页数：59页文件大小：1.42 MB来源： 食品加工机械与设备ppt课件
本课件先讲分选与分级的作用和按宽度、长度、密度、光电特性等八类方法，再系统展开筛分机械的筛分效率、开孔率、筛面种类与运动方式、摆动筛与滚筒分级筛，随后介绍三辊筒式、碟片式等形状分级设备，最后讲解光电分选、色选机、计算机图像处理与人工嗅觉检测系统。
第四章 分选、分级机械与设备：本章讲授食品物料按尺寸、形状、密度、颜色与内部品质进行分选分级的机械设备。
第四章 分选、分级机械与设备
一、食品分选、分级的作用
主要作用：
二、食品分选、分级常用的方法
1.按物料的宽度分选、分级（图4-1）：一般可采用筛分，圆形孔可以对颗粒物料的宽度差别进行分选和分级，长形筛孔可以针对颗粒物料的厚度差别进行分选和分级。
图中(a)为圆形筛孔；(b)为长形筛孔。
2.按物料的长度分选、分级：利用旋转工作面上的袋孔（一般称为窝眼）对物料进行分选和分级，长颗粒的重心不能进入袋孔而跌出，短颗粒则被袋孔带上去另行倒出（参见图4-25、图4-26）。
3.按物料的密度分选、分级：主要用于颗粒的粒度或形状相仿但密度不同的物料，利用颗粒群相对运动过程中产生的离析现象（自动分级）进行分选和分级。颗粒群的相对运动可以由工作面的摇动或气流造成（图4-2 相对密度分级装置）。
4.按物料的流体动力特性分选、分级（图4-3）：利用物料流体动力特性的差别，在垂直、水平或者倾斜的气流或水流中进行分选和分级，实际上综合了物料的粒度、形状、表面状态以及密度等因素。其中水流分级主要用于不溶性物料，如淀粉制造、小麦去石等。
图中(a)垂直气流；(b)水平气流；(c)切线水平气流。
7.按物料的内部品质分级：根据物料的质量指标（如水分、糖度、酸度等化学含量）进行分选和分级，采用的方法往往是物料的某些成分对光反射、透射和吸收、对电特性、磁特性、力学特性、温度特性的影响等无损检测方法。
从食品的安全性和营养性考虑，内部品质的分选和分级比其他分选分级更具有广泛意义；但由于涉及技术领域较多，难度更大，关键问题是如何获得可靠信息以及对信息的提取与处理。
8.按物料的其他性质分级：采用某些与物料品质指标有关联的物理方法检测物料的内部品质并进行分选、分级，如采用嗅觉传感器检测物料的味道，采用计算机视觉系统检测物料的纹理、灰度等。
第二节 筛分机械与设备
一、筛分机械的基本知识
筛分：将粉粒料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干个粒度级别的过程；每一层筛面都可以将物料分成筛过物（筛下物）和筛余物（筛上物）两部分。
（一）筛分效率：η = G′ /（G·x）×100%。式中 η——筛分效率，%；G——筛分物料总量，kg；G′——筛过物料总量，kg；x——可筛过物的质量百分比，%。
（二）筛面组合（图4-5）：将各种粒度的混合物通过筛分分成若干个粒级，或提高总的筛分效率。
（三）开孔率（筛面利用系数、筛孔系数）：指整个筛面上筛孔所占面积与总面积之比。对于编织筛面有 K = b²/（b+d）² ×100%。式中 K——开孔率，%；b——孔边长，mm；d——编织丝直径，mm。
图4-6 筛孔排列形式：(a)正方形排列；(b)正三角形排列。
（四）物料穿过筛孔的概率：以编织筛面为例，直径为D的颗粒在筛面上通过筛孔的可能性仅为 (b−D)²/（b+d）²。当D越接近孔尺寸b时（图4-7），筛过的可能性越是大幅度降低，一般可将超过筛孔0.8～1.0的粒度级称为难筛颗粒。
当颗粒虽为筛下级别，但它与筛面的相对运动速度达到一定值以上时，则完全没有通过筛孔的机会。
二、筛面的种类和结构
