第2章生物质原料预处理备

第二章 生物质原料预处理设备
① 永磁溜管
• 永磁溜管的永久磁铁装在溜管上边的盖板上。一般在 溜管上设置 ２～３ 个盖板，每个盖板上装有两组前后 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。 • 溜管可连续地进行磁选。 • 永磁溜管结构简单，不占地方。 • 为了提高分离效率，应使流过 溜管的物料层薄而均匀。
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清理与分级的含义
分级所考虑的因素可以分类如下: (一) 物理特性： 1.含水量;2.单元尺寸;3.单元重量;4.结构; 5. 颜色; 6.杂质; 7.形状。 (二) 化学特性 1.成分分析; 2.酸败情况,自由脂肪酸指数(用于 含油脂的物料) ; 3.气味和味道。 (三) 生物学特性: 1.发芽情况; 2.虫害的种类和数量; 3.霉菌损害的 种类和数量; 4.细菌数量。
生物质原料的特点
• • • • • • • 不同原料其物理化学性质差异较大； 不同原料组成成分差异较大； 原料的不同产地其成分、加工性质差异较大； 原料的性质、组成随季节变化差异较大； 生物质原料的品种之间性质差异较大； 原料中通常会含有相当数量的杂质。 储藏方法的不同会导致原料加工特性的差异。
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2.2 生物质原料筛选与分级 原料筛选分级初论 原料的筛选设备
原料的分级设备
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第二章 生物质原Βιβλιοθήκη Baidu预处理设备
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2.2.1
原料筛选与分级初论
生物加工原料在生产前，进行 原料的除杂、清洗、筛选与分 级处理是十分必要的。
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原料筛选与分级的原因
① 机械磨损。
2.2.2.2 原料的筛选
• 筛选是谷物等生物质原料清理除杂最常用的方 法。 • 原理：筛面上配备适当的筛孔，使物料在筛面 上作相对运动，不同粒度的物料落入不同筛孔。
• 筛选操作：将物料从筛的一端加入，并使其向 筛的另一端移动，从而使尺寸小于筛孔的物料 穿过筛孔落下，成为筛下物，而尺寸大于筛孔 的物料经过筛面从筛的另一端引出。
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• 筛选可以用人工的方法进行，但这时生产效率 将会受到极大的限制。生物加工过程中的筛选 操作都由筛选机械来完成。 • 筛选机械有很多种不同的构造，发酵工厂中常 用的是振动筛和转筒筛。
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① 筛选设备 —— 振动筛
• 振动筛是原料加工中 应用最广的一种筛选 与风选结合的清理设 备，多用于清除小及 轻的杂质。
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2.1
生物质原料及其特 点
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生物加工原料
• 生物加工原料在很多情况下来源于植物，属生 物质原料。
– 如植物的块根、块茎、秸秆、种子、果实等。 – 动物的组织、毛皮、脂肪、骨骼、内脏、肌肉等。 – 微生物及其代谢产物。
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• 都是利用带有袋孔 （窝眼） 的工作面来分离杂粒，袋孔 中嵌入长度不同的颗粒， 带升 高度不同而分离。
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① 原料分级设备 —— 碟片式精选机
• 在金属碟片的平面上制成许多袋形的凹孔，孔 的大小和形式视除杂条件而定。 • 碟片在粮堆中运动时，短小 的颗粒嵌入袋孔被带到较高 的位置才会落下； • 因此只要把收集短粒斜槽 放在适当位置上，就能将 短粒分出来。
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② 物料粉碎的原因及其机理
• • 物料粉碎的必要性：溶解、混合和反应。 机械粉碎的原理（5种粉碎力）：
① ② ③ ④ ⑤ 挤压 冲击 研磨 劈力 剪切
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③ 粉碎的粒度
—— 粒径范围
①粗碎：原料粒度40～1500mm，成品粒度5～50mm ②中细碎：原料粒度5～50mm，成品粒度0.1～5mm ③微粉碎：原料粒度5～10mm，成品粒度＜100μm ④超微粉碎：原料粒度0.5～5mm，成品粒度＜10～25μm
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碟片式精选机工作动画
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• 碟片精选机的特点：
