**固體物料分選機械**物料分選：將一種混合物料按照一定的原則分成兩種或兩種以上具有不同特點的物料的操作過程。目標：產品品質控制生產過程控制設備安全操作：原料預處理成品分離殘次品剔除**第一節概述**一、固體物料分選的意義：1保證產品統一規格；2提高原料利用率；3便於加工，提高品質；4降低成本；5便於機械自動化。第一節概述

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在食品物料品質評定和管理中，要對物料進行多種方法的檢測，並根據檢測結果對產品分級分類。食品物料分級分類的主要目的是商品達到標準。原料在種植、採收、貯藏、加工過程中，受到外界因素影響，地域的差別，同一品種產品的品質有較大不同。只有通過分級分類，才能按級定價，有利於收貯、銷售、包裝和消費。

食品物料分級分類不僅可以貫徹優質優價的原則，推動食品物料生產管理新技術的應用和發展，進一步提高產品品質。對於果蔬產品，通過分級分類，剔出病蟲害果和技術裝備損傷果，可以減少貯運輸中的損失，減輕病蟲害的傳播。對不同成熟度和新鮮度的果蔬分別貯藏，以降低成本和減少浪費。**食品物料的一般品質特性包括：大小、形狀、密度、表面和內部顏色、水分含量、油含量、彈性、堅實性、氣味等。分選技術裝備是根據被分選物料中不同等級品之間的一種或幾種性質的差異來進行分離的技術裝備。物料分選的基本思路：利用物料間在物理、化學、生物性狀等方面存在的差異，加以適用可行的方法進行分選。**二、固體物料分選要素：1物理性狀：水分含量、粒度、重量、表面形狀、質地、顏色、磁性。2化學性狀：成分、游離脂肪酸指數、含脂肪食物的酸敗度、風味、氣味。3生物性狀：發芽情況、蟲害、病害、成熟度、含菌數。**三、分選機械性能評價評價分選機械的性能一般主要從分選效率和生產能力兩個方面進行，不同的分選機械具體評價指標不同，以含有大小兩種粒子的物料分選機械為例說明：假設將由粗粒A和細粒B組成的二元物料體系，按照粒子的實際大小分成A’和B’兩組，其性能指標包括：**1粗?；厥章师莄

：也稱為篩上成分回收率，篩上效率，此值越接近1，表示A的回收效果越好；ηc=A’中的A品質/A的總品質2細?；厥章师莊

：也稱為篩下成分回收率，篩下效率；ηf=B’中的B品質/B的總品質3細粒殘留率：ηr=A’中的B品質/B的總品質**4Newton分級效率ηn

：ηn=ηc+ηf-1=ηc

（粗粒回收率）–ηr（細粒殘留率）與機械效率不同，不僅與機械本身有關，還受到被分選物料的影響，即使是同一分選機，其ηn也不同。5產品中的成分含有率q：

q=A’中的A品質/A’的品質q值越接近1，表明產品的品質越高。**6部分回收率ηp

：其基準為粒徑，分選具有曲線a粒度分佈的混合物，粗粒側為具有曲線b粒度分佈的A’組，任意粒徑徑處被A’中所回收的百分比即稱為部分回收率。若在粒徑dp處的混合物品質為ma,其中的粗粒品質為mb，則部分回收率ηp為：ηp=mb/ma

×100%通常將部分回收率為50%時的粒徑稱為50%粒徑，以dp50表示，並將它作為分選機的實際分級點。對於全粒徑求得的部分回收率曲線稱為部分回收率曲線。該曲線越陡，表明分選越精確。理想分選機的部分回收率曲線為通過基準點的垂線。**7生產率：生產率為1小時處理的原料量。對於多數分選機，在提高上述諸效率的同時每小時的處理量有所下降。有時因原料的種類、組成不同，其效率、生產率也要發生明顯的變化。因此，在表示分選機的性能、生產力時，應注明被分選物料的種類、組成，當時的各效率值，當時的生產率等三個部分。**四、分選機械分類

水果、蔬菜是按顏色、損傷情況、大小和重量進行分級；**穀物和堅果的清理和分級一般利用下列原理和方法:1.空氣動力學特性的不同--氣流清選法;

2.顆粒大小的不同--篩選法;

3.顆粒形狀的不同--精選;

4.比重的不同--幹法比重分選和濕法比重分選;5.磁性的不同--磁選法;

6.彈性的不同--撞擊法;

7.顏色的不同--光電分選法。**第二節散粒體物料分選機械**一、氣流分選機械氣流清選:

