1、食品工程教研室 第三章 清洗、分选及分级机械与设备1食品工程教研室 第一节 块状果蔬清洗机 一、洗涤的作用原理 各种块状果蔬产品在拣选前进行清洗并结合化学消毒处理。 一般洗涤分三步进行： 初洗 消毒 刷洗。 常用的洗涤方法 (1)静水、流动水或其他液体中浸泡; (2)喷水; (3)刷子清洗; (4)鼓风清洗; (5)振动清洗等。常用的清洗设备有： 旋转滚筒式清洗机 刷式清洗机 振动式清洗机 鼓风式清洗机 超声波清洗机 组合式清洗机。 2食品工程教研室 去污过程:(1)洗涤液到达物料表面的过程(2)污垢脱离物料表面的过程(3)污垢悬浮于洗涤液中并被带走的过程洗涤的目的: 去除物料或物品表面上的污
2、垢。液体污垢(动、植物油和矿物油等)固体污垢(泥土、污物和农药残余物等)3食品工程教研室 二、鼓风式清洗机的工作原理 鼓风式清洗机是用鼓风机把空气送进洗槽中，使清洗原料的水产生剧烈翻动，物料在空气对水的剧烈搅拌下进行清洗。 优点：利用空气进行搅拌，既可加速污物从原料上洗去，又能使原料在强烈的翻动下而不受到刚性冲击，不会破皮，即不破坏其完整性。 应用：最适合于块状果蔬原料的清洗。 4食品工程教研室 5三、鼓风式清洗机的结构 鼓风式清洗机的结构主要由洗槽、喷水装置、鼓风机及清洗装置、输送装置、传动装置、机架等部分组成。食品工程教研室 输送装置分成2段： 一段为位于水下部分的水平输送，用于检查和修整
3、原料之用； 另一段为将已清洗好的果蔬输送至出料口的倾斜输送。输送装置的形式根据不同原料而有差别，两边都采用链条，链条之间可采用刮板、滚筒或金属丝网承载原料。 鼓风机产生的空气由管道送入吹泡管12中，吹泡管安装于输送机的工作轨道之下。被浸洗的原料10在带上沿轨道移动，在移动过程中在吹泡管吹出的空气搅动下上下翻滚，达到清洗的目的。6食品工程教研室 第二节 全自动浸泡与喷冲式洗瓶机 含气类饮料、啤酒、牛奶、果汁等常采用玻璃瓶包装。特别是回收使用的玻璃瓶，因空瓶内残留有饮料、啤酒、牛奶、果汁等，日久变成了浆状物，于枯后很难除去。若清洗不净，将严重影响产品的质量。所以洗瓶设备是玻璃瓶灌装生产线的重要设备
4、之一。7食品工程教研室 一、全自动洗瓶机的类型 洗瓶设备操作的基本方式是浸泡、喷冲、洗刷。 近年来我国进口和国产的大型玻璃瓶洗瓶生产线采用浸泡和喷冲两种方式的结合。 全自动洗瓶机可分为以下几种类型。根据进瓶的方式不同可分为单端式和双端式，单端式洗瓶机的瓶子的进出口都在机器的同一侧，如图33所示，单端式洗瓶机的浸泡池相对较大，结构紧凑，只需一人操作，但在洗瓶过程中脏瓶容易污染净瓶，影响洗瓶质量；8食品工程教研室 双端式洗瓶机如图34所示，脏瓶、净瓶从两侧分别进出，卫生条件好，适合于连续化生产，但占地面积较大，瓶套由出瓶处回到进瓶处为空载，因而洗瓶空间的利用不及单端式充分。根据机器处理玻璃瓶的方式
5、不同可分为浸泡、喷冲和刷洗式。根据瓶套的传送方式不同可分为连续式和间歇式。下面仅介绍连续式浸泡与喷冲式洗瓶机。9食品工程教研室 二、全自动浸泡与喷冲式洗瓶机 代表了目前国内外洗瓶机发展的方向浸泡与喷冲式洗瓶机多为自动控制，有单端和双端两种基本构成有两大部分一个或多个浸泡池较多的高压喷冲部分10食品工程教研室 (1)进瓶装置 从传送带上送来的瓶子，被旋转式进瓶移送装置整理成与洗瓶机相同的列数，并准确移送至在机内运转的链条上的瓶套内。 为了使瓶子顺利送入瓶套，单端式采用一种特殊结构，即装有可移动的进瓶落架，瓶子进入时，落架向下短时间移动，以准确地进入瓶套。(2)托架系统 它是由输送链条、瓶套和导轨
