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1、1、了解固体物料的分选原理2、掌握筛选、气流分选的工作原理3、了解主要分选机械的基本结构4、掌握分选机械的基本性能特点5、掌握分选机械的选用和使用要点,第二章 固体物料分选机械,2 固体物料分选机械,2.1 概述 2.1.1 固体物料分选的意义 2.1.2 固体物料分选要素 2.1.3 分选机械性能评价 2.1.4 分选机械分类2.2 散粒体物料分选机械 2.2.1 气流分选机械 2.2.2 筛选机械 2.2.3 重力分选机 2.2.4 精选机械 2.2.5 其他分选设备,2 固体物料分选机械,2.3 块状物料分选机械 2.3.1 尺寸式分选机械 2.3.2 重量式分级机 2.3.3 果蔬图象
2、处理分级机 2.3.4 内在品质分选设备,2.1 概述,固体物料:粉体,散粒体,尺寸较大的单体.,2.1 概述,物料分选:将一种混合物料按一定原则分成两种或两种以上具有不同特点的物料的操作过程.,2.1 概述,食品生产中,根据产品品质控制,生产过程控制,设备安全等,对固体物料进行分选操作,包括原料处理,成品分离,残次品剔除等.,2.1 概述,2.1.2 固体物料分选要素 基本思路:利用物料间的物理,化学,生物性状等差异进行分选.分选要素:物理性状,化学性状,生物性状.,物理性状:含水量,粒度,重量,表面形状,质地,颜色,磁性.,2.1 概述,化学性状:成分,游离脂肪酸指数,含脂肪食物的酸败度,
3、风味,气味.,2.1 概述,生物性状:发芽情况,虫害,成熟度,含菌数.,2.1 概述,分选机械:利用物理性状进行分选,化学和生物因素则通过与其相关的物理因素置换.,2.1 概述,2.1.3 分选机械性能评价 A粗料和B细粒两种物料分选用机械评价:(a)粗粒回收率c:筛上成分回收率,筛上效率,此值越接近1,表示A回收效果越好.c=A中A的质量/A的总质量,2.1 概述,(b)细粒回收率f:筛下回收率,筛下效率.f=B中B的质量/B的总质量(c)细粒残留率r:r=A中B质量/B的总质量,2.1 概述,(d)Newton分级效率n:n=c+f-1=c-r(e)产品中的成分含有率q:q=A中A质量/A
4、的质量,2.1 概述,(g)部分回收率：p=mb100%/ma;(h)生产率:生产率为1h处理的原料量。,2.1 概述,2.1.4 分选机械分类 按分选原理:尺寸,重量,形状,密度,气流,筛分,光学,电磁学分选机械等多种.,2.1 概述,2.1.4 分选机械分类 按分选目的:异物与缺陷分离机械,尺寸等级分级机械,品质等级分级机械.,2.1 概述,2.2.1 气流分选机械 气流分选法:根据物料颗粒空气动力学特性进行分选的方法.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.1 气流分选机械 气流分选法:不同尺寸,表面形态,密度,物料与空气产生相对运动时受到空气作用力不同,它们在外力(空气,重力及浮力)作用
5、下表现出不同的运动状态.气流分选中,物料的空气动力学特性通常用悬浮速度表示,它是气流分选的依据.,2.2 散粒体物料分选机械,沉降速度为vt的粒子在垂直管中受到垂直向上的速度为va的气流作用,而粒子的绝对速度为零时,即粒子的悬浮速度va:粒子在气流中保持悬浮状态时的气流速度.,2.2 散粒体物料分选机械,气流分选:利用气流中颗粒沉降速度或飞行轨迹等力学行为进行分选.不同环境,作用于气流中粒子上的力:重力,浮力,惯性力,静电力,磁力,磨擦力,附着力等,气流分选是这些力的单独利用或组合.,2.2 散粒体物料分选机械,主要有重力分级机,冲击力型分级机和离心力型分级机.,2.2 散粒体物料分选机械,2
