第三章 分离机械与设备.

②喂料机构

作用：控制流量，使谷粒按自身长轴方向均匀，快速、准确地进入两胶辊间的工作区内，以便脱壳。有两块淌板，具有整流、加速和导向、使稻粒沿轴向均匀排列前进，准确地使谷粒进入两胶辊之间，第一块倾角小，长度短，一般不超过35°，第二块倾角较大对稻谷起整流、加速、导向作用，上窄下宽（60°～70°）。且倾角可调，使淌板的末端始终对准两胶辊的接触线，从而保证淌板的准确导向作用。

B胶辊

两个，铸铁辊筒上覆盖一层一定厚度的橡胶（聚氨酯），两辊转速不同，形成剪切力，有一移动辊，一为固定辊。

C辊压调节及松紧辊机构

用以调节两胶辊之间的间隙

①手控压砣自动紧辊机构

②电控压砣自动紧辊机构

（2）工作过程

①谷粒被夹入轧距的条件

谷粒受本身重力mg的作用而垂直下落，当与两辊表面接触，即受到正压力P1与P2，摩擦力F1与F2的作用。接触点A1与A2称之为起轧点，起轧点与辊筒中心连线构成的角α1与α2称为起轧角（或称夹入角）。

根据已知条件：

P1=P2=P ；F1=F2=F；α1＝α2＝α；

若将两P力合成，便得一垂直向上的合力P合，

其值：P谷＝2Psina。

因该值大大超过谷粒本身重力mg，故mg可忽略不计，则谷粒

在P合作用下有向上离开起轧点A1与A2的趋势。因此，摩擦力F的方向必然是从起轧点A1、A2沿辊筒的切线方向朝下，若将它们合成，则得一垂直向下的合力F合，

其值：F合＝2Fcosα，

该力力图将谷粒拉入辊筒的轧距内。

由上分析可知，要使谷粒进入滚筒工作区内，则必须满足下列条件：

F合≥P合

即2 Fcosα≥2Psinα

但F=fP

所以f≥tgα,即tgφ≥tgαφ≥α

即谷使谷粒进入轧距，起轧角就必须小或等于谷粒与辊筒表面的摩擦角，若两辊筒转速不等，也必须满足这一条件。

(式中，f为辊筒与谷粒的摩擦系数，若辊筒与谷粒的摩擦角，若两辊筒转速不等，也必须满足这一条件。)

