第6章食品分離機(jī)械與設(shè)備

第6章

食品分離機(jī)械與裝備非均相物系（懸浮液、乳濁液、氣液混合物、氣固混合物）均相物系（混合溶液、混合氣體）非均相物系的分離采用過(guò)濾、沉降、壓榨的方法均相物系的分離采用精餾、吸收、萃取的方法

可分離懸浮液；也可用于氣－固體系的分離。與沉降相比，過(guò)濾分離更迅速；與蒸發(fā)干燥等非機(jī)械分離相比，則能耗低得多。

6.1

過(guò)濾機(jī)械

過(guò)濾機(jī)的應(yīng)用

在食品上的應(yīng)用有如下幾個(gè)方面：

a．一般固—液系統(tǒng)的分離：如蔗糖生產(chǎn)中的糖汁和糖渣的分離采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)或板框壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)則可用于啤酒廠過(guò)濾麥芽和發(fā)酵后回收酵母等。

b．作為澄清設(shè)備使用：陶質(zhì)管濾機(jī)和流線式過(guò)濾機(jī)已廣泛應(yīng)用于澄清液體食品，如啤酒、葡萄酒、醋、果汁、酵母浸出液及油、鹽水、糖漿，以除去其中極細(xì)微?；蛘叱赡z狀或泥狀的固體。

c．除去微生物：管濾機(jī)常用于葡萄酒、啤灑、果汁和酵母浸出液的過(guò)濾以降低微生物的數(shù)目，故可用于代替或補(bǔ)充以降低微生物數(shù)目為目的的熱處理操作。6.1.1過(guò)濾分離原理過(guò)濾是以某種多孔性介質(zhì)，在外力作用下使連續(xù)相流體通過(guò)介質(zhì)的孔道時(shí)截留分散相顆粒，從而實(shí)現(xiàn)分離的操作。過(guò)濾操作過(guò)程一般包括過(guò)濾、洗滌、干燥、卸料四個(gè)階段。a、過(guò)濾：懸浮液在推動(dòng)力作用下，克服過(guò)濾介質(zhì)的阻力進(jìn)行固－液分離；固體顆粒截留，逐漸形成濾餅。當(dāng)過(guò)濾速度降低到—定程度后，轉(zhuǎn)入下道工序。

b．洗滌：停止過(guò)濾后，濾餅的毛細(xì)孔中包含有許多濾液，必須洗滌，以得到純凈的固粒產(chǎn)品或得到盡量多的濾液。c.干燥：用壓縮空氣排擠或真空抽吸把濾餅毛細(xì)管中存留的洗滌液排走，得到含濕量較低的濾餅。

d．卸料：把濾餅從過(guò)濾介質(zhì)上卸下，并將過(guò)濾介質(zhì)洗凈，以備重新進(jìn)行過(guò)濾。濾漿(slurry)：原懸浮液。濾餅(filtercake)：截留的固體物質(zhì)。過(guò)濾介質(zhì)(filteringmedium)：多孔物質(zhì)。濾液(filterate)：通過(guò)多孔通道的液體。過(guò)濾操作示意圖(濾餅過(guò)濾)過(guò)濾介質(zhì)與助濾劑

1）過(guò)濾介質(zhì)作用：用于促使濾餅的形成，并為濾餅的支撐物。要求：①具有多孔性，孔道大小應(yīng)該能截留懸浮粒子。②具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。③具有適當(dāng)?shù)谋砻嫣匦?，能加快卸除濾餅速度。食品加工中所用的過(guò)濾介質(zhì)除滿足上述要求外，還應(yīng)具有無(wú)毒、耐腐蝕和不易滋生微生物、易于清洗消毒等特點(diǎn)。常用的過(guò)濾介質(zhì)種類繁多，按其形狀大致分為：

(a)粒狀介質(zhì)：如焦炭、石礫、細(xì)砂、鋸屑、活性碳、玻璃碴、酸性白土等。此類介質(zhì)用于過(guò)濾固相含量極少的懸浮液，例如水的過(guò)濾和糖的脫色等。

(b)織物狀介質(zhì)：是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一類，它包括耐腐蝕的不銹鋼絲、銅絲或鎳絲等織成的各種形式的金屬濾布。也可用天然或人造纖維如：棉、毛、合成纖維等編織成各種形式的非金屬濾布。

(c)多孔固體介質(zhì)：如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、不銹鋼粉末。多做成板狀或管狀，耐腐蝕性好，孔隙小，強(qiáng)度高，常用于過(guò)濾含少量微粒的懸浮液，例如白酒、糖液。②過(guò)濾推動(dòng)力包括懸浮液自身產(chǎn)生的壓強(qiáng)差；懸浮液一側(cè)加壓產(chǎn)生的壓強(qiáng)差；過(guò)濾介質(zhì)一側(cè)抽真空產(chǎn)生的壓強(qiáng)差③過(guò)濾阻力包括介質(zhì)阻力和濾餅阻力。大多數(shù)情況下，過(guò)濾阻力主要產(chǎn)生于濾餅阻力。④過(guò)濾速率單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積。過(guò)濾速率=dv/dθ⑤恒壓過(guò)濾與恒速過(guò)濾過(guò)濾速率大小取決于推動(dòng)力與阻力的比值。過(guò)濾阻力隨過(guò)濾進(jìn)行而增大，有兩種過(guò)濾方式：恒壓過(guò)濾：保持推動(dòng)力ΔP不變時(shí)，過(guò)濾速率dv/dθ下降恒速過(guò)濾：保持過(guò)濾速率dv/dθ不變時(shí)，則需要不斷增大推2）助濾劑在過(guò)濾前預(yù)覆在濾布上或添加在濾漿中以提高過(guò)濾速度的物質(zhì)。當(dāng)過(guò)濾的固體顆粒極細(xì)或具有很大的壓縮性時(shí)，過(guò)濾介質(zhì)會(huì)很快被堵塞，所形成的濾餅的孔隙度變小，過(guò)濾層的滲透性大大降低，以至于過(guò)濾操作不能持續(xù)。為防止膠狀微粒對(duì)濾孔的堵塞，常用助濾劑涂在濾布上或按一定比例均勻混合于懸浮液之中，一起進(jìn)入過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，以形成滲透性好、耐壓縮的濾餅，保證濾液通暢流通。種類：食品工業(yè)常用的助濾劑有硅藻土、活性碳、石棉、鋸屑等。要求：助濾劑的表面應(yīng)有吸附膠體的能力；顆粒細(xì)小、堅(jiān)硬、不可壓縮；能防止濾孔堵塞。過(guò)濾操作中的推動(dòng)力和阻力

