第二章 原料預處理設備與機械1

第二章原料預處理機械與設備內蒙古農業(yè)大學食品科學學院

陳忠軍副教授一、原料清洗機械浮選機洗果機鼓風式清洗機滾筒式清洗機第一節(jié)清洗機械與設備（一）浮洗機用途：浮洗機主要用來洗滌水果類原料，該設備一般配備流送槽輸送原料，目前果汁生產線上常配此設備。構成：它主要由洗槽、滾筒輸送機、機架及傳動裝置構成。浮洗機構造

1—提升機；2—翻果輪；3—洗槽；4—噴淋水管；5—檢選臺；6—滾筒輸送機；7—高壓水管；8—排水口（二）洗果機

洗果機是中小型企業(yè)較為理想的果品清洗機，其結構緊湊，清洗質量好，造價低，使用方便。洗果機主要由洗槽、刷輥、噴水裝置、出料翻斗及機架、傳動裝置等組成，結構如下圖所示。洗果機工作原理及示意圖1—進料口；2—洗槽；3—刷輥；4—噴水裝置5—出料翻斗6—出料口（三）鼓風式清洗機用途：鼓風式清洗機適合于果蔬原料的清洗。其清洗原理是用鼓風機把空氣送進洗槽中，使洗槽中的水產生劇烈的翻動，對果蔬原料進行清洗。特點：由于利用空氣進行攪拌，因而既可加速污物從原料上洗除，又能在強烈的翻動下保護原料的完整性。1、鼓風式清洗機的結構鼓風式清洗機主要由洗槽、輸送機、噴水裝置、空氣輸送裝置、支架及電動機、傳動系統(tǒng)等組成。1—洗槽；2—噴水裝置；3—壓輪；4—鼓風機；5—支架；6—鏈條；7—空氣輸送裝置；8—排水管；8—斜槽；9—原料；10—輸送機2、主要技術參數計算（1）生產能力

鼓風式清洗機的生產能力，可用下式進行計算：（2）鼓風機的選擇要選擇合適的鼓風機，必須先求出鼓風機所需的風量和風壓，然后查鼓風機的性能曲線選擇合適的規(guī)格型號。風量：鼓風機的風量可按照水槽的水面面積來確定，一般取1平方米水面面積需空氣量每秒0.025立方米。鼓風機所需全壓N/m2等于空氣在輸送過程中的動壓頭，因阻力產生的壓頭及洗槽中水的靜壓頭之和：γ2—水的密度h—在吹泡管上方的液層高度（3）鼓風機所需的功率（四）滾筒式清洗機用途：滾筒式清洗機適合清洗柑橘、橙、馬鈴薯等質地較硬的物料，構成：主要由清洗滾筒、噴水裝置、機架和傳動裝置等組成。工作原理：清洗原理是將原料置于清洗滾筒中，借清洗滾筒的轉動，使原料在其中不斷地翻轉，同時用水管噴射高壓水來沖洗翻動的原料，達到清洗的目的。滾筒式清洗機示意圖1—傳動軸；2—出料槽；3—清洗滾筒；4—摩擦滾圈；5—進料斗；6—傳動系統(tǒng)；7—傳動輪；8—噴水管；9—托輪；10—集水斗滾筒傾斜角5°；轉速8rpm;直徑1000mm;長度約3500mm二、容器清洗機械（一）容器清洗的基本方法

分為浸泡、噴射和刷洗三種。（1）浸泡（2）噴射（3）刷洗浸泡：將瓶子浸沒于一定濃度、一定溫度的洗滌劑或燒堿液中，利用它們的化學能和熱能來軟化、乳化或溶解粘附于瓶上的不清潔物，并加以殺菌。浸泡過程中浸瓶時間對清洗效果的影響較大。浸瓶操作時應注意兩點：（1）利用NaOH浸泡玻璃容器時，其最高濃度為5%，溫度65～75℃，超過此溫度和濃度則會對玻璃瓶有損害（燒剝）；（2）當用多個浸泡槽浸泡玻璃容器時，各浸泡槽之間溫度差必須在25℃以下。如溫差過大，玻璃容器可能破損。噴射：洗滌劑或清水在一定的壓力（0.2～

0.25MPa）下，通過一定形狀的噴嘴對容器的內外進行噴射，利用洗滌劑的化學能和運動能去除污物。注意：在用洗滌劑噴射時，若洗液流量太大，洗滌劑會發(fā)泡，此時要添加消泡劑。刷洗：用旋轉洗刷將污物刷洗掉。此法是用機械方法直接接觸污物，去污效果好。刷洗易出現的問題是：（1）較難實現連續(xù)式洗瓶；（2）轉刷遇到油污瓶，會污染刷子；（3）若遇到破瓶，會切斷轉刷的刷毛，使毛刷失效并污染其他凈瓶；（4）須經常更換毛刷。

