食品分离机PPT课件

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1、2022-7-25第五章 食品分离机械与设备1第五章 食品分离机械与设备本章内容本章内容q 第一节：过滤机械q 第二节：离心机械q 第三节：旋流分离机械q 第四节：膜分离设备q 第五节：超临界流体萃取设备q 第六节：分子蒸馏设备2022-7-25第五章 食品分离机械与设备2第五章 分离机械与设备 定义：食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质，根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特点而将物质分开的一种操作过程。食品加工中根据连续相的不同，可分为液体为连续相和气体为连续相两类。发酵的产品经常要经过分离或净化才能进入下一程序；淀粉、结晶或杂质等固形物料从原料液中的分离；纯净

2、水的制备；蛋白质的提纯以及提取天然有效成分等。要运用一定的物理或化学方法，采用适当的分离机械与设备来加以操作，并在此过程中消耗一定的物料和能量。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备3第五章 分离机械与设备 从分离的原理上，可将食品的分离设备分为两大类。1利用机械力和分离介质来进行分离的操作，包括：利用离心力分离的分离设备；利用离心力和流体力学性质中的惯性力来进行物料分离的旋液分离器；利用机械力，在物料传递过程中通过过滤介质进行分离、以及用在20世纪60年代后发展起来的膜分离技术。2超临界流体萃取技术，该技术利用某些溶剂在临界值上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一门新的分离技术。其

3、他还有一些利用物理、化学或表面性质的方法使分散相与分散介质发生物性变化。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备4第一节 过滤机械过滤的应用范围很广，在食品上的应用有如下几个方面：a一般固液系统的分离：如蔗糖生产中的糖汁和糖渣的分离采用真空转鼓过滤机或板框压滤机。板框压滤机则可用于啤酒厂过滤麦芽和发酵后回收酵母等。b作为澄清设备使用：陶质管滤机和流线式过滤机已广泛应用于澄清液体食品，如啤酒、葡萄酒、醋、果汁、酵母浸出液及油、盐水、糖浆，以除去其中极细微粒或者成胶状或泥状的固体。c除去微生物：管滤机常用于葡萄酒、啤洒、果汁和酵母浸出液的过滤以降低微生物的数目，故可用于代替或补充以降低微生物数

4、目为目的的热处理操作。但是过滤技术的缺点是过滤介质易堵，连续性差。常用助滤剂涂在滤布上或按一定比例均匀混合于悬浮液之中，一起进入过滤机过滤，以形成渗透性好、耐压缩的滤饼，保证滤液通畅流通。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备5第一节 过滤机械一、过滤分离原理与过程1、过滤分离原理、过滤分离原理 过滤操作的基本原理是利用一种能将悬浮液中的固体微粒截留而使液体物料自由通过的多孔介质，从而达到将悬浮液中固液分离的目的。在过滤的操作过程中，一般将被过滤处理的悬浮液称为滤浆，滤浆中被截留下来的固体微粒称为滤渣，而积聚在过滤介质上的滤渣层则被称为滤饼，透过滤饼和过滤介质的液体称为滤液。2022-7

5、-25第五章 食品分离机械与设备6第一节 过滤机械2、过滤操作过程、过滤操作过程 一般包括过滤、洗涤、干燥、卸料四个阶段。（1）过滤阶段过滤有两种方式，恒速和恒压过滤。（2）滤饼洗涤其的在于回收有价值的滤液或纯的滤饼。（3）滤饼干燥通过机械挤压、压缩空气挤压或通入热空气，以尽量排除滤饼中残留的洗液。（4）滤饼卸除将滤饼从滤布上卸下。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备7第一节 过滤机械 3、过滤介质、过滤介质 作用：用于促使滤饼的形成，并为滤饼的支撑物。要求：具有多孔性，孔道大小应该能截留悬浮粒子。具有足够的机械强度。具有适当的表面特性，能加快卸除滤饼速度。食品加工中所用的过滤介质除满

6、足上述要求外，还应具有无毒、耐腐蚀和不易滋生微生物、易于清洗消毒等特点。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备8第一节 过滤机械常用的过滤介质种类繁多，按其形状大致分为：(a)粒状介质：如焦炭、石砾、细砂、锯屑、活性碳、玻璃碴、酸性白土等。此类介质用于过滤固相含量极少的悬浮液，例如水的过滤和糖的脱色等。(b)织物状介质：是工业上广泛应用的一类，它包括耐腐蚀的不锈钢丝、铜丝或镍丝等织成的各种形式的金属滤布。也可用天然或人造纤维如：棉、毛、合成纤维等编织成各种形式的非金属滤布。(c)多孔固体介质：如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、不锈钢粉末。多做成板状或管状，耐腐蚀性好，孔隙小，强度高，常用于