6、组成。 输送链条及其上的瓶套由链轮驱动，瓶子由进瓶移送装置进入瓶套后，瓶子便在瓶套的护送下进入导轨而不致脱落。 瓶套亦称收容罩，使用的瓶型不同，收容罩形状也有差别，大致分为收容瓶口部的口受式和收容瓶肩部的肩受式两种。口受式对瓶的兼用范围较广，但对瓶口部不易洗涤，而肩受式瓶口部较易洗净，但瓶的兼用范围受到一定限制。11食品工程教研室 (3) 预洗装置 作用：为使后面的浸泡槽中洗液中杂质尽量减少，可用上次洗瓶后回收的温水或碱液初步清洗，以除掉瓶上大部分松散的杂质4)浸泡池 洗瓶机均需设2个或2个以上的浸泡池。池内为氢氧化钠溶液，溶液可由蛇形管通入蒸汽或电加热。 通常设有自动控温装置，以免瓶温升过快
7、引起瓶子破裂。 通过浸泡池的瓶子向前运行，在一定的位置倒过来，倒出污物和水溶液。此后，再对瓶子进行喷冲。12食品工程教研室 (5)洗液喷冲装置 洗液喷冲一般均采用加压喷冲装置，喷头以强有力的喷冲除去瓶内的污物。喷冲压力偏低，瓶中污物不易除掉；喷冲压力过高会产生大量的泡沫。喷冲压力一般控制在0.25 MPa以上。(6)热水、温水、冷水喷冲装置 为了将瓶子上洗液除去，需用热水进行喷洗，并使瓶温有所降低。也有的机器不用热水喷洗而用热水浸泡，同样也可达到目的。经热水喷洗后的瓶子，要经温水喷洗，再度降温后，才能用净化冷水喷洗，使瓶温完全降低，达到洁净的效果。(7)排出装置 排出装置是将洗净的瓶子从托架系
8、统中脱落后，把瓶推出的装置。(8)驱动装置 全机的驱动装置主要由电动机以及进瓶、排瓶机构等组成。13食品工程教研室 三、检瓶装置 进入洗瓶机前的预检 主要检出缺陷瓶、裂隙瓶和有 明显脏污的瓶 洗后的空瓶检查 主要检出未洗干净的瓶 装瓶后的制品检查 制品检查主要检查瓶内有无异 物，液面高度及瓶的外观。(1)光电检查 此法用来检查瓶底，光源在下方，空瓶进入透光底盘上，光线穿过瓶后由瓶口射出，上方为接受器，利用电压的变化，将不透光的杂质瓶检出，由真空吸出机构将其与好瓶分开，其灵敏度可调节，检瓶机也可根据进入机器不同色泽的瓶子进行自行调节。但由于瓶底厚薄不均及瓶底花纹会增大误差率。 (2)瓶口缺陷检查
9、的原理 与上述瓶底检查相同，采用光电方式，在瓶口检查位置附近，装有透过式或反射式的光电开关，以检出瓶口缺陷。14食品工程教研室 第三节 往复直线振动筛 一、结构和工作原理 筛面做往复直线运动，物料沿筛面做正反两个方向的滑动，筛面的往复运动能促进筛上物料的自动分级，物料相对于筛面运动的总路程较长，可以得到较高的筛分效率。往复直线振动筛是适应性最强、应用最广的筛分机械。15食品工程教研室 食品工程教研室 第四节 立面圆振筛 当需要清除物料中粒度虽小但相对密度也较小的杂质，例如清除稻谷中的稗子时，如果物料只是在筛面上滑动，由于散体自动分级的影响，相对密度较小的杂质难以进入筛面下层和穿过筛孔。必须使物
10、料呈抛掷运动状态，破坏散体的自动分级。往复直线振动筛难以实现物料的抛掷运动，立面圆振筛却易于做到。立面圆振筛的频率往往在每分钟1000次以上，所以也称为高频振动筛。17食品工程教研室 食品工程教研室 第五节 平面圆振筛 特点：物料在筛面上呈平面圆运动，因而在筛面上经历的路程(筛程)最长，筛分效率高，筛面培孔率较低。并在一个振动筛内，可以将一种物料分成更多种粒度级别的物料。 平面圆振筛根据筛面是否倾斜可分为倾斜筛面和水平筛面两种。 倾斜筛面常见的为平面回转筛，可将一种混合料按粒度分成23种物料，可用于清理，也可用于分级(如白米分级筛)。 水平筛面常见的有挑担式平筛、高方平筛等，主要用于面粉厂的粉
