第一章-物料的處理與輸送設備

生物工程設備第一章物料的處理與輸送設備

物料的處理與輸送設備

1.1固體物料的處理與粉碎設備1.2固體物料的輸送設備1.3液體物料的輸送設備1.4細胞破碎設備

1.1固體物料的處理與粉碎設備1.1.1固體物料的篩選除雜設備生物工廠的原料多來源于植物，如植物的塊根、塊莖、秸稈、種子、果實等。這些原料在收獲、貯藏和運輸中，會混入其他雜糧、沙石、碎木、雜草、金屬等各種雜物，這些雜物若不除去不但會降低原料的出品率，還會過度磨損機器，使機器發(fā)生故障，嚴重影響正常的生產，有些雜物甚至會堵塞管道和閥門使生產癱瘓。因此生產原料在生產前往往要進行預處理。

1.1固體物料的處理與粉碎設備1.篩選設備糧食原料中，以谷物類最多，篩選是谷物等生物質原料清理除雜最常用的方法。生物加工過程中的篩選操作都由篩選機械來完成，常用的篩選機械是振動篩和圓筒篩。（1）振動篩生物質原料加工中應用最廣的是帶有風力除塵的振動篩，多用于清除谷物中小或輕的雜質。振動篩主要由進料裝置、篩體、吸風除塵裝置和支架等部分組成。如圖1-1所示：

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-1振動篩的結構1－進料斗；2－吊桿；3－篩體；4－篩格；5－自衡振動器；6－彈簧限振器；7－電動機；8－后吸風道；9－沉降室；10－風機；11－風門；12－前吸風道

1.1固體物料的處理與粉碎設備

篩體是振動篩的主要部件，一般裝有三層篩面。篩體內篩面的排列，第一層是接料篩，篩孔最大，篩面較短，采用反面傾斜。篩上物為大雜質（如草桿、泥塊等），由大雜收集槽排出，谷物顆粒等穿過篩孔進入第二層篩面。第二層是分級篩，篩孔比谷粒稍大，正向傾斜。篩出稍大于谷粒的中級雜質，由中雜收集槽排出，谷粒穿過篩孔進入第三層篩面。第三層是精選篩，篩孔最小，篩面較長，正向傾斜。谷粒作為篩上物排出，經出口吸風道吸除輕雜質后流出機外。穿過篩孔的小雜質由小雜收集槽排出。

1.1固體物料的處理與粉碎設備篩選機生產能力計算公式為：

（1-1）式中——篩面有效寬度，m；

——篩面物料厚度，m；

——物料沿篩面運動的平均速度，m/s；

——物料松散系數(shù)；

——物料的密度，kg/m3。

1.1固體物料的處理與粉碎設備（2）圓筒篩圓筒分級篩如圖1-2所示。圓筒傾斜度3o～5o。篩筒直徑與長度比為1∶（4～6），轉速約為0.7～1.0m/s。整個篩筒分為幾節(jié)筒篩，布置不同孔徑的篩面，筒篩間用角鋼制成的加強圈連接。圓筒用托輪支撐在機架上，圓筒以齒輪傳動。需篩分的原料由分設在下部的兩個螺旋輸送機分別送出，未篩出的一級谷粒從末端卸出。圓筒分級篩的優(yōu)點是：設備簡單，傳動方便。缺點是：篩面利用率低，僅為整個篩面的1/5。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-2圓筒分級篩

1.1固體物料的處理與粉碎設備2．磁力除鐵器除鐵的目的是將夾雜在谷物中的小鐵塊、鐵釘?shù)冉饘匐s物除去，這些金屬雜物若不清除，隨谷物進入粉碎機，就會損壞機器。谷物除鐵多采用磁選，讓含有金屬雜質的谷物以適宜的流速通過磁鋼的磁場，磁鋼將金屬雜質吸留住。磁鋼多采用永久磁體，呈馬蹄形或條形，磁性持久，不耗費電能，維修方便。

1.1固體物料的處理與粉碎設備磁選設備有永磁溜管和永磁滾筒。（1）永磁溜管永磁溜管是將永久磁鋼裝在溜管上邊的蓋板上，一條溜管上一般設置2～3個蓋板，為防止同極相斥，兩磁極間應用薄木片或紙板襯隔。工作時讓薄而均勻的物料從溜管上端流下，磁性物體被磁鋼吸住。此種裝置結構簡單，但除雜效果較差，還必須定時對磁極面進行人工清理。

