物料的预处理与输送.ppt

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1、第九章 发酵工业物料的预处理与输送设备,筛选、筛分及粉碎设备气流输送机械输送液体输送,第一节发酵工业物料的预处理,物料的处理 预处理：除杂，粉碎 热处理：糊化、糖化和灭菌物料的除杂 磁铁分离器 风选或风送 筛选,1 筛选、筛分及粉碎设备,1.1磁铁分离器：（永久性和电磁铁两种）平板式磁铁分离器旋转式磁铁分离器,带有磁板的带式输送机,特点：可兼顾运输和除杂,1.2 筛 选 机,分类：振动筛,转筒筛作用：除杂,分级大麦粗筛机,大麦分选机,1.3粉碎机,粉碎目的:便于输送,便于糊化,糖化及蛋白质的变性,便于灭菌.作用力:冲击力,挤压力,研磨力,剪切力.粉碎度:物料粉碎前后的平均粒径之比 粗碎(2-6

2、),中细碎(5-50),磨碎(50以上),锤式粉碎机:作用力为冲击力 原理：冲击力 适用范围：中等硬度的物料，不适用于粘性物料。可用于玉米，薯干，高粱等的粉碎。结构：转子，锤刀，冲击板，筛网,优缺点：优点:结构简单,紧凑,操作维修方便,能耗低,体积小,生产能力大.注意事项：粉碎前要除杂,以免损坏锤力,损坏筛网不能粉碎潮湿物料,易堵筛网,含水量应小于15%,要有备用机.,1.3.2 盘磨机,作用力：研磨和剪切力作用对象：玉米，大米，豆类,球磨机 作用力：冲击力和研磨力 适用对象：搪瓷厂，陶瓷厂磨石头用。可用于粉碎硬性物料，球的材质很硬，粉碎后可风选。,辊式粉碎机,作用力：剪切力和挤压力适用对象：

3、粒较小的淀粉质原料，如大米两辊式：光辊式和丝辊两种四辊式：由两对辊筒与一对筛子组成,五辊式与六辊式:五辊式前三辊为光辊，后两辊为丝辊。六辊式前四辊为光辊，后两辊为丝辊。,第二节固体物料输送机械,生产过程中，固体物料以散装或包装的形式进行输送。目前应用最广泛的固体物料输送设备有带式输送机、斗式提升机和螺旋输送机三类。此外，还有气力输送设备、刮板式输送机、振动输送机、辊轴输送机、悬挂输送机和流送槽等。一、带式输送机二、斗式提升机三、螺旋输送机四、气流输送系统五、其它输送机械与装置,一、带式输送机,带式输送机广泛用于发酵工厂的连续输送机械中，常用于块状、颗粒状及整件物料的水平或倾斜方向的运送。许多加

4、工过程的设备，如检选操作线、灌装线、连续干燥机、连续速冻机等，均采用带式输送装置。（一）结构原理（二）主要构件,（一）结构原理,带式输送机的基本构成,输送带的基本布置形式,5.带凹弧凸弧曲线段,1.水平,2.倾斜,3.带凸弧曲线段,4.带凹弧曲线段,（二）主要构件,1输送带2.驱动装置3.机架和托辊4.张紧装置,1输送带,对输送带的一般要求是强度高、挠性好、本身重量小、延伸率小、吸水性小、对分层现象的抵抗性能好和耐磨性好。常用输送带：橡胶带、纤维织带（帆布带）、钢带、钢丝网带、链条带、板式带和塑料带等。,帆布带,特点：抗拉强度大柔性好，能经受多次反复折叠而不疲劳。帆布的缝接通常采用棉线和人造纤

5、维缝合，少数情况下用皮带扣连接。,塑料带,分整芯式和多层芯式两种。整芯式塑料带制造工艺简单，成本低，除挠性较差外其余性能较好。多层芯塑料带在强度方面和普通橡胶带相似。塑料带具有耐磨、耐酸碱、耐油、耐腐蚀和适用于温度变化大场合的优点，所以它已被逐渐推广使用。,板式带,也称链板式传送带。链板式传送装置中，被送物料的移动由板式关节链牵引件，而支承被送物品的构件则为托板下固定的导板，即链板是在导板上滑行的。应用：灌装和封口设备中的输送带。最后需要指出，如果输送角度过大，摩擦力不能保持物料与输送带相对静止。这种场合可以沿输送带上加装适当高度的拦板（刮板）。有时将加了拦板的带式输送机也称为“刮板”输送机，

6、但在原理上与下面所述的刮板输送机有本质的区别。,扣带,由不锈钢条或塑料制成也有的直接用较粗的钢丝制整体输送链（不另用链条）。链条的链接有活动余地，使得这种输送带在水平方向可能以弧线方式或螺旋方式行进（图2.4）。应用：在工艺过程时间长的连续式操作中，采用螺旋带输送可以大大节省占地面积。,图2.4弧形和螺旋形带式输送机,链条带,通常由固定于链条节之间的金属条板构成。牵引驱动与钢丝网带的情形相似，也以一对齿轮驱动。一些处理设备用链条带作输送件。,钢带,机械强度大，不易伸长，耐高温，不易损伤。需要采用直径较大的滚筒。对冲击负荷很敏感，要求较准确安装。造价较高，一般情况下不采用钢带输送。,橡胶带,橡胶