11、料分级。高方平筛(图313)筛体内有二十多层筛格叠置，产量大，可将一种混合粉料分为67种粒度不同的粉料。19食品工程教研室 第六节 风振组合分选机械 定义：是指通过空气流和振动对物料的综合作用，使物料进行分级或从物料中清除杂质的机械。 原理：是被分级的物料或被清理的杂质与主体物料在粒度尺寸上是相同的，只是相对密度和空气动力学性质不同。用筛选法无法去除杂质，只能采用风振组合分选机械。 种类：比重去石机、比重分级机、比重分级去石机、清粉机等。 特点：都有一块或几块带有很多通孔的往复振动面；空气流由下而上地穿过往复振动面上的通孔。在所有的风振组合机械中，进机物料在振动面上均受到振动和空气流的综合作用
12、，物料在筛面上的运动相似， 20食品工程教研室 比重去石机 是利用物料与粒度相同的杂质颗粒(如石子、砖块、泥块等)的相对密度和空气动力学性质不同，清除这些杂质的设备。它的体积小、结构紧凑、去石效率高，在粮食加工、食品、农业、制药等行业中得到应用。 21食品工程教研室 根据气流的形式吹式 吸式吸式去石机工作时机内为负压，原料在振动时扬起的灰尘不外逸，有利于保持良好的工作环境22食品工程教研室 一、吸式编织板去石机的结构 图317为TQSX型吸式编织板比重去石机的外形图，该机主要由振动体、支承装置、吸风系统和机架等组成。振动体上装有去石板、激振装置、进出料装置和精选装置等。 (1)去石板 按其各段
13、功能的不同，分为预分区、分离段、聚集段和精选段。 预分区的板面为无孔的普通钢板，进机物料在预分区受振动作用不断流向去石板的上部，在聚集段附近流入编织板面部分。23食品工程教研室 (2)激振装置 目前采用6级异步电动机(n930rmin)作为振动电动机。振动电动机安装在净粮出口端的一根电动机安装横轴上。大型去石机采用相向运动的两台同型号的振动电动机驱动，一般去石机仅用一台振动电动机驱动。 双振动电动机驱动往复直线振动的原理见本章第三节。单振动电动机驱动做往复直线振动，必须把360。范围内旋转的偏心惯性力转化为在直线上的激振力，它利用摆杆弹性支承装置实现。24食品工程教研室 (3)精选装置 结构的
14、主体为位于去石板精选段的上方，在去石板和吸风罩壳之间的一块阻风平板。从去石板下方吸入的气流被阻风平板阻挡，气流经阻风平板与去石板之间的空间流出，形成与石子上爬方向相反的气流。 经过聚集段以后，石子和粮粒一起向出石口方向运动。但石子和粮粒相对密度不同，如果反吹气流的速度适合，就能将粮粒吹回聚集段，而让石子通过并从出石口排出。通过调节精选装置螺杆上下的位置，即可调节阻风平板与去石板之间的距离，得到所需的反吹气流速度，以使从出石口排出的仅仅是石子，而尽量少夹带粮粒。 (4)支承装置 出粮端采用两组压缩螺旋弹簧，每组两根呈“八”字形支承，使去石板的出粮端具有空间3个方向的自由度。 出石端采用可调长度的
15、撑杆、铰接支座及螺旋弹簧支承，使支承点仅有铅直平面内的2个自由度，也允许振动体绕撑杆微幅摆动。通过调节撑杆的长度可以改变去石板对水平面的倾斜角。 (5)吸风系统 气流的路径是：机外的空气被吸引，经匀风板、匀风格，穿过去石板的孔眼，作用于物料层，再经吸风罩、吸风管，与吸风风网相连。 匀风板上布满直径为3mm的圆孔，孔间距为12mm，正三角形排列。匀风格为边长50mm的正方体空格。为了使风的作用均匀，在去石板和吸风罩之间采用橡胶板或毛毡为垫片，以保证二者之间严格气密。25食品工程教研室 二、吸式编织板去石机的工作原理 物料由进料机构送至去石板的预分区，预分区的去石板没有孔，筛板上无孔时，在振动作用