1）推動(dòng)力推動(dòng)力：指濾餅和過(guò)濾介質(zhì)組成的過(guò)濾層兩側(cè)壓力差，常以作用在懸浮液上的壓力表示。通常工業(yè)上過(guò)濾中推動(dòng)力的來(lái)源有四種：1）懸浮液本身的液柱壓力差，一般不超過(guò)50kPa，稱為重力過(guò)濾；2）在懸俘液表面加壓，一般可達(dá)0.5MPa，稱為加壓過(guò)濾；3）在過(guò)濾介質(zhì)下方抽真空，通常不超過(guò)86kPa真空度，稱為真空過(guò)濾；4）利用慣性離心作用，稱為離心過(guò)濾。

2）過(guò)濾阻力

過(guò)濾阻力是隨著過(guò)濾操作過(guò)程而變化的。在過(guò)濾剛開始時(shí)，只有過(guò)濾介質(zhì)的阻力。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，還有濾餅的阻力。這種阻力將隨著濾餅的厚度的逐漸增加而增加，直至成為過(guò)濾中的主要阻力。

只有當(dāng)采用粒狀過(guò)濾介質(zhì)，且懸浮液中含固體顆粒少時(shí)，濾餅的阻力才可忽略不計(jì)。6.1.2過(guò)濾機(jī)分類按過(guò)濾推動(dòng)力可分為：重力(常壓)過(guò)濾機(jī)加壓過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī)按過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)分：粒狀介質(zhì)過(guò)濾機(jī)濾布介質(zhì)過(guò)濾機(jī)多孔陶瓷介質(zhì)過(guò)濾機(jī)半透膜介質(zhì)過(guò)濾機(jī)按操作方法可分為：間歇式過(guò)濾機(jī)連續(xù)式過(guò)濾機(jī)板框壓濾設(shè)備在洗滌板的左上角的小孔有一與之相通的暗孔，專供洗滌水輸入之用。此孔是洗滌板與過(guò)濾板的區(qū)分之處。當(dāng)濾框內(nèi)充滿濾餅時(shí)，其過(guò)濾速率大大降低或壓力超過(guò)允許范圍，此時(shí)應(yīng)停止進(jìn)料，進(jìn)行濾餅洗滌。濾板和洗滌板在組裝時(shí)必須按順序交替排列，即濾板濾框洗滌板濾框?yàn)V板。過(guò)濾操作時(shí)，洗滌板仍起過(guò)濾板的作用，但在洗滌時(shí)，其下端出口被關(guān)閉，洗滌水穿過(guò)濾布和濾框的全部向?yàn)V板流動(dòng)，并從濾板下部排出。洗滌完后，除去濾餅，進(jìn)行清理，重新組裝，進(jìn)入下一循環(huán)操作。板和框的角端均開有小孔，此時(shí)就構(gòu)成供濾漿或洗滌水流通的孔道?？虻膬蓚?cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿及濾餅的空間。濾板的作用是支撐濾布并提供濾液流出的通道。為此，濾板板面制成各種凸凹紋路。濾板又分成洗滌板和非洗滌板。為了辨別，常在板和框的外側(cè)鑄有標(biāo)志。每臺(tái)板框壓濾機(jī)有一定的總框數(shù)，最多達(dá)60個(gè)。當(dāng)所需框數(shù)不多時(shí)，可取一盲板插入，以切斷濾漿流通的孔道，盲板后面的板和框即失去作用。濾漿由濾框上方通道進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內(nèi)形成濾餅，濾液則穿過(guò)濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板，然后沿濾板的溝槽向下流動(dòng)，由濾板下方的通孔排出。出口處裝有旋塞，可觀察濾液流出的澄清情況。如果其中一塊濾板上的濾布破裂，則出的濾液必然混濁，可關(guān)閉旋塞，待操作結(jié)束時(shí)更換。濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過(guò)濾機(jī)

板框過(guò)濾機(jī)的操作是間歇式的，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理五個(gè)階段。過(guò)濾過(guò)程1)、裝合：將板與框按1-2-3-2-1-2-3的順序，濾板的兩側(cè)表面放上濾布，然后用手動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。2)、過(guò)濾：用泵把濾漿送進(jìn)右上角的濾漿通道，由通道流進(jìn)每個(gè)濾框里。濾液穿過(guò)濾布沿濾板的凹槽流至每個(gè)濾板下角的閥門排出。固體顆粒積存在濾框內(nèi)形成濾餅，直到框內(nèi)充滿濾餅為止。3)、洗滌：將洗水送入洗水通道，經(jīng)洗滌板左上角的洗水進(jìn)口，進(jìn)入板的兩側(cè)表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關(guān)閉。4)、卸渣、整理打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。

在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時(shí)，洗滌速率約為過(guò)濾終了速率的1/4。為什么？結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，占地面積小，過(guò)濾面積大?？筛鶕?jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過(guò)濾能力。對(duì)物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于操作壓力較高（3~10kg/cm2），對(duì)顆粒細(xì)小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產(chǎn)能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以它只適用于小規(guī)模生產(chǎn)。近年出現(xiàn)了各種自動(dòng)操作的板框壓濾機(jī)，使勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕。板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)筒，扇形格(18格)；