7、带是由 2 10 层棉织品或麻织品、人造纤维的衬布用橡胶加以胶合而成。其外表面附有覆盖胶作为保护层。它起到连接衬布，保护其不受损伤及运载物料的磨损的作用。并防止潮湿及外部介质的侵蚀。工作面的覆盖层厚为 36mm，而非工作面的为13mm。橡胶带中间的衬布可给予输送带以机械强度和用来传递动力。发酵工业中，橡胶带可用于散装原辅料和包装物的装卸和输送，也可用作输送式检选台、预处理台的输送带。,2.驱动装置,包括电动机、减速器、驱动滚筒（齿轮）等，在倾斜式输送机上还设有制动装置。驱动滚筒一般为空心结构，其长度略大于带宽。驱动滚筒略呈鼓形，即中部直径稍大，用于自动纠正输送带的跑偏。链板式、钢丝网带式和辊式

8、输送机中所用的驱动装置为一对链轮。,3.机架和托辊,机架：多用槽钢、角钢和钢板焊接而成。可移式输送机的机架装在滚轮上。托辊：对输送带及其所载物料起承托的作用，使之运行平稳。托辊分上托辊（即载运段托辊）和下托辊（即空载段托辊）。并非所有的输送带都需要用托辊。例如，如上所述的板式带依靠机架导板承托滑行，钢丝带、链条带则借助于链条滑槽运行。实际上，在输送速度不大和输送距离不长的场合，柔性输送带（如橡胶带、塑料带和帆布带等）大多也不用托辊，而采用托板方式。,图2.6 上托辊的形式,（1）平直单辊式,（2）平直多节单辊式,（3）单辊式,（4）双辊“V”式,（5）三双辊槽“V”式,（6）三双辊“V”式,4

9、.张紧装置,为什么要设张紧装置：有些类型的输送带（如橡胶带、塑料带和帆布带等）具有一定的延伸率，在拉力作用下，本身长度会增大。这个增加的长度需要得到补偿，否则带与驱动滚筒间不能紧密接触而打滑，使输送带无法正常运转。常见形式,二、斗式提升机,应用类型（一）结构原理（二）主要构件,斗式提升机应用,在发酵连续化生产中，将物料从地坪面运送到较高位置或较高楼面，以实现在不同高度对物料进行加工处理。此类输送大多采用斗式提升机（或称斗式升送机）完成。例如土豆从料槽升到预煮机，采用斗式提升机。,斗式提升机的类型,根据用途不同可分为倾斜式和垂直式两种；按牵引机械可分为平带式和链式（单链式和双链式）两种；按速度可

10、分为高速和低速两种。,（一）结构原理,倾斜式与垂直式 料斗布置装料方式 卸料方式,倾斜式与垂直式,倾斜式,垂直式,料斗布置,背部（后壁）固接在牵引带式链条上。双链式斗式提升机的链条有时也可固接在料斗的侧壁上。根据物料特性、使用场合和料斗装料和卸料的方法来决定的。密接料斗可以使进料连续和均匀。,（1）,（2）,图2.9料斗在牵引带上的布置简图,装料方式,吸取(即挖取)法：适用于粉末状、散粒状物料，输送速度较高，可达 2m/s，料斗间隔排列。直接装入(即撒入)法：者适用于输送大块和磨损性大的物料，输送速度较低（1m/s)，料斗呈密接排列。,卸料方式,离心式：适用于物料提升速度较快的场合，一般在 l

11、2m/s左右，利用离心力将物料抛出。斗与斗之间要保持一定的距离。这种卸料方式适用于粒状较小而且磨损性小的物料。无定向自流式：适用于低速(0.50.8m/s)运送物料的场合，靠重力落下作用实现卸料。斗与斗之间紧密相连。它适用于提升大块状、比重大、磨损性大和易碎的物料。,定向自流式卸料，靠重力和离心力同时作用实现卸料。适用的提升速度也较低，一般在0.60.8m/s，适用于流动性不良的散状、纤维状物料或潮湿物料。,（二）主要构件,1.料斗 2.牵引件,1.料斗,圆柱形底深斗：深度较大。用于干燥、流动性好、能很好地撒落的粒状物料。圆柱形底浅斗：深度小，适用于潮湿的和流动性较差的粒状物料，由于倾斜度较大

12、和斗浅，因此能更好地使斗倾倒。尖角形料斗：侧壁延伸到板外成为挡边，卸料时，物料可沿挡边和底板所形成的槽卸出，在输送带上布置时一般没有间隔。尖角形料斗适用于黏稠性大和沉重的块状物料用定向自流式卸料的场合。,2.牵引件,牵引件可用胶带和链条两种：胶带和带式输送机的相同。料斗用特种头部的螺钉和弹性垫片固接在牵引带上，带宽比料斗的宽度大 3040mm。链条：常用套筒链或套筒滚子链。其节距有 150、200、250mm 等数种。当料斗的宽度较小（160250mm）时，用一根链条固接在料斗的后壁上；斗的宽度大时，用两条链条固接在料斗两边的侧板上。牵引件选择,牵引件选择,取决于提升机的生产率、升送高度和物料

