第三章切分分离机械与设备.

第三章切分、分离机械与设备第一节去皮、切分机械与设备去皮机械与设备原因：果皮粗糙、坚硬，口感不佳如：桃、杏、梨、苹果、李含纤维素、原果胶及角质。果皮含不良风味物质，对产品风味有一定影响如：柿子、马铃薯、莲藕、柑橘类含味苦的糖苷。有些果皮不可食用如：菠萝、香蕉、板栗、猕猴桃作用：提高产品风味、口感，利于后序加工。注意：去皮应适度，去掉不合要求的部分即可。去皮不足，不合要求，要增加工作量，去皮过度，原料消耗大，增加成本。方法手工去皮机械去皮碱液去皮酶法去皮化学去皮表面活性剂去皮热力去皮冷冻去皮真空去皮果蔬原料去皮机按去皮原理可以分为两类：一类是靠机械去皮的，常用做块根类原料的去皮；另一类是靠化学法去皮，可用于多种果蔬的去皮操作，也就是碱液去皮机。一、去皮原理南瓜去皮苹果削皮机视频1、2离心擦皮机工作视频3干法去皮机工作视频43.碱液去皮机•（1）工作原理•将果蔬在一定浓度的强碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出，立即用清水冲洗或搓擦，果皮即脱落，并洗去碱液。•原理：碱液将果实表面腐蚀，使其变薄或溶解；碱液很容易穿透果皮，将果皮与果肉之间的中胶层溶解，使果皮与果肉分离。•适用于：仁果类的苹果、梨；核果类的桃、杏、李；胡萝卜等。•常用碱：NaOH、KOH、Na2CO3或NaHCO3。•处理方法：浸碱法、淋碱法桔子去皮原理桔子剥皮机工作原理5其他几种去皮方法简介应用刀、刨等工具人工去皮。优点：去皮干净、损失率少，并可有修整的作用，同时也可去心、去核、切分等同时进行，在果蔬原料质量较不一致的情况下能显示出其优点。缺点：费工、费时、效率低。常用的手工去皮刀具1、手工去皮果蔬经短时高温处理，表皮迅速升温而松软，果皮膨胀破裂而与果肉分离，迅速冷却搓洗或手工即可轻易去皮。适用于成熟度高的番茄、桃、杏、枇杷、甘薯等。2.热力去皮柑橘的瓤瓣，在果胶酶(主要是果胶酯酶)的作用下，可使果胶水解，脱去囊衣。其关键是要掌握酶的浓度及酶的最佳作用条件，如温度、时间、pH等。3.酶法去皮4.冷冻去皮冷冻装置温度在-23℃～-28℃，这种方法可用于桃、杏、番茄等的去皮。将果蔬先加热，使果皮与果肉易于分离，然后进入真空室，果皮下的液体迅速沸腾，皮与肉分离，最后离开真空室，冲洗或搅动即可去皮。此法适用于桃、番茄等的去皮。5.真空去皮切分机械与设备一、蘑菇定向切分机机二、绞肉机第二节分离机械与设备定义：食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质，根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特点而将物质分开的一种操作过程。分离一般采用离心、过滤、蒸馏、重结晶、萃取及吸附等方法。（一）离心分离原理及设备分类1、离心分离的原理•离心分离设备是利用分离筒的高速旋转，使物料中具有不同比重的分散介质、分散相或其它杂质在离心力场中获得不同的离心力，达到分离的目的。•离心过滤：在有孔的鼓内壁面覆以滤布，则流体甩出而颗粒被截留在鼓内的过程。•离心沉降：对于鼓壁上无孔，且分离的是悬浮液（如墨汁、泥浆等），则密度较大的颗粒沉于鼓壁，而密度较小的流体集中于中央并不断引出的过程。•离心分离：对于鼓壁上无孔且分离的是乳浊液（如油水混合物、油漆），则两种液体按轻重分层，重者在外，轻者在内，各自从适当位置引出的过程。2、离心分离的方式①常速离心机α3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。②高速离心机3000α50000，主要用于分离乳状和细粒悬浮液。③超高速离心机α50000，主要用于分离相不易分离的超微细粒的悬浮系统和高分子的胶体悬浮液。3、离心机分类（1）．按转速来分类①过滤式离心机这是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离。