6、.2.1.1 垂直气流清选机 气流沿垂直方向由下向上流动.谷物原料由喂料口喂入,轻杂物因悬浮速度气流速度而上升,饱满谷粒则因悬浮速度气流速度而下降,两种物料分别收集便使谷物与轻杂物清选与分离.,垂直气流清选机,垂直气流清选机,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.1.2 水平气流分选机 气流沿水平方向流动,颗粒因气流和自重作用,因着陆位置不同而分选.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.1.2 水平气流分选机 原理:物料在水平气流作用下降落,大颗粒获得气流方向加速度小,落在近处,小颗粒被吹到远处,更细小颗粒则随气流进入后续分离器被分离.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.1.3 旋风分选机 利
7、用作用于气流中粒子的离心力进行分级的设备,常用于从粉碎物料中提取粒度合格的成品.,旋风分选机,旋风分选机,2.2 散粒体物料分选机械,将粒子视为球形粒子,则 Dp=18v/pr2 式中,Dp为分级径,Dp大粒子离心力大,进入粗粉侧,Dp的粒子进入细粉则.改变转子旋转速度和空气流速 v即可分离.,2.2 散粒体物料分选机械,根据涡流产生条件,自由涡流和强制涡流.强制涡流离心力分级机较多,其分级精度优于自由涡流.,2.2 散粒体物料分选机械,强制涡流分级机,由周边喷入的超音速气流进行往复的分级和分散操作,改善了分级的性能.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.2 筛选机械2.2.2.1 筛分原理及
8、筛面 筛分机械:根据颗粒几何形态及粒度,利用带有孔眼筛面对物料进行分选的机器,能去杂,分级.,筛选机械,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.2 筛选机械2.2.2.1 筛分原理及筛面 筛分对象:尺寸较小的球形,椭球形和多面体散粒物料.物料经振动或运动,密度小,颗粒大而扁的,表面粗糙的物料浮在上层;密度大,颗粒小位于下层,经振动或运动,与筛面充分接触并通过筛面实现分离.,筛选机械,2.2 散粒体物料分选机械,a.筛面结构:平面结构和柱面结构,有冲孔筛,纺织筛,栅筛等.筛孔有正方形,长方形,圆形.,2.2 散粒体物料分选机械,筛面材料有金属,蚕丝,锦纶丝等.,2.2 散粒体物料分选机械,b.筛面运
9、动形式:静止倾斜筛面,往复运动筛面,高速振动筛面,平面回转筛面,滚动旋转筛面.,往复运动筛,高速振动筛,平面回转筛,滚动旋转筛,静止倾斜筛,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.2.2 典型筛选机械 a.振动筛:用于谷类物料筛选,能清除物料中轻杂,大杂和小杂.结构:由进料装置,筛体,吸风除尘装置,振动装置和机架等组成.,振动筛,振动筛,2.2 散粒体物料分选机械,a.振动筛:由进料装置,筛体,吸风除尘装置,振动装置和机架等部分组成.,2.2 散粒体物料分选机械,进料装置:由进料斗和流量控制活门构成.有喂料辊和压力门两种结构.筛体结构:由筛框,筛面,筛面清理装置,吊杆,限振机构等组成.,2.2 散