濾室；分配頭；動(dòng)盤(18個(gè)孔，分別與扇形格的18個(gè)通道相連)；定盤(三個(gè)凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動(dòng)盤的18個(gè)孔道分成三個(gè)通道)；金屬網(wǎng)；濾布；濾漿槽。轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖動(dòng)盤定盤轉(zhuǎn)筒金屬網(wǎng)濾布濾餅攪拌器洗滌噴頭料漿槽刮刀

轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)

轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)適宜于過(guò)濾懸浮液中中等顆粒、黏度不太大的物料。操作過(guò)程中，可用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速來(lái)控制濾餅厚度和洗滌效果，而且濾布損耗要少。但過(guò)濾推動(dòng)力小、設(shè)備費(fèi)用高是其主要缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)的主要構(gòu)件為一低速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，表面用多孔板或特殊的排水構(gòu)件構(gòu)成，濾布覆蓋其上。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔被隔成若干個(gè)扇形格室，每個(gè)格室有吸管與空心軸內(nèi)的孔道相通，而孔道沿軸向通往軸端的旋轉(zhuǎn)控制閥。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔借控制閥分別與真空管路、洗液貯槽及壓縮空氣管路相通。當(dāng)工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓表面即形成過(guò)濾區(qū)、第一脫水區(qū)、洗滌區(qū)、第二脫水區(qū)、卸料區(qū)和濾布再生區(qū)等工作區(qū)，使過(guò)濾操作循序進(jìn)行。110987654321817161514131112動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)工過(guò)程定盤18格分成6個(gè)工作區(qū)1區(qū)(1~7格)：過(guò)濾區(qū)；2區(qū)(8~10格)：濾液吸干區(qū)；3區(qū)(12~13格)：洗滌區(qū)；4區(qū)(14格)：洗后吸干區(qū)；5區(qū)(16格)：吹松卸渣區(qū)；6區(qū)(17格)：濾布再生區(qū)。過(guò)濾區(qū)(1~2區(qū))，f槽;洗滌區(qū)(3~4區(qū))，g槽

;干燥卸渣區(qū)(5~6區(qū))，h

槽;f槽h槽g槽自動(dòng)連續(xù)操作；適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿；真空下操作，其過(guò)濾推動(dòng)力較低(最高只有1atm)，對(duì)于濾餅阻力較大的物料適應(yīng)能力較差。

轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，藉分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，每個(gè)小過(guò)濾室可依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項(xiàng)操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為:特點(diǎn)：工作過(guò)程過(guò)濾區(qū);洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。6.2離心機(jī)械

離心分離：利用離心力來(lái)達(dá)到懸浮液及乳濁液中固－液、液－液分離的方法通稱離心分離。實(shí)現(xiàn)離心分離操作的機(jī)械稱為離心機(jī)。離心機(jī)用于淀粉、牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用動(dòng)物油、米糠油等食品加工中，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化和固體分級(jí)等工藝過(guò)程。離心機(jī)的主要部件是安裝在豎直或水平軸上的快速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓。鼓壁上有的有孔，有的無(wú)孔。料漿送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)隨鼓旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下實(shí)現(xiàn)分離。在有孔的鼓內(nèi)壁面覆以濾布，則流體甩出而顆粒被截留在鼓內(nèi)，稱為離心過(guò)濾。對(duì)于鼓壁上無(wú)孔且分離的料漿是懸浮液，分離出的密度較大的顆粒沉于鼓壁，而密度較小的流體集中于中央并不斷引出，稱為離心沉降。對(duì)于鼓壁上無(wú)孔且分離的料漿是濁浮液，分離出的兩種液體按輕重分層，重者在外，輕者在內(nèi)，各自從適當(dāng)位置引出，稱為離心分離。分離因數(shù)是用來(lái)表示離心機(jī)分離性能的主要指標(biāo)，其定義是物料所受的離心力與重力之比值，也等于離心加速度與重力加速度之比值。為了從離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)分別引出輕、重液體，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)上方設(shè)有擋板，擋板上方設(shè)置輕、重液引出通道及溢流堰。懸浮液是由液體和懸浮于其中的固體顆粒組成的系統(tǒng)。固體顆粒是由許多單個(gè)顆粒及聚集在一起的顆粒團(tuán)組成的混合體。乳濁液是由液體和懸浮于其中的一種或數(shù)種其他液體所組成的系統(tǒng)，其中至少有一種液體是以液珠的形式，均勻地分散于一個(gè)不和它互溶的液體之中。乳濁液的穩(wěn)定性低，當(dāng)懸浮液珠達(dá)一定的大小時(shí)（臨界的大小等于０.４～０.５μｍ）,組成它的兩相會(huì)較快地分層。離心機(jī)分類(1)按分離因數(shù)的大小可分為常速離心機(jī)、高速離心機(jī)及超高速離心機(jī)。常速離心機(jī)：Kc＜3000，主要用于分離顆粒不大的懸浮液和料的脫水。高速離心機(jī)：3000＜Kc＜50000，主要用于分離乳濁液和細(xì)粒懸浮液。超高速離心機(jī)：Kc＞50000，主要用于分離極不易分離的超微細(xì)粒懸浮液和高分子膠體懸浮液。（２）按操作原理的不同可分為：過(guò)濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)及分離離心機(jī)過(guò)濾離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，借離心力實(shí)現(xiàn)過(guò)濾分離，分離因數(shù)不大，適用于易過(guò)濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離以及物料的脫水。沉降離心機(jī)：鼓壁上無(wú)孔，借離心力實(shí)現(xiàn)沉降分離。分離離心機(jī)：鼓壁上無(wú)孔，分離因數(shù)在3000以上，主要用于乳濁液的分離和懸浮液的增濃或澄清。（３）按操作方式的不同可分為：

間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)