（二）半機械式洗瓶裝置用途：半機械式洗瓶裝置用于清洗玻璃瓶。構成：由浸泡槽、刷瓶機、沖瓶機、瀝干器等單機組成的，結構簡單，生產能力小。1、浸泡槽

浸泡槽用來浸泡臟瓶2、刷瓶機1—機架；2—轉刷套；3—毛刷；4—電機；5—轉刷機頭；6—防護罩用途：刷瓶機用來進一步刷去殘留在瓶內的污物。結構：毛刷一般成對地安裝在機頭兩邊，毛刷桿插入轉刷套2的孔中。然后用轉刷套上徑向安裝的螺釘將毛刷桿壓緊，固定毛刷。設置有防護罩。特點：結構簡單，制造方便。但使用時毛刷損壞較多，且要求操作人員注意力集中，以免出現瓶子被甩出的情況。3、洗液槽用途：洗液槽主要是將經刷洗后的瓶子再進行氯水浸泡。此種浸泡的目的是消毒和去除刷下的污物，浸泡時間較短。結構：洗液槽為一矩形槽，在其適當位置設置進水管和排水管，使用中定時、定量投放漂白粉。4、沖瓶機用途：沖瓶機的作用是將瓶中的洗液沖凈。1—轉動圓盤；2—防水罩；3—噴頭；4—水管；5—蝸輪蝸桿減速器5、瀝干器瓶子倒置于瀝干器上，瀝干瓶內殘留水分。瀝干器有兩種形式。圓盤式：在一根立柱上置一圓盤，圓盤上開有與沖瓶機圓盤上相同的錐孔，圓盤可手工或利用機械轉動，瓶子在轉動過程中瀝干。輸送式：水平輸送機的傳送鏈條上連接塑料制成的瓶托，瓶托中間為錐孔，瓶子倒置在瓶托上，邊輸送邊瀝干。（三）全自動洗瓶機全自動洗瓶機是靠多次洗液浸泡和多次噴射來獲得滿意的洗凈效果的。瓶子一般需要經過預浸泡、多次洗液浸泡、洗液噴射、熱水噴射、溫水噴射、冷水噴射及凈水噴射等過程進行洗滌。全自動洗瓶機多為箱式，按照瓶子進出機器得方式分為單端式和雙端式全自動洗瓶機。（1）單端式洗瓶機臟瓶的進入和凈瓶的輸出都在洗瓶機的同一側，也叫來回式洗瓶機；（2）雙端式洗瓶機，瓶子是由一端進去從另一端

出來，也叫直通式洗瓶機。

按輸瓶鏈帶的運動方式，全自動洗瓶機可以又分為間歇式和連續(xù)式兩類：（1）間歇式洗瓶機在進瓶時，輸瓶鏈帶及瓶套有一個短時間的停留，用噴頭沖洗瓶子時，瓶子也是靜止的。這種洗瓶機結構簡單，動作準確，但是由于瓶套的負荷重，運動時的沖擊較大。（2）連續(xù)式洗瓶機輸瓶鏈帶一般設計成勻速連續(xù)運動，這樣所需的驅動力低，同時能夠避免間歇運動造成的瓶子在瓶罩內的來回碰撞，從而減少瓶子母線的磨損及瓶子破裂，但其結構較為復雜。1、進出瓶裝置進出瓶裝置可以使從輸送帶來的瓶子能平穩(wěn)順利、準確無誤地進入瓶罩，或者使瓶從瓶罩出來，沒有沖擊地（或很少沖擊地）進入輸送帶上，避免損壞瓶子。下圖為幾種進出瓶裝置。進出瓶裝置圖2、瓶套作用：瓶套是使瓶子在洗瓶機中運動并保持正確和準確清洗位置的裝置。常見的形式：肩承式口承式3、濾標裝置作用：洗瓶中，浸泡槽及某些接受槽中會留下大量的廢商標，這些廢標必須隨時去除，以免堵塞管道，影響洗瓶效果。濾標裝置就是為這一目的設置的。幾種濾標裝置結構示意圖圖a為一濾網帶，在動力驅動下回轉，濾網在洗液面下移動，將粘附于其上的廢際帶出浸泡槽，然后用空氣將它們吹掉（掉入廢標盒）。圖b為一圓柱形濾網。濾網固定在其兩端部的大齒輪上，動力由小齒輪輸入。圖c為一圓盤形濾網，它在一鏈輪帶動下轉動，不斷帶起洗液中的廢標，待轉至上部，用空氣將其吹入廢標接收盒。4水及熱能的回收利用水的循環(huán)使用一般是采用與瓶子逆向流動的方法。5外洗機

