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第二章 食品清理和分选机械

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  1. 第二章 食品清理和分选机械

  2. 本章需掌握的主要问题 • 1. 什么是分选、分级,主要作用是什么? • 2. 食品常用的分选与分级方法有哪些? • 3. 简述形状分级机械与设备的种类。 • 4. 简述光电色选机的主要构成及各部分的作用。 • 5. 简述计算机图像处理系统的基本构成。 • 6. 什么是人工嗅觉系统(电子鼻)?

  3. 第一节 清理机械与设备 • 食品原料在收集、运输和贮藏过程中混入了泥砂石草等杂物。在进行产品的加工之前,必须对这些杂物进行清理,否则会影响成品质量,损害人体健康,对后序加工设备造成不利影响。

  4. 分选:清除物料中的异物及杂志。 • 分级:指对分选后的物料按其尺寸、形状、密度、颜色或品质等特性分成等级。

  5. 食品原料的清理机械是根据原料中杂物的不同而设计的。杂物多种多样,例如各种谷物、豆类、咖啡等粉粒料中含有泥土、金属等杂物;甜菜糖厂的加工原料甜菜中不仅含有泥土、砂石、金属等,还有杂草、茎叶等杂物;乳品厂的原料牛乳中可能含有毛、毛屑等。根据食品原料中杂物性质的不同,清理机械可进行如下的分类。食品原料的清理机械是根据原料中杂物的不同而设计的。杂物多种多样,例如各种谷物、豆类、咖啡等粉粒料中含有泥土、金属等杂物;甜菜糖厂的加工原料甜菜中不仅含有泥土、砂石、金属等,还有杂草、茎叶等杂物;乳品厂的原料牛乳中可能含有毛、毛屑等。根据食品原料中杂物性质的不同,清理机械可进行如下的分类。

  6. 食品分选、分级的作用: • (1)保证产品的规格和质量指标; • (2)降低加工过程中原料的损耗率,提高原料利用率; • (3)提高劳动生产率,改善工作环境; • (4)有利于生产的连续化和自动化; • (5)有利于降低产品的成本。

  7. 常用的分选与分级方法 • 1. 按物料的宽度分选、分级 • 按物料的宽度分级一般可采用筛分,通常圆形孔可以对颗粒物料的宽度差别进行分选和分级,长形筛孔可以针对颗粒物料的厚度差别进行分选和分级。

  8. 2.按物料的长度分选、分级 • 按物料的长度分级利用旋转工作面上的袋孔(一般称为窝眼)对物料进行分选和分级,长颗粒的重心不能进入袋孔而跌出,短颗粒则被袋孔带上去另行倒出。

  9. 3.按物料的密度分选、分级 • 按物料的密度分选和分级主要用于颗粒的粒度或形状相仿但密度不同的物料,利用颗粒群的相对运动过程中产生的离析现象(或称为自动分级)进行分选和分级。颗粒群的相对运动可以由工作面的摇动或气流造成。

  10. 4. 按物料的流体动力特性分选、分级 • 利用物料的流体动力特性的差别,在垂直、水平或者倾斜的气流或水流中进行分选和分级,实际上是综合了物料的粒度、形状,表面状态以及密度等各种因素进行的分选和分级。其中水流分级主要用于不溶性物料,如淀粉制造,小麦去石等。

  11. 5. 按物料的电磁特性分选 • 按物料的电磁特性分选主要用于食品原料中去除铁杂质。

  12. 6. 按物料的光电特性分选、分级 • 按物料的光电特性分选和分级是利用物料的表面的颜色差异,分出物料中的异色物料,如花生仁光电色选机、大米色选机和果蔬分选机等。

  13. 7. 按物料的内部品质分级 • 按物料的内部品质分选和分级是根据物料的质量指标(如水分、糖度、酸度等化学含量)进行分选和分级,采用的方法往往是物料的某些成分对光反射、透射和吸收、对电特性的影响、对磁特性的影响、对力学特性的影响、对温度特性的影响等无损检测的方法。

  14. 从食品的安全性和营养性考虑,内部品质的分选和分级比其他的分选和分级更具有广泛的意义,但由于涉及的相关领域的技术较多,因此分选和分级的难度更大,其关键问题是的如何获得可靠的信息和对获得的信息的提取与处理。从食品的安全性和营养性考虑,内部品质的分选和分级比其他的分选和分级更具有广泛的意义,但由于涉及的相关领域的技术较多,因此分选和分级的难度更大,其关键问题是的如何获得可靠的信息和对获得的信息的提取与处理。