一、螺旋分離原理與設(shè)備

分離因數(shù)高，能實(shí)現(xiàn)懸浮液的脫水、澄清、分級(jí)的操作。應(yīng)用于食品、輕化工、環(huán)境污水治理方面。有沉降和螺旋離心機(jī)兩類。工作原理：1、電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓7旋轉(zhuǎn)2、行星差速器9帶動(dòng)主軸及螺旋輸送器旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)鼓存在差速。3、物料進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力作用下，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成環(huán)形液池，重相固體顆粒在沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上。4、沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上的顆粒被螺旋推送至轉(zhuǎn)鼓小端出口，排除卸料。螺旋離心機(jī)的主要部件1、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)鼓筒體、轉(zhuǎn)鼓大端軸頸的凸緣上開有分離液出口、轉(zhuǎn)鼓小端有出渣口（出渣口形式和耐磨性很重要）2、螺旋作用：利用螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的轉(zhuǎn)速差將沉降在轉(zhuǎn)鼓壁的沉渣輸送到轉(zhuǎn)鼓小端的出渣口排出。有連續(xù)整體螺旋根據(jù)使用場(chǎng)合、用途的不同，螺旋分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑、長(zhǎng)度、錐角以及螺旋部件的螺距、螺距與螺旋直徑的比值等參數(shù)均可發(fā)生變化。5.高速管式離心機(jī)高速管式分離機(jī)主要用于生物醫(yī)學(xué)、中藥制劑、保健食品、飲料、化工等行業(yè)的液一固兩相或液一液一固三相分離。最小分離顆粒為1mm，特別對(duì)一些液一固相比重差異小、固體粒徑細(xì)、含量低、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)等物料的提取、濃縮、澄清較為適用。

轉(zhuǎn)鼓由上蓋8、帶空心軸的底蓋3和管狀的轉(zhuǎn)鼓18組成，鼓內(nèi)沿軸向裝有對(duì)稱的四片翅片4，使進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的液體很快地達(dá)到轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。被澄清的液體從轉(zhuǎn)鼓上端出液口排出，進(jìn)入積液盤7和9，再流出。固體則留在轉(zhuǎn)鼓上，待停機(jī)后再清除。下部有進(jìn)料口20。物料進(jìn)入進(jìn)料口后經(jīng)噴嘴和底蓋的空心軸進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓。物料由底部進(jìn)液口射入，離心力迫使料液沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁向上流動(dòng)，且因料液不同組分的密度差而分層。對(duì)于液一液物系，密度大的液相形成外環(huán)，密度小的液相形成內(nèi)環(huán)，流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部各自的排液口排出。如圖(a)所示，微量固體沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，待停機(jī)后人工卸出。對(duì)于液一固物系，密度較大的固體微粒逐漸沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成沉渣層，待停機(jī)后人工卸出，澄清后的液相流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部的排液口排出，如圖6.23(b)所示。立式離心機(jī)該機(jī)可用于水果、蔬菜榨汁，植物蛋白回收及冷凍濃縮的冰晶分離等，也可用于糖類結(jié)晶食品的精制及脫水蔬菜制造的預(yù)脫水過(guò)程。振動(dòng)式：工作時(shí)沿垂直方向振動(dòng)。在離心力作用下，濾液穿過(guò)籃網(wǎng)飛散過(guò)濾，并由下部排出。而固形物則緊貼籃網(wǎng)向上移動(dòng)，并由上部排出機(jī)外。自動(dòng)排料式：錐形籃子周圍設(shè)有籃網(wǎng)，籃子帶動(dòng)原液高速回轉(zhuǎn)，濾液在離心力作用下穿過(guò)籃網(wǎng)由下部排出。而固形物則附著在籃網(wǎng)表面，同時(shí)沿錐面不斷向上推移，由上部落下自動(dòng)排出機(jī)外。二、碟片式離心分離原理與設(shè)備一、碟片分離原理與結(jié)構(gòu)碟片離心分離機(jī)有兩種工藝用途：澄清用和分離用，區(qū)別在于轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)上的碟片和出液口，具體:1、澄清用的離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓碟片不開孔，出液口只有一個(gè)。懸浮液從中心管加入，經(jīng)碟片底架引到轉(zhuǎn)鼓下方，密度大的固相顆粒沿碟片上表面向中間流動(dòng)，由轉(zhuǎn)鼓上部的出液口排出。2、分離用的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓，物料從中心管加入，由底架分配到碟片層的中性孔位置，分別進(jìn)入各碟片間，成薄層分離。密度小的輕液沿碟片上表面向中心流動(dòng)，由輕液口排出，重液則沿碟片下表面流向轉(zhuǎn)鼓外層，經(jīng)重液口排出。乳濁液含有少量固相時(shí)，它們則沉積轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，定期排渣。6.3旋流分離器旋流分離器是利用離心力進(jìn)行濕法分級(jí)的設(shè)備，用途很廣，例如脫泥、除砂、回收溶劑、濃縮等。食品工業(yè)多用于淀粉加工中分離胚芽、纖維及蛋白質(zhì)，也可用于洗滌淀粉和除砂等。其分級(jí)作業(yè)的分級(jí)粒度為0.003～0.25ｍｍ，濃縮或澄清的分級(jí)粒度小于15μｍ。旋液分離器由進(jìn)料管1、溢流管2、圓管3和錐管4等部分組成。旋流分離器由聚氨酯、人造橡膠、硬鎳鑄鐵、合金鋼、玻璃纖維以及配有橡膠、聚氨酯、陶瓷、輝綠巖等襯里的鋼制或鋁制筒體等材料制成。和其他分離機(jī)相比，旋流分離器有很多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、無(wú)傳動(dòng)部分、占地面積小。使用維護(hù)方便；物料在機(jī)器內(nèi)停留時(shí)間短、生產(chǎn)率高；能在密閉的條件下加工，產(chǎn)品質(zhì)量高。環(huán)境衛(wèi)生和勞動(dòng)條件較好；便于連續(xù)作業(yè)和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁易磨損。旋液分離器和旋風(fēng)分離器的比較相同點(diǎn)：①原理相同，都采用離心分離的方法除去內(nèi)部雜質(zhì)。②結(jié)構(gòu)相同，就單個(gè)分離器而言，其結(jié)構(gòu)大致相同。不同點(diǎn)：①用途不同，旋液分離器用于從液體中分離固體雜質(zhì)，旋風(fēng)分離器用于從氣體中分離固體雜質(zhì)。②設(shè)備體積不同，旋液分離器由于用于液體分離，其密度較大，固單個(gè)分離器的體積較??；而旋風(fēng)分離器由于用于氣體分離，其密度較小，固分離器的體積較大。③設(shè)備組裝方式不同。為了提高生產(chǎn)率，旋液分離器一般多個(gè)分離器并聯(lián)使用，而旋風(fēng)分離器一般單個(gè)分離器即可使用。6.4溶劑萃取設(shè)備萃取是分離和提純有機(jī)化合物常用的操作之一。應(yīng)用萃取可以從固體或液體混合物中提取出所需要的物質(zhì)，也可以用來(lái)洗去混合物中少量的雜質(zhì)。通常稱前者為抽提或萃取，后者為洗滌。萃取是利用物質(zhì)在兩種不互溶(或微溶)溶劑中分配特性的不同來(lái)達(dá)到分離、提純或純化日的的一種操作。6.4.1蘋取原理