若回收瓶外部很臟，且為一些較難去除的臟物（如粘得很牢的泥沙等）外洗機結構示意圖外洗機結構示意圖1—噴嘴；2—旋轉刷；3—固定導軌；4—回轉帶輪5—污水排放管6、跟蹤噴射機構

為對瓶子有一個連續(xù)的噴射時間，要求噴嘴與連續(xù)移動的瓶罩有一段同步運動，靠凸輪來完成。跟蹤噴射裝置1—凸輪；2—噴頭；3—折射板7、“晃瓶”機構由于輸瓶沒有間隙，所以在輸送過程中，瓶子一般靠向瓶套的某一側，商標易被夾在瓶罩與瓶外壁之間而躲過噴洗，晃瓶機構可以避免此現象。當瓶子通過“晃瓶”機構時，瓶子被在瓶罩內晃動了幾下，這時瓶與瓶套脫開幾次，而噴頭將不失時機地用強有力的洗液噴射，將其中的商標及臟物沖掉。此處的噴射頭也有一個和瓶子的同步運動。（四）三片罐清洗機三片罐空罐清洗機是飲料灌裝線上與灌裝機配套使用的空罐清洗設備，可以清洗能用磁力進行輸送的空罐。該設備為一箱式結構，主要由磁力輸送機、清洗噴嘴、進出罐圓盤及傳動系統(tǒng)和機架箱體等組成。該設備主體為磁力輸送機，由尼龍帶和兩個磁性轉鼓構成，尼龍帶張緊在轉鼓上，輸送機上部設有承托尼龍帶的托板，下部有一與尼龍帶等寬的磁鐵板，緊貼尼龍帶的內表面，托板和磁鐵板均固定在箱體的側面。清洗時，待洗空罐由進罐圓盤經導向板導向，進入磁力輸送機的尼龍帶上，并隨帶移動。當空罐到達右邊磁性轉鼓時，即被磁力吸在尼龍帶上繞轉鼓移動，當空罐帶轉至下方時，由于磁鐵板的作用，仍被吸在尼龍帶的下表面隨帶一起由右至左移動。此時噴嘴對著罐口噴水，沖洗空罐內部。當罐被輸送到左邊轉鼓上方時，由導向板、出罐圓盤撥出送至灌裝機前方的輸送機上，以待裝罐。沖洗水由箱體收集、排出。（五）實罐表面清洗機

實罐表面清洗機又稱洗油污機，是罐頭生產設備之一。它的清洗對象是經裝罐、排氣、封口和殺菌后的實罐。裝罐操作時常會在表面粘附很多油脂、湯汁及罐頭的內容物，經過高壓殺菌后會呈暗黑色或粘性油膩的條紋和斑點。在殺菌過程中還可能出現壞罐，其內容物及湯汁滲出罐外會弄臟很多完好的罐頭表面。因此，實罐必須進行清洗，否則會引起油商標等質量事故。帶烘干機的實罐表面清洗機，主要由堿液池、清水池和烘干機等部分組成，由傳動系統(tǒng)及輸送裝置連接成一體。作用：保證產品的規(guī)格和質量指標；降低加工過程中原料的損耗率，提高原料利用率，降低產品的成本，提高勞動生產率，并有利于生產的連續(xù)化和自動化。包括篩分、形狀、色選、重力、磁選機械第二節(jié)分級分選機械與設備一、篩分機械篩分機械是用篩面將顆粒大小不同的物料分成若干級別。篩分機械種類很多，按其運動方式分為搖動篩、振動篩和回轉篩等幾種。（一）篩分的基本知識1、篩分效率定義：篩分效率是評價篩分操作質量好壞的指標。它是指篩分時實際篩下的篩下級別物料質量與原物料含同一級別物料質量之比，用下式計算：這里b=65%,c=10%，故：例如：

已知原始給料中應通過第一級篩孔的物料含量為65%，仍留在篩面上應通過篩孔而未通過篩孔的占篩面物料量的10%，其余已過篩，問第一級的分級效率？

2、影響篩分效率的因素（1）篩面上物料層厚度：料層越薄，篩下顆粒通過此層的時間越短，每一顆粒接觸到篩孔的機會越多，篩分效率就越高。（2）篩下顆粒百分含量、顆粒級配和形狀。

篩下顆粒的百分數越高，物料被篩落的速度越快，料層減薄得越快，篩分效率就越高。篩下顆粒中粒度小于篩孔直徑3/4的易篩粒越多，難篩粒越少，篩分效率就越高。球形顆粒比扁平、不規(guī)則的顆粒容易篩落。若顆粒過于細微，由于凝聚力、附著力作用，篩分效率很低。（3）物料含水量：物料不夠干時，粉狀顆粒受凝聚力、附著力作用，易結成團堵塞篩孔，篩分效率大降。但當含水量超過一定值時，使干粉料變?yōu)闈衲酀{而達到濕篩條件時，篩分效率便超過干篩。此外，篩孔形狀、篩面種類、篩分機械的運動方式、加料量的多少及均勻程度也直接影響篩分效率。3、篩面用于篩分操作的篩面，按其構造不同分為三種，即柵篩、板篩和編織篩。