7、过滤含少量微粒的悬浮液，例如白酒、糖液。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备9第一节 过滤机械 二、过滤机的分类二、过滤机的分类推动力：指滤饼和过滤介质组成的过滤层两侧压力差，常以作用在悬浮液上的压力表示。按过滤推动力可分为：按过滤推动力可分为：重力重力(常压常压)过滤机过滤机 加压过滤机加压过滤机 真空过滤机真空过滤机按过滤介质的性质分：粒状介质过滤机按过滤介质的性质分：粒状介质过滤机 滤布介质过滤机滤布介质过滤机 多孔陶瓷介质过滤机多孔陶瓷介质过滤机 半透膜介质过滤机半透膜介质过滤机按操作方法可分为：按操作方法可分为：间歇式过滤机间歇式过滤机 连续式过滤机连续式过滤机2022-7-

8、25第五章 食品分离机械与设备10第一节 过滤机械 三、板框式压滤设备三、板框式压滤设备 板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。它是将待过滤的料液通过输料泵在一定的压力下，从后顶板的进料孔进入到各个滤室，通过滤布，固体物被截留在滤室中，并逐步形成滤饼；液体则通过板框上的出水孔排出机外。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备11第一节 过滤机械 1结构与工作原理 由端板、滤板、滤框、滤布、支撑横梁、螺旋压紧装置组成。许多交替排列的滤 板和滤框构成主要工作部件，板和框架都被支承在一对横梁上。板框压滤机简图1-固定端板2-滤布3-板框支座4-可

9、动端板5-支承横梁；过滤板 滤框 洗涤板2022-7-25第五章 食品分离机械与设备12第一节 过滤机械 滤板和滤框多为正方形。滤板和滤框多为正方形。滤板作用是支撑滤布并提供滤液流出的通道。滤板作用是支撑滤布并提供滤液流出的通道。板面制成各种凸凹纹路。板面制成各种凸凹纹路。板、框的角部开设的小孔构成供滤浆或洗水流通的孔板、框的角部开设的小孔构成供滤浆或洗水流通的孔道。道。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备13过滤：过滤：滤浆由滤浆通路经滤框上方进入滤框空间，固粒被滤布截留，在滤浆由滤浆通路经滤框上方进入滤框空间，固粒被滤布截留，在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布流向两侧的滤板，再经滤

10、板的沟槽框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布流向两侧的滤板，再经滤板的沟槽流至下方通孔排出。（此时洗涤板起过滤板作用）流至下方通孔排出。（此时洗涤板起过滤板作用）洗涤洗涤：洗涤板下端出口关闭，洗涤液穿过滤布和滤框的全部向过滤板流：洗涤板下端出口关闭，洗涤液穿过滤布和滤框的全部向过滤板流动，从过滤板下部排出。结束后除去滤饼，进行清理，重新组装。动，从过滤板下部排出。结束后除去滤饼，进行清理，重新组装。（二）原理（二）原理2022-7-25第五章 食品分离机械与设备14第一节 过滤机械（三）特点与应用（三）特点与应用 优点：结构简单；造价低；过滤面积大；推动力大。缺点：装卸板框劳动强度大；滤布磨损严重

11、。应用：低浓度悬浮液、胶体悬浮液、分离液相黏度大或接近饱和状态的悬浮液。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备15第一节 过滤机械 四、加压叶滤机 叶滤机是在密闭耐压机壳内配置一组并联滤叶而成。悬浮液在压力下送进机壳内，滤渣截留在滤叶表面，滤液透过滤叶后经管道集中排出。重要过滤元件：滤叶（固定或旋转；重要过滤元件：滤叶（固定或旋转；垂直或水平）垂直或水平）分类：垂直滤槽，垂直滤叶型分类：垂直滤槽，垂直滤叶型 垂直滤槽，水平滤叶型垂直滤槽，水平滤叶型 水平滤槽，垂直滤叶型水平滤槽，垂直滤叶型 水平滤槽，水平滤叶型水平滤槽，水平滤叶型2022-7-25第五章 食品分离机械与设备16第一节 过