設(shè)溶液由有機(jī)化合物X溶解于溶劑A構(gòu)成。要從其中萃取X，我們可選擇一種對(duì)X溶解度極好，而與溶劑A不相混溶和不起化學(xué)反應(yīng)的溶劑B。把溶液放入分液漏斗中，加入溶劑B，充分振蕩。靜置后，由于A和B不相溶，故分成兩層，利用分液漏斗進(jìn)行分離。

此萃取過(guò)程中X在B、A兩相間的濃度比，在一定溫度下，為一常數(shù)，叫做分配系數(shù)，以K表示，這種關(guān)系叫做分配定律。即：

K=CB/CA此操作可重復(fù)多次進(jìn)行6.4.2溶劑萃取設(shè)備的分類根據(jù)料液和溶劑接觸的次數(shù)及接觸時(shí)的流動(dòng)方向，溶劑萃取設(shè)備可以分成單級(jí)萃取設(shè)和多級(jí)萃取設(shè)備，后者又可分為錯(cuò)流接觸設(shè)備和逆流接觸萃取設(shè)備。多級(jí)逆流萃取過(guò)程具有分離效率高、產(chǎn)品回收率高、溶劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)生產(chǎn)最常用的萃取流程。多級(jí)萃取設(shè)備也有多種類型，如混合沉降器、篩板萃取塔、填料萃取塔等。根據(jù)操作方式不同，溶劑萃取設(shè)備可分成間歇萃取設(shè)備和連續(xù)萃取設(shè)備。根據(jù)分離物系構(gòu)成的不同，溶劑萃取設(shè)備可分成液一液萃取設(shè)備和液一固萃取設(shè)備。6.4.3液一液萃取設(shè)備液一液萃取設(shè)備按照接觸的方式不同，可以分為逐級(jí)式和微分式兩大類。一、蒸發(fā)分離的原理和特點(diǎn)二、真空濃縮的附屬裝置三、單效真空濃縮設(shè)備四、多效真空濃縮流程五、蒸發(fā)設(shè)備選型主要內(nèi)容：

第三節(jié)蒸發(fā)分離機(jī)械與設(shè)備第一節(jié)蒸發(fā)分離的原理和特點(diǎn)一、蒸發(fā)分離的原理：從溶液中除去部分溶劑的單元操作。二、分類(一)按二次蒸汽利用次數(shù)分1、單效濃縮裝置2、多效濃縮裝置(二)按料液流程分：1、循環(huán)式：自然與強(qiáng)制循環(huán)2、單程式

(三)按加熱器結(jié)構(gòu)分1、盤管式濃縮器。2、中央循環(huán)管式濃縮器3、升膜式濃縮器4、降膜式濃縮器。5、片式濃縮器。6、刮板式濃縮器。7、外加熱式濃縮器。真空濃縮設(shè)備概述

真空濃縮：在負(fù)壓下，以較低溫度濃縮。

特點(diǎn)：

(1)料液沸點(diǎn)低，濃縮速度快。

(2)能用低壓蒸汽為熱源。

(3)利于保持食品營(yíng)養(yǎng)成分。

(4)能耗小。

(5)真空系統(tǒng)投資大，功耗大。

(6)沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)潛熱增大。蒸發(fā)器的選擇1、按物料特性進(jìn)行選擇：熱敏性、結(jié)垢性、發(fā)泡性、結(jié)晶性、粘滯性、腐蝕性2、蒸發(fā)設(shè)備的選擇原則：3、蒸發(fā)器選擇是要考慮的因素：?jiǎn)涡д舭l(fā)機(jī)械與設(shè)備由加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。料液由泵打入，在加熱管底部時(shí)充滿加熱管。隨料液上升，逐漸產(chǎn)生二次蒸汽料液在加熱管中部沸騰汽化。料液在上部產(chǎn)生大量的二次蒸汽，流速可達(dá)20-30m/s。由二次蒸汽的抽提力拉動(dòng)液體沿管壁呈膜狀在管內(nèi)上升，并不斷蒸發(fā)。優(yōu)點(diǎn)：占地少，傳熱效率較高，料液受熱時(shí)間短，在加熱管內(nèi)停留10—20s。適于濃縮熱敏、易起泡和粘度低的液料。缺點(diǎn)是一次濃縮比低，進(jìn)料流量需嚴(yán)格控制。一、升膜式蒸發(fā)器升膜式蒸發(fā)器動(dòng)畫

二、降膜式蒸發(fā)器①利用重力作用成膜，能蒸發(fā)粘度較大的料液，且受熱時(shí)間短，適于熱敏性強(qiáng)的物料；②料液的沸點(diǎn)均勻，有效溫差較大，傳熱效果好，節(jié)約蒸汽。③蒸發(fā)管較長(zhǎng)，沸騰泡沫易受熱破裂，因此適于蒸發(fā)易生泡沫的物料；④清洗方便；⑤適于濃度較大，不易結(jié)晶、結(jié)垢的物料。目前這類設(shè)備在乳品、果汁等食品工業(yè)中應(yīng)用最廣。特點(diǎn)：降膜式蒸發(fā)器動(dòng)畫