②脱壳作用过程分析

＜1＞滚筒转速相等，方向相反。

若P1=P2=P ；F1=F2=F；P1与F1和P2与F2的合力R1、R2，沿x、y轴分解，

其中：R1y、R2y的数值相等，方向相同，只能使谷粒跟随辊筒一起转动。

R1x、R2y的数值相等，方向相反，使谷粒受到挤压，但不能使谷壳脱开，因此，当两辊在等速运转下，谷粒无法脱壳的。＜2＞辊筒圆周速度不等时，

R1、R2值不等，但因橡胶辊筒的轧距小于谷粒的厚度，因此谷粒在橡胶辊筒的工作区内不能沿x轴方向产生位移，即R1x、

R2y的数值相等，在同一直线上，是一种挤压力，在y轴上，R1y、R2y为大小不等，方向相反不作用在同直线上的变力。

R1y＝R1x tg（φ－αi）

R2y＝R2x tg（φ＋αi）

αi――轧角，即轧点（在两辊工作区内谷粒与胶辊的接触点）与辊筒中心连线和两辊筒中心连线之间的夹角。

当谷粒通过工作区上段时0＜αi＞α1（起轧角）R1y＜R2y

当谷粒通过工作区中点时αi＝0 R1y＝R2y

当谷粒通过工作区下段时0＞αi＞α2（终轧角）R1y＞R2y ＜3＞脱壳过程

假设稻谷呈单层而无重叠进入辊筒间，则在起轧一瞬间，由于稻谷处于加速阶段，稻谷速度小于两辊线速度，快、慢辊与稻谷都有相对滑动，不稻谷被轧住后，由于快、慢辊的两个摩擦力一个向下，一个向上，对稻谷产生一旋转力矩；若横进，则可能转动；若直进，则偏转一定角度，稻谷愈细长，偏转角度也愈小，一但被夹住后，即起轧瞬间，处于加速度阶段，其速度小于两胶辊的线速度，快、慢辊相对稻粒都有滑动，被轧后，在快、慢辊的摩擦力作用下，速度很快加速到慢辊的线速度，快辊的摩擦力促使稻粒继续加速，当摩擦力大于稻壳与糙米的结合力时，稻壳被撕开（压裂、撕破），在接触快辊一边的稻壳首选脱壳。

稻壳随快辊一道向下运动，与糙米脱离，快辊开始与糙米接触，因糙米与胶辊的摩擦系数大于糙米与稻壳的摩擦系数，而小于稻壳与胶辊的摩擦系数，稻壳相对于二胶辊静止。

当通过轧距中点时，糙米的速度介于快、慢辊之间，与快、慢辊都有相对运动，使稻粒两侧的稻壳同进相对于糙米运动，达到脱壳。

稻粒通过工作区下段，快辊继续加速糙米，直至与快辊一道运动，使糙米离开接触慢辊一侧的稻壳，完成脱壳

（3）砻谷工艺效果的影响因素

①稻谷工艺性质：品种类型、物理结构、水分、粒大小、均匀度及饱满程度。水分需合适：粳稻14-16%、籼稻13-15%。

②线速、线速差与速比：过高的线速度，撕剥作用过大，会产生大量的碎米，米粒表面发毛、染黑、橡胶损耗较多。2.5m/s左右碎米较少，大于，碎米量增加，小于，要通过减少距提高脱壳率，碎米增多。

③轧距、压砣重量：轧距小、压砣重，受到的压力大、摩擦力大，工作区长，脱壳率高，但碎米多，还会出现黑米、主要是由橡胶辊筒大量磨损，染黑米粒表面。一般为0.7mm，实际生产，要由脱壳率来断定，一般以75-85%为宜。

④流量：流量大，使谷粒重叠进入工作区的机会多，或增加稻谷横卧进入工作区的数量，降低脱壳率，增加碎米。流量的大小由稻谷谷壳的结构决定。易于脱壳的流量大些，不易于脱壳的流量小些。

⑤胶辊硬度及表面性状：硬度低，弹性好，所受挤压力小，不易磨损米粒，太低，脱壳率低，同摩擦受热易变软；硬度大，表面光滑，弹性差，胶辊受力变形小，受力大，碎米多，变形的工作区短，脱壳率低。常温以硬度85°左右。硬度随温度、转速都有关系。

了解：（二）离心式剥壳机

①结构

②进料控制机构

③转盘的型式

（三）搓板式大豆去皮机

（四）刀板式剥壳机

（五）轧辊式剥壳机

（六）锤击式剥壳机

二果蔬去皮机械

（一）常用方法

机械法去皮、蒸汽加热法去皮、碱液法去皮

（二）机械法去皮

1、擦皮机

适用于一些质地较硬的果品及块根类蔬菜的去皮，利用物料与筒壁间的摩擦达到去皮目的。如胡萝卜、马铃薯等

（1）构造：由工作圆筒、旋转圆盘、加料斗、卸料口、排污口、机架及传动等部分组成。工作圆筒表面是粗糙的，圆盘表面为波纹状。

（2）工作过程：当物料从加料斗落到旋转圆盘注、波纹表面时，因离心力作用而抛向圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦，从而达到去皮的目的，擦下的皮用水从排污口排出，已去皮的物料靠离心力作用从打开闸门的卸料口自动排出。