16、下，筛上物料呈纯上行体制，连续不断地将物料送向去石板的聚集段。 因为去石板出料端除了做纵向振动外，还做小幅度的横向摆振，因此物料离开预分区后，上料层开始往横向运动，同时向下滑动，直至被挡料台阶阻挡为止。由此，物料逐渐往上游堆积，直到物料布满整个去石板面，上料层才开始溢出台阶，去石机进入正常工作时段。26食品工程教研室 物料在聚集段受到振动和垂直于去石板面的气流的作用，分成半悬浮于板面的上料层和接触板面的下料层两部分，上料层为相对密度小的粮粒，下料层为石子、泥块和未能半悬浮的粮粒的混合物。 物料在钢丝编织的去石板上不能滑动，只能在适当的振动和气流的共同作用下，不断向上跳动、上爬。随着下流层的向上
17、运动，去石板面逐渐变窄，下料层中石子、泥块的比例增大。石子、泥块和部分粮粒同时进入精选段，在精选段反吹气流的作用下，粮粒被吹回聚集段，而石子、泥块经过精选段后由出石口排出。 与此同时，上料层以下料层为底板，逐步下行，至出粮口排出。 这样，粮食与并肩石、并肩泥得以分开，净粮由去石板的低端排出，石子由去石板的高端排出。27食品工程教研室 三、去石板上物料的运动 (1)下层物料的运动 相对密度大的石子、泥块，全部位于下料层，但是石子、泥块不能铺满下料层，所以下料层也包含部分粮粒。对下层物料运动的要求是不断向去石板的上游运动，最后通过精选段的作用，吹回粮粒，排出石子。 为此，去石板采用粗钢丝，经预先压
18、制，编织成表面凹凸不平的网面，使石子、粮粒半嵌在编织板的网眼中，既不能上滑，也不能下滑，仅能被抛起。在适当的振动和气流作用下，下层料不断向上向前跳跃，实现向去石板上游的运动。总之，要求下料层在振动、气流、板面的综合作用下，做纯上跳运动，每次跳动的位移应不小于一个编织网眼的间距。 28食品工程教研室 (2)上层物料的运动 上层物料为净粮颗粒，要求上层物料以适当的速度向去石板下端运动，从出粮口排出。向下端运动太快，易造成石子、泥块来不及沉入下层，而被混在粮食中排出；向下端运动太慢，则不能保证一定的产量，所以要求适当的下移速度。 在振动和气流的作用下，上料层也发生抛掷运动。但是，与下料层不同的是，上
19、料层还可以以下料层为滑动面产生滑移，发生相对去石板的上滑或下滑；此外，由于振动和气流的作用，上层物料处在被抛掷或半悬浮状态时，与下料层之间的正压力减小，同时，摩擦状态变成为有一定气流垫底的动摩擦，摩擦因数也减小。从预分区进机的物料对去石板下端产生的高度差和压头，也将迫使上料层向下端滑移，因此，颈分区淌板终点的位置和去石机的进料速度也会影响到上层物料下滑的速度。 总之，要求上料层在振动、气流、进料速度以及进机物料对出粮端产生的高度差的综合作用下，使上层物料以适当的速度向下端流动，一方面使石子沉入下层，另一方面使去石机有一定的产量。29食品工程教研室 第七节 块状果蔬分级机械与设备 块状果蔬分级可
20、由人工进行，也可由机械进行。 块状果蔬分级可选择适当的物理参数作为其分选的基准值。 作为基准的物理量分为品质等级分级要素和形状尺寸等级分级要素两类。 符合果实形状和质量基准要求的为品质等级基准，品质等级分级主要从品质特性，包括形状、颜色、成熟度、病虫害、损伤程度等项目，按照优、良、合格、等外等级规格进行操作。现在多数为人工目测进行分选，人工分级的方法主要有挑出法、分出法和取出法三种。 符合大小等级基准要求的为尺寸等级基准。以块状果蔬的质量、长度、粗细等参数为尺寸规格，进行尺寸等级分选的操作称为尺寸等级分级。尺寸等级分级又可分为重量分级机和形状分级机两类。 重量式分组机是按果蔬单个质量分级的机械