四、刮板式蒸發(fā)器有立式、臥式兩類。加熱時(shí)間為2～3S。加熱區(qū)域可分成幾段，采用不同壓力的蒸汽特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，適于高粘度（最高達(dá)100Pa.s）的料液或含有懸浮顆粒的料液。多功能刮板濃縮罐立式刮板式濃縮器五、離心式蒸發(fā)器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度高料液停留時(shí)間極短，約1s，制品品質(zhì)優(yōu)良，能較好保持原有色、香、昧和營(yíng)養(yǎng)成分。適于熱敏性物料，是一種新型、高效的濃縮設(shè)備。但對(duì)粘度大、易結(jié)晶的料液不適用，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。單元操作：蒸發(fā)原料液完成液加熱蒸汽冷凝水二次蒸汽六、夾套式蒸發(fā)器中小型濃縮設(shè)備。由圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成。適于果醬、蜜餞、糖漿、乳品、豆?jié){晶、食用膠等高粘度料液的濃縮。主要技術(shù)參數(shù)蒸發(fā)量300L／h，蒸汽耗用量340kg／h，蒸汽壓力＜196kPa，真空度82．9～88.0kPa。七、盤管式蒸發(fā)器亦稱盤管式濃縮鍋，由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。料液分批濃縮。二次蒸汽由上部排入汽液分離室，成品由鍋底卸出。單元操作：蒸發(fā)盤管式真空濃縮機(jī)組成:蒸發(fā)器、加熱盤管分離器、儀表箱水力分離器特點(diǎn)：體積小、成本低操作維修方便型號(hào)：1000型700型

300型蒸發(fā)量：300－1000kg/h加熱面積：3－10m2八、中央循環(huán)管式蒸發(fā)器加熱室中中央循環(huán)管的截面一般為加熱管束總面積的40％以上。料液由于受熱程度不同，產(chǎn)生重度差，從二次蒸汽從邊上上升、料夜從中間下降，在分離室進(jìn)行汽液分離。二次蒸汽由頂部排出。料液經(jīng)中央循環(huán)管下降，被二次蒸汽提升再進(jìn)入加熱管束，形成自然循環(huán)。濃縮后的制品由底部卸出。該類蒸發(fā)器在國(guó)內(nèi)糖廠應(yīng)用較多。中央循環(huán)管蒸發(fā)器動(dòng)畫

九、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環(huán)泵組成。料液強(qiáng)制循環(huán)，在加熱器出口減壓、沸騰，分離室內(nèi)進(jìn)行汽液分離；該蒸發(fā)器為分批作業(yè)優(yōu)點(diǎn)為流速大，達(dá)3-4m/s，傳熱系數(shù)較高，可防止料液結(jié)垢；當(dāng)加熱蒸汽與料液之間的溫差較小時(shí)（3-5℃），仍可進(jìn)行操作。不足是動(dòng)力消耗大．強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器動(dòng)畫強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器這是燒堿廠的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器單元操作：蒸發(fā)外循環(huán)連續(xù)式真空濃縮機(jī)生產(chǎn)能力：1000kg/h十、板式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)時(shí)間很短，2s左右，液流分布均勻，不易結(jié)垢。傳熱系數(shù)高。可處理高粘度的料液，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸清洗方便可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖汁，低鹽醬油等多種食品的濃縮。板式濃縮裝置板式四效蒸發(fā)器1效2效3效4效第四效蒸發(fā)器第五章傳熱食品工程原理真空濃縮設(shè)備的附屬裝置

主要附屬裝置：捕集器、冷凝器、蒸汽噴射器和真空裝置等。一、捕集器（一）慣性捕集器：在二次蒸汽流的通道上設(shè)置擋板，一般其直徑比二次熱汽入口直徑大2.5～3倍。（二）離心型捕集器：利用離心力分離。在蒸汽流速較大時(shí)，分離效果較好，但阻力亦較大。二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，對(duì)不凝氣體分離，減輕真空系統(tǒng)負(fù)荷。（一）間接式冷凝器

二次蒸汽與冷卻水間接傳熱，有列管式、板式、螺旋板式和淋水管式。特點(diǎn)：冷凝液可回收利用，但傳熱效率低，故用作冷凝的較少。（二）直接式冷凝器（混合式）

分為逆流式和噴射式。二次蒸汽與冷卻水直接接觸而冷凝。1．逆流式冷凝器2、噴射式冷凝器安裝要求：①水泵至噴射器冷卻水入口的管路，盡量減少管件和彎頭，減小阻力損失；②排水管要求垂直，如必須曲折時(shí)，折角不大于45°,轉(zhuǎn)折不多于兩次；③各接口要求嚴(yán)密，避免泄漏；④連接擴(kuò)散管出口的尾管長(zhǎng)度，一般在2m以上，且不伸入循環(huán)水池之水中。三、真空裝置(一)作用：1\降低濃縮鍋內(nèi)壓力，使料液在低溫下沸騰。