2、碱液去皮机

利用碱液的作用使皮与肉分离，从而达到去皮的目的。如：桃子、巴梨果等

（1）结构：由回转式链带输送装置及上面的淋碱段、腐蚀段和冲洗段组成。传动装置安装在机架上，带动链带回转，链带有网带式和履板式之分，其排除碱液蒸汽和隔主碱液的效果较好，去皮效率高，机构紧凑，调速方便，进料需人工放置切半后的桃片，劳动强度大，效率低，碱液浓度和温度不稳定。

（2）碱液的循环与加热

3、干法去皮设备

具有结构简单，去皮效率高，适合于多种果蔬去皮，具有节约用水和减少污染等优点。

所谓干法，并非不用水而是相对来说可大量减少用水量，用此法，只产生一种浓缩的含有果皮的半固体废料，稍经脱水后可直接用作燃料，避免污染，节约能源，燃烧后的灰中还可萃取碳酸钠。

（1）结构

去皮装置由铰链和支柱安装在底座上，呈倾斜状，改变支柱长度可调整倾斜度，倾斜角30-45主为宜。

去皮装置有一对侧板，支撑一系列与滑轮键合的轴，电动机通过皮带使轴旋转，压轮保证皮带与滑轮帖紧

每根轴上装有随轴旋转的数对支板，周边呈圆形，每对支板夹紧薄橡皮制的圆盘，以免损伤去皮的果蔬。

相邻的两根轴上圆盘互相错开，圆盘易弯曲，不宜过厚为0.8mm，橡胶柔软并富有弹性，表面光滑。

侧板上面为一组桥式构件，每构件上有一挠性档板，用橡皮或织物制成，自由悬挂在相应的构成，能起阻滞作用，而强迫果蔬在圆盘间通过而不是在圆盘上面通过。

（2）去皮盘去皮工作（见图）

第二节压榨机械

一、打浆机

1 结构及工作原理

（1）结构：A、圆筒筛：筒身用0.35～1.20mm厚的不锈钢板冲孔弯曲成国，圆后焊接，两边焊有加强圈，或由两个半圆体由螺钉连接而成筒体，水平安在机壳内部。

B、轴：装有使物料移向破碎浆叶，螺旋推进器，擦碎物料的两块刮板，刮板用螺栓和轴上的夹持器相连，调整螺栓可调节刮板与筛壁间距。对称安装在轴丙侧，与轴经有一夹角―――导程角。

C、下料斗收集漏斗、机架、传动系统。

（2）工作原理

物料进入筛筒后，由棍棒的回转作用和导程角的存在，使物料沿

着圆筒向出口端移动，轨迹为一条螺旋线，物料在刮板和筛筒之间的移动过程中受离心力作用而被擦破。汁液和肉质（已成浆状，从筛孔中通过收集器送到下一工序，皮和籽从圆筒另一开口端排出，达到分离。

2 影响物料擦碎程度的因素

（1）物料本身的性质

（2）筛孔直径：0.4～1.5mm，原料不同和加工要求不同，可调换不同孔径的筛筒。

（3）筛孔总面积占筛筒总面积百分率：50%

（4）导程角1.52.0（有3°）

（5）棍棒与内壁间距：1～4mm

（6）轴的转速

使用时主要调整（6）、（5）、（4）

3 物料在圆筒筛内运动速度的调节

轴转速快，物料移动速度快，打浆时间少，导程角大移动速度快，打浆时间少，操作时只需调节一个参数，通常采用调整导程角：因为①末采用无级调速装置，更换传动件较麻烦，调整导程角较方便，可在适用范围内任意调整角度；②导程角变动对物料移动速度比改变转速的影响大得多。

调节导程角和间距是否合理，可通过含汁率高低判断（用手使劲捏渣，有汁液流出说明含汁率高，高时，导程角和间距都应小些，含汁率低时，可大些，可只调整其中一个，可达良好效果。

