第十四章-分選、分級機(jī)械與設(shè)備

NanjingUniversityofTechnology《食品機(jī)械基礎(chǔ)》第四章分選、分級機(jī)械與設(shè)備授課教師：仲兆祥第十四章分選、分級機(jī)械與設(shè)備概述12篩分機(jī)械與設(shè)備4光電分選分級機(jī)械與設(shè)備3形狀分級機(jī)械與設(shè)備第一節(jié)概述一、食品分選、分級的作用

為了使作為食品加工主要來源的農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)格和品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要對物料進(jìn)行分選或分級，分選是指清除物料中的異物及雜質(zhì)；分級是指對分選后的物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)等特性分成等級。食品分選、分級機(jī)械的主要作用為：（1）保證產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo)；（2）降低加工過程中原料的損耗率，提高原料利用率；（3）提高勞動生產(chǎn)率，改善工作環(huán)境；（4）有利于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化；（5）有利于降低產(chǎn)品的成本。二、食品分選、分級常用的方法

1.按物料的寬度分選、分級

2.按物料的長度分選、分級

3.按物料的密度分選、分級

4.按物料的流體動力特性分選、分級

5.按物料的電磁特性分選

6.按物料的光電特性分選、分級

7.按物料的內(nèi)部品質(zhì)分級

8.按物料的其他性質(zhì)分級第一節(jié)概述1.按物料的寬度分選：分級按物料的寬度分級一般可采用篩分，通常圓形孔可以對顆粒物料的寬度差別進(jìn)行分選和分級，長形篩孔可以針對顆粒物料的厚度差別進(jìn)行分選和分級，如圖4-1。第一節(jié)概述2.按物料的長度分選：分級按物料的長度分級利用旋轉(zhuǎn)工作面上的袋孔（一般稱為窩眼）對物料進(jìn)行分選和分級，長顆粒的重心不能進(jìn)入袋孔而跌出，短顆粒則被袋孔帶上去另行倒出，如圖4-24第一節(jié)概述3.按物料的密度分選：分級按物料的密度分選和分級主要用于顆粒的粒度或形狀相仿但密度不同的物料，利用顆粒群的相對運(yùn)動過程中產(chǎn)生的離析現(xiàn)象（或稱為自動分級）進(jìn)行分選和分級。顆粒群的相對運(yùn)動可以由工作面的搖動或氣流造成，如圖4-2。第一節(jié)概述5.按物料的電磁特性分選：按物料的電磁特性分選主要用于食品原料中去除鐵雜質(zhì)。6.按物料的光電特性分選：分級按物料的光電特性分選和分級是利用物料的表面的顏色差異，分出物料中的異色物料，如花生仁光電色選機(jī)、大米色選機(jī)和果蔬分選機(jī)等。如圖4-4所示。第一節(jié)概述7.按物料的內(nèi)部品質(zhì)分級：按物料的內(nèi)部品質(zhì)分選和分級是根據(jù)物料的質(zhì)量指標(biāo)（如水分、糖度、酸度等化學(xué)含量）進(jìn)行分選和分級，采用的方法往往是物料的某些成分對光反射、透射和吸收、對電特性的影響、對磁特性的影響、對力學(xué)特性的影響、對溫度特性的影響等無損檢測的方法。第一節(jié)概述8.按物料的其他性質(zhì)分級：按物料的其他性質(zhì)分級是指采用某些與物料的品質(zhì)指標(biāo)有關(guān)聯(lián)的物理方法檢測物料的內(nèi)部品質(zhì)并進(jìn)行物料的分選、分級。如采用嗅覺傳感器檢測物料的味道；采用計算機(jī)視覺系統(tǒng)檢測物料的紋理、灰度等。第一節(jié)概述一、篩分機(jī)械的基本知識篩分是將粉粒料通過一層或數(shù)層帶孔的篩面，使物料按寬度或厚度分成若干個粒度級別的過程。每一層篩面都可以將物料分成篩過物（也叫篩下物）和篩余物（也叫篩上物）兩部分（一）篩分效率