12、滤机械垂直槽垂直滤叶型垂直槽垂直滤叶型2022-7-25第五章 食品分离机械与设备17第一节 过滤机械水平滤叶型水平滤叶型结构：由数十片固定在空心轴的水平圆形滤叶组成。滤叶上表面为细金属网（硅藻土支持介质），中间粗金属网，下表面为无孔金属板；中空部分与空心轴内孔相通，构成滤液通道。原理：过滤推动力为压力；滤饼卸料依靠离心力（空心轴和滤叶由电机带动旋转）2022-7-25第五章 食品分离机械与设备18第一节 过滤机械 五、真空过滤机五、真空过滤机一种连续式真空过滤设备；过滤、一次脱水、洗涤、卸料、滤布再生等操作工序同时在转鼓的不同部位进行。（一）结构鼓外表面为多孔筛板，鼓外覆盖滤布；圆筒内部被分

13、隔成若干个扇形小室，小室内有单独孔道与空心轴内的孔道相通；空心轴内的孔道则沿轴向通往转鼓轴颈端面的转动盘（随轴旋转）上。转鼓内腔借控制阀分别与真空管路、洗液贮槽及压缩空气管路相通。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备19第一节 过滤机械（二）原理工作时，转鼓表面形成过滤区、第一脱水区、洗涤区、第二脱水区、卸料区及滤布再生区，转鼓每转一周，完成一个操作循环。试描述每个区的用途？2022-7-25第五章 食品分离机械与设备20第一节 过滤机械区域I为过滤区。扇形格浸于滤浆中，格室内为真空状态。滤液经过滤布进入格室内，然后经分配头的固定盘弧形槽4排向滤液槽;区域II第一脱水去区。扇形格刚离开

14、液面，格室内仍为真空，使滤饼中残留的滤液被吸尽，与过滤区滤液一并排向滤液槽。区域III为洗涤区。洗涤水由喷水管洒于滤饼上，扇形格内为低真空状态，将洗出液吸人，经过固定盘的槽5通向洗液槽。区域IV为第二脱水去。洗涤后的滤饼在此区域内借扇形格室内的减压进行残留洗液的吸干，并与洗涤区的洗出液一并排人洗液槽。区域V为卸料区。此区域内格室与压缩空气相通，将被吸干后的滤饼吹松，同时被伸向过滤表面的刮刀所剥落。区域VI为滤布再生区，在此区域内用压缩空气吹走残留的滤饼。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备21第二节 离心机械 一、离心分离原理与分类（一）原理 离心机是利用惯性离心力进行固液、液液、固液

15、液相离心分离的机械。离心分离设备是利用分离筒的高速旋转，使物料中具有不同比重的分散介质、分散相或其它杂质在离心力场中获得不同的离心力，达到分离的目的。分离因数是用来表示离心机分离性能的主要指标，其定义是物料所受的离心力与重力之比值，也等于离心加速度与重力加速度之比值：分离因数；转鼓回转角速度；R转鼓半径，cm；g重力加速度，cm/s2。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备22第二节 离心机械（二）离心机分类(1)按分离因数的大小可分为常速离心机、高速 离心机及超高速离心机。常速离心机：Kc3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。高速离心机：3000 Kc 50000，主要用

16、于分离乳浊液和细粒悬浮液。超高速离心机：Kc 50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备23（）按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离心机及分离离心机。过滤离心机：转鼓壁上有孔，鼓内壁附以滤布。借离心力实现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在4000以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。（）按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续式离心机。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备

17、24第二节 离心机械 二、卧式离心机（一）卧式螺旋卸料离心机 1基本结构由 三个部分组成：转筒部分、螺旋推料器和驱动装置。2工作原理 工作原理如图所示。整个设备由固定部分和运转部分两大部分组成。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备25第二节 离心机械 卧式螺旋卸料过滤离心机2022-7-25第五章 食品分离机械与设备26第二节 离心机械 卧式螺旋卸料沉降离心机图6-12 卧式螺旋卸料沉降离心机1.差速器2.主轴承3.油封1 4.左右铜轴瓦5.油封2 6.外壳7.螺旋8.转鼓9.油封310.转承11.油封4 12.进料管2022-7-25第五章 食品分离机械与设备27第二节 离心机械（二