1.1固體物料的處理與粉碎設備（2）永磁滾筒永磁滾筒主要有進料裝置、滾筒、磁芯、機殼和傳動裝置五部分組成，見圖1-3。磁芯是由永久磁鋼、鐵隔板及鋁制鼓輪組成的170o的半圓芯，固定在中心軸上。滾筒由非導磁材料（磷青銅或不銹鋼）制成，外筒表面噴涂無毒耐磨的聚胺酯涂料，以延長滾筒壽命。工作過程中，磁芯固定不動，電動機通過渦輪減速器帶動滾筒旋轉。機器下部一端設有出料斗，連接出料導管，另一側安裝鐵盒，存放分離出的磁性金屬雜質。永磁滾筒除雜效率高，特別適合清除顆粒物料中的磁性雜質。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-3永磁滾筒的結構1－進料口；2－觀察窗；3－滾筒；4－磁芯；5－隔板；6－小麥出口；7－鐵雜質收集盒；8－變速機構；9－電動機；10－機殼

1.1固體物料的處理與粉碎設備3.精選設備精選機工作的主要原理是按照谷物顆粒長度進行分級。常用的精選機有滾筒精選機和碟片精選機兩種，都是利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒，袋孔中嵌入長度不同的顆粒，以帶升高度不同而分離。（1）碟片式精選機碟片式精選機的主要構件是一組同軸圓環(huán)狀鑄鐵碟片，在碟片的平面上有許多帶狀凹孔。碟片在糧堆中運動時，短小的顆粒嵌入袋孔，被帶到較高的位置落下，因此只要把收集短粒的斜槽放在適當?shù)奈恢?，即可將短粒分開。如圖1-4所示。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-4碟片精選機結構1－進料口；2－碟片；3－軸；4－軸承；5－絞龍；6－大鏈輪；7－小鏈輪；8－鏈條；9－隔板；10－孔；11－長粒物料出口；12－淌板

1.1固體物料的處理與粉碎設備碟片式精選機工作面積大，轉速高，產量大，而且可在同一臺機器上安裝不同袋孔的碟片，同時分離不同品種、規(guī)格的物料。但是碟片上的袋孔易磨損，功率消耗大。（2）滾筒式精選機滾筒式精選機的主要工作構件是一個內表面開有袋孔的旋轉圓筒，如圖1-5所示，當物料進入圓筒，長粒物料在進料的壓力和滾筒本身傾斜度的作用下，沿滾筒從另一端流出，短粒物料則嵌入袋孔被帶到較高的位置，落入中央收集槽。從而實現(xiàn)分離精選的目的。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-5滾筒精選機工作示意圖1－篩轉圓筒；2－袋孔；3－螺旋輸送機；4－中央槽

1.1固體物料的處理與粉碎設備1.1.2固體物料的粉碎設備在生物工廠中，常需要對固體生物質原料進行粉碎。粉碎就是把大塊固體物料破碎成小物料的操作。固體物料經過粉碎后，顆粒度變小，原料的表面積顯著增大，可顯著提高下一工序如蒸煮、浸出、水解和發(fā)酵等的效果和效率。固體物料的粉碎按其受力情況可分為擠壓、沖擊、研磨、剪切和劈裂粉碎。物料在粉碎時，各種粉碎機械所產生的粉碎作用往往不是單純的一種力，而是幾種力的組合。對于特定的粉碎設備，可以是以一種作用力為主。

1.1固體物料的處理與粉碎設備固體物料的粉碎，可按粉碎物料和成品的粒度大小分為：1粗碎，原料粒度范圍40～1500mm，成品粒度約5～50mm。2中、細碎，原料粒度范圍5～50mm，成品粒度約0.1～0.5mm。3微粉碎，原料粒度范圍5～10mm，成品粒度＜100μm。4超微粉碎，原料粒度范圍0.5～5mm，成品粒度＜10～25μm。物料粉碎前后的粒度比稱為粉碎度或粉碎比，表示粉碎操作中物料粒度的變化?？偡鬯槎仁潜硎窘涍^幾道粉碎步驟后的總結果。

1.1固體物料的處理與粉碎設備對于粉碎機，應符合下述基本要求:粉碎后的物料顆粒大小均勻；操作自動化；易磨損部件易更換；產生極小的粉塵，以減小污染和保障工人的身體健康；單位產量消耗的能量小。1.錘式粉碎機錘式粉碎機是一種應用廣泛的粉碎機械，粉碎作用力主要為沖擊力。這種粉碎機對各種中等硬度的物料和脆性物料，粉碎效果較好，用其他粉碎機難以粉碎的物料，如帶有一定韌性或軟性纖維較長的物料，它也能粉碎。