（一）栅筛面（图4-8 栅筛和曲筛）：采用具有一定截面形状的棒料，按一定的间距排列而成，通常用于物料的去杂粗筛，特点是结构简单。
（二）板筛面（图4-9 板筛面筛孔的排列）
（三）金属丝编织筛面（图4-10 金属丝编织方法）：由金属丝编织而成，亦称筛网。编织筛网通常为方孔或矩形孔，孔尺寸大的可在25mm以上，孔径小的可到300目以上。
（四）绢筛面：由绢丝织成，或称筛绢，主要用于粉料的筛分，在面粉工业中粉筛用量最大。由于绢丝光滑柔软，在筛面中极易移动而改变筛孔尺寸，使用时必须用大框架绷紧，较大孔的绢筛面都用绞织。筛绢材料为蚕丝或锦纶丝，也可用两种材料混织。
三、筛面的运动方式（图4-11）：筛分机械工作过程的基础是物料与筛面的相对运动。固定筛面需要物料具有初始速度或借重力产生速度；大多数筛分机械则需借筛面运动的速度和加速度产生物料与筛面的相对速度。
四、筛面的传动方式（图4-12）：筛面的传动方式是每种筛分机械的主要特征，它与支承机构决定了筛面的运动方式；同一种运动方式也可有不同的传动方式。
五、摆动筛
（一）摆动筛结构特点
（二）摆动筛工作过程（图4-13 筛体运动示意图：1—筛面；2—偏心振动器）：一般筛架上装有多层活动筛网，小于第一层筛孔的物料从第一层筛子落到第二层筛子，而大于第一层筛孔的物料则从第一层筛子的倾斜端排出收集为一个级别，其它级别依此类推。
（三）摆动筛主要技术参数
（四）摆动筛工作注意事项：摆动筛采用偏心曲轴连杆机构传动，筛体往复运动是变速运动，由于加速度影响使筛体产生很大的惯性力，若不采取平衡措施就会造成筛体振动和噪音，影响部件使用寿命。要减少振动必须做到：
（五）摆动筛惯性力的平衡：振动和平衡是一对矛盾，为防止剧烈振动，除在制造、安装中保证精度外，设计上还必须采取措施：
六、滚筒分级筛（图4-19 滚筒式分级机）：1—进料斗；2—滚筒；3—滚圈；4—摩擦轮；5—铰链；6—收集料斗；7—机架；8—传动系统。
滚筒分级筛的组成：1．滚筒；2．支承装置；3．收集料斗；4．传动装置；5．清筛装置。
图4-20 传动简图：(a)采用单级齿轮减速系统；(b)采用蜗轮蜗杆减速系统。部件：1—电动机；2—带传动；3—摩擦轮；4—摩擦轮轴；5—单级圆柱齿轮减速机；6—链传动；7—单级蜗轮蜗杆减速机。
图4-22 柑橘用转筒式分级机：1、3—原料；2—转筒；4—输入输送带；5—滚子运输带；6—输出运输带。
第三节 形状分级机械与设备
一、三辊筒式分级机（图4-23 辊筒输送带及辊筒工作原理：1—滚筒；2—动轮；3—链轮；4—出料输送带；5—理料辊）：介绍其应用范围、全机结构、分级原理、特点与工作过程。
二、颗粒形状分级设备：谷物颗粒料（如小麦、大麦）等必须进行精选和分级，主要原理是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，都是利用袋孔中嵌入长度不同的颗粒而带升高度不同的原理制成（图4-24、图4-25）。
1.碟片式精选机：图4-24 精选机工作示意图、图4-25 碟片精选机工作示意图。
2.滚筒式精选机：图4-26 滚筒精选机的工作示意。
三、带式分级机：国外生产的带式分级机有两种形式。图4-27 为Atlas Pacific公司带式分级机（1—选别带；2—原料入口；3—运输带），图4-28 为回转带分级原理。
第四节 光电分选分级机械与设备
一、原理：利用紫外、可见、红外等光线和物体的相互作用而产生的吸收、反射等现象对物料进行非接触式检测的方法，是20世纪60年代开始用于农产品和食品质量检验的新方法。