1. 工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大； 2. 适应性好。
• 为除去不同品种杂质所需要的不同袋孔可用于同一机 器中，即在同一台机器上安装不同袋孔的碟片；
3. 碟片损坏可以部分更换； 4. 可分别检查每次碟片的除杂效果。
由此可见
① 对于不同的原料应该采取不同的处理方式；
② 对于不同的生产工艺应该采取不同的处理方式；
③ 对于不同的储藏方式应该采取不同的处理方式；
④ 对于不同的后续生产设备应该采取不同的处理 方式； ⑤ 处理之前需要进行的必要操作 — 筛选和除杂。
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2.2
生物质原料筛选 与分级
选择粉碎设备的时候，要兼顾生产原料 的性质，以及加工工艺的要求。
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④ 粉碎方式选择时应注意的事项
• 对于物料的粉碎，必须根据物料的特性，以及 粉碎要求选择合适的粉碎方法； • 对于坚硬的和脆性的物料，挤压和冲击很有效。 • 对韧性物料剪切力作用较好。 • 任何一种粉碎机，都是几种方法的结合，这样 最有效。
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2.3
原料的清洗设备
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原料清洗
• 清洗所用的机械分三类： • ①原料清洗用；
• ②包装容器清洗用；
• ③器皿清洗用。
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常用的清洗液
① 冷水：不损伤原料的品质。 ② 热水：温度以不损伤原料的品质为宜，有杀菌作用。 ③ 蒸汽：如制糖时用离心分离机分离结晶糖，须用蒸汽清
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2.4.1 物料的粉碎
• 在生物生产中，为了加速后续的生物反应和化 学反应等过程的反应速度，对于使用的固体生 物质原料，常需将其粉碎。 • 粉碎：使大块固体物料破碎成小块物料的操作， 通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉碎为粉 末状物料，有时则称为磨碎或研磨，很多情况 下，统称为粉碎。 • 在以固体生物质为原料的生物反应生产过程中， 对原料粉碎的效果好坏，不仅直接反映出粉碎 操作的合理性和经济性，而且会间接影响到下 一工序和发酵等的效果和效率。
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永磁滚筒
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图1-2 永磁滚筒的结构 进料斗 2-观察窗 3-滚筒 4-磁芯 5-隔板 6-小麦出口 7-铁杂质收集盒 8-变速机构 9-电动机 10-机壳
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③ 其他除铁设备 —— 平板式、旋转式磁分离器
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主要内容
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生物质原料及其特点 生物质原料筛选与分级 原料的清洗
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生物质原料的粉碎
生物质原料混合设备
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知识技能要求
• 重点 1.生物质原料筛选与分级设备的结构与工作原理 ； 2.生物质原料粉碎的目的、常用粉碎设备的结构 与工作原理； 3.生物质原料固体间的混合机理、设备的结构与 工作原理。 • 难点 设备的功率计算、选型。
• 振动筛主要由进料装 置、筛体、吸风除尘 装置和支架等部分组成，如图所示。
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第二章 生物质原料预处理设备
第二章 生物质原料预处理设备
第二章 生物质原料预处理设备
② 原料筛选设备 —— 转筒筛
• 物料从小孔端进入，
由大孔端排出，从而 分出三个级粒。 • 倾斜角3～5°
和水雾分布型式。
③冲洗：在高速水流中靠物料间摩擦、碰撞等清洗物料。
④刷洗 清洗作业可采用上述几种方法的一种，也可以 把其中几种方法组合起来使用。
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原料清洗机械
• 滚筒式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
原料清洗机械
• 螺旋式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
带式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
滚筒精选机
第二章 生物质原料预处理设备
原料分级设备 —— 滚筒精选机
第二章 生物质原料预处理设备