10、粒体物料分选机械,b.谷物平转筛:有圆形和长方形由进料装置,筛体,偏心回转机构,传动调速机构和筛面角度调节机构等组成.长方形谷糙平转筛的结构形式:有支撑式和悬吊式两类.,谷物平转筛,2.2 散粒体物料分选机械,c.圆筒筛分机:由附筛孔且可回转的圆柱面筛筒所构成,筒壁分别开有各种孔径筛孔.依照不同孔径圆筒排列,圆筛筒有并列式,串列式及同轴式三种结构.,圆筒筛分机,圆筒筛分机,圆筒筛分机,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.3 重力分选机械2.2.3.1 重力分选原理 干法重力分选:利用物料因密度及表面状态而产生流动性差异进行分选.可用于清除并肩石或获得密度和表面均匀一致散粒物料.,2.2 散粒体
11、物料分选机械,湿法重力分选:利用不同密度颗粒在水中受到浮力及下降阻力差异大于在气流中的差异而进行分选.密度水的颗粒及杂物上浮而被分离,密度水的颗粒下沉.按沉降速度不同而将不同密度颗粒分开.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.3.2 典型重力分选机械 a.密度去石机:由进料装置,筛体,风机,传动机构等组成.,重力去石机,2.2 散粒体物料分选机械,吸式比重去石机,去石机,2.2 散粒体物料分选机械,传动机构:曲柄连杆机构或振动电机;进料装置:进料斗,缓冲匀流板,流量调节装置等;筛体与风机外壳固定连接,风机外壳与偏心传动机械连成一振动体.,2.2 散粒体物料分选机械,筛体由吊杆支撑在机架上,去石
12、筛面用薄钢板冲压成双面凸起鱼鳞形筛孔,筛面逐渐变窄,尾部为聚石区,15mm圆孔筛板和其上部弧形调节板构成分选室,改变弧形调节板位置,可改变反向气流方向,以控制石子出口区含粮粒状况。,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.4 精选机械2.2.4.1 形状精选机械 形状精选机械:根据物料颗粒自身形状进行分选,如球度,长度等.利用不同形状有不同力学或运动学特性进行分离.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.4 精选机械2.2.4.1 形状精选机械 a.窝眼筒精选机械:按颗粒长度进行分选的设备.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.4.1 形状精选机械 窝眼筒内壁均匀分布圆形窝眼,绕自身轴线旋转.物料从
13、窝眼筒一端喂入,长度窝眼物料进入窝眼,窝眼筒转至高位,落入窝眼筒中部盛料槽,由槽中螺旋输送器推出.长颗粒在窝眼筒外,随窝眼筒滚动,从窝眼中掉回到下部料流内,由筒底螺旋输送器从窝眼筒另一端推出.,2.2 散粒体物料分选机械,b.碟片式精选机:由进料装置,碟片级,机壳,输送螺旋和传动部分等组成.,2.2 散粒体物料分选机械,b.碟片式精选机:铸铁精密铸造的碟片,两面均有窝眼,物料从进料口流入机内至一定深度,依靠碟片轮辐上叶片向前推进,由出料口送出机外;短粒由碟片窝眼带到一定高度,从窝眼内滑出落到卸料口内排出机外.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2 散粒体物料分选机械,c.螺旋球精选器:由进料斗,