1.1固體物料的處理與粉碎設備（1）錘式粉碎機的構造及工作原理錘式粉碎機（如圖1-6）內有一固定的水平軸，在軸的轉子上，對稱于軸的位置裝有錘刀。周圍是圓筒形外殼，外殼分兩部分，上部分為棘板，下部為有孔形的篩板。物料從料斗進入機內，受到高速旋轉錘刀的強大沖擊被擊破，小于篩孔直徑的顆粒，通過篩面落入出料口。錘刀多由耐磨的高碳鋼或錳鋼制成，常見的形式有矩形、帶角矩形和斧形，如圖1-7所示。原料的粉碎是由于錘刀的沖擊作用。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-6錘式粉碎機

1－轉子；2－錘刀；3－機殼

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-7錘刀的形式1－矩形；2－帶角矩形；3－斧形

1.1固體物料的處理與粉碎設備（2）錘式粉碎機的生產能力對于圓孔篩，設一個圓篩孔排出的產品體積為

式中——篩孔直徑，m；

——產品粒度，m；

——排料系數(shù)，一般取0.7。

1.1固體物料的處理與粉碎設備對于方形篩孔，設一個孔排出的產品體積為

式中——篩孔長度，m；

——篩孔寬度，m。錘刀掃過篩孔時才有產品排出，如果轉子上有排錘刀，則轉子轉動一周，錘刀就掃過次。若轉子轉速為(r/min)，篩孔總數(shù)為個，則每小時排出的產品量為：

1.1固體物料的處理與粉碎設備2.輥式粉碎機輥式粉碎機廣泛應用于顆粒狀物料的中碎和細碎。常用的有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。（1）兩輥式粉碎機兩輥式粉碎機如圖1-8所示，主要的工作構件為兩個直徑相同，相向轉動的鋼輥，輥筒表面形狀有表面光滑的、表面有齒的和表面有凸棱或凹槽的。粉碎機工作時，把放在鋼輥間的物料夾住拖入兩輥之間，物料受到擠壓而破碎。兩個輥子中，一個固定，一個輥筒軸承座可以前后移動，用以調節(jié)兩輥筒間距，控制粉碎度。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-8兩輥式粉碎機

1.1固體物料的處理與粉碎設備（2）多輥式粉碎機為了用一臺粉碎機達到下一步生產要求的粉碎度，同時提高生產能力，往往使用四輥、五輥、六輥帶篩分的輥式粉碎機。如圖1-9、1-10、1-11所示。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-9四輥式粉碎機

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-10五輥式粉碎機

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-11六輥式粉碎機

1.1固體物料的處理與粉碎設備（3）輥式粉碎機生產能力的計算輥式粉碎機的理論生產能力可用下式計算：式中——輥筒直徑，m；

——輥筒轉速，r/min；——輥筒長度，m；

——兩輥間隙，m；

——物料的密度，kg/m3；——填充系數(shù)，與物料的性質及操作均勻度有關，可在生產實踐中查得。

1.1固體物料的處理與粉碎設備3、濕式粉碎機為了避免干法粉碎危害工人的身體健康，在某些產品的生產過程中，采用濕法粉碎操作。所使用的機器稱為濕式粉碎機。濕式粉碎機主要包括：輸料裝置、加料器、粉碎裝置和加熱器等，粉碎可采用一級或二級粉碎（兩臺粉碎機串聯(lián)使用）。砂磨機是濕法粉碎過程中常用的一種機器。工業(yè)上用的砂磨機有盤式砂磨機、雙軸立式砂磨機等。圖1-12是德國DRISWERKE公司生產的PM-DCP型砂磨機，主要由轉子、定子、分離裝置、傳動裝置、液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。

1.1固體物料的處理與粉碎設備圖1-12PM-DCP砂磨機1－磨罐；2－圓釘；3－轉筒

1.1固體物料的處理與粉碎設備4、超微粉碎和傳統(tǒng)的粉碎技術相比，超微粉碎技術的特點是粉碎后的產品粒度微小，通常認為＜1μm，表面積劇增，這時產品的分散性、吸附性、溶解性、生物活性、化學活性等性質顯著改變。目前，超微粉碎技術在化工、礦產、電力等行業(yè)已經得到了一定的應用，生物質原料的生產加工由于在技術上有許多特殊要求，使用還很有限。但是超微粉碎技術由于特殊的優(yōu)勢，必將在生物加工中起到越來越重要的作用。返回

1.2固體物料的輸送設備

1.2.1機械輸送系統(tǒng)及設備機械輸送設備種類繁多，目前用于輸送固體原料的主要有：帶式輸送機、斗式提升機和螺旋輸送機。1．帶式輸送機帶式輸送機是連續(xù)輸送機中效率最高，使用最普遍的一種機型。它廣泛地應用于食品、釀酒等行業(yè)?？捎脕磔斔蜕⒘Ｎ锲?谷物、麩曲、麥芽等)和塊狀物品(薯類、酒餅、煤等)。按結構不同帶式輸送機可分為固定式、移動式兩類。工廠中采用固定式帶式輸送機的較多。

