第五章 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。 混合物包括均相和非均相两大类，非均相混合物是由 具有分界界面的两相所组成，而均相混合物则没有明显的 界面。 发酵的产品经常要经过分离或净化才能进入下一程 序；淀粉、结晶或杂质等固形物料从原料液中的分离；纯 净水的制备；蛋白质的提纯以及提取天然有效成份等。要 运用一定的物理或化学方法，采用适当的分离机械与设备 来加以操作，并在此过程中消耗一定的物料和能量
第五章 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。 混合物包括均相和非均相两大类，非均相混合物是由 具有分界界面的两相所组成，而均相混合物则没有明显的 界面。 发酵的产品经常要经过分离或净化才能进入下一程 序；淀粉、结晶或杂质等固形物料从原料液中的分离；纯 净水的制备；蛋白质的提纯以及提取天然有效成份等。要 运用一定的物理或化学方法，采用适当的分离机械与设备 来加以操作，并在此过程中消耗一定的物料和能量
第五章 分离机械与设备 不同物性物质的分离方法不同，分离一般采用过滤、蒸 馏、重结晶、萃取、离心及吸附等方法。 食品生产中的分离主要包括以下几类。 （1）固一固分离 固一固分离是根据不同固体颗粒的大 小和密度等性质来分离，如筛分，又可纳入分级的范畴； （2）固 —液分离 固 —液分离常利用过滤机等机械 （3）固 —气分离 固 —气分离常利用旋风分离器等将乳 粉颗粒从热风中的分离； （4）液 —液分离 液 —液的分离可利用离心机等机械
第五章 分离机械与设备 不同物性物质的分离方法不同，分离一般采用过滤、蒸 馏、重结晶、萃取、离心及吸附等方法。 食品生产中的分离主要包括以下几类。 （1）固一固分离 固一固分离是根据不同固体颗粒的大 小和密度等性质来分离，如筛分，又可纳入分级的范畴； （2）固 —液分离 固 —液分离常利用过滤机等机械 （3）固 —气分离 固 —气分离常利用旋风分离器等将乳 粉颗粒从热风中的分离； （4）液 —液分离 液 —液的分离可利用离心机等机械
第五章 分离机械与设备 从分离的原理上，可将食品的分离设备分为两大类。 1．利用机械力和分离介质来进行分离的操作，包括了①利 用离心力分离的分离设备；②利用离心力和流体力学性质中 的惯性力来进行物料分离的旋液分离器；③利用机械力，在 物料传递过程中通过过滤介质进行分离、以及用在20世纪60 年代后发展起来的膜分离技术。 2．超临界流体萃取技术，该技术利用某些溶剂在临界值上 所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一门新的分离技 术。其他还有一些利用物理、化学或表面性质的方法使分散 相与分散介质发生物性变化
第五章 分离机械与设备 从分离的原理上，可将食品的分离设备分为两大类。 1．利用机械力和分离介质来进行分离的操作，包括了①利 用离心力分离的分离设备；②利用离心力和流体力学性质中 的惯性力来进行物料分离的旋液分离器；③利用机械力，在 物料传递过程中通过过滤介质进行分离、以及用在20世纪60 年代后发展起来的膜分离技术。 2．超临界流体萃取技术，该技术利用某些溶剂在临界值上 所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一门新的分离技 术。其他还有一些利用物理、化学或表面性质的方法使分散 相与分散介质发生物性变化
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 第二节 卧式螺旋离心机 第三节 旋液离心分离机械与设备 第四节 过滤机械与设备 第五节 膜分离设备 第六节 超临界萃取设备 第七节 分子蒸馏设备
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 第二节 卧式螺旋离心机 第三节 旋液离心分离机械与设备 第四节 过滤机械与设备 第五节 膜分离设备 第六节 超临界萃取设备 第七节 分子蒸馏设备
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 （一）离心分离的原理 在食品的生产中，经常需要将固—固、固—液、 液—液、固—液—液的混合物料中的组分加以分离， 其中，固—液、液—液、固—液—液混合物料的分离 操作，可称之为非均相系分离操作。 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。 第一节 离心分离原理及设备分类
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 （一）离心分离的原理 在食品的生产中，经常需要将固—固、固—液、 液—液、固—液—液的混合物料中的组分加以分离， 其中，固—液、液—液、固—液—液混合物料的分离 操作，可称之为非均相系分离操作。 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。 第一节 离心分离原理及设备分类
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 以牛乳的重力沉降来加以说明： 牛乳主要部份：水分87.0%，乳固体13.0%，(中非脂乳固体 9.0%,脂肪4.0),还有少量的腺体细胞和杂质等。 脂肪球的直径约为100～10 000nm，比重0.93、脱脂乳的 比重为1.035，将新鲜乳静置放在普通沉降槽内，脂肪球将 徐徐上浮，数小时后，可分成三个较明显的组分，上层稀 奶油、中层脱脂乳、下层固体杂质。稀奶油的上浮速度可 用斯托克斯公式来表示： 9η 2 ( ) 2 h a gr p p v − = v ——上浮速度（沉降速度），cm/s； g ——重力加速度，cm/s2； r ——脂肪球的半径，cm； pa——脂肪球的密度（颗粒密度）,g/cm3； pb——脱脂乳的密度（分散介质的密度），g/cm3； η——脱脂乳的粒度（介质粘度），η=0.1ps