4 打浆机的联动

联运多台打浆机串联，安在同一机架，由一台电动机带动，称为联动。联运时，各台打浆机筛筒孔眼大小不同前道比的道大，即一道比一道细。

二、果蔬榨汁机

（一）螺旋式连续榨汁机

1 结构：主要由料斗、螺杆、滚筒、收集器组成。另有调整装置，用于调节螺杆锥形部分与筛筒之间形成的环状空隙。螺杆由青铜或钢制成，可产生挤压力达12大气压以上。筛筒由上下两半组成，中间用螺钉连接，筛孔孔径为0.3～0.8mm，需根据不同物料和加工工艺要求选用。

2 特点：结构简单，外形尺寸小，榨汁率高，操作方便，果蔬汁氧化剧烈。

3 工作过程：

物料加入到料斗中，由螺杆在筛筒中的旋转产生压力，汁液流入底部锥形的收集器中，而渣通过工作螺杆锥形部分与筛筒之间形成的环状空隙排出。

4 空隙的大小对出汁率的影响

空隙的大小用调整装置使螺杆沿着轴线方向移动进行调整，空隙的改变，则改变了螺旋对物料施加的压力，压力改变，出汁率亦改变，空隙小则汁液增加，但可得的汁液质量不良，因为使汁液变浊物质和汁液一起压榨出来的缘故；空隙大，出汁率低，因此，使用此设备时应根据物料性质和工艺要求，调整恰当的空隙后才正式投产。但开机时，空隙无调到最大，然后逐步减小到正常，以减少起动负荷。

（二）其它榨汁机

（1）裹包式榨汁机

（2）活塞式榨汁机

（3）锥盘式榨汁机

（4）柑桔榨汁机

（5）离心式榨汁机

第三节离心分离机

利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固液、液液分离的方法，通称离心分离，实现离心分离操作的机械称为离心机。

分类：1、按分离因数（物所受离心力与重力的比值，也等于其离心加速度与重力加速度之比）

a、常速离心机F＜3000，用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。

b、高速离心机：3000＜F＜50000，分离乳浊液和细粒悬浮液

c、高速离心机：F＞50000 分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。

2、按操作原理：

a、过滤离心机：转鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离及物料的脱水。

b、沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离

c、分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在3000以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮的增浓或澄清。

3、按操作方式

a、间歇式

b、连续式。

一、分离原理：

牛乳中含有脂肪、脱脂乳及各种固体杂质，三者相对密度:固体杂质＞脱脂乳＞脂肪，静止一段时间，产生分离，固在下，脂在上，中间为脱脂乳。

乳静止时，分离速度由斯托克斯定律公式表示：

V=2g(ρ1-ρ2)r2/9η(cm/s)

式中v---球形颗粒的沉降速率，cm/s

g----重力加速度，cm/s2

ρ1----介质密度，g/cm3

ρ2----颗粒密度，g/cm3

r-----脂肪球半径，cm

η----介质粘度，Pa.s

根据这一现象，可采用沉降槽进行分离，沉降槽越深，分层所需时间越长，为达到连续进料连续分离的目的，可采用增加堰板，从左进料，流到槽的右边时，分成三组，脱脂乳和稀奶油通过右边堰板溢流时，将重的杂质颗粒留在槽底。但越深分离所用的时间越长，为缩短分离时间，根据斯托克定律，用离心力来代替重力加速度，可提高沉降速度，即缩短分离时间，如图所示。

V=2a(ρ1-ρ2)r2/9η(cm/s)

式中a----离心加速度，cm/s2

a=ω2r1

稀奶油在分离转鼓中心较近的出口流出，脱脂乳在转鼓较远的出口流出，杂质颗粒沉于四周底部。

在沉降槽内分层的时间决定沉降槽的深度，在转鼓中加入一组圆锥形碟片，颗粒所走的距离减小，其分离能力就增加。在圆锥形碟片间流动情况和在一般密封通道中流动的一样，圆盘间隙中间的液体流速很快，但因盘表面仍有静止水，这样固体颗粒只要能达到圆盘下面的静止层，就可以防止被冲到液体的出口，借离心力的作用，使混合液达到盘底表面时，轻颗粒向上移动到转鼓中心，重颗粒向下移动，最后沉降在转鼓四周，重液体向下通过圆盘空间的中心，经最高圆盘上面的通道从圆盘排出