18、）卧式螺旋离心机的使用（二）卧式螺旋离心机的使用主要有脱水用卧式螺旋离心机和澄清用卧式螺旋离心机，前者较后者转速低，螺径大，螺距大。1螺旋离心机的主要应用应用化工、轻工、食品和环保行业，适用对悬浮液的液体澄清、固体脱水及粒度分级和废水处理等，并进行有效的沉渣输送。具有可连续分离操作，对物料的适应性强。2、在选用时考虑的几个方面（1）对于易分离物料的固相脱水，可以得到含液量较低的固体。（2）对于细粒级难分离的悬浮液，采用高分离因数，大长径比的螺旋离心机来完成。（3）对于固相浓度大的液液固三相悬浮液可采用特殊结构的螺旋离心机来完成。（4）对固相颗粒粒度分级，适当的分离因数和合理的结构来实现。202

19、2-7-25第五章 食品分离机械与设备28第二节 离心机械 三、立式离心机（一）自由排出式 （二）振动式2022-7-25第五章 食品分离机械与设备29第二节 离心机械（三）三足式离心机1三足式离心机的工作原理三足式离心机是一种过滤式离心机，鼓壁上开孔，覆以滤布，将待处理浆料注入其中随鼓壁一同旋转，液体受离心力后穿过滤布及壁上的小孔排出，而直径大于滤布孔隙的固体颗粒则被截留在滤布上形成滤层。2三足式离心机的结构由转鼓、机壳、支柱、制动器、电动机组成，是间歇操作的转鼓式离心机中最简单的一种。转鼓又称滤筐，直立，开口向上，从底部被带动，转鼓和机壳上端向内收敛。由不锈钢制成的鼓壁上开有呈正方形（或其

20、它形式）排列的滤孔。由于该设备的外壳、转鼓和传动装置都悬在三个支柱上，所以称作三足式离心机。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备30第二节 离心机械2022-7-25第五章 食品分离机械与设备31第二节 离心机械（四）管式高速离心机 管式高速离心机具有很高的分离因数（1.5万6万），转鼓的转速可达80005万。为尽量减小转鼓所受的应力，采用较小的鼓径，因而在一定的进料量下，悬浮液沿转鼓轴向运动的速度较大。为此，应增大转鼓的长度，以保证物料在鼓内有足够的沉降时间，于是导致转鼓成为直径小而高度相对很大的管式构形。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备32第二节 离心机械（五）碟片式离

21、心机以叠加在一起的锥形碟片在高速旋转过程中对物料进行分离的设备，主要用于液液乳浊液分离和固液悬浮液的分离，应用于乳品加工、淀粉提取等生产领域。（一）碟式离心机的工作原理与结构1工作原理分离机高速旋转形成一个强大的离心力场，料液在强大的离心力场的作用下，由于物料的密度差的存在，重组分受到了较大的离心力沿着锥形碟片下表面滑移出沉降区，进入混流过渡区并汇聚喷嘴排出机外；而轻组分因受到的离心力较小，被迫反方向移动排出机外，完成整个过程。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备33第二节 离心机械 2、分类 喷嘴型碟片式离心机、自动分批排渣型碟片式离心机2022-7-25第五章 食品分离机械与设备3

22、4第三节旋液分离机械 旋液离心分离器又称旋液分离管、水力旋流器。广泛应用于食品、医药、化工行业等领域，如在淀 粉的分离和提纯工艺中被普遍使用。它不仅可用于 悬浮液的分离、增浓，而且可用于产品的分级，此 外，还可用于不互溶液体的分离、气液分离以及传 热、传质和雾化的操作中。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备352022-7-25第五章 食品分离机械与设备362022-7-25第五章 食品分离机械与设备37第三节旋液分离机械2旋液离心分离机械与设备操作在操作中带压浆料在进入旋液分离器后，会产生较大的压降，旋液分离器的压力应略高于整个系统的压损（不大于0.3MPa）。不同的加工环节对压力的

23、要求不一同，对用于除泥砂、粗分环节的旋液分离器，0.6MPa左右，用于淀粉洗涤或者回收蛋白质的旋液分离器，其工作压力还要高一些。在旋液分离器的应用中，固体物质的体积分数与操作效果有密切的关系。比如，淀粉乳的密度对分离效果有较大的影响，淀粉乳的密度过小（淀粉含量少），形成的淀粉沉积层在锥管下部不能封住底流口，影响分离质量；淀粉乳的密度过大，分离的淀粉沉积层过厚，来不及从底流口排出，表层部分会被旋流着的成分重新搅起，从溢流口中排出，也会影响分离效果。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备38第四节膜分离设备 膜分离是近20年来在迅速崛起的高新技术，利用天然或人工合 成的高分子半透膜分离的方法