13、的特性。胶带主要用于中小生产能力的工厂及中等提升高度，适合于体积和相对密度小的粉状、小颗粒等物料的输送。链条作牵引件则适合于生产率大、升送高度大和较重物料的输送。,三、螺旋输送机,一般结构螺旋 壳体驱动机构特点,螺旋式输送机（俗称绞龙），是一种不带挠性牵引构件的连续输送机械。它主要用于各种干燥松散的粉状、粒状、小块状物料的输送。通过螺距变化和配合适当的螺旋叶片还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等工艺。,一般结构,它利用旋转的螺旋将被输送的物料在固定的机械内推移而进行输送。物料由于重力和对于槽壁的摩擦力作用，在运动中不随螺旋一起旋转，而是以滑动形式沿着物料槽移动，其情况与不能旋转的螺母沿旋转螺

14、杆作平移运动类似。螺旋输送机可以作水平、倾斜或垂直方向的物料输送。,螺旋,为螺旋输送机的主要构件，可以是右旋或左旋。有时，为了将物料同时从中间输送到两端或从两端输送到中间，可以根据需要将旋转设计成一半是左螺旋而另一半是右螺旋。螺旋形状 螺旋的轴,螺旋形状,实体螺旋（1）最常见型式，适用于干燥的小颗粒或粉状物料的输送，其螺距为0.8螺旋直径。带式螺旋（2）用于输送块状或粘滞状物料，它的螺距约等于螺旋直径。当运动韧性和可压缩性物料时，叶片式（3）或齿型（4）螺旋(螺距约为1.2直径)，这两种螺旋往往在运送物料的同时，还可对其进行搅拌、揉捏和混合等工艺操作。螺旋叶片大多是由厚48mm的薄钢板冲压而成

15、，与螺旋轴固定有不同方式，如焊接、铆接等。,螺旋的轴,实心或空心。一般由长 24m的各节段装配而成。通常采用钢管制成的空心轴，这样可以减轻重量，而且互相连接也方便。,壳体,槽型：主要用于水平方向的输送。圆筒型：可用于不同方向的输送。,槽盖,槽体,螺旋叶,螺旋轴,图2.15 螺旋槽截面,螺旋输送机壳体,槽型：截面如图2.15所示，它主要用于水平方向的输送。圆筒型：可用于不同方向的输送。,驱动机构,（电机和变速器）与螺旋可通过联轴器成直线联接排列，也可以通过齿轮或链条联接，成平行状排列。,特点,优点：（1）构造简单，横截面积尺寸小，因此制造成本低。（2）便于在若干位置进行中间加载和卸载。（3）操作

16、安全方便。（4）密封性好。,缺点：（1）物料与机壳和螺旋间都存在摩擦力，单位动力消耗较大。（2）螺旋片的作用可使物料造成严重的粉碎及损伤，螺旋叶片及料槽也有较严重磨损。（3）输送距离不太长，一般在30m以下，过载能力较低。,四、气流输送系统,气流（力）输送系统是利用气流的动压或静压，将物料沿一定的管路从一处输送到另一处的输送系统。发酵工厂利用气力输送系统对散粒物料进行输送，如面粉、大米、糖、麦芽等。（一）气流输送系统的类型（二）气流输送装置的主要部件,（一）气流输送系统的类型,1吸送式气流输送系统2 压送式气力输送系统3混合式气流输送系统,1吸送式气流输送系统,优点：供料简单方便，能同时从不同

17、位置的数处吸取物料。缺点：输送距离和生产率有限，压力差不大（1atm）。这种装置对密封性要求很高。为了保证风机可靠工作及减少零件磨损，进入风机的空气必须预先除尘。,2 压送式气力输送系统,优点:它便于装设分岔管道，故可同时把物料输送至多处，且输送距离可以较长（推动力可1atm），生产率较高。此外，系统的漏气位置容易发现，且对空气的除尘要求不高。,缺点是供料装置较复杂，因为物料是由低压环境进入高压输料管的，并且不能或难于同时由几处供料。,3混合式气流输送系统,优点：此种形式综合了吸送式和压送式的优点，既可以从几处吸取物料，又可以把物料同时输送到几处，且输送的距离可较长。缺点：是含尘的空气要通过鼓

18、风机，从而使系统的工作条件差。,（二）气流输送装置的主要部件,1供料器2输送管系统部件3分离器4除尘器5风管及其附件6气源设备,1供料器,供料器的作用是把物料供入气力输送装置的输送管道，造成合适的物料和空气的混合比。它是气力输送装置的“咽喉”，其性能的好坏直接影响生产率和工作的稳定性。它的结构特点和工作原理取决于被输送物料的物理性质与气力输送装置的形式。供料器可分为以下两类:吸送式气流输送供料器压送式气力输送供料器,(1)吸送式气流输送供料器,利用管内的真空度，通过供料器将物料连同空气一起吸进输料管。常用的两种形式：吸嘴 喉管,吸嘴,主要用于车船、仓库及场地装卸粉粒状及小块状的物料。吸嘴的结构