当用离心分离机分离稀奶油时，为了大大提高分离效率，可使离心力比重力大数千倍，若将牛乳通入一组高速旋转的分离钵中，牛乳在分离过程中将受到离心机产生的离心力而不是重力的作

用。

（二）离心分离机的分类和构造：

1.类型：

（1）根据构造分为：开放式分离机、半封闭式离心机、封闭式离心机。

①开放式离心机：乳的进入和稀奶油及脱脂乳的排口都是在无遮盖的情况下进行的，采用手摇式电动两用结构。如图：

结构简单，但操作过程中有可能混入空气，以造成泡沫混入牛乳中，影响下道工序工作。

②半封闭式离心机：开放式牛乳进料口，牛乳仍依靠重力进料，脱脂乳因离心机本身形成的可封闭式出料，稀奶油的排出有开式或闭式的出口。离心机本身能够形成压力，使脱脂乳封闭的排出是由于在脱脂乳排出口之前装有固定不转的压力盘，而言，牛乳把旋转运动动能转变成为静压能，通过此压力的作用，将脱脂乳挤向外部管道而排出。

③封闭式离心机：全部工作过程都是在密闭情况下进行，分离时牛乳不接触空气，稀奶油及脱脂乳均不含气泡，对改进稀奶油及奶油的风味有好处。

（2）根据不同的用途

①牛奶分离机

为了提高分离机的工作效率，要求牛奶在分离前必须预热至35～40oC。分离后，还要求脱脂乳中含脂率不高于0.02%，同时对稀奶油和脱脂乳的容积比有一定的要求。如表：

稀奶油和胶脂乳之容积比

＜1＞液体在分离要两碟片间移动的轨迹，可用三种图表示：

在分离机上开有3～4孔，牛乳通过这些孔进入碟片间，所以应把这些孔开在稀奶油和脱脂乳的分界面上，其分界面的半径R 0与轻重组分的容积比例有关，可按下式计算：

式中R 0――分界面半径即转轴中心与碟片孔中心之距离（cm ）

R max ――碟片最大半径（cm ）

R min ――碟片最小半径（cm ）

Φ――稀奶油及脱脂乳的容积比

＜2＞轴的临界转速问题

离心机上的特殊的装置：

①离心离合装置

②顶部弹性轴承

③制动器

②净化机：净化机的工作原理和牛乳分离机相同，仅结构上有所不同。净乳机的碟片上不开小孔，碟片间的距离大，沉渣体积也大。

③净化均质离心机

④一机多用的离心机

既能脱脂，又能净化和标准化。基本原理是把牛乳分离成脱脂乳与稀奶油，然后，再在管道中混合，控制一定量，达到标准化，此种分离机的沉渣容积比一般分离机大。

２．分离钵的构造：（自下而上）

φφ++=1min 2max 20R R R

①带有中心管的底座，为整个分离钵的支持部分，中心管是牛乳进入的通道，牛乳由此通道进入分离杯盘中。

②橡胶垫圈，放在底座上面的槽沟内，当分离钵旋紧时，可使顶套与底座之间封闭。

③中杯盘：上面有三个焊接突起物，使杯盘间形成一定的距离，其间隔为0.3-0.45有三个孔，牛乳通过这些孔进入杯盘间，不同类形分离机，杯盘的数目不同，数目越多，分离效果越好，分离能力越大，耗能也大。