24、，利用膜两侧的压力差或电位差为动力，使流体中的某些分子或离子透过半透膜或被半透膜截留下来，以获得或去除流体中某些成分的一种分离技术。膜分离技术的核心是膜，膜的选择性是分离的关键，膜分离技术所包含的方法有多种，较常使用的有：（1）超滤（ultrafiltration），简称UF法；（2）反渗透（reverse-osmosis），简称RO法；（3）电渗析（electrodialysis），简称ED法；（4）微孔过滤（microfiltration），简称MF法。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备39第四节膜分离设备 一、膜分离设备的原理和特点 1膜分离的原理2022-7-25第五章 食品

25、分离机械与设备40第四节膜分离设备（1）超滤设备的工作原理：在超滤 中，如果颗粒小到亚微细粒的程 度，半透膜孔的大小也要趋近于能 阻止溶液中大分子的通过，这种利 用半透膜的微孔过滤以截留溶液中 大溶质分子的操作称为超滤，而这 样的半透膜则被称之为超滤膜，超 滤的驱动力是压差，通常高达 1.0MPa，在溶液侧加压，使溶剂和 小分子透过膜而得到分离。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备41第四节膜分离设备（2）反渗透的工作原理（a）图所示为在半透膜 两侧的溶剂和由溶质与溶 剂组成的溶液。在没有外 力的作用下，左侧溶剂分 子会自动穿过半透膜流向 右侧溶液。因溶剂的流 动，在高浓度溶液区域形成

26、一个渗透压头，达到渗透的平衡。如果在溶液的一侧（膜的右侧）加上一个大于渗透压的压力，则高浓度溶液区域的溶剂（水）会穿过半透膜流向低浓度溶液（或溶剂）的一侧，这种现象称之为反渗透。反渗透的动力也是压力。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备42（3）电渗析的工作原理如图所示，进入第1、3、5、7室的水中离子，在直流电场作用下作定向移动，阳离子向阴极移动，透过阳膜进入极水室以及2、4、6室，阴离子则向阳极移动，透过阴膜进入2、4、6、8室。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备43第四节膜分离设备 2膜分离的应用及特点 膜分离技术目前已经被广泛地应用于海水、苦咸水淡化，超纯水制备，废水

27、处理过程以及食品工业中的牛奶、乳清蛋白、茶叶的浓缩和其他食品的精制、提纯与浓缩。此外，在染料工业、化学工程和生物工程、航天技术上亦被得到广泛的应用。比如反渗透和超滤在医疗行业方面用于血过滤、人工血液的制造、人参蜂王浆处理、中草药制剂的精制、病菌、酶、病毒、核酸、蛋白质等生理活性物质的浓缩、分离、精制以及激素的精制等。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备44 膜分离有四个显著特点 风味和香味成分不易失散；易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫稳定等。不存在相变过程，节约能量。工艺适应性强，处理规模可大可小，操作维护方便，易于实现自动化控制。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备45 二、

28、膜分离设备的结构与应用 膜分离设备主要有膜组件、滤液的传输系统、压力及流量控制系统等组成。而膜组件有多种形式，根据膜的构性设计而成：平板构件；管式构件 板筐式和卷式组件均使用平板膜，而管状、毛细管和中空纤维膜组件均使用管式膜。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备46第四节膜分离设备 二、膜分离设备（一）平板式膜组件2022-7-25第五章 食品分离机械与设备47（二）管式膜组件 结构：膜粘在支撑管的内壁或外壁。外管为多孔金属管，中间为多层纤维布，内层为管状超滤或反渗透膜 原理：原液在压力作用下在管内流动，产品由管内透过管膜向外迁移。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备48（三）

29、卷式膜组件 由中间多孔支撑材料、膜、原水侧间隔材料依次叠合而成。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备49（四）中空纤维膜组件 结构与卷膜式膜组件相类似，膜管没有支撑材料，靠本身的强度承受工作压力。将几万根中空纤维集束的开口端粘接，装填在管状壳体内。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备50第五节超临界萃取设备 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE)是一项新型提取技术，它是利用超临界条件下的气体作萃取剂，从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。SFE是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽

30、蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备51（一）超临界萃取设备的原理和特点1超临界流体物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度下可以相的转换。在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物

31、质处于超临界状态。在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区，如果流体被加热或被压缩至其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上状态时，向该状态气体加压，气体不会液化，只是密度增大，具有类似液体性质，同时还保留有气体性能，这种状态的流体称为超临界流体。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备52超临界流体的主要特性密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化粘度接近于气体,具有很强传递性能和运动速度扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量级；SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别;压力和温度的变化均可改变相变物理特征物理特征 密度

32、密度 （g/cm3）粘度粘度（g/cm/s）扩散系数扩散系数 （cm2/s）气体气体（0.6-2）*10-3（1-4）*10-4 0.1-0.4 液体液体 0.6-1.6（0.2-3）*10-2（0.2-2)*10-5 SCF 0.2-0.9（1-9）*10-4（0.2-0.7)*10-32022-7-25第五章 食品分离机械与设备53 2超临界萃取原理 超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，超临界流体具有很好的流动性和渗透性，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和

33、分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备542022-7-25第五章 食品分离机械与设备552022-7-25第五章 食品分离机械与设备56（二）应用应应 用用 范范 围围品品 种种功能性油脂沙棘油、小麦胚芽油、鱼油、葡萄籽油、耐鹊油等中药及中药提取物穿心莲提取物、当归油、丹参提取物、厚朴提取物、薄荷油、五味子油、车前子油、

34、柴胡油、川穹油、姜黄色素、菟丝子油、枸杞子油、鸦胆子油、天然咖啡因、紫草素、丹皮酚、乳香提取物、野菊花油、苍术油、我术油、香附油、青蒿素、霍香游、紫苏叶油、熊果酸调味品姜油、辣素、辣椒色素、花椒油、胡椒油香料、香精辛夷花精油、烟叶精油2022-7-25第五章 食品分离机械与设备57第六节分子蒸馏设备一、分子蒸馏的原理和特点（一）分子蒸馏的原理分子碰撞:分子与分子之间存在着相互作用力。当两分子离得较远时,分子之间的作用力表现为吸引力,但当两分子接近到一定程度后,分子之间的作用力会改变为排斥力,并随其接近到一定程度,排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度,排斥力的作用使两分子分开,这种由接近而至排

35、斥分离的过程就是分子的碰撞过程。分子运动自由程:一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。平均自由程：任一分子在运动过程中都在变化自由程,而在一定的外界条件下,不同物质的分子其自由程各不相同。就某一种分子来说,在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备58 分子蒸馏技术正是利用了不同种类利用分子运动平均自由程不同这一性质来实现物质分离的。如图：液体混合物为了达到分离的目的,首先进行加热,能量足够的分子逸出液面。轻分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,使得轻分子落在冷凝面上被冷凝,而

36、重分子则因达不到冷凝面,而返回原来液面,这样就将混合物分离了。2022-7-25第五章 食品分离机械与设备59（二）分子蒸馏的特点 分子蒸馏的原理和装置的结构决定了其有如下特点。1操作温度低 2蒸馏压强低 3受热时间短 4分离程度高2022-7-25第五章 食品分离机械与设备60 二、分子蒸馏设备的结构和应用（一）结构 由原料罐、分子蒸馏 器、残留物受器、馏出 物受器、冷阱和油扩散 泵、旋片泵组成。分子蒸馏装置工艺流程简图1-原料罐2-分子蒸馏器3-残留物受器4-馏出物受器5-冷阱6-油扩散泵7-旋片式真空汞a.冷却水进口b.冷却水出口2022-7-25第五章 食品分离机械与设备61（二）分子蒸馏技术的应用分子蒸馏具有独特的技术优势，可广泛地应用于国民经济的各个方面，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离。在食品中，利用于分离混合油脂，可获纯度达到90%以上的单甘油酯；可从动植物中提取天然产物如鱼油、米糠油、小麦胚芽油等；还可用于提取脂肪酸及其衍生物、小麦胚芽油等；在香料生产，可用于处理天然精油，脱臭、脱色、提高纯度，使天然香料的品位大大提高。1利用分子蒸馏技术对低沸点、热敏性物料分离的生产工艺2利用分子蒸馏技术对高沸点、热敏性物料的分离3对于主产品为不挥发物，馏出物为少量低沸点组分物料的分离。4常温下呈固态或粘性很大的物质的分离