19、型式很多，以单筒吸嘴结构最简单。有以下形式等：,喉管,也称固定式受料嘴。应用：固定点取料，取料量调节。用于气流供砂系统的喉管用于粉状物料（如面粉）输送的诱导式固定受料嘴,用于气流供砂的固定式受料嘴,诱导式固定受料嘴,(2)压送式气力输送供料器,在压送式气力输送装置中，供料是在管路中的气体压力高于外界的大气压条件下进行的。根据其作用原理可分为旋转式喷射式螺旋式容积式,旋转式供料器,一种广泛用于中、低压条件供料装置。一般适用于流动性能较好、磨损性较小的粉粒状及小块状物料。,最普遍使用的为绕水平轴旋转的圆柱形叶轮供料器，其结构如图2.22所示。其中的均压管可使叶轮格室内的高压气体转到装料口之前排出，

20、从而使其中的压力降低，便于物料填装。,喷射式供料器,特点结构简单，尺寸小，不需任何传动机构。但所能达到的混合比小，压缩空气消耗量较大，效率较低。主要用于低压短距离压送装置,螺旋式供料器,一种用于工作压力 p0.25MPa、输送粉状物料的压送式气力输送装置。,容积式供料器,又称仓式泵，有单仓式和双仓式两种。主要用于运送粉状物料的高压压送式气力输送装置。容积式供料器可以从底部也可以从顶部排料。原理：均是利用压缩空气使容器内粉状物料流态化后压送入输料管。容积式供料器的供料是周期性的。一个供料周期有装料、充气、排料、放气四个过程。,单仓容积式供料器,双仓式,单仓式只能间歇供料。由两个单仓组合而成的双仓

21、式供料器，可获得近似连续供料效果。,2输送管系统部件,输送管系统通过由直管、弯管、软管、伸缩管、回转接头、增压器和管道连接部件等构成。具体可根据工艺需要配置。输料管的结构及尺寸对系统压力损失、输送装置的生产率、能量消耗和使用可靠性等都有很大影响。在设计输料管及其元件时，必须满足：接头和焊缝的密封性好；运动阻力小；装卸方便，具有一定的灵活性；尽量缩短管道的总长度。,(l)硬管(2)挠性管(3)增压器(4)回转接头,(1)硬管,系统管路可采用无缝或焊接不锈钢管。对高压压送和高真空吸送，因混合比大，多采用表面光滑的无缝钢管；对低压压送或低真空吸送，可采用焊接钢管。若物料磨损性很小，也可用白铁皮或薄钢

22、板制作。通常管内径取 50 300mm。弯管是刚性管路必不可少的管件，也是造成系统压力损失的集中部件。因此，应尽量减少弯管数，并应注意弯管曲率半径尺寸的选取：当输送粉状物料时取 R=6D；输送粒状物料时取 R 6D；输送小块物料时取 R 10D。其中，R是弯管曲率半径，D是弯管管径。,(2)挠性管,在气力输送系统中，为了使输料管和吸嘴有一定的灵活性，可在吸嘴与垂直管连接处和垂直管与弯管连接处安装一段挠性管（如套筒式软管、金属软管、耐磨橡胶软管和聚氯乙烯管等），但由于软管阻力较硬管大（一般为硬管的两倍或更大），故尽可能少用。,(3)增压器,由于气流在输送过程中要受到摩擦和转弯等阻力，还可能有接头

23、漏气等的压力损失，因此，在阻力大、易堵塞处或弯管的前方以及长距离水平管输送时，可安装增压器来补气增压。,增压器的结构如图2.26所示。压缩空气从供风管进入通气环道后，经喷嘴以切线方向吹入输料管，在料管中压缩空气呈螺旋态前进，并推动物料向前运动。,(4)回转接头,在气流输送系统中，为了满足作业的要求，往往要求输料管能在垂直平面内上下仰俯及在水平面内左右转动。为此，必须装设回转接头。常用的有球铰式和柱铰式。球铰式可实现万向转动，而柱铰式只能在平面内转动。,3分离器,气流输送装置的物料分离，通常是借重力、惯性力和离心力使悬浮在气体中的物料沉降分离出来。分离器通常有两类：容积式离心式,容积式分离器,原

24、理：空气和物料混合物由输料管进入面积突然扩大的容器中，使空气流降低到远小于悬浮速度vf（通常仅为0.030.1 vf）的速度。这样，气流失去了对物料颗粒的携带能力，物料颗粒便在重力的作用下由混合物中分离开来，经容器下部的卸料口卸出。,离心式分离器,也称旋风分离器，对于谷物之类的颗粒物料，离心分离器的分离效率可以达到100%，但对于粒度细小的粉末，离心分离器的分离效率一般不会超过98%。,4 除尘器,从分离器排出的气体中尚含有较多粒径范围540m的较难分离的粉尘，为防止污染大气和磨损风机，在引入风机前须经各种除尘器进行净化处理，收集粉尘后再引入风机或排至大气。除尘器的型式很多，但目前应用较多的是

