清理、清洗、分级等预处理机械1

第一章预处理机械清理：指清除异物或杂质。清理工作可以用手拣、洗涤、风选、筛选、磁选、光选等方法来进行。分级：指把清理过的产品按质量不同分离开来,其质量可按照尺寸、形状、密度、结构和颜色来划分.原料清洗：如洗水果机；包装容器清洗：如空瓶清洗机；第一节分选机械设备固体物料的分选机械种类繁多，分类依据多种多样。最常见的分类依据是分选原理、分选目的和分选对象。分选机械按对象识别原理分为筛分、力学、光学、电磁学等大类，各类又可按照识别参数为分若干类。第一节分选机械设备一、分选概念分选是指以分级和选别为目的的分离操作。分级与选别操作目的不同，但操作原理相同，均包括分离对象识别和分离动作执行两个因素。生产规模小且可用直接判断的分选操作一般可由人工完成。但对于大规模生产或无法直接判断的分选操作，往往需要采用各种机械设备来完成。分级分级一般指按照品质指标将食品物料分离成不同等级的操作。品质指标可包括个体尺寸、质量、形状、密度、外表颜色以及内在品质等。选别选别是将不合格个体及异杂物从食品物料中剔除的操作。食品物料可以是原料，也可以是未包装或已经包装的半成品。个体合格与否可用各种标准判断，如物料的完好程度、颜色、质量、质地、是否含异杂物等。食品物料的异杂物通常指枝叶、包装物碎片、金属碎片等。分离分选目的食品原料多为农副产品，除带有各种异杂物外，还会存在多方面的差异。为了提高食品的商品价值、加工利用率、产品质量和生产效率，在加工或进入市场前，多数食品原料需要进行分级和选别。加工的品和成品会因多种原因而不合格，这些不合格的半成品或产品在进入下道工序或出厂以前应尽量从合格品中加以选别剔除。二、筛分式分选机械设备筛分机械设备是根据物料几何形状及其粒度差异，用带有孔眼的筛面对物料进行分选的机器，应用极为广泛。机械筛分的对象物可小至面粉、乳粉，大到蘑菇、柑橘等。筛选：根据物料粒度的不同，利用一层或数层静止的或运动的筛面对物料进行分选的方法。散粒体具有自动分级的性质。由粒度和比重不同的颗粒组成的散粒体，其各种颗粒相互均布，在受到振动或以某种状态运动时，散粒体的各种颗粒会按它们的粒度、比重、形状和表面状态的不同而分成不同的层次。比重小、颗粒大而扁、表面粗糙的颗粒浮于上层；比重大、颗粒小而圆、表面光滑的颗粒趋于最下层；中间层为混合物料。二、筛分式分选机械设备（一）筛选原理根据物料宽度、厚度或形状不同进行分离：1.按谷粒厚度不同分离：长方形筛孔是根据物料厚度不同进行分离的。2.按谷粒宽度不同分离：圆形筛孔主要是根据物料宽度不同进行分离的。3.按谷粒的形状不同分离：三角形筛孔主要根据物料的形状分离。长方形筛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，谷粒不需要竖立起来即可通过筛孔，这样，筛面只需作水平振动即可。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。试验证明，增加这种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2—3倍。另外，筛孔过长，筛面强度和刚度将被削弱。1筛孔形状圆形筛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。但是，当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。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筛孔形状2.筛面运动方式静止倾斜筛面:物料靠自重在筛面作直线滑动，小于筛孔的颗粒通过筛孔进行分离。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。往复振动筛面:筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来清除物料中细小杂物，其筛分效率及生产率均较高。2.筛面运动方式高速振动筛：筛面在垂直平面作圆形或椭圆形平动，也可以作直线运动，物料在筛面上作小的跳动，颗粒不易堵塞筛孔。回转筛面：筛面在水平面内作圆运动。物料在筛面上作螺旋线运动，筛程最长。筛分效率及生产率均较高。2.筛面运动方式•旋转筛面：筛面呈圆筒形或多角筒形，绕一倾斜轴旋转，物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。因物料只与部分筛面接触，因而筛分效率较低，适用于物料的初清理。（二）筛选设备1.回转平面筛回转平面筛通过偏心机构使筛面上每一点作半径为R，角速度为ω的平面圆周运动。1.回转平面筛2.摆动筛•摆动筛是利用速度和加速度作周期变化的筛面，使物料在筛面上产生相对运动，筛面配备以适当的筛孔，同时在风道里运用适当的气流速度，按谷物和杂质粒度大小和悬浮速度的不同进行分离的。特点：物料在筛面上作往复直线运动，不跳动，筛程长，自动分级好，适于除去大小杂质或按粒度进行分级。筛分效率和生产率较高。2.摆动筛2摆动筛摆动筛工作原理由于筛体的吊杆及曲柄连杆驱动机构的连杆较曲柄的长度大得多，可以认为筛体上各点均作直线简谐运动。