21、。广泛应用于苹果、梨、桃、番茄、马铃薯等质量较大的果蔬分级中。质量式分级机分为机械秤式和电子秤式两种，由于机械式托盘之间的质量差常使测量精度下降，电子秤式先在无果蔬时称量空托盘的质量，并储存在计算机中，当托盘承载果蔬称重时，减去托盘质量，即可求得果蔬质量。托盘质量数据随时可以更新，测量精度大大提高。 形状分级机就是按形状尺寸逐渐增大的顺序将果蔬分级的设备。本节仅介绍机械式形状分级机和筛筒式形状分级机两种。30食品工程教研室 一、机械式形状分级机(1)间隔式 利用条间隔挟持果蔬输送，随着条间隔的逐渐变宽，当条间隔超过果蔬直径果实自然落下。(2)侧辊式 两辊倾斜向外回转，果蔬由辊间向前输送，果蔬在
22、小于辊间隔时落下。该机适合于胡萝卜、马铃薯等分级。(3)振动式 主要由进料斗、间隔可调式分选通道、移动式间隔板、振动部分等组成。在两条倾斜的间隔侧面粘有特殊的软垫，通过振动器振动使果蔬均匀分布在间隔表面，并沿着倾斜间隔下滑，两条间隔设置为渐宽状，当果蔬直径小于间隔尺寸时，果蔬落入滑槽，因而可将果蔬按从小到大的顺序进行分级。该机适合于樱桃、梅、樱桃、番茄等球形果蔬的分级。 机械式分级机的构造简单，故障少，易提高生产率，但对于椭圆形果蔬，有时不是按短径而是按长径进行分级。因此，对于形状不整齐的果实而言易产生误差。该系统适合于对大小要求不严格的、近似球形的果蔬的分选。31食品工程教研室 二、筛筒式形
23、状分级机 主要由筛筒、支承装置、收集料斗、传动装置、筛面清理机构、机架等组成。32食品工程教研室 (1)筛筒 筛筒是该机的核心部件，在筛筒表面上设置有大量分级孔，沿果蔬前进方向，按分级孔径的大小，由小到大依次排列。为了增加设施的适应性，筛简设计成可拆卸式，以便自由组合。果蔬流经转动着的筛筒表面时，比分级孔径小的果蔬自然落下，然后由收集料斗排出。 (2)传动装置 筛筒式形状分级机主要采用摩擦轮传动，摩擦轮装在一根长轴上，筛筒放置在互相对称、夹角为90的两根摩擦轮轴上，其中一根摩擦轮轴与传动系统相连，从传动系统中得到动力后，带动轴上的摩擦轮旋转，摩擦轮紧贴筛圈3，因此，摩擦轮与筛圈间产生的摩擦力驱
24、动筛筒旋转。若摩擦系统打滑，可以增大摩擦轮与筛圈间的摩擦因数或采用双摩擦轮驱动。这种传动方式简单可靠，运转平稳。 (3)筛面清理机构 在分级的过程中，当果蔬直径刚好与筛孔孔径相等时，就会发生堵孔现象而影响分级效果，因此需设筛面清理机构，一般在筛筒外壁设置木制滚轴，用弹簧压紧使其紧贴筛筒外壁。由于木滚轴的挤压，将堵塞在筛孔中的果蔬挤回筛筒中。33食品工程教研室 第八节 光电分选机械与设备 一、光电分选的目的一、光电分选的目的 在对食品物料的质量评定和质量管理中，要对物料进行多种方法的检测，并根据检测结果对产品分级分类。 经过光电分选的产品颜色均匀一致，品相改善，质量大大提高，产品的市场竞争能力增
25、强。 对大米、豆类、水果等进行色选已成为趋势。食品工程教研室 二、光电分选设备的设计 光电分选机的定义：是利用光电原理，从大量散装产品中将颜色不正常或感染病虫害的个体(球状、块状或颗粒状)以及外来杂质检测并分离的设备。 光电分选机的工作原理：储料斗中的物料由振动喂料器送入一系列通道成单行排列，依次落入光电检测室，在电子视镜与比色板之间通过。被选颗粒对光的反射及比色板的反射在电子视镜中相比较，颜色的差异使电子视镜内部 的电压改变，并经放大。如果信号差别超过自动控制水平的预置值，即被存储延时，随即驱动气阀，高速喷射气流将物料吹送入旁路通道。而合格品流经光电检测室时，检测信号与标准信号差别微小，信号