1.2固體物料的輸送設備

（1）帶式輸送機的帶式輸送機的主要構件包括輸送帶、鼓輪、張緊裝置、支架和托輥等，帶式輸送機結構如圖1-13所示。在帶式輸送機中，輸送帶既是承載構件，又是牽引構件，主要有橡膠帶、鋼帶等幾種，其中多層橡膠帶最為普遍。將輸送帶連成環(huán)形，套在兩個鼓輪上，卸料端的鼓輪由電動機傳動，稱主動輪，另一端的鼓輪為從動輪。由于環(huán)形帶長又重，若只由兩端鼓輪支承而中間懸空，則帶必然下垂，所以須在帶的下面裝若干個托輥。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-13帶式輸送機1－輸送帶；2－主動輪；3－從動輪；4－托輥；5－加料斗；6－張緊裝置

1.2固體物料的輸送設備

（2）輸送量的計算帶式輸送機的輸送能力由下式決定

式中----輸送量，t/h；

----帶上單位長度的負荷，kg/m；

----帶的運行速度，m/s；

1.2固體物料的輸送設備

2．斗式提升機斗式提升機是將物料連續(xù)地由低處提升到高處的運輸機械，其所輸送的物料為粉末狀、顆粒狀和塊狀。（1）斗式提升機的結構斗式提升機結構如圖1-14所示。它主要由傳動滾輪、張緊滾輪、環(huán)形牽引帶或鏈、斗、機殼和裝、卸料裝置等幾部分組成。物料放在斗式提升機的斗內。提升機運轉時，機帶被帶動，斗漸漸提升到上部，轉過上端的滾輪時物料便落入出料槽內。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-14斗式提升機

1－主動輪；2－卸料口；3－料斗；4－輸料帶；5－從動輪；6－進料口；7－外殼；8－電動機

1.2固體物料的輸送設備

斗式提升機的料斗有深斗和淺斗兩種。深斗前方邊緣傾斜65o，常用來輸送干燥且容易流動的粒狀和塊狀物料；淺斗傾斜45o。常用于輸送潮濕和流動性不良的物料。深斗和淺斗的選擇取決于物料的性質和裝卸的方式。斗式提升機的裝料方法分掏取式和喂入式兩種，如圖1-15所示。掏取式裝料是從提升機下部的加料口處，將物料裝進底部機殼里，由運動著的料斗掏取，適用于磨損性小的松散物料，料斗的速度較高。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-15斗式提升機的裝料方法1－掏取式；2－喂入式

1.2固體物料的輸送設備

（2）斗式提升機生產能力計算斗式提升機的生產能力由下式計算式中——料斗容積，m3；

——料斗間距，m；

——料斗運行速度，m/s；

——物料堆積密度，kg/m3；

——料斗的充填系數(shù)，粉狀及細粒干燥物料=0.75～0.95，谷物=0.70～0.90。

1.2固體物料的輸送設備

3．螺旋輸送機螺旋輸送機是由一個旋轉的螺旋和料槽以及傳動裝置構成的，如圖1-16所示。當軸旋轉時，螺旋將物料沿著料槽推動。螺旋由轉軸與裝在軸上的葉片所構成。根據(jù)葉片的形狀可分為四種：實體式、帶式、成類型和葉片式。在這些螺旋中，實體式是常見的，它構造簡單，效率也高，對谷物和松散的物料較為適宜。黏滯性物料宜采用帶式，可壓縮及易滑動的物料宜用葉片式或成類型。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-16螺旋輸送機示意圖1－皮帶輪；2－螺旋；3－外殼；4－軸承；5－軸

1.2固體物料的輸送設備

（1）螺旋輸送機的結構螺旋的軸由圓鋼或鋼管制成，一般用厚壁鋼管。螺旋大都用薄鋼板沖壓成型，然后互相焊接或鉚接，再焊接在軸上。螺旋的轉速一般為50～80r/min。螺旋的螺距有兩種：實體螺旋的螺距等于直徑的O.8倍，帶式螺旋的螺距等于直徑。螺旋與料槽之間的間隙，一般較物料直徑大5～15mm。料槽多用3～6mm厚鋼板制成，槽底為半圓形，槽頂有平蓋。為了搬運、安裝和修理的方便，多用數(shù)節(jié)連成，每節(jié)長約3m。各節(jié)連接處和料槽邊焊有角鋼，這樣既便于安裝又增加剛性。

