将a代入斯托克公式中的g V=2(2rn)2Rr2(p1-p2)/9n≈8.76Rn2r2(p1-p2)/ 当牛奶的温度在10~70℃时,(p1p2)/n=2.9t 其中t—牛奶的温度℃ 所以,V=25.4Rn2r2t 2、影响分高速度的因素: (1)R:R↑→V↑ (3)d:d↑→V↑ (4)t:t↑→V↑ 温度过高,牛奶中的蛋白质易变性。通常t=35~40℃ 四、分离因素 用来表示分离机的分离效果的,分离因素越大分离效果越好。 f=a/g=oR/g=(2Jn)R/g24.028nR f<3000为中速分离机 3000<f<5000高速分离机 f>5000超高速分离机 五、分离机结构 1、组成:主要由中心管,转鼓外套,叠片支柱,上盖,一组叠片,紧固螺母,密封橡胶圈,调 节螺母等组成。 2、碟片结构:采用不锈钢板冲制而成, 成型后,厚约0.5m左右,碟片开有三个小 孔,顶角为60~80°。为保证碟片间的距离, 在每个碟片上均固定有一定厚度的凸缘 4淡在分离机四片动的程 六、分类 1、开放式:重力进料,常压排料 2、半封闭式:重力进料,排料口有压力盘,将物料动能转化为压力能,在一定压力下排出
将 a 代入斯托克公式中的 g V=2（2πn） 2 Rr2 (ρ1-ρ2)/9η≈8.76Rn2 r 2 (ρ1-ρ2)/η 当牛奶的温度在 10～70℃时，(ρ1-ρ2)/η=2.9t 其中 t--牛奶的温度℃ 所以，V=25.4 Rn2 r 2 t 2、影响分离速度的因素： （1）R：R↑→V↑ （2）n：n↑→V↑ （3）d：d↑→V↑ （4）t：t↑→V↑ 温度过高，牛奶中的蛋白质易变性。通常 t=35～40℃， 四、分离因素： 用来表示分离机的分离效果的，分离因素越大分离效果越好。 f=a/g=ω2 R/g=（2πn）2 R/g≈4.028n2 R f<3000 为中速分离机 3000<f<5000 高速分离机。 f> 5000 超高速分离机。 五、分离机结构： 1、组成：主要由中心管，转鼓外套，叠片支柱，上盖，一组叠片，紧固螺母，密封橡胶圈，调 节螺母等组成。 2、碟片结构：采用不锈钢板冲制而成， 成型后，厚约 0.5mm 左右，碟片开有三个小 孔，顶角为 60～80°。为保证碟片间的距离， 在每个碟片上均固定有一定厚度的凸缘。 六、分类： 1、开放式：重力进料，常压排料。 2、半封闭式：重力进料，排料口有压力盘，将物料动能转化为压力能，在一定压力下排出
3、全封闭式:压力进料,压力排料。 七、生产能力及影响生产能力的因素: 、生产能力计算 G理=4.8n2Ztga(r2-r12)d2T(升/时) 式中G理:理论上生产能力 转速 z:碟片数 a:碟片仰角α=50~60° r2:;碟片最大半径cm r1:碟片最大径半径cm d:脂肪球直径cm t:牛奶分离时的温度℃ G实=G理·n (升/时) 式中:n一分离效率,一般取n=0.5~0.7 2、影响生产能力的因素: (1)n:n↑→G↑目前已达6000转/分 (2)d:d↑→G↑应考虑较小直径脂肪球。分离后,脱脂乳中含脂率在0.01~0.02%。(正 常为3.5~3.8%)。 (3)r:(r2n1)↑→G↑应考虑整体结构、仰角。通常2=0.45~0.7 (4)a:a↑→G↑应考虑r,一般a=50°~60 (5)t:t↑→G↑因t升高密度差增大,η下降。一般t=35~40℃ 小稀奶油含脂率控制: p, I 式中pc:稀奶油密度kg/m3 梯奶油 ps脱脂乳密度kg/m3 胧彤乱 r:;液体最大回转半径m r:稀奶油回转半径m r;脱脂乳回转半径m
3、全封闭式：压力进料，压力排料。 七、生产能力及影响生产能力的因素： 1、生产能力计算： G 理 = 4.8n2 Ztgα（r2 3 -r1 3）d 2 T （升/时） 式中 G 理：理论上生产能力 n：转速 z：碟片数 α：碟片仰角α=50～60° r2：碟片最大半径 cm r1：碟片最大径半径 cm d：脂肪球直径 cm t：牛奶分离时的温度 ℃ G 实= G 理·η （升/时） 式中：η--分离效率，一般取η=0.5～0.7 2、影响生产能力的因素： （1）n：n↑→G↑ 目前已达 6000 转/分 （2）d：d↑→G↑ 应考虑较小直径脂肪球。分离后，脱脂乳中含脂率在 0.01～0.02%。（正 常为 3.5～3.8%）。 （3）r：（r2-r1）↑→G↑ 应考虑整体结构、仰角。通常 2 1 2 r r H + =0.45～0.7 （4）α：α↑→G↑ 应考虑 r，一般α=50°～60° （5）t：t↑→G↑ 因 t 升高密度差增大，η下降。一般 t=35～40℃ 八、稀奶油含脂率控制： 2 2 2 2 t c t s s c r r r r − − = 式中 ρc：稀奶油密度 kg/m3 ρs：脱脂乳密度 kg/m3 rt：液体最大回转半径 m rc：稀奶油回转半径 m rs：脱脂乳回转半径 m