η=G’/G·x

η——篩分效率，%；G——篩分物料總量，kg；

G’——篩過物料總量，kg；

x——可篩過物的質(zhì)量百分比，%。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備（二）篩面組合：將各種粒度的混合物通過篩分分成若干個粒級，或提高總的篩分效率第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備1.篩余物法：篩余物法如圖4-5（a）所示。將前道篩面的篩余物送至后道篩面再篩，圖中所示篩分產(chǎn)品從I到IV以次漸粗，這種篩面組合的特點(diǎn)是先提細(xì)粒后提粗粒。它的優(yōu)點(diǎn)是粗粒料的篩分路線長，篩面的檢查、清理、維護(hù)方便。缺點(diǎn)是所有大粒物料要從每層篩面流過，不但篩面易磨損，而且多數(shù)粗物料阻礙細(xì)粒料接觸篩孔，降低篩分效率。2.篩過物法：篩過物法如圖4-5（b）所示。將前道篩面的篩過物送至下道篩面再篩。篩分產(chǎn)品從I到IV以次漸細(xì)，先提粗粒后提細(xì)粒。它的優(yōu)點(diǎn)是使篩面的負(fù)荷減輕，有助于提高篩分效率，同時篩面配置空間較緊湊。3.混合法：混合法如圖4-5（c）所示。這種方法綜合了前二種方法的優(yōu)點(diǎn)，因此流程可以靈活多變。不同的篩分物料，都要根據(jù)其物料的具體特點(diǎn)，粗細(xì)粒的含量以及篩分的要求，來確定篩面的組合方式（三）開孔率（篩面利用系數(shù)、篩孔系數(shù)）開孔率:（篩面利用系數(shù)）是指整個篩面上篩孔所占的面積與總面積之比。對于編織篩面有：式中K——開孔率，%；b——孔邊長,mm；d——編織絲直徑，mm第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備a）正三角形；b）正方形二、篩面的種類和結(jié)構(gòu)（一）柵篩面（二）板篩面（三）金屬絲編織篩面（四）絹篩面第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備（一）柵篩面柵篩面采用具有一定截面形狀的棒料，按一定的間距排列而成，通常用于物料的去雜粗篩。。柵篩面的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單：第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備（二）板篩面

1.板篩面由金屬薄板沖壓而成，又稱沖孔篩面，最常用的金屬薄板厚度為0.5～1.5mm。

2.板篩面最常用的篩孔形狀是圓孔和長孔，圓孔是按顆粒的寬度進(jìn)行分級，長孔是按顆粒的厚度分級，也有時采用三角形孔或異形孔。

3.篩面的篩分效率與孔眼的形狀、間距和排列有密切關(guān)系，即影響篩分效率的不僅是篩面的開孔率，篩孔的排列也影響到顆粒接觸和穿過篩孔的機(jī)會。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備（三）金屬絲編織篩面金屬絲編織篩面由金屬絲編織而成，亦稱篩網(wǎng)。編織篩網(wǎng)通常為方孔，或矩形孔，孔尺寸大的可在25mm以上，孔徑小的可到300目以上。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備目數(shù)，就是孔數(shù)，就是每平方英寸上的孔數(shù)目。目數(shù)越大，孔徑越小。一般來說，目數(shù)×孔徑（微米數(shù)）＝15000。比如，400目的篩網(wǎng)的孔徑為38微米左右；500目的篩網(wǎng)的孔徑是30微米左右。由于存在開孔率的問題，也就是因為編織網(wǎng)時用的絲的粗細(xì)的不同，不同的國家的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，目前存在美國標(biāo)準(zhǔn)、英國標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)三種，其中英國和美國的相近，日本的差別較大。

（四）絹篩面絹篩面由絹絲織成，或稱篩絹，主要用于粉料的篩分，在面粉工業(yè)中粉篩用量最大。由于絹絲光滑柔軟，所以在篩面中極易移動而改變篩孔尺寸，使用時必須用大框架繃緊，較大孔的絹篩面都用絞織。篩絹的材料為蠶絲或錦綸絲，也可用兩種材料混織。第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備三、篩面的運(yùn)動方式篩分機(jī)械工作過程的基礎(chǔ)是物料與篩面的相對運(yùn)動。對于固定篩面而言，則需要物料具有初始速度或是借重力產(chǎn)生的速度。對于大多數(shù)篩分機(jī)械而言，則需要借篩面運(yùn)動的速度和加速度來產(chǎn)生物料與篩面的相對速度（如圖4-11所示的各種篩面的運(yùn)動方式）。（一）靜止篩面（二）往復(fù)運(yùn)動篩面（三）垂直圓運(yùn)動篩面（四）平面回轉(zhuǎn)篩面（五）旋轉(zhuǎn)篩面第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備五、滾筒分級篩第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備1．滾筒2．支承裝置3．收集料斗4．傳動裝置5．清篩裝置第二節(jié)篩分機(jī)械與設(shè)備滾筒式分級機(jī)的特點(diǎn)的是：結(jié)構(gòu)簡單，分級效率高，工作平穩(wěn)，不存在動力不平衡現(xiàn)象，但機(jī)器的占地面積大，篩面利用率低，由于篩筒調(diào)整困難，對原料的適應(yīng)性差第三節(jié)形狀分級機(jī)械與設(shè)備一、三輥筒式分級機(jī)

二、顆粒形狀分級設(shè)備

三、帶式分級機(jī)一、三輥筒式分級機(jī)應(yīng)用范圍：全機(jī)結(jié)構(gòu)：分級原理：這種分級機(jī)的特點(diǎn)：工作過程：第三節(jié)形狀分級機(jī)械與設(shè)備式

12345二、顆粒形狀分級設(shè)備谷物顆粒料（如小麥、大麥）等必須進(jìn)行精選和分級，其主要原理是按顆粒長度進(jìn)行分級，以除去不必要的雜粒。常用的精選機(jī)有滾筒精選機(jī)和碟片精選機(jī)兩種，其都是利用袋孔中嵌入長度不同的顆粒而帶升高度不同的原理制成的，如圖4-24和圖4-25所示。