1.2固體物料的輸送設備

（2）螺旋輸送機生產能力計算螺旋輸送機的生產能力可由下式近似計算式中——螺旋的直徑，m；

——螺距，m；

——螺旋每分鐘的轉數(shù)，r/min；

——物料的密度，t/m3。； ——槽的裝滿系數(shù)，=0.125～0.4， ——傾斜系數(shù)。

1.2固體物料的輸送設備

1.2.2氣流輸送系統(tǒng)及設備氣流輸送是利用具有一定壓力和速度的氣流在密閉管道中輸送固體物料的一種方法，又稱為風力輸送。壓送式氣力輸送裝置，如圖1-17所示。氣流輸送與機械輸送相比優(yōu)點是：系統(tǒng)密閉，可以避免粉塵和有害氣體對環(huán)境的污染；在輸送過程中，可同時進行對輸送物料的加熱、冷卻、混合、粉碎、干燥和分級除塵等操作。氣流輸送的不足之處在于：所需的動力較大，輸送物料的顆粒直徑在30mm以下，對管路和物料的磨損較大。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-17壓送式氣力輸送流程1－空氣粗濾機；2－鼓風機；3－料斗；4－分離器；5－除塵器

1.2固體物料的輸送設備

1．氣流輸送系統(tǒng)的組成設備（1）進料裝置①吸嘴吸送式氣力輸送裝置通常采用吸嘴作為供料器。吸嘴有多種不同類型，主要有單筒型、雙筒型、固定型三種。

a、單筒型吸嘴如圖1-18，輸料管口就是單筒型吸嘴，它可以做成直口、喇叭口、斜口和扁口等多種類型。由于結構簡單，應用較多。其缺點是當管口外側被大量物料堆積封堵時，空氣不能進入管道而使操作中斷。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-18半筒型吸嘴的類型

1.2固體物料的輸送設備

b、雙筒型吸嘴如圖1-19，它由一個與輸料管相通的內筒和一個可上下移動的外筒組成。內筒用來吸取物料，其直徑與輸料管直徑相同。外筒與內筒間的環(huán)隙是二次空氣通道。外筒可上下調節(jié)，以獲得最佳操作位置。

c、固定型吸嘴如圖1-20，物料通過料斗被吸至輸料管中，由滑板調節(jié)進料量?？諝膺M口應裝有鐵絲網(wǎng)，防止異物吸入。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-19雙筒喇叭型吸嘴圖1-20固定型吸嘴

1－輸料管；2－滑板；3－料斗；4－空氣進口

1.2固體物料的輸送設備

②旋轉加料器旋轉加料器廣泛應用在中、低壓的壓送式氣力裝置中，或在吸送式氣力裝置中作卸料用。旋轉加料器結構如圖1-21所示，主要由圓柱形的殼體及殼體內的葉輪組成。葉輪由6～8片葉片組成，由電動機帶動旋轉。在低轉速時，轉速與排料量成正比，當達到最大排料量后，如繼續(xù)提高轉速，排料量反而降低。通常圓周速度在O.3～0.6m/s較合適。葉輪與外殼之間的間隙約為0.2～O.5mm，間隙愈小，氣密性愈好。

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圖1-21旋轉加料器1－外殼；2－葉片；3－入料；4－出料

1.2固體物料的輸送設備

(2)物料分離裝置物料沿輸料管被送達目的地后，分離裝置(分離器)將物料從氣流中分離而卸出。常用的分離器有旋風分離器和重力式分離器。①旋風分離器旋風分離器是利用離心力來分離捕集粉粒體的裝置如圖1-22所示。氣、固兩相流經入口管，以切線方向進入圓筒體后，形成下降的空間螺旋線運動，較大粒子借離心慣性力被甩向器壁而分離下沉，經圓錐體，由卸料口排出。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-22普通旋風分離器1－入口管；2－排氣管；3－圓筒體；4－空間螺旋線；5－較大粒子；6－圓錐體；7－反螺旋線；8－卸料口

1.2固體物料的輸送設備

②重力式分離器這類分離器又叫沉降器，有各種結構形式，圖1-23所示是其中的一種。帶有懸浮物料的氣流進入分離器后，流速大大降低，物料由于自身的重力而沉降，氣體則由上部排出。這種分離器對大麥、玉米等能百分之百的分離。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-23重力分離器