25、旋风除尘器和袋式过滤器。请参见本书第四章的相关内容。,5风管及其附件,风管是用来连接分离器、除尘器、鼓风机并作为通大气的排气管。对压送式气流输送装置，从鼓风机至供料器之间也需用风管连接。风管直径根据风量和气流速度计算确定。分离器至除尘器之间的风管风速取一般 14 18m/s，除尘器以后可取1014m/s。此外，在风管上应装设必要的附件。在压送式装置上，有时需装设止回阀、节流阀、转向阀、贮气罐、油水分离器、气体冷却器和消声器等。在吸送式装置的风管上，有时需装设安全阀、止回阀、转向阀和消声器等。,6气源设备,气流输送装置多用风机作气源设备。对风机的要求是：效率高；风量、风压满足输送物料要求且风量对

26、风压的变化要小；有一些灰尘通过也不会发生故障；经久耐用便于维修；用于压送装置的风机排气中尽可能不含油分和水分。有些场合，也使用空气压缩机和真空泵作气源设备。,五、流送槽,利用水力输送物料的装置，主要用于块状或颗粒状且可与水分离的物料输送。流送槽可用于将物料从原料堆放场输送到清洗机或预煮机，也可将由清洗机或预煮机出来的物料流送到另一个工段。有时流送槽还可兼起冷却或去杂质的功能。番茄、苹果、蘑菇、菠萝和其它块茎类原料的输送多用流送槽。1.构成及工作原理2.计算,1.构成及工作原理,由人工或机械把放在堆放场的原料放入水平输送机，然后由输送机将物料送到流送槽中，由于水的流动，一方面将物料随水流输送到目

27、的地，另一方面可以把原料外表的泥沙杂质等浸泡及冲洗，再经过滤筛板滤去泥浆、污水后进入清洗机中，这样水力输送就有清洗和输送的作用。污水从筛板流出，经过处理进行循环使用。,流送槽用水量冷却用流送槽,流送槽,水槽可用砖砌、水泥浇灌，也可用钢材、塑料制成。槽内比较平滑，两侧用喷嘴加水（有利于对原料的冲洗和流送），槽底为半圆形或方形（还可设一个假底用于除砂）。槽的倾斜度（即槽的两端高度差与槽的长度之比）因流送槽用途不同而异。用于输送时，直段取0.010.02，转弯处取0.0110.015；用作冷却槽时取0.0080.001。转弯处的曲率半径应适当选取，以免输送时造成死角。,流送槽的用水量,为原料重量的3

28、5倍。水流速度要求在0.50.8m/s之间。可直接利用自来水输送，但是一般都采用离心泵加压。槽中操作水位一般为槽高的75%。,冷却用流送槽,流送槽用以冷却预煮物料时，可以将流道弯曲安排（图2.29），以保证必要的冷却时间，同此减小流送槽的占地面积。,第三节液体物料输送机械与设备,发酵生产过程往往需要将液体物料从一处输送到另一处。除业已存在位差和压差场合以外，料液一般通过由泵、管路、阀门、管件和贮罐等构成的系统完成输送。液体输送系统中的动力设备是泵，而其它部件在整个液体输送系统的投资中有时会占相当大的比例。一、泵二、真空吸料装置三、液体输送管路,一、泵,泵的分类各种液料及输送泵（一）离心泵（二）

29、螺杆泵（三）齿轮泵与转子泵（四）柱塞泵（五）泵的选用,泵的分类,各种液料及输送泵,被输送的液体物料的性质千差万别，发酵工业中的料液从工艺水、稀溶液、培养基和发酵液等有不同的黏度；许多液体发酵具有复杂的流变学特性；某些发酵液料具有一定的腐蚀性，本身容易变质或易孳生微生物等。根据以上特点，除了要求所用的泵须适合被输送料液的流变性质（主要是黏度）以外，还要求与输送液体接触部分的金属结构材料均采用耐腐蚀的不锈钢材料制造。这种泵通常称为卫生泵。因此，发酵料液须采用卫生泵输送。,（一）离心泵,用途，低黏度液料（包括工艺用水）、液体介质（如热水、冷水和冷冻盐水等）常采用离心泵输送。离心泵类型普通离心泵卫生离

30、心泵,离心泵类型,离心泵分为普通离心泵和卫生离心泵。普通离心泵在发酵工厂多用于工作介质的输送，而发酵料液则需采用卫生离心泵输送。离心泵有单级和多级之分。单级离心泵能获得的压头有限，一般能满足近距离和没有特别压头要求的输送。一般的卫生离心泵多属单级离心泵。要求由泵提供高压头平稳输送条件时，可以采用多级离心泵。膜分离系统中常采用多级离心泵。,卫生离心泵,外形及结构基本原理是利用离心力增加液体的压强。由叶轮转动中心处进入离心泵的产品，由于受到离心力的作用而运动到叶轮的周缘。在此，产品的压强达到最大，并从出口进入管路。结构特点,卫生离心泵外形与结构,结构特点,卫生离心泵的卫生性主要体现在：（1）泵体所