• 根据滚筒转速差别又分为快速滚筒精选机和慢 速滚筒精选机。 • 低速滚筒精选机的安装应与水平线成5°~10°角， 颗粒原料向出口运动速度约为0.03～0.05 m/s， 平均生产率为100～140 kg/h·m2 。 • 高速滚筒精选机可接近水平安装，其生产率可 达500 kg/h·m2。
第二章 生物质原料预处理设备
组合式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
振动式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
鼓泡式清洗机
第二章 生物质原料预处理设备
第二章 生物质原料预处理设备
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2.4
原料的粉碎设备
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2.4 原料的粉碎设备 原料的粉碎 锤式粉碎机
辊式粉碎机 其他粉碎机
洗去掉表面的不纯物及糖蜜，而糖的水分并不增加。
④ 药剂溶液：
– 酸性洗液 —— 通常使用稀盐酸、稀磷酸、稀硝酸； – 碱性洗液 —— 通常使用稀NaOH； – 消毒洗液 —— 600μL／L的漂白粉液、ClO2溶液。
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常见的清洗方法
①浸泡：在静止水或流动水或其他溶液中浸泡。 ②喷水：适合大多数产品的清洗，但要注意选择好喷水压力
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清理和分级的原理和方法
1.空气动力学特性的不同--气流清选法; 2.颗粒大小的不同--筛选法; 3.颗粒形状的不同--精选; 4.比重的不同--干法比重分选和湿法比重分选; 5.磁性的不同--磁选法; 6.弹性的不同--撞击法; 7.颜色的不同--光电分选法。
• 缺点：
1. 碟片上的袋孔容易磨损 2. 功率消耗较大。
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② 原料分级设备 —— 滚筒精选机
主要构件是一个表面开有袋孔 的旋转圆筒。 长粒物料不能进入袋孔，在进 料压力和滚筒倾斜的影响下向 滚筒另一端移动流出，短粒物 料则嵌入袋孔被带到较高位置 ，落入中央收集槽中，由螺旋 输送机送出从而得到分离
选择生物质原料加工设备需要考虑的因素
• 不同生物反应进程对于物料的加工要求差异 较大，应该参照生物反应原理选择加工工艺， 并由此选择相应加工设备； • 不同的生物质原料具有不同的加工特性，需 要使用相应的加工方法，并据此选择相应加 工设备； 基本依据：根据加工工艺进行选择！
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② 永磁滚筒
• 永磁滚筒主要由进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动 装置等部分组成。 ①磁芯由锶钙铁氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排 列成170°的圆弧形，安装在固定的轴上。 ②外表面敷有无毒而耐磨的聚氨酯涂料作保护层。 ③滚筒通过蜗轮蜗杆机构由电动机带动旋转。 ④磁芯固定不动。 • 永磁滚筒能自动地排除磁性杂质，除杂效率高 （９８ ％以上），特别适合于除去粒状物料中的磁性杂质。 • 永磁溜管的物料速率一般为0.15～0.25ｍ／ｓ，永磁滚 筒的圆周速率一般为0.6ｍ／ｓ左右。
在原料的粉碎过程中，容易使粉碎机的筛板磨损， 使机器发生故障，机械设备的运转部位由于磨损而 损坏；
② 杂质影响反应过程。 ③ 杂质影响生产过程。
– 影响产物分离 – 损坏生产设备 – 阻塞管路
第二章 生物质原料预处理设备
原料筛选与分级的主要操作方式
• 包括：
– – – – 除杂 分级 清洗 粉碎
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2.2.2
原料筛选设备
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2.2.2 生物质原料筛选与分级 原料除杂（铁质杂质）设备 原料的筛选设备
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2.2.2.1 除杂设备 ——— 磁力除铁器
• 除铁的目的是将夹杂在原料中的小铁块、螺丝 等金属杂物除去，因为这些金属混杂物若不加 以清除，随原料进入机内，将会损坏机器，甚 至引起粉尘爆炸事故，须在清理过程中用磁选 设备除去。 • 磁选设备的主要部件是磁体。磁体分永久磁体 和电磁体。谷物清理多采用永久磁体。磁场要 有足够的磁场强度。 • 磁选设备分永磁溜管和永磁滚筒。
• 圆周速度0.7～1.0m/s
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2.2.3
原料分级设备
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原料的分级
• 颗粒状的生物质原料 （如豆类、大麦、小麦） 等必须进行精选和分级。 • 原理：按颗粒长度进行分级，以除去不必要的 杂粒。 • 常用的精选机有滚筒精选机 和碟片精选机两种。