1.2固體物料的輸送設備

(3)空氣除塵裝置由于經分離器出來的氣流尚含有較多的微細物料和灰塵，為保護環(huán)境，回收氣流中有經濟價值的粉末并防止粉末進入風機使其磨損。①離心式除塵器離心式除塵器又稱旋風分離器如圖1-24所示。含塵空氣沿除塵器外殼的切線方向進入圓筒的上部，并在圓筒部分的環(huán)形空間作向下的螺旋運動。離心式除塵器種類較多，有旁路式離心除塵器如圖1-25所示，擴散式離心除塵器圖1-26所示等。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-24離心式除塵器1－切向進口；2－排氣口；3－卸灰口

1.2固體物料的輸送設備

圖1-25旁路式離心除塵器1－切向進口；2－排氣管；3－旁路分離室；4－卸灰口

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圖1-26擴散式離心除塵器1－圓柱筒體；2－倒錐筒體；3－反射屏；4－集灰斗

1.2固體物料的輸送設備

②袋式除塵器袋式除塵器如圖1-27所示，含塵氣流由進氣口進入，穿過濾袋，粉塵留在濾袋內，潔凈空氣通過濾袋由排氣管排出，袋內粉塵借振動器振落到下部排出。③濕式除塵器濕式除塵器圖1-28所示是結構較為簡單的一種。含塵氣體進入除塵器后，經傘形孔板洗滌鼓泡凈化，粉塵則留在水中。這種除塵器要定期更換新水，只適用于含塵量較少的氣體凈化。

1.2固體物料的輸送設備

圖1-27袋式除塵器圖1-28濕式除法

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1.3液體物料的輸送設備在生物加工工業(yè)中，由于工藝上的要求，常需要把液體從一個設備通過管道輸送到另一個設備中去，這就需要液體輸送機械。1.3.1泵的分類和特點在生產中，被輸送的液體物理化學性質各異，有的粘稠、有的稀薄、有的有揮發(fā)性、有的有腐蝕性。而且在輸送過程中，根據(jù)工藝要求，各種液體的壓頭、流量又各不相同。因此生產上往往需要各種不同種類、不同性質的泵。

1.3液體物料的輸送設備泵按照工作原理的不同可以分為三大類。

1．葉片式泵葉片式泵又稱動力泵，葉片式泵又可分為離心泵、軸流泵和混流泵，他們的葉輪入流方向皆為軸向，所不同的是葉輪出流方向。離心泵中的液流在離心力的作用下，沿與水泵軸線垂直的徑向平面流出葉輪；軸流泵中的液流在推力的作用下沿軸向流出葉輪；混流泵的葉輪出流方向介于離心泵和軸流泵之間，液流向斜向流出葉輪。

1.3液體物料的輸送設備

2．容積式泵容積式泵是通過密閉的充滿液體的工作室容積周期性變化，不連續(xù)地給液體施加能量，達到輸送液體的目的。容積式泵按工作容積變化的方式又可分為往復泵和回轉泵。

3．其他類型泵是指除葉片式泵和容積式泵以外的泵，這些泵的作用原理各異，如：射流泵、水錘泵、氣升泵、螺桿泵。這其中除了螺桿泵是利用螺旋推進原理來提高液體的位能外，其他各類泵都是利用工作液體傳遞能量來輸送液體。

1.3液體物料的輸送設備1.3.2常用泵及泵的選型

1．離心泵（1）離心泵的工作原理：離心泵在開動前，先用被輸送液體灌泵，開動后，葉片間的液體隨葉輪一起旋轉，產生離心力。液體從葉輪中心被甩向葉輪外圍，高速流入泵殼，從排出口流入排出管路，葉輪內的液體被拋出后，葉輪中心處形成一定的真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則淹沒在所輸送的液體內。在液面大氣壓與泵內真空度的壓差的作用下，液體經吸入管路進入泵內，填補被排出的液體的位置，只要葉輪的轉動不停離心泵便不斷地吸入和排出液體。

1.3液體物料的輸送設備（2）離心泵的壓頭：泵傳給每千克液體的能量，叫做泵的壓頭，就是它提升液體的高度、靜壓頭以及在輸送過程中克服的管路阻力這三者之和。（3）泵的揚程與流量：泵的兩個重要參數(shù)是揚程和流量，泵的壓頭又叫揚程。離心泵在單位時間內送入管路系統(tǒng)的液體量，即為泵的流量。（4）離心泵的特性曲線：離心泵的性能參數(shù)泵的壓頭，泵的流量，泵的效率和泵的軸功率之間的定量關系可以用實驗方法測定，其結果一般都用曲線的形式表示出來，稱為泵的特性曲線。