2\抽出不凝結(jié)氣體，保證系統(tǒng)的真空度，

不凝氣體來(lái)源：①溶解于冷卻水中的空氣。②料液中分解的氣體。③設(shè)備泄漏。(二)常用真空裝置

1、蒸汽噴射器

2、往復(fù)式真空泵

3、水環(huán)式真空泵蒸汽噴射泵優(yōu)點(diǎn)是抽氣量大，真空度高，安裝運(yùn)行和維修簡(jiǎn)便，價(jià)廉，占地面積小。缺點(diǎn)是要求蒸汽壓力較高，蒸汽量穩(wěn)定，需要較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，才能達(dá)所需真空度。排出的氣體還有微小壓強(qiáng)。四、真空泵（一）往復(fù)式真空泵（二）水環(huán)式真空泵（水環(huán)泵）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電機(jī)直聯(lián)，內(nèi)部不需潤(rùn)滑，可使排出氣體免受污染，排氣量較均勻，工作平穩(wěn)可靠。但因高速運(yùn)轉(zhuǎn)，水的沖擊使葉輪與輪殼磨損，造成真空度下降，需經(jīng)常更換零件。效率較低，為30％～50％。真空度較低，為2.0～4.0kPa。水環(huán)真空泵工作原理多效真空濃縮操作流程（三效為例）第四節(jié)多效真空濃縮設(shè)備單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水并流（順流）３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流３效蒸發(fā)流程圖完成液完成液?jiǎn)卧僮鳎赫舭l(fā)三效逆流真空濃縮機(jī)

主要用于果醬的濃縮蒸發(fā)量：12000kg/h1效2效3效料液溫度：7257420C加熱溫度：14372570C加熱面積：15200150m2成品濃度：5％－28％一、順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備（一）組成與流程（二）用途和特點(diǎn)這種設(shè)備適用于牛乳、果汁等熱敏性物料的濃縮，效果好，質(zhì)量高，蒸汽與冷卻水的消耗量均較低，并配有清洗裝置，操作方便。(三)主要技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)能力（水分蒸發(fā)量）為1200kg／h；殺菌條件為86—92℃保溫24s；一效加熱溫度為83～90℃；一效蒸發(fā)溫度為70～75℃；二效加熱溫度為68～74℃；二效蒸發(fā)溫度48～52℃；物料受熱時(shí)間為3min；蒸汽壓力（表壓）為500kPa；蒸汽消耗量為620kg／h；冷卻水耗量為12t/h。順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備單元操作：蒸發(fā)雙效降膜真空濃縮機(jī)

主要用于奶、果汁的濃縮蒸發(fā)量：2400kg/h1效2效料液溫度：73480C加熱溫度：84700C加熱面積：23.612.2m2成品濃度：45％－50％二、混流式三效降膜真空濃縮設(shè)備（一）組成與流程（二）用途與特點(diǎn)

這種設(shè)備適用于牛乳等熱敏性液料的濃縮操作，其特點(diǎn)如下：

(1）采用真空降膜蒸發(fā)，液料受熱時(shí)間短，蒸發(fā)溫度低、產(chǎn)品質(zhì)量好。

(2)三效蒸發(fā)，配有熱壓泵和預(yù)熱器，節(jié)省蒸汽和冷卻水用量。

(3）操作穩(wěn)定，清洗方便，符合食品衛(wèi)生要求。

(4）連續(xù)生產(chǎn)，處理量較大。

（三）主要技術(shù)參數(shù)

處理鮮乳量3600～4000kg／h；蒸發(fā)溫度：第一效70℃，第二效57℃。第三效44℃；進(jìn)料濃度為12％（總?cè)楣腆w含量)；出料濃度為48％（總?cè)楣腆w含量)；蒸汽消耗量為800kg／h；冷卻水消耗量為21t／h（以進(jìn)水溫度16℃，排水溫度38℃計(jì));電動(dòng)機(jī)總功率為25kW。第五節(jié)選型一、選型要求和應(yīng)考慮的因素

（一）料液的性質(zhì)

包括成分組成、粘滯性、熱敏性、發(fā)泡性、腐蝕性，是否含有固體、懸浮物、是否易結(jié)晶、結(jié)垢等。

（二）工藝要求

包括處理量、蒸發(fā)量二料液和濃縮液的進(jìn)出口的濃度和溫度、連續(xù)作業(yè)和間歇作業(yè)等。

（三）產(chǎn)品質(zhì)量要求

符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。色、香、味和營(yíng)養(yǎng)成分等。

（四）當(dāng)?shù)刭Y源條件

包括熱源、氣象、水質(zhì)、水量和原料供給情況等。

（五）經(jīng)濟(jì)性和操作要求

包括廠房占地面積和高度、設(shè)備投資限額和傳熱效果、熱能利用、操作和維修是否方便等。二、選型原則

（一）物料的粘度

料液的原有粘度及蒸發(fā)過(guò)程中粘度不斷增大，使物料流速降低，傳熱系數(shù)減少，生產(chǎn)能力下降，對(duì)這種物料，宜選強(qiáng)制循環(huán)型、刮板式或降膜式蒸發(fā)器。

（二）熱敏性對(duì)熱敏性強(qiáng)的物料，濃縮時(shí)要求受熱時(shí)間短、溫度低，否則易引起分解或變質(zhì)；一般宜選液料在器內(nèi)停留時(shí)間短，真空度較高的薄膜蒸發(fā)器，如片式、離心式的蒸發(fā)設(shè)備。若允許料液在較低溫下，較長(zhǎng)時(shí)間受熱，或液料濃度較低，濃縮比不高時(shí)，可用盤管式真空蒸發(fā)器。

（三）結(jié)垢性結(jié)垢是液料在濃縮過(guò)程中因粘度增大、懸浮的微粒積沉、局部焦化過(guò)熱等因素所造成。結(jié)垢后，增加熱阻，降低傳熱系數(shù)，甚至使作業(yè)無(wú)法運(yùn)行。故宜選刮板式或強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器。

（四）結(jié)晶性若濃縮過(guò)程中有晶體析出，易沉積于傳熱面上，影響傳熱效果，宜選帶攪拌的或強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器。刮板式蒸發(fā)器亦適用。