②沉降式离心机这是一种鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离③分离式离心机这是一种鼓壁上无孔，具有极大的转速，一般在4000r/min以上，分离因数在3000以上。（2）按操作原理的不同分类（3）按转鼓主轴位置分类①卧式离心机②立式离心机卧式螺旋离心机的基本结构和工作原理（1）、卧式螺旋离心机的基本结构由三个部分组成：转筒部分、螺旋推料器和驱动装置。4、卧式螺旋离心机（2）、卧式螺旋离心机的工作原理工作原理如图所示。整个设备由固定部分和运转部分两大部分组成。卧式离心机工作原理三维视频6以叠加在一起的锥形碟片在高速旋转过程中对物料进行分离的设备，主要用于液—液乳浊液分离和固—液悬浮液的分离，应用于乳品加工、淀粉提取等生产领域。5、碟式离心机（1）应用碟式离心机的转鼓、机壳、传动系统、控制系统和机座组成。转鼓是碟式机的主要部件，由转鼓体、分配器、碟片、转鼓盖、锁环等组成。碟片呈倒锥形，锥顶角600～1000，间距在0.3～10mm。（3）主要结构碟式离心机工作视频76、旋液离心分离机•原理：•在互不相溶且具有密度差的液体混合物以一定的方式及速度从入口进入旋液分离器后，在离心力场的作用下，密度大的相被甩向四周，并顺着壁面向下运动，作为底流排出；密度小的相向中间迁移，并向上运动，最后作为溢流排出，达到液-液分离的目的。旋液离心分离机动态示意图8分离一般采用离心、过滤、蒸馏、重结晶、萃取及吸附等方法。过滤操作原理是利用一种能将悬浮液中固体微粒截留而液体能自由通过的多孔介质，在一定的压力差的推动下，达到固、液分离的目的。（二）过滤分离机械与设备1、过滤分离原理（1）（2）（3）（4）板框压滤机工作视频9硅藻土过滤机是以硅藻土为主要介质，利用硅藻土颗粒的细微性和多孔性去除溶液中悬浮颗粒、胶体等杂质的过滤装置。1、过滤原理在密闭不绣钢容器内，自下而上水平放置不锈钢过滤圆盘，圆盘上层是不锈钢滤网，下层是不锈钢支撑板，中间是液体收集腔。过滤时，先进行硅藻土预涂，使盘上形成一层硅藻土涂层，待过滤液体在泵压力作用下，通过预涂层而进入收集腔内，颗粒及高分子被截流在预涂层上，进入收集腔内的澄清液体，通过中心轴，流出容器。2、硅藻土涂层•硅藻土过滤机的特别之处就是使用了硅藻土涂层。硅藻土主要由硅藻遗体组成，化学成份主要是SiO2，有很高的化学稳定性和特殊的过滤能力，硅藻土经过加工成涂层后可以截留普通过滤介质无法截留的高分子物质。分离一般采用离心、膜过滤、蒸馏、重结晶、萃取及吸附等方法。第1节概述一、膜分离的基本原理•膜分离:是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。1、什么是膜分离2、膜分离的推动力(1)压力推动即在压力的作用下，溶剂及小分子通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。•——微滤膜孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5MPa。•——超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1MPa；•——纳滤膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为0.7～3MPa；•——反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（包括离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；（2）其他推动力电渗析采用带电的离子交换膜，在电场作用下膜能允许阴、阳离子通过，可用于溶液去除离子。