14、放料闸门及4 5层围绕在同一垂直轴上斜螺旋面所组成.内抛道靠近轴,外抛道为宽斜面,外缘有挡板.,2.2 散粒体物料分选机械,工作原理:物料由进料斗均匀分配到几层内抛道上,橄榄形颗粒难滚动,沿螺旋面向下滑动,速度低,受离心力小,径向移动少,直接落到排料口;球形颗粒沿螺旋外面向下滚动时,越滚越快,因离心力作用而越过内抛道外缘被抛至外抛道,从另一排料口排出.,2.2 散粒体物料分选机械,2.2 散粒体物料分选机械,2.2.4.2光学分选设备 a.光学检测原理:小部分散射光扩散到果实较深内部,一部分被果实吸收,一部分穿透果实.被吸收多少与果实的要素,光的波长,传播路径长度等有关.,2.2 散粒体物料分
15、选机械,有些果实,部分吸收光转化成荧光,延迟辐射光.离开果实表面的发射光由直接反射光,体反射光,透射光和辐射光等组成.,2.2 散粒体物料分选机械,测量物料质量,须确定光源,试样和检测器相对位置.a.适用于反射光检测;b.适用于透射光检测;c.测定介乎试样表层与心部之间区域特性潜力.,2.2 散粒体物料分选机械,若入射光和透射光强度分别为I1和I2,表达物料透射特性的光密度:OD=lg(I1/I2);则透射率T近似于:T=I1/I2;吸收率A定义为:A=lg(1/T)=lg(I1/I2),2.2 散粒体物料分选机械,食品物料在光曲线上的差异与物料吸收特性有关.用光密度来表示测定值,光反射特性用
16、于检测物料表层质量.光透射率和吸收用于检测物料内部质量,荧光和延迟辐射光用于水果成熟度评价.,2.2 散粒体物料分选机械,b.典型光选设备：(a)色选机:用于大米,小豆,大豆,花生米等分选.它由进料斗,振动喂料器,斜槽滑道,光电总成,高速气流喷嘴系统,合格品收集斗和电控箱等组成.,智能色选机,小麦色选机,2.2 散粒体物料分选机械,葵仁色选机,大米色选机,茶叶色选机,(b)光选设备:大米自动检测仪简图.钨灯发出的光,经光导纤维照射到透射部.由输送圆盘输送糙米粒,每粒经光照射,糙米粒反射光由反射光检测器测量,糙米粒透射光由透射光检测器测量.透射光强度/反射光强度比值可求出透射率.,2.2 散粒体
17、物料分选机械,(b)光选设备:一部分反射光进入分光光导纤维分光部,测出该光为红色光强度和绿色光强度.红色光强度/绿色光强度=分光比.每一粒米粒都经LED光源照射.前部光检测器及后部光检测器测量信号比求出爆腰强度.打开测量罩,在圆盘上放入试样,即可测量上述三个指标.,2.2 散粒体物料分选机械,根据测量透射率,分光比,爆腰程度可判断出优质粒,受害粒,爆腰粒,死米,着色粒,并进行分选操作.该检测装置可用于预测水稻收获期,预选检查,碾米厂大米质量检查.,2.2 散粒体物料分选机械,2.3 块状物料分选机械,块状物料分选分:尺寸分级,重量分级和色选和图像分选等.2.3.1 尺寸式分选机械 果蔬尺寸分级
18、机:滚筒式,三辊式等.,水果分级机,2.3.1.1滚筒式水果分级机 转动滚筒均匀设置有分级孔,果实流经滚筒外表,比分级孔小的果实落下,由输送带沿滚筒轴向从滚筒内排出.沿果实移动方向顺序横向排列数个滚筒,每个滚筒的分级孔有一个规格,沿前进方向按分级孔径由小到大依次排列.,2.3 块状物料分选机械,2.3.1.1滚筒式水果分级机 柑桔分级作业:包括接收,分箱上线,分级,洗净涂蜡,装箱包装.,2.3 块状物料分选机械,三辊式果蔬分级机,2.3.1.2 三辊式果蔬分级机 由进料斗,理料滚筒,辊轴链带,出料输送带,升降滑道,驱动装置等组成.用于苹果,柑桔,桃子等分级.,2.3 块状物料分选机械,链带由链