（1）柵篩柵篩結構簡單，通常用于物料的去雜粗篩。

（2）板篩

板篩是由薄鋼板沖孔制成的。

孔的形狀有圓形、長圓形和方形等幾種。篩孔最好是上小下大。稍呈錐形，這樣可以減少堵塞。

篩孔多采用交錯排列，以提高篩分效率。

板篩的優(yōu)點為孔眼固定不變，分級準確，同時堅固、剛硬，使用期限長。（3）編織篩

編織篩又稱篩網，它是由篩絲編織而成的。制作篩絲的材料要耐腐蝕，有較好的強度和柔軟性。4、篩制

篩網規(guī)格的表示方法有兩種：網目：以每英寸長度內的篩孔數表示，稱為網目數，簡稱網目，以M表示；篩號:以每厘米長度內的篩孔數表示，稱為篩網的號數，簡稱篩號，以N表示。兩者之間有如下近似關系：5、篩面運動形式（二）搖動篩1、構造和工作原理工作原理：是在重力、慣性力和物料與篩面之間的摩擦力的作用下，物料與篩面之間產生不對稱的相對運動而進行連續(xù)篩分。按篩面的運動規(guī)律不同，搖動篩可分為直線搖動篩、平面搖晃篩和差動篩。1）直線搖動篩：篩面基本上作直線運動。結構：它有一個長方形的篩框，篩面固定在篩框上，篩框用拉桿懸掛或用滾輪支承。篩框和篩面由偏心輪機構帶動作往復運動。工作過程：物料由篩面的一端加入，篩面下面有容器承接篩下的物料，不能過篩的物料即由篩面的另一端卸出。篩面一般傾斜安裝。

圖直線搖動篩

1—拉桿；

2—篩框；

3—篩面；

4—偏心輪機構2）平面搖晃篩構造與直線搖動篩類似。它與直線搖動篩的主要差別是平面搖晃篩將篩框的一端直接連在偏心輪上。篩面作復雜的平面運動，在與偏心輪連接的一端，運動時有較大的垂直位移。1—篩框2—彈性支桿3—底座3）差動篩根據篩面上物料進退運動的不同特征而得名結構：篩框裝在數個斜立的彈性支桿上，彈性支桿用角鋼固定在篩框和底座之間，偏心輪機構使篩框水平運動。工作過程：雖然篩面是水平放置的，但由于篩框的運動向與篩面成一定角度，篩面上物料的前進和后退有不同的加速度，從而使篩面上的物料與篩面之間有不對稱的相對運動，使篩上料能夠移到篩面的另一側卸出。2、搖動篩的特點優(yōu)點（1）由于篩面是平面的，因而全部篩面都在工作，工作效率較高。（2）結構簡單，制造和安裝比較容易，更換篩面方便。（3）適于多種物料的分級。缺點（1）動力平衡較差，運行時連桿機構易損（2）噪聲較大。3、主要參數的確定（1）生產能力（2）功率（三）振動篩原理：振動篩是由篩機產生高頻振動而實現篩分操作的。由于振動篩篩面具有強烈的高頻振動，篩孔幾乎完全不會被物料堵塞，故篩分效率高，生產能力大，篩面利用率高。振動篩結構也簡單，占地面積小，重量輕，動力消耗省，價格低，應用范圍較廣，特別適用于細粒物料和漿料的篩分操作。應用較多的是慣性振動篩、偏心振動篩和電磁振動篩。下面介紹慣性振動篩。

1、慣性振動篩構造和工作原理

1—篩框；2—彈簧；3—圓盤；4—主軸；5—偏重；6—軸承座；7—篩面；8—機座構造：篩框安裝在彈簧上，帶有圓盤的主軸由安裝在篩框上的一對軸承座支承，圓盤共有兩只，其上裝有偏重，構成篩機的振動器。工作原理：當主軸旋轉時，由于離心力的作用，使整個傳動機構隨篩框一起振動，從而使物料在篩面上產生劇烈的相對運動，實現篩分目的。2、主要參數的確定（1）振動頻率和振幅

a）振動篩的頻率等于振動器的轉速。一般為20-34Hz。對于篩分料漿用的振動篩，通常振動頻率與配用電動機的轉速相同.b）振動篩的振幅等于振動器的動力矩與振動部分重量之比。通常根據篩孔的大小選擇振幅大小，一般為1-5