1.碟片式精選機(jī)

2.滾筒式精選機(jī)第三節(jié)形狀分級機(jī)械與設(shè)備1.碟片式精選機(jī)：第三節(jié)形狀分級機(jī)械與設(shè)備2.滾筒式精選機(jī)：三、帶式分級機(jī)帶式分級機(jī)工作原理：國外生產(chǎn)的帶式分級機(jī)有兩種形式：第三節(jié)形狀分級機(jī)械與設(shè)備一、原理二、光電分選機(jī)三、色選機(jī)四、計算機(jī)圖象處理技術(shù)與設(shè)備五、人工嗅覺檢測系統(tǒng)第四節(jié)光電分選分級機(jī)械與設(shè)備一、原理利用紫外、可見、紅外等光線和物體的相互作用而產(chǎn)生的吸收、反射和吸收等現(xiàn)象對物料進(jìn)行非接觸式檢測的方法是20世紀(jì)60年代開始用于農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量檢驗的新方法。根據(jù)物料的吸收和反射光譜可以鑒定物質(zhì)的性質(zhì),例如利用紫外光作激勵光源照射食品獲得食品上的輻射熒光，根據(jù)熒光的強(qiáng)度可以判別食品上附著的微生物的代謝物，檢出蛋品中霉菌、花生類干果上附著的微生物及其代謝物如黃曲霉素。第四節(jié)光電分選分級機(jī)械與設(shè)備物料的吸收和反射光譜也可用于食品的異物檢出，用可見光作激勵光源，加上代替人眼的色彩傳感器，測定對象物的反射光或透射光，可用于果品成熟度的判定、谷類種子、稻米、水果的分選等作業(yè)領(lǐng)域。日本、美國等正在開發(fā)用近紅外光譜分析法無損檢測水果的糖度和酸度的裝置，日本近年開發(fā)成功的米的食味計就是近紅外分光分析儀裝置和計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合的研究成果。紅外線法是利用紅外吸收光譜測定食品的成分量，例如牛乳的成分計等。（一）光與食品物料的相互作用（二）食品物料的光特性應(yīng)用技術(shù)第四節(jié)光電分選分級機(jī)械與設(shè)備（一）光與食品物料的相互作用食品物料的光學(xué)特性:是指物料對投射到其表面上的光產(chǎn)生反射、吸收、透射、漫射或受光照后激發(fā)出其他波長的光的性質(zhì)。物料是由許多微小的內(nèi)部中間層組成的，不同食品物料的物質(zhì)種類、組成不同，因而在光學(xué)特性方面的反映也不盡相同。第四節(jié)光電分選分級機(jī)械與設(shè)備（二）食品物料的光特性應(yīng)用技術(shù)

1.缺陷檢測食品和農(nóng)產(chǎn)品的光特性已經(jīng)被用于非破壞檢測方面的各種問題。

2.成分分析快速檢測食品中的水分、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、糖份、酸度等化學(xué)成分的含量，用于品質(zhì)的監(jiān)督和控制。近紅外光譜分析技術(shù)用于品質(zhì)檢測和控制是近年發(fā)展速度很快的一種全新的檢測方法。

3.成熟度與新鮮度分析在成熟度和新鮮度檢測方面應(yīng)用最多也最成功的是果蔬產(chǎn)品，它們的成熟階段總是與某種物質(zhì)的含量有密切關(guān)系，并表現(xiàn)出表面或內(nèi)部顏色的不同。最終目的是為了對食品物料進(jìn)行自動化分級分類。自動分類的標(biāo)準(zhǔn)可以是上述三方面應(yīng)用之一，包括：從合格物料中剔除缺陷品；按物料中某種成分含量進(jìn)行分類；把成熟度不同的產(chǎn)品進(jìn)行分類，以便分別貯藏和銷售。經(jīng)過自動分類的合格產(chǎn)品，以獲得總體質(zhì)量等級提高。第四節(jié)光電分選分級機(jī)械與設(shè)備（三）食品物料光特性應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)常規(guī)手段無法對顏色變化進(jìn)行有效分選。大多依靠眼手配合的人工分選，其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)率低、勞動力費(fèi)用高、容易受主觀因素的干擾、精確度低。

光電檢測和分選技術(shù)克服了手工分選的缺點(diǎn)，具有以下明顯的優(yōu)越性：（1）既能檢測表面品質(zhì)，又能檢測內(nèi)部品質(zhì)，而且檢測為非接觸性的，因而是非破壞性的，經(jīng)過檢測和分選的產(chǎn)品可以直接出售或進(jìn)行后續(xù)工序的處理；（2）排除了主觀因素的影響，對產(chǎn)品進(jìn)行全數(shù)（100%）檢測，保證了分選的精確和可靠性；（3）勞動強(qiáng)度低，自動化程度高，生產(chǎn)費(fèi)用降低，便于實現(xiàn)在線檢測；（4）機(jī)械的適應(yīng)能力強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)背景光或比色板，即可以處理不同的物料，生產(chǎn)能力大，適應(yīng)了日益發(fā)展的商品市場的需要和工廠化加工的要求。