④下杯盘：与中杯盘一样，在盘内面有三个焊接突起物。

⑤上分离盘：是将杯盘分离出来的稀奶油汇集，并将稀奶油从其中伸长的出口甩出钵体。

⑥顶罩：整个杯盘的锥形外罩，其作用是当乳中密度较大的脱脂乳被压到杯盘边沿后，即顺着顶罩的内侧向上流动，最后通过顶罩上的脱脂乳出口甩出钵外。

分离器的容器包括带有浮子的浮子室和装有开关的受乳器，脱脂乳和稀奶油收集器，浮子室和浮子装在稀奶油收集器的上面，是乳进入分离钵前的调节部分，他可以通过浮子的上下浮动而使乳流均匀一致，受乳器在分离机的最上部，其底部有流乳口，流乳口的开关用来调节牛乳的进入。

乳分离时，受乳器中的乳先进入浮子室，然后进入分离钵中央，从上向下流，而后经杯盘孔从下上升到分离钵上面，并在杯盘之间以薄层形成从分离钵轴心流向分离钵周围，在杯盘间隙之间，密度小的脂肪球流向旋转轴，而脱脂乳部分流向周围，机械杂质沉淀在分离钵周围的壁上，脱脂乳沿上分离盘外面流动，稀奶油沿上分离盘的内面流动，由于乳流不断地进入分离钵中，将稀奶油和脱脂乳分别排出，通过收集器分别收集。

（二）乳脂分离机的生产率及其影响因素：

理论G理＝4.8n2Ztgα(R3max－R3min)d2（升/小时）

式中：n――分离钵每分钟转数

Z――杯盘数

α――杯盘仰角，一般为50-60

R max R min――杯盘最在及最小半径（cm）

d――脂肪球直径（cm）

T――牛乳温度（k）

实际：G实＝ηG理

η――分离效率＝0.5-0.7

由经验公式：

G经＝ηZV（n/10000）2/10

式中V――二杯盘间的工作容积（cm2）

V＝πR2cp h

R cp――杯盘的平均半径R cp＝（R max＋R min）/2

h――杯盘高度

影响生产率的因素：

1.转速：提高转速可大大提高生产能力；

2.脂肪球直径：脂肪球直径约大，分离效果越好，设计时应考虑能将小的脂肪球分离，目前可分离最小脂肪球1.0-1.3微米，脱脂乳中含脂率为0.01-0.02%。

3.杯盘半径大小：碟片下半径大（最大半径），上半径小（最小半径），分离效果越大，但要考虑到结构允许值，杯盘高度和平均半径之比值有一定范围：

４．碟片仰角大小：α值在理论上越大越好，但又受半径限制，同时还与乳的粘度及其杯盘表面的摩擦系数有关，一般为５０－６００

５．牛乳分离前预热温度的大小：预热后，由于分散介质和脂肪球密度差大，乳的粘度降低，可提高牛乳的分离效果，一般为３

５℃－４０℃，在全封闭的离心机，可达５０℃不能过高，会引起蛋白质凝固，反而影响质量。

６．稀奶油含脂量的控制：在分离机上，稀奶油出口处有调节螺钉，向力旋入，可减少稀奶油内侧回转半径，可得密度小的、含脂率高的稀奶油，相反，可增大稀奶油内侧回转半径，得密度大稀奶油，含脂率低。

四、注意事项

（1）在选择分离机时，要根据实际情况考虑，生产能力要适当。（2）分离机要有坚实的地基，转动主轴垂直水平面，各部件应精确地安装。

（3）开车时，必须检查传动机构及紧固件，不允许倒转，以防止机件损坏。

（4）封闭压送式分离机起动和停车时，都要由水代替牛乳。（5）连续作业时间，视物料的物理性质、杂质度含量而定。（6）对封闭式压送式分离机而言，因具备一定压力，故均用一种定容积型旋转泵或特殊的离心泵，尽力防止泵的脉动。

（7）充分注意并检查泵对吸料管的垫圈以及泵的轴封等处是否严密，防止空气混入。

（8）操作结束后，立即进行拆洗干净，备下次再用。