利用物料的空氣動力學特性特性進行分選的方法叫氣流清選。氣流分選一般是直接利用氣流中顆粒的沉降速度或飛行軌跡等力學行為的差異進行分選的。在不同環境中，作用於氣流中粒子上的力可能有重力、浮力、慣性力、靜電力、磁力、摩擦力、附著力等，氣流分選就是這些力的單獨或組合利用。**空氣動力特性：是指不同尺寸、表面狀態、密度的物料與空氣產生相對運動時受到空氣的作用力也不同，以致它們在外力（包括空氣作用力、重力及浮力）作用下表現出不同的運動狀態。物料的空氣動力特性常常用懸浮速度表示。物料懸浮速度愈小其獲得氣流方向加速度的能力愈強。因此，可以利用物料與雜質懸浮速度的不同進行分選。**氣流分選機是一種利用空氣懸浮原理將混合粉狀物料分離為輕、重兩部分的分選設備。

主要有重力型分級機、衝擊力型分級機和離心力型分級機。****1、垂直氣流清選機在垂直氣流清選機中，氣流沿鉛垂方向由下向上流動。在異物清除操作中，氣流常用於穀物中輕雜物的清選分離。**垂直氣流中當P>G時,物料向上運動;當P<G時,物料向下運動;當P=G時,物料在氣流中既不上升也不下降,而呈懸浮狀態，那麼這時的氣流速度V為該物料的懸浮速度。**物料的懸浮速度是氣流清選的主要理論依椐。由於穀粒與雜質的密度、大小和阻力係數不同，其選懸浮速度也不同，因此，只要控制氣流速度大於輕雜質的懸浮速度，而小於穀粒的懸浮速度，則可將二者分離。

**2、水準氣流分選機在水準氣流分選機中，氣流沿水準方向流動，顆粒在氣流和自身重力的共同作用下因著陸位置不同而完成分選。當物料在水準氣流作用下降落時，大的顆粒獲得氣流方向加速度的能力小，落在近處，小的顆粒被吹到遠處，而更細小的顆粒則隨氣流進入後續分離器（如布袋除塵器、旋風分離器）被分離收集。水準氣流重力型分級機適合較粗顆粒（≥200μm）的分級，不適於具有凝聚性

的微粉的分級。**水準氣流中：物料在穩定水準氣流中,同樣受到重力G和氣流作用力P的作用，物料必然沿合力方向運動，軌跡為拋物線。常用水準氣流作用力與重力的比值表示物料在其中的空氣動力學特性，並稱其為物料的飛行係數，即

合力與重力的夾角越大，物料被氣流帶走的距離就越遠。由於物料與雜質的飛行係數不同，其飛行的軌跡和距離就不同，從而達到分離的目的。**3、旋風分選機旋風分選機是利用作用於氣流中粒子的離心力進行分級的設備，通過作用於粒子的離心力與氣流產生的阻力間的平衡進行粗粉、微粉的分級。旋風分離機通常用於微粉的分選，即從粉碎物中提取粒度合格的成品。**如果將處於這種平衡時的粒子視為球形粒子，則Dp2=18μυ/ρprw2Dp——粒子的直徑（cm）；μ——空氣的黏性係數[g/(cms)];υ——空氣的流速（cm/s)；ρp——粒子的密度（g/cm3);r——分級場的半徑（cm);w——轉子的旋轉速度（1/s).**以Dp為分級徑，大於Dp的大粒子的離心力大，進入粗粉側，小於Dp的小粒子由於空氣產生的阻力大，進入細粉側。要改變分級徑，只要改變轉子的旋轉速度或空氣的流速即可。