二、膜材料及分类1、常用膜材料•有机高聚物膜：纤维素类、聚酰胺类、聚酯类、含氟高聚物、聚烯烃等•无机分离膜：陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛炭膜等二、膜材料及分类1、常用膜材料•有机高聚物膜：纤维素类、聚酰胺类、聚酯类、含氟高聚物、聚烯烃等二、膜材料及分类1、常用膜材料•无机分离膜：陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛炭膜等三、膜分离的特点（1）膜分离是一个高效分离过程；（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；（3）膜分离通常在常温下进行，适合处理热敏性物料；（4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便；（5）处理能力和规模选择性强；（6）体积小，占地少。第2节膜分离装置一、常用的膜组件（一）平板式膜组件1、基本部件•平板膜、支撑盘、间隔盘。三种部件相互交替、重叠、压紧。2、特点•①组装比较简单，可以简单地增加膜的层数以提高处理量；•②操作比较方便。•③板框式膜组件组装零件太多；装填密度低；膜的机械强度要求较高。进水透过水浓缩水耐压容器透水板半透膜3、工作过程（二）管式膜组件1、基本部件•管状膜、圆筒形支撑体、管束板、不锈钢外壳、端部密封2、特点•①流动状态好，流速易控制；•②结构简单，容易清洗，安装、操作方便；•③装填密度较小，单位体积内有效膜面积小；•④耐高压，无死角，适宜于处理高黏度及固体含量较高的料液，比其他形式应用更为广泛。（三）螺旋卷式膜组件1、基本部件膜、多孔支撑层、原料水隔网、多孔中心管构成：两层膜三边封口，构成信封状膜袋，膜袋内填充多孔支撑层，一层膜袋衬一层隔网，从膜袋开口端开始绕多孔中心管卷绕而形成螺旋卷式膜器件。密封密封密封螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图多孔透水材料膜，上下两层2、特点•①结构紧凑，装填密度高•②制作简单，安装、操作方便•③适合低流速、低压下操作•④制作工艺复杂，膜清洗困难3、工作过程原料从端部进入组件后，在隔网中的流道沿平行于中心管方向流动，而透过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在中心收集管中再排出，浓液则从组件另一端排出。进水口耐压容器连接器膜组件密封圈端盖透过液浓缩液4、膜组件的结构与组装（四）中空纤维式膜器件1、基本构成（1）中空纤维膜•将膜材料制成外径为80～400μm、内径为40～100μm的空心管，即为中空纤维膜。（2）中空纤维膜组件•将大量的中空纤维一端封死，另一端用环氧树脂浇注成管板，装在圆筒形压力容器中，就构成了中空纤维膜组件。2、特点•①结构紧凑，装填密度很高；•②清洗困难；•③中空纤维膜一旦损坏无法维修，只能更换膜组件；•④液体在管内流动时阻力很大，易阻塞。3、工作过程（1）内压式•料液从空心纤维管内流过，透过液经纤维管膜流出管外，这是常用的操作方式。（2）外压式•料液从一端经分布管在纤维管外流动，透过液则从纤维膜管内流出。第3节膜分离装置1、电渗析的基本原理电渗析是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。一、电渗析•电渗析的工作原理•如图所示，溶液中离子，在直流电场作用下作定向移动，阳离子向阴极移动，能透过阳膜，阴离子则向阳极移动，能透过阴膜。2、电渗析法的特点不能除去不带电荷的杂质•1、反渗透的工作原理•（a）图所示为在半透膜两侧的溶剂和由溶质与溶剂组成的溶液。在没有外力的作用下，左侧溶剂分子会自动穿过半透膜流向右侧溶液。因溶剂的流动，在高浓度溶液区域形成一个渗透压头，达到渗透的平衡。如果在溶液的一侧（膜的右侧）加上一个压力，则高浓度溶液区域的溶剂（水）会穿过半透膜流向低浓度溶液（或溶剂）的一侧，这种现象称之为反渗透。•反渗透的动力也是压力。二、反渗透