31、有与发酵接触的材料均由不锈钢制成，泵壳、叶轮的结构均从方便清洗角度设计；（2）叶轮形式一般为方便清洗的开启式（一般为二片、三片，也有四片的）叶片；（3）壳泵与背板，进出口管的接头多采用方便开启的箍扣、活接头等形式，从而可以方便地对泵体进行拆洗；（4）密封采用的是符合卫生要求的机械式密封，而不是一般泵的填料式密封。,可以方便地对泵体进行拆洗,机械式密封,（二）螺杆泵,螺杆泵利用一根或数根螺杆的相互啮合空间容积变化来输送液体。螺杆泵有多种类型。目前发酵工厂中多是单螺杆卧式泵，用于高黏度黏稠液体及带有固体物料的浆料的输送，如在番茄酱连续生产流水线中，常采用这种泵。泵的转子与衬套泵的流量调节泵的吸程与

32、压头,螺杆泵类形,螺杆泵有单螺杆、双螺杆和多螺杆等几种。按螺杆轴向安装位置，还可分为卧式和立式两种。单螺杆泵是一种内啮合的密闭式泵，它是利用装在橡皮套内旋转的螺杆，使料液由螺杆与橡皮套形成的不断改变大小的空间，通过挤压作用使料液吸入并向泵的另一端压出。,泵内的转子与衬套,泵内的转子是呈圆形断面的螺杆，多用不锈钢加工制成，常用直径有29及40mm等。偏心距为36mm，螺距范围为5060mm。定子通常是泵体内具有双头螺纹的橡皮衬套，橡皮套内径比螺杆直径小约1mm，这样可以保证在输送料液时起密封作用，它的内螺纹螺距是螺杆的一倍。螺杆在橡皮套内作行星运动，螺杆通过平行销联轴节（或偏心联轴器）与电动机连

33、接来传动。螺杆与橡皮衬套相配合形成一个个互不相通的封闭腔。当螺杆转动时，在吸入端形成的封闭腔沿轴向排出端方向运动，并在排出端消失。产生抽送液体的作用。,泵的流量调节,螺杆泵的流量可以通过改变转速来调节，合理的转速范围为7501500r/min。转速过高会因为摩擦过度而使橡皮套发热损坏，过低则会影响生产能力。螺杆泵不能空转，否则橡皮套会因摩擦发热而损坏。,泵的吸程与压头,螺杆泵有较高（接近8.5mH2O）的吸程，其排出压头与螺杆长度有关，一般每个螺距可产生20m水柱的压头。这种泵的输出脉动小、运转平稳，无振动和噪音，适宜于输送高黏度料液。,（三）齿轮泵与罗茨泵,齿轮泵与罗茨泵均属回转型容积泵，发

34、酵工厂中常用来输送黏稠物料、提高流体压力或作计量泵用。齿轮泵罗茨泵,齿轮泵,型式：（发酵工厂常用）外啮合和内啮合式 外啮合齿轮泵的结构材料特点,齿轮泵结构,材料,齿轮泵采用耐腐蚀材料如尼龙，不锈钢等制成。为了避免液体流损，齿轮与泵体间的间隙很小（小于0.15mm）。,特点,优点：结构简单、重量轻和工作可靠等，故应用范围较广。但要求被输送的液体必须具有润滑性，否则齿极易磨损，甚至发生咬合现象。缺点：效率低、振动和噪音大。,罗茨泵,罗茨泵也称转子泵，其工作原理与齿轮泵相仿，依靠两啮合转动的转子完成吸、排料。转子泵的结构如图2.38所示，其转子形状简单（一般为2叶、3叶和5叶），易于拆卸清洗，对于料

35、液的搅动作用小。因此，适用于（尤其是含有颗粒的）黏稠料液的输送。由于转子的制造精度要求较高，转子泵的价格较高。,罗茨泵结构,（五）泵的选用,泵类型的初步确定离心泵的适用范围正位移泵的适用范围泵选择的一般步骤其它注意事项,选泵一般可以分为三步进行,首先确定泵的类型，其次选择具体型号与规格，最后是其它方面的考虑。,泵类型的初步确定,离心泵的适用范围,(1)输送温度下液体的运动黏度不宜大于 650 mm2/s，否则，泵效率下降较大；(2)流量较大，扬程相对较低；(3)液体中溶解或夹带的气体不宜大于5%（体积）;(4)液体中含有固体颗粒时，宜选用特殊离心泵（如泥浆泵）;(5)要求流量变化大、扬程变化小

36、者，宜选用平坦的H-Q曲线的离心泵，要求流量变化小、扬程变化大者，宜选用陡降的H-Q曲线的离心泵。,正位移泵的适用范围,(1)输送温度下液体运动黏度高于 650mm2/s 者；(2)流量较小且扬程高的，宜选用往复泵；(3)液体中气体含量允许稍大于5%（体积）;(4)液体需要准确计量时，可选用柱塞式计量泵，液体要求严格密封时，可选用隔膜计量泵；(5)流量较小，温度较低、压力要求稳定的，宜选用转子泵。,泵选择的一般步骤,根据生产上的送液量及泵安装地点到输送目的地的相关位置，拟定管路长度和管径以及所用管件的种类和数量，然后按流体力学原理计算所需泵的扬程。根据计算所得的扬程H和给定的流量Q值，从产品目