1.3液體物料的輸送設備各種型號的泵各有其特殊性曲線，但存在一定的共同點：①流量增大壓頭下降。②功率隨流量的增大而上升，所以離心泵應在流量為零時的狀態(tài)下起動。③離心泵在一定轉速下有一最高效率點（稱為設計點），效率開始隨流量增大而上升，達到最大值，以后流量增大效率便降低。圖1-29是某一型號離心泵的特性曲線示例，它由以下曲線組成：

a，曲線，表示壓頭和流量的關系；

b，曲線，表示軸功率和流量的關系；

c，曲線，表示效率和流量的關系。

1.3液體物料的輸送設備圖1-294B-20型離心泵的特征曲線

1.3液體物料的輸送設備（5）離心泵的吸上高度和汽蝕現(xiàn)象：離心泵上吸液體的動力來自葉輪高速旋轉產生的真空。由于一定溫度的液體都有一定的飽和蒸汽壓，葉輪入口處不可能是絕對真空的，上吸高度也就不可能達到當?shù)卮髿鈮合喈數(shù)囊褐叨取０岩后w從液面壓到泵入口的壓強最大也只有（為大氣壓強），上吸最大高度也只有，（為該液體的密度）。若葉輪入口處的絕對壓強比此時液體的飽和蒸汽壓低，液體沸騰，生成大量汽泡。發(fā)生破壞性很大的汽蝕現(xiàn)象。

1.3液體物料的輸送設備因此泵的允許吸上高度應從當?shù)卮髿鈮簭娝喈數(shù)囊后w柱高中減去一系列數(shù)值才能保證泵的連續(xù)運轉并避免汽蝕。式中——離心泵的允許吸上高度，m；

——大氣的絕對壓強，Pa;

——操作溫度下液體的飽和蒸汽壓，kg/m2；

——液體的密度，kg/m３；

——為避免汽蝕現(xiàn)象而縮減的吸上高度數(shù)值，又稱 汽蝕余量，m；

——液體流入吸入管的壓頭損失，m；

----泵入口處的動壓頭（m），數(shù)值較小，?？珊? 略。

1.3液體物料的輸送設備（6）離心泵的選擇選擇離心泵時，可根據(jù)所輸送液體的性質及操作條件確定所用的類型，再根據(jù)所要求的流量與壓頭確定泵的型號。按流量和壓頭與所要求相適應的原則，從中可確定泵的型號。如圖1-30所示為各種BA型離心泵(即懸臂式離心泵)系列特征曲線圖，圖中的扇型表示該泵的高效率區(qū)。根據(jù)系統(tǒng)所需的揚程與流量就可以很方便地在圖上選到合適的離心泵的型號。

1.3液體物料的輸送設備圖1-30各種BA型離心泵系列特征曲線

1.3液體物料的輸送設備

2．往復泵往復泵屬容積泵，圖1-31為往復泵的簡圖，泵缸內有活塞，以活塞桿與傳動機構相連?；钊诟變韧鶑瓦\動。當活塞自左向右移動時，工作室內的體積增大，形成低壓。貯液池內的液體受大氣壓的作用，被壓進吸液管，頂開吸入閥而進入閥室和泵缸。這時排出閥被排出管中的液體壓力壓住，處于關閉狀態(tài)。當活塞從右到左移動時，缸內液體受擠壓，并將吸入閥關閉，同時工作室內壓強增高，排出閥被推開，液體進入排出管而排出。

1.3液體物料的輸送設備圖1-31往復泵裝置1－泵體；2－活塞；

3－活塞桿；

4－吸入閥；5－排出閥

1.3液體物料的輸送設備

往復泵和離心泵一樣，借助液面上的大氣壓來吸入液體。往復泵內的低壓是靠工作室的擴張來造成的，這是與離心泵不同的一點。往復泵與離心泵另一個不同點是，往復泵流量固定，流量與壓頭之間并無關系，因此沒有像離心泵那樣的曲線。往復泵的流量取決于活塞面積，沖程和沖程數(shù)。它的壓頭原則上可以達到任意高度，但由于泵體構造材料的強度有限，泵內的部件有泄漏，往復泵的壓頭仍然有一定的限度。

1.3液體物料的輸送設備

3．螺桿泵螺桿泵內有一個或一個以上的螺桿，螺桿在有內螺旋的殼內偏心轉動，把液體沿轉向推進，擠壓到排出口如圖1-32，螺桿泵除單螺桿雙螺桿外，還有三螺桿和五螺桿的。螺桿泵轉速大（可達7000），螺桿長，因而可達到很高的出口壓強。單螺桿泵的殼室內襯有硬橡膠，可以輸送帶有顆粒的懸浮液。輸出壓強在1MPa以內，三螺旋泵的輸出壓強可達10MPa，五螺旋桿輸出壓強低，但流量較大。螺桿泵效率高，無噪音，適用于高壓下輸送黏稠性液體。