26、经处理判断为正常，气流喷嘴不动作，物料进入合格品通道。食品工程教研室 (一)光电分选机系统的组成 光电色选机主要由供料系统、检测系统、信号处理和控制电路和剔除系统组成。 (1)供料系统 组成：储料斗、电磁振动喂料器、斜式溜槽(立式)或带式输送器(卧式) 作用：使被分选的物料按所需速率均匀地排成单列，穿过检测位置并保证能被传感器有效检测。分选机系多管并列设置，生产能力与通道数成正比，一般有20、30、40、48、90系列。 (2)检测系统 组成：光源、光学组件、比色板、光电探测器、除尘冷却部件和外壳等。 作用：是对物料的光学性质(反射、吸收、透射等)进行检测以获得后续信号处理所必需的受检产品的正
27、确的品质信息。 光源可用红外光、可见光或紫外光，功率要求保持稳定。 分选机用光可采用一种波长或两种波长。前者为单色型，只能分辨光的明暗强弱，后者为双色型，能分辨真正的颜色差别。检测区内有粉尘飞扬或积累，影响检测效果，可以采用低压持续风幕或定时地高压喷吹相结合以保持检测区内空气明净、环境清洁，并冷却光源产生的热量，同时还设置自动扫帚随时清扫，防止粉尘积累。 食品工程教研室 (3)信号处理控制电路 信号处理控制电路把检测到的电信号进行放大、整形，并送到比较判断电路，比较判断电路中已经设置了参照样品的基准信号。根据比较结果把检测信号区分为合格品和不合格品信号，当发现不合格品时，输出一脉冲给分选装置。
28、 (4)剔除系统 剔除系统接收来自信号处理控制电路的命令，执行分选动作。最常用的方法是高压脉冲气流喷吹：它由空压机、储气罐、电磁喷射阀等组成。喷吹剔除的关键部件是喷射阀，应尽量减少吹掉一颗不合格品带走的合格品的数量。为了提高分选机的生产能力，喷射阀的开启频率不能太低，因此要求应用轻型的高速高开启频率的喷射阀。食品工程教研室 (二)典型的光电分选机 (1)英国Sortex公司生产的9000系列全自动分选机(图323)，用于不同尺寸和形状的大米、谷物和脱水蔬菜等物料的分选。食品工程教研室 (2)花生米分选机 按物料表面颜色的不同进行分选常采用光电效应原理。花生米在加工成食品之前需要先去掉表皮(红衣
29、)。经过去皮机处理过的花生米尚有部分未能去皮，采用花生米分选机可将其分选出来。 组成：振动下料部分、光箱部分、控制组 合部分及执行机构等。 原理： 当花生米由电磁振动筛、振动料斗按顺序落入光箱后，恰好处在比色板和镜头之间。比色板又称背景板，采用红色与白色花生米之间的中间色(浅灰色)。当带皮的红色花生米经过时，得到了比背景板深的光信号，硅光电池送出一个正的脉冲信号，反之，当白色花生米通过时，硅光电池送出一个负的脉冲信号。没有花生米通过时得到的是零信号(基准信号)。脉冲信号的幅度和宽度决定于物料颜色的深浅和物料经过比值板区域的时间。脉冲信号经过放大、鉴别整形、功率放大等主控组合装置，使电磁阀动作，将带红衣的花生米吹出，而不带红衣的白色花生则自由落下，从而达到了分选的目的。食品工程教研室 基于计算机视觉的花生仁外观品质无损检测方法的研究基于计算机视觉的花生仁外观品质无损检测方法的研究食品工程教研室 食品工程教研室 食品工程教研室 食品工程教研室 食品工程教研室 一级花生二级花生 三级花生四级花生食品工程教研室 三维模拟仿真图三维模拟仿真图 食品工程教研室