Dp2=18μυ/ρprw2**作為施加離心力的手段，可以讓氣流沿分級室切線方向進入，產生旋轉氣流，也可以在分級室內設置旋轉機構。根據回轉運動即渦流產生的條件，渦流可分為自由渦流和強制渦流兩種；其中旋轉速度與旋轉半徑成反比的渦流為自由渦流；旋轉速度與旋轉半徑成正比的渦流為強制渦流。**篩選：根據物料幾何形狀及其粒度的不同，利用一層或數層靜止的或運動的帶有孔眼的篩面對物料進行分選的方法。由於篩選和重力分選的主要對象是穀物，就其性質而言，介於固體和液體之間而被稱為散粒體。散粒體具有流動性和自動分級性能。二、篩選機械**篩選的任務：清理和分級篩選的原理：根據物料粒度（厚度、寬度）或形狀的不同進行分選。根據物料粒度大小進行篩選，須配備適當的篩孔，使物料與篩面充分接觸，並且具有適當的相對運動速度。（一）篩分原理**組成散粒體的顆粒都是固體，散粒體能在一定的限度內保持其原有的形狀，這是它與固體相同之處；散粒體具有流動性，其保持形狀的能力較小，這是它與液體相似之處。散粒體具有自動分級的性質。由粒度和比重不同的顆粒組成的散粒體，其各種顆粒相互均布，在受到振動或以某種狀態運動時，散粒體的各種顆粒會按它們的粒度、比重、形狀和表面狀態的不同而分成不同的層次。**比重小、顆粒大而扁、表面粗糙的顆粒浮於上層；比重大、顆粒小而圓、表面光滑的顆粒趨於下層；中間層為混合物料。物料顆粒之間的摩擦力越小，空隙度越大，越易形成自動分級；物料的比重、粒度、形狀和表面差別越大，分級而形成的層次越清楚，反之，各層界限就不十分明顯，特別是中間層。

**自動分級的特性為篩選和重力分選創造了有利的條件。產生自動分級的原因，一般的看法是：1)流動的穀粒具有液體的性質，顆粒受浮力作用比重小而顆粒大的上浮。

2)穀物在流動時鬆散，孔隙度變大，顆粒之間的摩擦力變小使性質不同的顆粒產生分級。**（二）篩面結構篩體多為平面結構，也有少數是柱面（圓柱面和棱柱面）結構；篩有沖孔篩、編織篩、柵篩等；常見的篩孔形狀有圓形、正方形和長方形；篩面材料有金屬、蠶絲、錦綸絲等。**沖孔篩面是在金屬板材上按一定排列形式沖制出所需要的篩孔，其規格直接用孔徑標出，這種篩面的孔徑精確、均勻，可沖制的孔型較多，適宜於篩分精度要求高的場合，專用篩分機械多採用這種篩面。**編織篩面採用金屬絲或非金屬絲編織而成，通常為正方形篩孔，其規格一般用網目（即單位長度篩面上的篩孔數量）來表示，網目數字越大，篩孔越小。這種篩面簡單易造，開孔率高，凹凸不平的表面對物料的摩擦作用較強，便於物料自動分層，有利於進行篩理。但因網絲易滑動，引起篩孔變形，影響篩分的準確性。**物料一般由長、寬、厚三維尺寸組成，一般是長＞寬＞厚。篩選一般是根據顆粒的寬度和厚度的不同來進行的。以清選糧粒為例，長方形篩孔是根據厚度的不同進行分離的。**根據物料寬度、厚度或形狀不同進行分離：1、按顆粒厚度不同分離：長方形篩孔是根據物料厚度不同進行分離的。2、按顆粒寬度不同分離：圓形篩孔主要是根據物料寬度不同進行分離的。3、按顆粒的形狀不同分離：三角形篩孔主要根據物料的形狀分離。**1.長方形篩孔按粒度厚度不同分離：篩孔只限制穀粒的厚度，而穀粒的長度和寬度不受限制，穀粒不需要豎立起來即可通過篩孔，這樣，篩面只需作水準振動即可。應用長方形篩孔時，篩孔長邊應與物料運動方向也即篩面振動方向相同。在實際應用中，多用長方形篩孔分離厚與穀粒厚度相差較大的雜質，或按厚度不同對穀粒進行分級。試驗證明，增加這種篩孔的長度可提高其篩分效率，但增加到一定程度後，篩分效率提高很少。篩孔長度一般為穀粒長度的2—3倍。另外，篩孔過長，篩面強度和剛度將被削弱。**2.圓形篩孔按穀粒寬度分離圓形篩孔只限制穀粒的寬度，而對長度和厚度沒有限制。篩分時，穀粒必須豎立起來才能穿過篩面。但是，當穀粒的長度大於篩孔直徑的兩倍以上時，儘管穀粒的寬度小於篩孔的直徑，穀粒也不能穿過篩面，而只能在篩面上水準運動。這是因為穀粒的重心沒有在篩孔圓內，穀粒不能豎立起來。