  15. 8. 按物料的其他性质分级 • 按物料的其他性质分级是指采用某些与物料的品质指标有关联的物理方法检测物料的内部品质并进行物料的分选、分级。如采用嗅觉传感器检测物料的味道;采用计算机视觉系统检测物料的纹理、灰度等。

  16. 第二节 食品原料的清理机械 • 食品原料的清理机械是根据原料中杂物的不同而设计的。杂物多种多样,例如各种谷物、豆类、咖啡等粉粒料中含有泥土、金属等杂物;甜菜糖厂的加工原料甜菜中不仅含有泥土、砂石、金属等,还有杂草、茎叶等杂物;乳品厂的原料牛乳中可能含有毛、毛屑等。根据食品原料中杂物性质的不同,清理机械可进行如下的分类:

  17. 一、 食品原料清理机械的分类 • (一)除石机 • 用于除去原料中的砂石。常用的方法有筛选法或比重法。筛选法是利用砂石的形状和体积大小与加工原料的不同,利用筛孔形状和大小的不同除去砂石。比重除石机是利用砂石与原料比重的不同,在不断振动或外力(如风力、水力、离心力等)作用下,除去砂石。

  18. 比重去石机

  19. (二)除草机 • 用于除去原料中的杂草、茎叶等。常用的方法是风选法和浮选法。风选法是利用杂物与食品原料在空气中的悬浮速度不同,通过风力进行除杂的方法。浮选法是利用杂草、茎叶在水中与食品原料所受的浮力不同,把漂浮在水中的轻浮杂物除去。

  20. (三)除铁机 • 除铁机用于除去原料中的铁质磁性杂物,如铁片、铁钉、螺丝等。常用的方法是磁选法。利用磁力作用除去夹杂在食品原料中的铁质杂物。磁力除铁机有电磁式和永磁式两种形式。

  21. (四)过滤器 • 过滤器用于除去液体食品原料中的杂物,如原料乳中的牛毛、毛屑等。常用方法是过滤法,可在容器的入口或出口装上滤网或滤布过滤,也可安装过滤器过滤。

  22. 二、 常用食品原料的清理机械 • (一)筛选法清理机 • 筛选法清理机广泛应用于食品加工企业,多用于清理含有大杂、小杂及轻杂的颗粒状食品原料。 • 工作原理:原料从筛子的一端移动到另一端过程中,尺寸小于筛孔的物料落下;而尺寸大于筛孔的物料经筛面从筛的另一端排出。见动画

  23. 物料→ 由进料斗1→控料闸→第一层筛面(筛孔较大) →第二层筛面(筛孔中间,出成品)→第三层筛面(小) → 细杂三层筛的筛孔依次减小,在吸风除尘等装置的配合下,把物料中质轻的杂质也能清理出来。

  24. 筛选法清理机工作状况图

  25. (二)除石机 • 1. 密度除石机如图所示为豆制品厂常用的QSC型密度除石机,用来对豆类等物料清除密度比原料大的并肩石等重杂质的一种先进装备。该机主要由进料、筛体排石装置、吹风装置,偏心振动机构等部分组成。

  26. QSC型密度除石机

  27. 筛孔形状 • 除石筛面一般用薄钢板冲压成双面突起鱼鳞形筛孔。除石机的筛孔不通过物料,只作通风用,所以筛孔大小、凸起高度不同,出风的角度就会不同,从而影响物料的悬浮状态和除石效率。鱼鳞形冲孔除石筛面的孔眼均指向石子运动方向(后上方),对气流进行导向和阻止石子下滑,它并不起筛选作用。

  28. 鱼鳞筛孔的形状

  29. 精选室 • 筛面向后逐渐变窄,后部是聚石区,筛面与其上部的圆弧罩构成精选室,改变圆弧罩内弧形调节板的位置,可改变反向气流方向,以控制石子出口区含粮粒数。吹风系统包括风机、导风板、匀风板、风量调节装置等。气流进入风机,经过匀风板、除石筛面、穿过物料后,排放到机箱内循环使用。

  30. 密度除石机的精选室

  31. 2. 块根类原料除石机 • 该机是用来除去块根类原料中的石块泥砂。图为甜菜糖厂用来除去夹杂在甜菜中砂石的转筒式除石机。其工作原理是砂石与甜菜的密度差较大,从而利用它们在水中不同的沉降速度进行分离。