1.3液體物料的輸送設備圖1-32螺桿泵

1.3液體物料的輸送設備

4．泵的選擇泵在我國屬于定型產品。選泵時首先要了解所輸送物料的性質，如輸送條件下的相對密度、黏度、蒸汽壓腐蝕性及毒性。介質中所含固體顆粒的直徑和含量，氣體含量的多少，以及操作溫度、操作壓力和流量（正常、最小和最大）。還要了解泵所在位置情況，環(huán)境溫度、海拔高度、裝置平立面要求、揚程（或壓差）等，根據(jù)各種泵的特點選擇合適的泵型，再選擇具體的型號。選擇具體型號時，其流量、揚程、吸上高度都應適當增加裕量10%～20%。返回

1.4細胞破碎設備

1.4.1細胞壁的組成與結構細胞的結構根據(jù)細胞的種類而異。動物、植物和微生物細胞的結構相差很大，而原核細胞和真核細胞又有所不同。動物細胞沒有細胞壁，只有由脂質和蛋白質組成的細胞膜，易于破碎。植物和微生物細胞的細胞膜外還有一層堅固的細胞壁，破碎困難，需用較強的破碎方法。

1.4細胞破碎設備

1．細菌細胞壁的組成與結構細菌細胞壁堅韌而略具彈性，包圍在細胞的周圍，使細胞具有一定的外形和強度。如圖1-33所示為細菌的細胞壁結構。其中1-33（a）為革蘭氏陰性菌，1-33（b）為革蘭氏陽性菌。革蘭氏陽性菌的細胞壁主要由肽聚糖層組成，而革蘭氏陰性菌的細胞壁在肽聚糖層的外側還有分別由脂蛋白和脂多糖及磷脂構成的兩層外壁層。革蘭氏陽性菌的細胞壁較厚，約為15～50nm，肽聚糖含量占40%～90%。革蘭氏陰性菌的肽聚糖層約1.5～2.0nm，外壁層約8～10nm。

1.4細胞破碎設備

圖1-33細菌的細胞壁結構

1.4細胞破碎設備

2．酵母菌細胞壁的組成與結構酵母的細胞壁由葡聚糖（30%～34%）、甘露聚糖（30%）、蛋白質（6%～8%）和脂類（8.5%～13.5%）構成。細胞壁的結構可分為三層，最里層為葡聚糖層，它構成了細胞壁的剛性骨架，使細胞壁具有一定的形狀。外層是甘露聚糖層。葡聚糖層與甘露聚糖層之間靠蛋白質交聯(lián)起來，形成網(wǎng)狀結構。酵母菌細胞壁厚約1.2μm，但不及革蘭氏陽性菌細胞壁堅韌。幼齡酵母菌的細胞壁較薄，有彈性，以后逐漸變厚、變硬。

1.4細胞破碎設備

3．霉菌細胞壁的組成與結構霉菌細胞壁厚度為100～250nm，主要由多糖組成（80%～90%），其次含有較少的蛋白質和脂類。大多數(shù)霉菌的細胞壁是由幾丁質構成，其強度比細菌和酵母菌的細胞壁有所提高。總之，細胞壁的組成以及它們之間相互關聯(lián)程度決定著細胞壁的形狀和強度，也是決定細胞破碎難易的主要因素。

1.4細胞破碎設備

1.4.2常用破碎方法與設備細胞破碎（即破壞細胞壁和細胞膜）使胞內產物獲得最大程度的釋放。由前面可知，通常細胞壁較堅韌，而細胞膜強度較差，易受滲透壓沖擊而破碎，因此破碎的阻力主要來源于細胞壁。各種微生物的細胞壁的結構和組成不完全相同，主要取決于遺傳和環(huán)境因素，因此，細胞破碎的難易程度不同。另外，不同的生化物質，其穩(wěn)定性亦存在很大差異，在破碎過程中應防止其變性或被細胞內存在的酶分解，所以選擇適宜的破碎方法十分重要。

1.4細胞破碎設備

細胞破碎的方法很多，按是否使用外加作用力可分為機械法、化學和生物化學滲透法、物理滲透法等。機械法有珠磨法、高壓勻漿法、超聲破碎法、X-press法等?；瘜W和生物化學滲透法有化學試劑處理和酶溶兩種方法，破碎速率比機械法低，效率差，并且化學或生化試劑的添加形成新的污染，給進一步的分離純化帶來麻煩。物理滲透法有滲透壓法、凍結融化法和干燥法等。常用細胞破碎方法見表1-1。

1.4細胞破碎設備