在生產中，多用圓形篩孔分離比穀粒寬度大和比穀粒長得多的大雜質，以及比穀粒寬度小的小雜質，或按穀粒的寬度進行分級。**為保障篩分過程的正常進行，除需要物料與篩面保持足夠的接觸時間以便於篩孔度量顆粒外，還需要物料與篩面之間形成相對運動，包括平行和垂直於篩面兩個方向的運動，以促使小於篩孔的物料通過篩孔。**篩分效率：物料經篩選一定時間後，篩過物的重量占原料中可過篩物料重量的百分比叫篩分效率。一般而言，物料在篩面上最大可能移動距離（稱為篩程）越長，篩分效率越高，但單位篩面的生產能力越低；物料沿篩面平行運動速度越高，越不易穿過篩孔，篩分效率越低；物料沿垂直於篩面的運動速度越高，細小顆粒越易穿過篩孔，但動力消耗較大。**（三）篩面運動形式

往復振動篩面:

篩面作往復直線運動，物料沿篩面作往復滑動。篩程較長。可用來清除物料中細小雜物，其篩分效率及生產率均較高。靜止傾斜篩面:

物料靠自重在篩面作直線滑動，小於篩孔的顆粒通過篩孔進行分離。這種篩子因物料相對篩面的運動路程（篩程）較短，篩分效率較低。但結構簡單，無需動力**高速振動篩：篩面在垂直平面作圓形或橢圓形平動，也可以作直線運動，物料在篩面上作小的跳動，顆粒不易堵塞篩孔。適用於流動性較差的細顆?；蚍乔蛐味嗝骟w物料?；剞D篩面：篩面在水平面內作圓運動。物料在篩面上作螺旋線運動，篩程最長，自動分層效果明顯。篩分效率及生產率均較高。通常為多層結構，適用于流動性差、自動分層困難的物料的篩分。**滾動旋轉篩面：篩面呈圓筒形或多角筒形，繞一傾斜軸旋轉，物料在篩筒內作翻轉運動而被篩選。因物料只與部分篩面接觸，因而篩分效率較低，適用於物料的初清理或增加強制性構件提高物料通過篩孔能力後用於粉料的篩分。**（四）典型篩選機械1、回轉平面篩

回轉平面篩通過偏心機構使篩面上每一點作半徑為R，角速度為ω的平面圓周運動。****物料相對篩面的回轉運動半徑與篩面回轉半徑、回轉角速度、物料與篩面間摩擦係數有關。篩面回轉半徑越大、角速度越高及摩擦係數越小，則物料相對篩面的回轉半徑越大，篩程也越長。回轉平面篩的篩面略帶傾斜，使物料相對篩面回轉的同時向下滑動，形成如圖b所示的運動軌跡，這樣可增長篩程，提高篩分效率?；剞D平面篩廣泛用於制粉工業的粉料篩選上。**特點：結構緊湊、占地面積小、流程簡短、物料提升次數少、篩面利用率高和操作管理較方便。是碾米加工廠必不可少的定型設備。**2、振動篩又稱擺動篩、平篩指篩面能作往復運動的篩選設備。由於振動篩清選效率高，工作可靠，應用最廣泛一種篩選機械，用於各種物料的清選振動篩——用於糧食加工、選礦，振動頻率為800～1500次/分，物料在篩面上劇烈跳動，使用一次即可篩分產品，要求產品不易破碎擺動篩——用於分離幾種級別的產品，振動頻率在600次/分以下******物料在篩面上往復直線滑動的篩分設備。工作原理：振動篩是利用速度和加速度作週期變化的篩面，使物料在篩面上產生相對運動，篩面配備以適當的篩孔，同時在風道裏運用適當的氣流速度，按穀物和雜質粒度大小和懸浮速度的不同進行分離的。特點：物料在篩面上作往復直線運動，不跳動，篩程長，自動分級好，適於除去大小雜質或按粒度進行分級。適用於流動性較好的散粒體物料的分銷。篩分效率和生產率較高。**篩面的運動：根據篩面與水平面的夾角及其振動方向,篩面的運動形式有平面平振、平面斜振、斜面平振和斜面斜振四種。其中，以斜面平振用的最多，如圖2-14。**高速振動篩