19、轮驱动运行,滚轮与滑道磨擦作用顺时针自转.果蔬由进料斗送上辊轴链带,小的果蔬进入集料斗.大果蔬由理料滚筒整理进入菱形孔处凹坑,被连续移至分级段,升降辊渐升,菱形孔逐渐变大,各孔果蔬在辊轴磨擦下不断滚动而调整与菱形孔间位置关系,某方向尺寸小于菱形孔尺寸时,并被输送带送出.,2.3 块状物料分选机械,2.3.1.3 果蔬光电分级机 果蔬等速通过光电检测器,检测果实遮挡光束时间或经光束时遮挡的光束数量计算果高,果径,面积,经与设定值比较,控制卸料执行机构.使果实落入相应位置实现分级.,2.3 块状物料分选机械,2.3.1.3 果蔬光电分级机 有光电遮断式果蔬分级机;脉冲计数式果蔬分级机;水平屏障式果
20、蔬分级机;垂直屏障式果蔬分级机.,2.3 块状物料分选机械,2.3.2 重量式分级机 重量式分级机分机械式和电子式两种.,机械式分级机,电子式分级机,2.3 块状物料分选机械,2.3.2.1机械式重量分级机 机械式重量分级机:杠杆秤式和弹簧秤式两种.称重滑道式重量分级机:被称重物料放于料斗中,料斗前端与牵引链条铰接,支撑于滑道上,尾端自由支撑于滑道上,滑道分为固定段和称重段.,2.3 块状物料分选机械,2.3.2.1机械式重量分级机 称重段由感重弹簧保持与固定段形成直线滑道,牵引链条牵引料斗连续前移.料斗尾端支撑杆移至滑道称重段称重,物料作用于称重段向下摆动的力矩超过感重弹簧支撑力矩,称重段被
21、压下,料斗下翻,称重段因弹簧作用迅速复位.,2.3 块状物料分选机械,2.3.2.1机械式重量分级机 若物料作用力矩弹簧支持力矩,料斗将继续载着物料沿滑道前移.称重滑道设置与分级挡位数相同,分级档位由重到轻,弹簧预紧力也由大到小.,2.3 块状物料分选机械,2.3 块状物料分选机械,2.3.2.2 电子称式重量分级机 工作时,链传动输送称量托盘至测量轨道上,呈浮现状态,测得果实和托盘重量.重量的增加使称量轨道从基准位置下降,使差动变压器位移,位移输出信号经放大,反馈到负荷线圈产生磁力.磁力使差动变压器位移复零,恢复到平衡状态.,2.3 块状物料分选机械,2.3.2.2 电子称式重量分级机 负荷
22、线圈中的电流转换成脉冲信号,作为重量测量信号输入控制装置.该信号与预先设定的基准值比较,托盘被移送到规定位置时,旋转编码器转动,按照每个尺寸规格进行分选.,2.3 块状物料分选机械,鸡蛋分级机与果蔬分级机,是称重式设备:卸蛋装置,调向整理装置,照蛋标识装置,电磁破蛋检测装置,倒蛋装置,悬挂输送称重系统,码盘装置,封盒装置和微机控制系统等,整套设备操作由微机控制.,2.3 块状物料分选机械,工作原理:真空吸盘将鸡蛋置于分级机辊轴链带上,并随链条移动自转,调整长轴平行于辊轴轴线方向,小头端调至“竹节”中部.,2.3 块状物料分选机械,工作原理:鸡蛋小头端再由第一辊轴带由滑槽转到第二辊轴链带,滑槽使
23、鸡蛋小头朝下落到第二链带凹坑,小头朝下向前输送,第二链带输入照蛋室.,2.3 块状物料分选机械,工作原理:经电磁破蛋检查装置检查.发现问题通知计算机,后续处理时直接排至问题蛋口,合格蛋进行正常分级.,2.3 块状物料分选机械,鸡蛋分级设备设置三爪夹持器连续运行链条输送带.通过照蛋室出口处,夹持器拾起鸡蛋,通过固定的电子天平称重,通知计算机,由计算机控制被卸放于缓冲盘内,顺序摆放.,2.3 块状物料分选机械,2.3.3 果蔬图像处理分级机 计算机图像处理分级机:依据形状进行分级,需同时检测多个方向的尺寸,形成物料的平面或立体图像,此值与基准值比较,由此进行分选.,2.3 块状物料分选机械,2.3