  32. 转筒式除石机

  33. (三)除草机 • 除草机是用来除去原料中的杂草、茎叶、麦杆等杂物的设备。其形式多种多样,图为块根类食品原料在清洗过程中除去杂草的典型设备:胶带式除草机。

  34. (四)除铁机 • 原料在加工前必须经过严格的磁选,除去夹在原料中的铁性杂质,食品原料中中混入的磁性金属杂质,因其危害较大,为了保护加工机械和人身安全,所以必须用除铁机去除。除铁机又称磁力除铁机,它的主要工作部件是磁体。每个磁体都有两个磁极,其周围存在磁场,磁体分为电磁式和永磁式两种型式。

  35. 电磁式除铁机磁力稳定,性能可靠,但必须保证一定的电流强度;永磁式除铁机结构简单,使用维护方便,不耗电能,但使用方法不当或时间过长磁性会退化。磁选设备有永磁溜管、胶带式除铁机和永磁滚筒等。电磁式除铁机磁力稳定,性能可靠,但必须保证一定的电流强度;永磁式除铁机结构简单,使用维护方便,不耗电能,但使用方法不当或时间过长磁性会退化。磁选设备有永磁溜管、胶带式除铁机和永磁滚筒等。

  36. 1. 永磁溜管

  37. 永磁溜管的永久磁铁装在溜管上边的盖板上,一般在溜管上2~3个盖板,每个盖板上装有2组前后错开的磁铁。工作时,原料从溜管上端流下,磁性物体被磁铁吸住。工作一段时间后进行清理,可依次交替地取下盖板,除去磁性杂质。永磁溜管的永久磁铁装在溜管上边的盖板上,一般在溜管上2~3个盖板,每个盖板上装有2组前后错开的磁铁。工作时,原料从溜管上端流下,磁性物体被磁铁吸住。工作一段时间后进行清理,可依次交替地取下盖板,除去磁性杂质。 • 溜管可连续的进行磁选,永磁溜管结构简单,不占地方。

  38. 使用平板式除铁机的永磁安装结构示意图。磁铁可安装一排或多排。食品原料通过倾角为30°~40°的倾斜面时,铁杂被磁极吸住。当设备停止使用时,被吸住的铁杂人工取下,再用铁板将两个磁极盖住,以保存磁性。使用平板式除铁机的永磁安装结构示意图。磁铁可安装一排或多排。食品原料通过倾角为30°~40°的倾斜面时,铁杂被磁极吸住。当设备停止使用时,被吸住的铁杂人工取下,再用铁板将两个磁极盖住,以保存磁性。

  39. 旋转式永磁除铁机,主要是由半圆形磁铁芯与旋转滚筒组成,磁芯与滚动的间隙小于2mm。当物料落在由非磁性材料制成的滚筒上时,物料随滚筒一起转动,而后自由排除,而夹杂在食品原料总的铁杂被吸附在滚筒表面,当滚筒转至磁场作用之外时,自动落入盛铁盒。旋转式永磁除铁机,主要是由半圆形磁铁芯与旋转滚筒组成,磁芯与滚动的间隙小于2mm。当物料落在由非磁性材料制成的滚筒上时,物料随滚筒一起转动,而后自由排除,而夹杂在食品原料总的铁杂被吸附在滚筒表面,当滚筒转至磁场作用之外时,自动落入盛铁盒。

  40. 为了保障安全生产和产品质量,在食品原料的粮食等物料加工的全过程中,凡是高速运转的及其的前部都应装有磁选设备。为了保障安全生产和产品质量,在食品原料的粮食等物料加工的全过程中,凡是高速运转的及其的前部都应装有磁选设备。

  41. 第三节 振动分选机械 • 一、振动分选机械的基本知识 • 振动分选一般是通过机械的振动(或其他形式的运动)将原料通过一层或数层带孔的筛面,使物料按宽度或厚度分成若干个粒度级别的过程。 • 每一层筛面都可以将物料分成筛过物(也叫筛下物)和筛余物(也叫筛上物)两部分。

  42. (一)筛分效率 • η——筛分效率,%; • G——筛分物料总量,kg; • G’——筛过物料总量,kg; • x——可筛过物的质量百分比,%。

  43. (二)筛面组合:将各种粒度的混合物通过筛分分成若干个粒级,或提高总的筛分效率。(二)筛面组合:将各种粒度的混合物通过筛分分成若干个粒级,或提高总的筛分效率。