37、录或制造商产品说明书上，选择能满足要求的泵。选择时，要注意所选泵的扬程和流量应略大于计算所得值，但也不能过大，以免造成泵效率的降低。当生产要求输液量过大，选不到合适的泵，或生产上输液量波动过大，按最大输液量选泵不很经济时，宜考虑泵的并联问题。这时，选泵所依据的扬程仍为计算所得的扬程。如选用叶片泵，而被输送液体的黏度、密度较大时，则须对所选泵的特性曲线进行换算，对主要参数 H、Q等重新进行校核，并注意工作点是否在高效率区。,其它注意事项,结构简单、操作方便；运转可靠、使用寿命长；性能良好、效率高、符合装置运转特性；零部件互换性强、容易更换、维修方便；价格低廉。,二、真空吸料装置,真空吸料装置是一

38、种简易的利用压差进行流体输送的方法。除了液体以外，还可用于含颗粒悬浮液的输送，或者粉料的输送。系统构成及工作原理,系统构成及工作原理,三、发酵液体输送管路,（一）管路的活接头形式（二）管件（三）阀与阀系统（四）密封件,液体输送管路网管路设计注意事项管件的标准,液体输送管网,液态发酵的设备构成中，包括管子、管件和阀件在内的输送管网无论从占用空间、构件数量和投资费用等方面来看,均占有很大比例。正确选择这些构件是液体发酵输送管路设计的重要内容。从发酵工业无菌要求第一的角度看，发酵工业中采用的液体输送系统，除加热用的气体及清洗用水的供应，废水处理等按照相应的规范设计以外，凡是与发酵原料或生物量直接接触

39、的输送系统，均应在满足无菌安全要求的前提下，才考虑其经济性。,管路设计注意事项,液体发酵输送系统需要注意以下几点：（1）输送系统内无死角且表面光滑；（2）采用耐腐蚀不生锈材料；（3）防水性良好；（4）易拆卸清洗；坚韧性强不易破裂。,管件的标准,国内外就发酵液体无菌级输送管路所涉及的各种构件建立了相应的标准（涉及管路各构件的材料、形式、尺寸、表面处理及工作条件等规范）。不同标准针对具体的产品，规格方面会有差异。有些是材料方面的，有些是尺寸方面的，也有些是表面处理或加工工艺方面的。因此，对这些标准有所了解将有助于与设备供应商进行技术沟通。,相应的标准,（一）管路的活接头形式,液体发酵无菌级输送管路

40、中，目前主要采用两种活接头方式，即：卡箍式螺旋式,卡箍式活接头,卡箍式活接头构成如图2.42所示，卡箍将夹有密封圈的、两个端面对齐的管接头箍住，再用螺栓将卡箍夹紧。卡箍式活接头方式近年来应用比较普遍,管子、管件、阀门和可移动设备多采用这种活接头形式。,螺旋式活接头,结构如图2.43所示,它通过套在一个平头管接头的螺母与另一个接管头外丝旋紧的方式，将两个接管头端面及垫圈夹紧，从而实现连接与密封。螺母的外形有两种形式，一种是圆柱形上开槽的形式，另一种是正六角形的。前一种需要专门的扳手操作，后一种只要采用大小适当的活络扳手操作。,（二）管件,管件包括：弯头、三通、四通、大小头、闷头等。管件的两种形式

41、：供焊接用的管件 利用活接头连接的管件单机设备定型设备中使用焊接管件多一些，而在工厂生产线上，则多直接使用活接头形式。上面提到的活接头形式在无菌级管路上均有使用。,供焊接用的管件,利用活接头连接的管件,（三）阀与阀系统,发酵液体管路上使用的阀门，从功能上看多为截止阀（或称直通阀）或切换阀（如三通阀），特殊功能的阀门有减压阀（背压阀）、止逆阀和取样阀等。从结构上看，主要型式有：碟阀、球阀、塞阀和座阀等。操作方式主要有手动、气动和电动驱动等。这些阀大多用活接头形式与管路其它部分或设备连接。,1截止阀与切换阀(1)碟阀(2)球阀(3)塞阀 2座阀及其组合阀3防混阀 4特殊阀门5阀系统,（1）碟阀,外

42、形和结构特点:结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成;蝶阀处于完全开启位置时，对流体所产生的阻力很小，且具有较好的流量控制特性;无菌级碟阀在全开状态清洗时不存在死角。应用：一般做直通截止阀用。特适用于剪切敏感流体产品，如酸奶和其它发酵乳制品的输送管路。,碟阀的外形结构,它依靠安装于阀体圆柱形通道内的圆盘形蝶板绕轴旋转而产生开闭作用，全开与全闭状态间的旋转角度范围为090之间。从阀门全闭位置开始旋，旋转到90时，阀门呈全开状态。,图2.45碟阀1.手动碟阀；2.带限位齿的手动碟阀；3.气动碟阀,（2）球阀,有直通型和三通型球阀之分。特点：开关轻便，体积小，口径范围大，密封可靠，结构简单，