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 以牛乳的重力沉降来加以说明： 牛乳主要部份：水分87.0%，乳固体13.0%，(中非脂乳固体 9.0%,脂肪4.0),还有少量的腺体细胞和杂质等。 脂肪球的直径约为100～10 000nm，比重0.93、脱脂乳的 比重为1.035，将新鲜乳静置放在普通沉降槽内，脂肪球将 徐徐上浮，数小时后，可分成三个较明显的组分，上层稀 奶油、中层脱脂乳、下层固体杂质。稀奶油的上浮速度可 用斯托克斯公式来表示： 9η 2 ( ) 2 h a gr p p v − = v ——上浮速度（沉降速度），cm/s； g ——重力加速度，cm/s2； r ——脂肪球的半径，cm； pa——脂肪球的密度（颗粒密度）,g/cm3； pb——脱脂乳的密度（分散介质的密度），g/cm3； η——脱脂乳的粒度（介质粘度），η=0.1ps
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 9η 2 ( ) 2 h a gr p p v − = 脂肪球上浮速度与g、pa、pb、r、η有关，与脂肪球 半径的平方成正比，由于S=vt，沉降槽越深(路程s)，分 层所需的时间t越长。 重力沉降 离心沉降 重力沉降及离心沉 降都是利用物料内清液 和杂质的比重差来实现 分离的，不同的是所用 的分离力的形式不同， 前者是重力，后者是离 心力
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 9η 2 ( ) 2 h a gr p p v − = 脂肪球上浮速度与g、pa、pb、r、η有关，与脂肪球 半径的平方成正比，由于S=vt，沉降槽越深(路程s)，分 层所需的时间t越长。 重力沉降 离心沉降 重力沉降及离心沉 降都是利用物料内清液 和杂质的比重差来实现 分离的，不同的是所用 的分离力的形式不同， 前者是重力，后者是离 心力
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 以离心沉降的情况来说，因为有重力的数百倍到数万 倍的离心力的作用，其分离速度远比重力沉降大，分离 的效果也高得多。 分离因数是用来表示离心机分离性能的主要指标， 其定义是物料所受的离心力与重力之比值，也等于离心 加速度与重力加速度之比值： g R 2 α = ω α——分离因数； ω——转鼓回转角速度； R——转鼓半径，cm； g——重力加速度，cm/s2。 增大转鼓半径、增加转速，有 利于提高分离因数，尤其是增大 转速，但从设备强度因素方面考 虑，两者的增加都有限度
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 以离心沉降的情况来说，因为有重力的数百倍到数万 倍的离心力的作用，其分离速度远比重力沉降大，分离 的效果也高得多。 分离因数是用来表示离心机分离性能的主要指标， 其定义是物料所受的离心力与重力之比值，也等于离心 加速度与重力加速度之比值： g R 2 α = ω α——分离因数； ω——转鼓回转角速度； R——转鼓半径，cm； g——重力加速度，cm/s2。 增大转鼓半径、增加转速，有 利于提高分离因数，尤其是增大 转速，但从设备强度因素方面考 虑，两者的增加都有限度
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 离心机转速很高，分离因数可高达3000以上，对于在重力 场中极为稳定的悬浮液和乳浊液的分离尤其适用,分离因数 的选取取决于被分离的物料性质和要求。 对悬浮液、乳浊液（及气溶胶）分离操作的目的。 （1）生产的产品 从淀粉乳浆中制取淀粉；制取奶油和脱脂奶；将 晶体与母液分离，制取纯净晶体食品等； （2）提高制品纯度 如牛奶净化除去微粒固体等； （3）回收有价值的物质 如从含微粒固体的气溶胶中分离出奶粉； （4）安全生产 分离生产中产生的酸雾、烟等有害物质，保证人身 和设备的安全； （5）分离浓缩 如反渗透法利用于牛乳、乳浆、饮料、咖啡、啤 酒、蛋白质等的浓缩
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 离心机转速很高，分离因数可高达3000以上，对于在重力 场中极为稳定的悬浮液和乳浊液的分离尤其适用,分离因数 的选取取决于被分离的物料性质和要求。 对悬浮液、乳浊液（及气溶胶）分离操作的目的。 （1）生产的产品 从淀粉乳浆中制取淀粉；制取奶油和脱脂奶；将 晶体与母液分离，制取纯净晶体食品等； （2）提高制品纯度 如牛奶净化除去微粒固体等； （3）回收有价值的物质 如从含微粒固体的气溶胶中分离出奶粉； （4）安全生产 分离生产中产生的酸雾、烟等有害物质，保证人身 和设备的安全； （5）分离浓缩 如反渗透法利用于牛乳、乳浆、饮料、咖啡、啤 酒、蛋白质等的浓缩
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 （二）离心机分类 1．按离心机的离心分离因数大小来分类 （1）常速离心机 α50 000，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。 2．按操作原理的不同分类 （1）过滤式离心机 这是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心 机。 （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的离 心机。 （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4 000r/min以上，分离因数在3 000以上的离心机
第五章 分离机械与设备 第一节 离心分离原理及设备分类 （二）离心机分类 1．按离心机的离心分离因数大小来分类 （1）常速离心机 α50 000，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。 2．按操作原理的不同分类 （1）过滤式离心机 这是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心 机。 （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的离 心机。 （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4 000r/min以上，分离因数在3 000以上的离心机