24、.3 果蔬图像处理分级机 图像处理方法:先由摄影机摄取图像变换成二维图像,再计算果实等级,尺寸分选长度,宽度,面积等特征值,再与设定的基准值进行比较分选.计算出特征值后,再细化处理,明确形态特征,或进行微分处理,利用图形连接性获得准确的检验方法.,2.3 块状物料分选机械,2.3 块状物料分选机械,2.3.4 内在品质分选设备2.3.4.1 近红外分选设备 a.近红外分析技术:利用波长0.82.5 m近红外光谱,进行化学成分,理化特性计量的分析的方法.食品中的水分,糖度,酸度的吸收反映出基团CH特征峰.测得糖度值与用光学方法测得糖度值呈线性关系.波长于914,769,745,786 nm测量精
25、度最高,相关系数0.989,标准偏差约2.8Bx.其分析步骤:取样,标准试验,建模,测定.,2.3 块状物料分选机械,b.近红外技术糖酸度分选装置 近红外线果实检测装置,用于测量糖度和酸度.主要由光源,光学检测器,数据处理等组成.,2.3 块状物料分选机械,2.3.4.2 紫外线分选装置 a.紫外线分析技术:暗室内利用320380 nm紫外线检测果品,正常果品无可见光,损伤的果品,发出荧光,通过摄像,计算机图像处理后进行检测.,2.3 块状物料分选机械,2.3.4.2 紫外线分选装置 b.紫外分选装置:由摄像机,紫外灯,输送带,光源罩等组成.柑桔进入暗室,用摄像机摄像,再由计算机进行图像处理和
26、判断.,2.3 块状物料分选机械,2.3.4.2 紫外线分选装置 柑桔表面损伤检测精度受紫外光源强度,紫外光峰值波长,光源距离,柑桔损伤程度,温度,柑桔种类等因素有关.峰值波长352nm.经特殊加工的光源效果更佳.,2.3 块状物料分选机械,2.3 块状物料分选机械,2.3.4.3 X射线分选设备 a.X射线分析技术:X射线具有很强的穿透力,它受物质密度的影响,密度大,穿透能力小,密度小穿透力大.用软X射线可检测土豆,西瓜内部空洞,柑桔的皱皮等内部缺损现象.,2.3 块状物料分选机械,b.X射线分选设备(a)西瓜空洞分选装置:将软X射线发生器和X射线照相机分别置于西瓜上下方,X射线照相机检测最
27、大直径为150mm,但西瓜空洞多出现在西瓜中心部位附近,对检测结果影响很小.,2.3 块状物料分选机械,b.X射线分选设备(a)西瓜空洞分选装置:不同西瓜需要不同强度X射线.先用光电管测西瓜直径,再根据西瓜直径调节X射线强度.输送带和整个检测装置均置于保护罩内.,2.3 块状物料分选机械,由X射线照相机摄取的西瓜内部图像,白色代表空洞部分,黑色代表果肉.,2.3 块状物料分选机械,(b)柑桔皱皮分选装置:它由X射线发射,接收,遮挡罩板,输送带,计算机等组成.,2.3 块状物料分选机械,(b)柑桔皱皮分选装置:X射线发射与接收装置分别置于输送带两侧,输送带上无柑橘时,接收装置全部接收X射线信号,
28、并变换成电信号,经A/D变换后输入计算机,此时信号最大,有柑橘通过时,信号值将随密度增减而变化.,2.3 块状物料分选机械,检测结果以波形形式出现,以减少成像时间,实现快速检测.正常果波形圆滑过渡,皱皮果因局部密度的突然减小,波形中途出现突变,根据波形有无突变现象或突变大小,即可检测出有无皱皮现象.,2.3 块状物料分选机械,（c）X射线去石机:X射线通过番茄与石块透射率的差异,可对番茄中石块清选作业.物料输送带送至X射线检测部位,受X射线照射,石块密度大,X射线不易通过物料就被检测出来.设置于下落轨迹上由尼龙制成的分选爪下,使得石块等异物落到传送带上并排出.,2.3 块状物料分选机械,（d）X射线异物分离机 由X射线管,输送带,风机,线形检测器,电机,显示器等.当食物通过X射线区域时,可检测到异物,通过计算机软件处理,可检测到异物存在.,2.3 块状物料分选机械,思考题,1、3、5、,