43、维修方便，密封面与球面常在闭合状态。从清洗角度看,它的卫生性不如碟阀，因为在全开状态下,阀芯球面不能被清洗液冲洗到。适用场合：与碟阀类似。三通型球阀可用于需要改变流体输送流向的场合。,直通型球阀外形,三通型球阀,三通型球阀的结构基本与直通型类似,所不同的是它同时与三条管路相接,根据（带T形孔的）阀芯的转动方向不同可以实现三条管路中的两条管路接通。,（3）塞阀,有二通和三通阀两种形式，如右图所示。原理由一个可相对于阀体手动旋转的带孔（直通或T形）的塞子构成。对于两通阀，转动手柄可以使塞子置于开通或关闭位置。对于三通阀型，,转动手柄可使流体从1进入从2流出，当转到另外两个位置，可以实现使1，3相通

44、或2，3相通。应用：塞阀的结构使得其塞子可方便地从阀体上取出，因此，罐器的放料口多采用塞阀，以便方便地进行彻底清洗。,2座阀及座阀的基本结构原理,主要由带阀座的阀体和装在阀杆上的阀塞构成。通过阀杆上下升降，可使阀塞堵住或离开阀座，从而实现流路的关闭或开通。为了保证关闭，阀塞和阀座均有密封圈。,4特殊阀门,(1)止逆阀(2)减压阀(3)流量调节阀,除上述阀门以外，发酵液体输送管网还有一些特殊的阀门，如止逆阀、背压阀、取样阀等。它们的结构也要求符合卫生要求。其连接方式也采用符合标准的活接方式。,(1)止逆阀,称单向阀（图2.53），安装在需要防止产品倒流的地方。在正向流动时，该阀保持打开状态；流动

45、停止时，阀塞通过弹簧力量压向阀座，这样，阀对于反方向流动的流体是关闭的。,(2)减压阀,也称泄流阀（图2.54），用于保持系统中恒定的压力。如果系统压力低，则弹簧将阀塞拉向阀座，当压力达到一定值时，在阀塞上的力超过弹簧力量，阀门打开。通过调节弹簧的张紧度可以调节打开阀塞所需力的水平。,(3)流量调节阀,图2.55所示阀有一与特殊形状的阀杆相连的阀塞，旋转调节手把，可使阀塞上下移动，使通道发生变化，从而引起流量和压力变化，阀上带有指示位置的刻度盘。如果阀杆由气动控制器驱动，便可构成自动调节阀。自动调节阀用于在加工过程中的压力、流量、液位的自动控制。安装在加工线上的传感器，连续向控制器传送测量信息

46、，控制器根据接收到的信号进行调整，以保持流量维持在预设值。,5阀系统,将若干阀成组安排，这样可以使输送系统的死角最少化，从而可对生产车间不同加工区域间的产品进行配送。通过在各具体输送管路上安装适当的阀门，可以安全地保证当一些管路在清洗的同时，另一些管路进行正常的产品输送(图2.56)。值得一提的是，CIP（即在线清洗，参见第四章）清洗液流与产品流在管路间必须始终做到无残液切换。,图2.56,（四）密封件,密封件通常为圆环形垫圈，但也有特殊形状的垫圈。在管网系统中，密封件是易损件，需要经常更换。一般的密封件与原来的刚性管路部件相配，因此需要对尺寸规格加以注意。有多种材料可作为无菌级液体发酵输送管

47、路的密封件材料。但需要注意它们的使用温度范围，因为如果超过工作温度范围，有可能影响其使用寿命、密封效果和卫生安全性。,本章小结,发酵工厂中,物料输送机械与设备主要起到发酵物料输送、提供加工设备连续化和输送发酵介质或产生加工环境条件等作用。它们可以按物料状态分为固体物料、液体物料和可压缩流体输送机械设备三大类。固体物料主要以带式输送机、螺旋输送机和斗式提升机进行输送。这些输送机械设备可用来输送不同类型的固体物料，也常常结合在连续加工设备中。其它的输送机械与装置还有气流输送系统、流送槽和悬挂输送机等。,本章小结,泵是液体输送系统中的动力源。泵可以分为旋转式和往复式，也可以分为容积式和非容积式等。用

48、于输送发酵料液的泵必须是卫生泵。发酵工厂中，低黏度料液常用离心泵输送；高黏度料液常用螺杆泵、旋转泵、齿轮泵等输送；三柱塞泵能够使被输送料液获得高压。,本章小结,发酵料液需要用卫生级管路输送。对管路中涉及的部件有多种标准，选用时需要加以注意。管路中不同的部件常用卫生级活接头连接。管路中常用的卫生阀有碟阀、球阀、塞阀、座阀以及基于座阀的组合阀等，它们可以手动、气动和电动等方式操纵。发酵加工所需的工质或工作环境，常用风机、压缩机和真空泵输送或产生。,思考题,1举例说明物料输送机械在发酵工业中所起的作用？2举例说明发酵厂常见固体物料形态，及其可采用的输送机械设备类型。3发酵厂常用哪些类型的泵输送液体发酵物料？它们的适用场合如何？4气流输送与流送槽输送系统有何异同点？5试比较碟阀、球阀、塞阀和座阀的特点与适用场合。6举例说明风机、压缩机和真空泵在发酵工业中的应用。,