2摆动筛•如果以曲柄OA在最右边的位置作为筛面位移和时间的起始相位，则筛面的位移、速度和加速度与时间的关系为：位移：速度：加速度：trscostrsincos2ra式中r－振动机构的偏心半径；t－时间；－相位角。t2摆动筛•由上可知，当偏心半径OA处于水平位置时，筛面的速度为零，加速度度最大；当OA处于垂直位置时，筛面的速度最大，而加速度为零。•当振动筛的筛面作周期性往复振动时,物料在筛面上可能出现不同的情况：–(a)相对静止，物料与筛面无相对运动;–(b)物料沿筛面向下滑动，并与筛面相接触；–(c)物料沿筛面向上滑动并与筛面相接触；–(d)物料跳离筛面，并沿筛面不断向前作抛物线运动。•对于振动筛来说，一般采用（b）、（c）相结合的运动状态来作为筛选的工作条件。•(1)物料沿筛面下滑的临界条件当曲柄在II、Ill象限时，物料所受的惯性力方向向左,物料有沿筛面下滑的趋势。物料所受之力有重力，惯性力、筛面约束反力及摩擦力。trmQcos2sincoscossincos2trmmgQGN)sincoscos(2trmmgtgfNF2摆动筛2摆动筛•物料沿筛面下滑的临界条件是FsinGcosQ)(gtgtcosr2即1|cos|maxt因30n（n为曲柄每分种转速），则物料沿筛面下滑的曲柄临界转速为：rgtgn2130（r/min）2摆动筛•(2)物料沿筛面上滑的临界条件•当曲柄在Ⅰ、Ⅳ象限时，物料有上滑的可能。其临界条件是：Qcosα≥F+Gsinα同理可以求得此时的临界转速（r/min）rgtg30n22QFQ2摆动筛•(3)物料不跳离筛面的条件N≥0即：Gcosα≥Qsinα此时，振动机构的转速为：rtg30n3（r/min）对于振动筛，适宜的曲柄工作转速应在下列范围：32nnn在实际生产中工作转速可取为rtg)60~45(n（r/min）3高速振动筛•凡是物料在筛面上产生跳动而进行筛选的称为高速振动筛。•工作原理:根据物料与杂质粒度的不同，利用一定规格筛孔的筛面作高速振动进行筛理。•特点：物料在筛面上产生剧烈跳动，容易松散，有利于筛去小杂质，而且筛孔不易堵塞。筛分效率和生产率较高。3高速振动筛•高速振动筛的结构类似于振动筛，只是因为其振动频率较高，为了减小机器振动，筛体常采用弹性支承，并设有自动平衡振动器，使机器在起动或停车时不致产生共振。•高速振动筛的适宜工作转速n为•式中符号的含义与振动筛的符号含义相同。rncos)54~40(（r/min）4滚筒分级机如右图所示，用于柑橘、樱桃等物料的分级。各转筒的开孔沿物料行进方向自小到大。物料在转筒作用下沿其外表先后经过各转筒，当物料小于孔眼时，便落入相应转筒内，再流入集料槽。根据工厂规模和进入原料量不同，转筒的数目以2~4个组合为宜，分级数为转筒数加1。4滚筒分级机结构如图所示。主要由进料斗、滚筒、摩擦轮、收集料斗和机架等构成。滚筒由摩擦托轮支承在机架上。集料斗设在滚筒下面，其数目与分级的数目相同。4滚筒分级机4滚筒分级机滚筒是一变孔径的筒状筛，沿轴向从进口到最后出口依孔径从小到大分为几组，组数为需分级数减1，最后一级物料直接从滚筒的末端排出。滚筒可用不同方式绕其轴转动。但目前多采用摩擦轮方式驱动。为了制造方便，整体滚筒分成几节筒筛，筒筛之间用角钢连接作为加强圈，如用摩擦轮传动，则又作为传动的滚圈。4三辊式分级机三辊分级原理图4三辊式分级机结构整机主要由进料斗、理料滚筒、辊轴链带、出料输送带、升降滑道、驱动装置等组成。分级部分为一条由竹节形辊轴通过两侧链条连接构成的链带，辊轴分固定辊和升降辊两种连接形式，其中固定辊与链条铰接，位置固定，而升降辊浮动安装于链条连接板5的长孔内，升降辊与两侧相邻固定辊形成一系列分级菱形孔。链带两侧设有升降辊用升降滑道9。特点•这种分级机的生产能力强，因在分级作业中，果蔬不断地改变着菱形孔间的位置关系，分级准确，同时果蔬始终保持与辊轴的接触，无冲击现象，果蔬损伤小，但结构复杂、造价高，适用于大型水果加工厂。三、重力分选•重力分选分干法重力分选及湿法重力分选。•干法重力分选是应用振动和气流作用原理，按物料组成的密度不同进行分选的方法。•干法重力分选的典型设备是比重去石机和重力分选机。重力分选往往在筛选之后进行，可分离按尺寸分选法所不能分离的一些杂质。（－）比重去石机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。三、重力分选（－）比重去石机去石筛面•根据作用不同，去石筛面分为以下几个区段•分离区：等宽部分，物料与砂石在此区作初步分离。•聚石区：为图中三角形部分，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：为图中右面的等宽段。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。（－）比重去石机•在分离区和聚石区，鱼鳞形冲孔去石筛面的孔眼均指向石子运动方向对石子进行导向和阻止下滑，它并不起筛理作用。•单面向上突起阻止石子下滑作用较强，双面突起开孔较大，对气流的阻力小。•精选区的筛孔也有两种:圆形和单面向下突起筛孔.（－）比重去石机•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（－）比重去石机