根据物料的吸收和反射光谱可以鉴定物质的性质，例如利用紫外光作激励光源照射食品获得辐射荧光，根据荧光强度可判别食品上附着的微生物代谢物，检出蛋品中霉菌、花生类干果上附着的微生物及其代谢物如黄曲霉素。
物料的吸收和反射光谱也可用于食品的异物检出：用可见光作激励光源，加上代替人眼的色彩传感器，测定对象物的反射光或透射光，可用于果品成熟度判定、谷类种子、稻米、水果的分选等。
（一）光与食品物料的相互作用（图4-29）：食品物料的光学特性是指物料对投射到其表面上的光产生反射、吸收、透射、漫射或受光照后激发出其他波长光的性质。物料由许多微小的内部中间层组成，不同食品物料的物质种类、组成不同，因而在光学特性方面的反映也不尽相同。
当入射光强度Io作用于物料上时分别产生：
根据能量守恒和转化定律：Io = Iρ1 + Iρ2 + Ia + Iτ + Ie。常用光密度OD = log（Io/Iτ）表示入射光能对透射光能的比值大小，光透过度越低则光密度越高。频谱分布和强弱与物料的种类和结构等性质有密切关系，具有强烈的选择性，利用这一原理可识别物质。
（二）食品物料的光特性应用技术
最终目的是对食品物料进行自动化分级分类：从合格物料中剔除缺陷品；按某种成分含量分类；把成熟度不同的产品分类以便分别贮藏和销售。
（三）食品物料光特性应用技术的特点：常规手段无法对颜色变化进行有效分选，大多依靠眼手配合的人工分选，其特点是生产率低、劳动力费用高、容易受主观因素干扰、精确度低。
光电检测和分选技术的优越性：
二、光电分选机（图4-30 光电尺寸分选）：可以看成是按尺寸大小选别，因为能进行非接触测量，所以减少了物料的机械损伤，且有利于实现自动化。图中(a)双单元同时遮光式；(b)脉冲记数式。
三、色选机：人们可以通过农产品的颜色变化，识别、评价它们的品质（包括内部的成分含量，如糖度、酸度、淀粉、蛋白质等成分含量）特性。家禽以及禽蛋也具有不同的表面颜色，并且其表面颜色往往与品质有密切关系。
图4-31 蜜橘的光反射特性：1—黄色果皮；2—淡黄色；3—黄绿色；4—淡绿色；5—绿色。
工作原理：图4-33 光电色选机系统示意图，展示光源、光电检测与分选执行机构组成的色选系统。
四、计算机图象处理技术与设备
（一）计算机图像处理系统的分类及发展：计算机图像处理技术是以计算机为核心的应用技术，其发展是随着计算机技术的提高而发展起来的。
（二）计算机图像处理系统的结构组成（图4-43）：1—光源箱；2—光源；3—摄像机；4—采集卡；5—监视器；6—主机；7—图像输出设备。
（三）图像处理技术在食品和农产品加工中的应用
针对损伤、新鲜度与成熟度、病虫害三个方面的检验情况：
五、人工嗅觉检测系统
（一）人工嗅觉检测系统的应用：本页围绕四个问题展开——1、什么是电子鼻；2、电子鼻的特点；3、应用领域；4、涉及范围。
（二）人工嗅觉检测系统的基本组成（图4-46）：人的嗅觉系统识别味道的三个步骤，为人工嗅觉系统的仿生设计提供依据。
图4-48 人工嗅觉检测系统结构框图
电子鼻系统在各类食品中的应用：原页为数据表，横向为被测食品（肉、谷类、咖啡、酒类、鱼肉、可乐、果酱、奶酪等），纵向为电子鼻系统型号（如FOX2000、FOX3000、FOX4000、NST3210、AromaScan、CPS等）及采用的传感器个数与类型（MOS、MOSFET、CP、QMB、SAW、IR等）。
说明：原页提取文本中食品名、系统型号与传感器类型三者严重粘连，无法安全切分列，未还原为数据表，建议对照原图核对后补充。
（三）人工嗅觉检测系统的发展方向
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