机鼓风式清洗机 浸泡搅拌段 倾斜输送段 水平输送段 工作原理：用鼓风机把空气送入清洗槽中，使水生产剧烈的翻动，物料在空气对水的剧烈搅拌下进行清洗

26、，杂质与物料因在水中的悬浮特性不同而分离。结构：清洗槽、输送系统、喷水系统、吹泡系统、支架 应用：气泡使原料强烈翻腾又不致损伤，适用面广 XG2型洗果机 结构 工作过程 涡流中冲洗 刷辊刷洗 高压嘴喷洗 特点 清洗质量好，破损率低，结构紧凑，造价低，使用方便，目前使用较多 其他果蔬清洗机其他果蔬清洗机 爪式清洗机 带式清洗机 淋水清洗机 毛刷清洗机 涡流清洗机 4.3 食品包装容器的清洗机械与设备 全自动洗瓶机 果汁及牛奶等用的玻璃瓶，空瓶内剩余的果汁、牛奶等时间久了变成浆状物，干后很难除去。特别是回收瓶，很难除去商标纸。目前，国内外清洗回收瓶常采用全自动洗瓶机。分类 按进出瓶的方式双端式双端

27、式和单端式单端式；按洗瓶方式 喷射式 浸泡与刷洗式 浸泡与喷射式 瓶子是由一端进去从另一端出来,亦称为直通式洗瓶机，操作需要两人，输送带在机内有空行程。但卫生可靠性 好，易组织连续化生产。双端式双端式洗瓶机 瓶子在这种洗瓶机上进出都在机器的同一侧，又称来回 式洗瓶机，操作仅需一人，输送带在机内无空行程。但 净瓶易被脏瓶污染。单端式洗瓶机单端式洗瓶机 空罐清洗机空罐清洗机 刷式清洗机刷式清洗机 几种小型几种小型的清洗机的清洗机 4.4 与食品接触的设备表面、管道的清洗机械与设备 CIP的定义 Cleaning In Place或InPlace Cleaning（定位洗涤）的简称。其定义为：不用移

28、开或移动装置，即可用高温、高浓度的洗净液，对装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净的方法。应用：罐体、管道等及整个生产线在无须人工拆开或打开的前提下，在闭合的回路中进行循环清洗和消毒。结构：CIP清洗系统由酸、碱、热水、纯水罐、浓酸、浓碱罐、换热器和液压系统组成。练习题练习题 1.1.解释解释 分级分级 筛选筛选 筛分效率筛分效率 开孔率开孔率 重力分选重力分选 筛余物法筛余物法 精精选选 物料的光电特性物料的光电特性 CIPCIP 2.简答简答 1）说明物料的自动分级性能对筛选的作用？）说明物料的自动分级性能对筛选的作用？2).长方形、园形筛孔分别是按物料的什么来分选的？长方形、园形筛孔分别是按物料的什么来分选的？3).筛面有哪些运动形式筛面有哪些运动形式,各有何特点各有何特点?4).振动筛上物料的运动形式怎样振动筛上物料的运动形式怎样?5).比较筛选筛面和比重去石筛面的作用有何不同？比较筛选筛面和比重去石筛面的作用有何不同？6).窝眼精选的原理是什么？常见的设备有哪几种？窝眼精选的原理是什么？常见的设备有哪几种？7).简述三滚筒式分级机、色选机的工作原理。简述三滚筒式分级机、色选机的工作原理。8).为什么滚筒式分级机和摆动筛中筛体的筛孔排列要采用三角形为什么滚筒式分级机和摆动筛中筛体的筛孔排列要采用三角形排列而不采用正方形排列？排列而不采用正方形排列？