凡是物料在篩面上產生跳動而進行篩選的稱為高速振動篩。工作原理:根據物料與雜質粒度的不同，利用一定規格篩孔的篩面作高速振動進行篩理。特點：物料在篩面上產生劇烈跳動，容易鬆散，有利於篩去小雜質，而且篩孔不易堵塞。適用於流動性較差的粉體的篩分；篩分效率和生產率較高。**振動篩動畫演示振動篩工作演示振動篩原理演示-新鄉市天宏機械有限公司歡迎您！.mht****3、圓筒篩分機由附有篩孔且可回轉的圓柱面篩筒所構成，筒壁分別開有各種孔徑的篩孔。依照不同孔徑圓筒的排列，圓篩筒有並列式、串列式及同軸式三種結構。**並列式組合是將筒徑與筒長相同而篩孔規格不同的幾個篩筒按篩孔大小依次順序排列。每段篩筒的長度較大，篩理路程較長，物料顆粒有更多且同樣多的機會被篩孔度量。為節省占地面積，篩筒間可作垂直方向的空間排列。各段篩理能力均衡，適宜於粒徑分佈較為均勻的物料的篩分。**串列式組合是將篩筒分成多段，篩孔由小到大，各段長度較短，篩理路程短，物料有時不能得到充分篩理，影響作業效率。適宜於小顆粒含量較多的物料的篩分。同軸式組合是將具有不同篩孔和筒徑的篩筒由內而外排列，結構緊湊，但流量最大的內篩筒直徑最小，篩理能力低，而且同一粒度的顆粒因穿過上一級篩孔的位置不同而不具有相同的篩理路程，故適宜於大顆粒不多物料的分選。**選擇篩分機械時，首先要掌握原料顆粒的形狀、粒度分佈、水分含量、溫度、流動性等物理性質，據此選擇適宜的機型，並根據原料處理量選擇機械的容量。**重力分選分幹法重力分選及濕法重力分選。幹法重力分選是應用振動和氣流作用原理，按物料組成的密度不同進行分選的方法。幹法重力分選的典型設備是比重去石機和重力分選機。重力分選往往在篩選之後進行，可分離按尺寸分選法所不能分離的一些雜質。三、重力分選機械**（一）重力分選原理重力分選分幹法重力分選和濕法重力分選兩種。幹法重力分選以散粒體的自動分層為基礎，利用物料因密度及表面狀態而產生的流動性差異進行分選。為提高分選效率，一般安排在篩選之後使用，可以用來清除並肩石或在粒徑均勻一致的基礎上獲得密度和表面狀態也均勻一致的散粒體物料。濕法重力分選的原理是：不同密度的顆粒在水中受到水的浮為及下降阻力的作用。密度小於水的顆粒及雜物上浮而被分離，密度大於水的顆粒下沉。按沉降速度的不同可將不同密度的顆粒分開。**由於水的密度和粘度比空氣大得多，體積相同密度不同的顆粒，其比密度值在水中比在空氣中差別更大。例如，小麥的比密度為1.3，並肩石的比密度為2.6，它們在水中及在空氣中的比密度之比分別為5.33和2。顯然，分離小麥中的並肩石，用水選比用風選更為有效。如小麥與並肩石在水中同時沉降。其自由沉降速度分別約為10ｍm/s和240mm/s，二者速度之差比在空氣中的大。麵粉加工中的去石洗麥甩幹機就是根據上述原理而設計的。**（二）典型重力分選機械1、比重去石機

比重去石機是專門清除密度比糧粒大的並肩石（石子大小類似糧粒）等重雜質的一種先進設備，一般在氣流分選及篩選完成之後使用。比重去石機分吸式比重去石機和吹式比重去石機。**吹式比重去石機構造

**吸氣式比重去石機**去石篩面根據作用不同，去石篩面分為以下幾個區段分離區：為圖中左面等寬部分，物料與砂石在此區作初步分離。聚石區：為圖中三角形部分，篩面沿石子運動的方向逐漸收縮，其目的是使分離出來的石子和部分穀?；旌衔飦褲M整個聚集段，避免局部篩面被氣流吹穿，使通過篩孔的氣流均勻分佈。精選區：為圖中右面的等寬段。在此利用反向氣流將穀粒吹送回去，避免隨同石子一起排出。**比重去石機工作原理

工作時，物料不斷地進入去石篩面的中部，由於物料顆粒的密度及空氣動力特性不同，在適當的振動和氣流作用下，密度較小的穀粒浮在上層，密度較大的石子沉入底層與篩面接觸，形成自動分層。由於自下而上穿過物料的氣流作用，使物料之間的空隙度增大，降低了料層間的正壓力和摩擦力，物料處於流化狀態，促進了物料自動分層。因去石篩面前方略微向下傾斜，上層物料在重力、慣性力和連續進料的推力作用下，以下層物料為滑動面，相對於去石篩面下滑至淨糧粒出口。**吹式比重去石機構造

**與此同時，石子等雜物逐漸從糧粒中分出進入下層。下層石子及未懸浮的重糧粒在振動及氣流作用下沿篩面向高端上滑，上層物料越來薄，壓力減小，下層糧粒又不斷進入上層，在達到篩面高端時，下層物料中糧粒已經很少。在反吹氣流的作用下，少量糧粒又被吹回