（五）發(fā)泡性

有些液料在濃縮時(shí)產(chǎn)生大量汽泡，會(huì)污染附屬裝置，還造成液料的損失，故應(yīng)考慮消除汽泡；一般采用升膜式、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器，因其液料的流速大，具有破泡作用。此外標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器裝有較大的汽液分離室，亦可使用。對(duì)發(fā)泡嚴(yán)重的物料，可采用加人適當(dāng)?shù)南輨S油、植物油等）的方法。（六）腐蝕性液料的酸度高時(shí)，在蒸發(fā)中易對(duì)設(shè)備的金屬部件產(chǎn)生腐蝕，宜用防腐蝕且導(dǎo)熱性良好的蒸發(fā)器。（七）蒸發(fā)量蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的大小取決于傳熱速率，一般傳熱面積小時(shí)，宜選用攪拌式濃縮鍋、單效膜式等蒸發(fā)器。傳熱面積大時(shí)，為減少蒸汽耗量，宜選用多效、膜式、離心式等蒸發(fā)設(shè)備。

（八）經(jīng)濟(jì)性濃縮設(shè)備的熱能消耗較大，節(jié)能是選型的重要因素。從提高熱能的經(jīng)濟(jì)性考慮，宜選用帶蒸汽噴射器或多效蒸發(fā)器。6.5膜分離設(shè)備一、膜分離的基本概念1、膜分離的原理：用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法，稱為膜分離。2、分類：按膜材料的來(lái)源：天然膜和合成膜按膜材料的化學(xué)組分：纖維素酯類膜和非纖維素酯類膜按膜斷面的物理形態(tài)：對(duì)稱膜、不對(duì)稱膜和復(fù)合膜按膜的形狀：平板膜、管式膜和中空纖維膜二、膜分離有四個(gè)顯著特點(diǎn)①風(fēng)味和香味成分不易失散；②易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫穩(wěn)定等。③不存在相變過(guò)程，節(jié)約能量。④工藝適應(yīng)性強(qiáng)，處理規(guī)模可大可小，操作維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

反滲透：利用反滲透膜選擇性只能透過(guò)溶劑（通常是水）的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力一克服溶液的滲透壓，是溶劑通過(guò)反滲透膜而從溶液中分離出來(lái)的過(guò)程。（a）滲透，(b)滲透平衡．(c)反滲透三、膜分離的方法與原理

當(dāng)純水與溶液用一張能透過(guò)水的半透膜隔開時(shí)，純水將自發(fā)地向溶液側(cè)滲透。水分子的這種流動(dòng)推動(dòng)力，即是半透膜兩側(cè)水的化學(xué)勢(shì)的差值。這種現(xiàn)象稱為滲透。

滲透要一直進(jìn)行到溶液側(cè)的壓力高到足以使水分子不再流動(dòng)為止。平衡時(shí)，此壓力即為溶液的滲透壓。

如果往溶液側(cè)加壓，使溶液側(cè)與純水側(cè)的壓差大于滲透壓，則溶液中的水將通過(guò)半透膜流向純水側(cè)，此即反滲透過(guò)程。反滲透過(guò)程的推動(dòng)力為(Δ

p﹣pπ)，其中，Δ

p為溶液側(cè)和透過(guò)液的壓力差，pπ為溶液側(cè)的滲透壓。但在反滲透過(guò)程中，由于半透膜不可能對(duì)溶質(zhì)具有100%的脫除特性，所以一般而言，透過(guò)液并非純水，而是含有溶質(zhì)的稀溶液。工作原理示意圖

超濾(ultrafiltration，UF)

應(yīng)用孔徑為5～1000nm的超濾膜來(lái)過(guò)濾含有大分子或微細(xì)粒子的溶液，使大分子或微細(xì)粒子從溶液中分離的過(guò)程稱之為超濾。

與反滲透類似，超濾的推動(dòng)力也是壓差，在溶液側(cè)加壓，使溶劑透過(guò)膜而得到分離。與反滲透不同的是，在超濾過(guò)程中，小分子溶質(zhì)將隨同溶劑一起透過(guò)超濾膜。超濾之所以能截留大分子和微粒，在于膜表面孔徑機(jī)械篩分機(jī)理、膜孔阻塞的阻滯機(jī)理和膜表面及膜孔對(duì)粒子的一次吸附機(jī)理。象反滲透一樣，超濾也存在濃差極化問題，即在溶液透過(guò)膜時(shí)，溶質(zhì)在高壓側(cè)溶液與膜的界面上發(fā)生溶質(zhì)的積聚，使膜界面上溶質(zhì)濃度高于主體溶液的濃度。

超濾截留的溶質(zhì)多數(shù)是高分子或膠體物質(zhì)，濃差極化時(shí)這些物質(zhì)會(huì)在膜表面上形成凝膠層，嚴(yán)重地阻礙流體的流動(dòng)，結(jié)果使透水速度急劇下降。此時(shí)若增加操作壓力，只能增加溶質(zhì)在凝膠層上的聚積，使膠層厚度增加，導(dǎo)致超濾速度下降。因此，增大膜界面附近的流速以及減薄凝膠層厚度是十分重要的。超濾的用途①澄清除去懸浮的微小顆粒（處理果汁、葡萄酒、醋）②成分調(diào)整（牛奶、淀粉、酵母、葡萄糖、氨基酸等）③濃縮（乳液、全蛋產(chǎn)品、膠體等）④分子溶液的脫鹽⑤污染控制（油脂、漂白污水、色料廢液等過(guò)濾）電滲析是在外電場(chǎng)的作用下，利用一種特殊膜(離子交換膜)對(duì)離子具有不同的選擇透過(guò)性而使溶液中的陰、陽(yáng)離子與其溶劑分離的操作過(guò)程。電滲析工作原理圖

純水的主要特征，一是不導(dǎo)電，二是極性較大。當(dāng)水中有電解質(zhì)(如鹽類離子)存在時(shí)，其導(dǎo)電性就增強(qiáng)。電滲析正是利用含離子溶液在通電時(shí)發(fā)生離子遷移這一特點(diǎn)。由于電滲析器兩極間交替排列多組的陽(yáng)、陰離子交換膜，而陽(yáng)膜只允許水中的陽(yáng)離子透過(guò)而排斥阻擋陰離子；陰膜只允許水中陰離子透過(guò)而排斥阻擋陽(yáng)離子。在外電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)膜向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)，陰離子