r:不变,ps:变化小,r也不变,p随r变化 九、操作注意事项: 、在选择分离机时,要根据实际情况考虑,生产能力要适当,以提高设备利用率、减少动能的 消耗。 2、因分离机高速运转,要有坚实的地基,转动主轴垂直于水平面,各部件应精确地安装,有必 要时,在地脚处配置橡皮圈,能起缓冲作用。同时,对转动部分,必须定期换新油,清除污油,防 止杂质的混入 3、开车前,必须检查传动机构及紧固件,观察松动方向是否符合要求,不允许倒转,以防止机 件损坏。观察电动机和水平轴的离心离合器是否同心灵活,必要时进行空车试转听其是否有不正常 的杂音。 4、封闭压送式分离机起动和停车时,都要由水代替牛乳,在启动后2-3分钟内取样鉴定分 离性能。 5、连续作业时间,视物料的物理性质、杂质度含量而定,一般为2--4小时,即需停车清洗 保证质量要求。最好是配备2台,制定出周密作业计划及运转时间表,避免断续进行。如发现分离 后的物料不符合规定指标,经调节机件后仍不见效,则应立即停车检查 6、对封闭压送式分离机而言,因具备一定压力,故均用一种定容积型旋转泵或特殊的离心泵, 尽力防止泵的脉动。 7、充分注意并时常检査泵对吸料管的垫圈以及泵的轴封等处是否严密,防止空气混入 8、操作结東后,立即进行拆洗干净,以备下次再用。 第二节膜分离技术 膜分离:膜分离是用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化学位差为推动力, 两个或两个以上组分的溶质和溶剂进行分离、提纯和富集的方法,既可用于液相又可用于气相 特点 1、膜分离过程为冷过程,在常温下进行,营养成分损失极少。 2、膜分离过程不发生相变化,所以挥发性成分如芳香物质损失较少,可保持原有的芳香。 3、膜分离过程在密闭系统中进行,原料无色素分解和褐变反应 4、膜分离过程不用化学试剂和添加剂,产品不受污染
rt 不变，ρs：变化小，rs 也不变，ρc 随 rc 变化 rc↓→pC↓ rc↑→pC↑ 九、操作注意事项： 1、在选择分离机时，要根据实际情况考虑，生产能力要适当，以提高设备利用率、减少动能的 消耗。 2、因分离机高速运转，要有坚实的地基，转动主轴垂直于水平面，各部件应精确地安装，有必 要时，在地脚处配置橡皮圈，能起缓冲作用。同时，对转动部分，必须定期换新油，清除污油，防 止杂质的混入。 3、开车前，必须检查传动机构及紧固件，观察松动方向是否符合要求，不允许倒转，以防止机 件损坏。观察电动机和水平轴的离心离合器是否同心灵活，必要时进行空车试转听其是否有不正常 的杂音。 4、封闭压送式分离机起动和停车时，都要由水代替牛乳，在启动后 2--3 分钟内取样鉴定分 离性能。 5、连续作业时间，视物料的物理性质、杂质度含量而定，一般为 2--4 小时，即需停车清洗， 保证质量要求。最好是配备 2 台，制定出周密作业计划及运转时间表，避免断续进行。如发现分离 后的物料不符合规定指标，经调节机件后仍不见效，则应立即停车检查。 6、对封闭压送式分离机而言，因具备一定压力，故均用一种定容积型旋转泵或特殊的离心泵， 尽力防止泵的脉动。 7、充分注意并时常检查泵对吸料管的垫圈以及泵的轴封等处是否严密，防止空气混入。 8、操作结束后，立即进行拆洗干净，以备下次再用。 第二节 膜分离技术 一、膜分离：膜分离是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对 两个或两个以上组分的溶质和溶剂进行分离、提纯和富集的方法，既可用于液相又可用于气相。 二、特点： 1、膜分离过程为冷过程，在常温下进行，营养成分损失极少。 2、膜分离过程不发生相变化，所以挥发性成分如芳香物质损失较少，可保持原有的芳香。 3、膜分离过程在密闭系统中进行，原料无色素分解和褐变反应。 4、膜分离过程不用化学试剂和添加剂，产品不受污染
5、选择性好,可在分子级内进行物质分离 6、适应性强,使用范围广,可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺 7、处理规模可大可小,可连续可间歇,工艺简单,操作简便,易于实现自动化。 三、膜分离技术的种类和基本原理: 1、种类:已工业化的主要膜分离过程有6~7种。广泛用于食品工业的有微滤,超滤,反渗透。 2、基本原理: (1)微滤:过滤材料一般可分为浓度滤板和筛滤板两种 浓度滤板是滤纸,由纤维素互相叠合而成。大粒子被拦截在滤纸表面,微粒子被滤进滤纸内的 网络 筛滤板中的孔道从表面到内部的孔径均匀,故大于孔径的粒子被滞留于膜面,小于孔径的粒子 则通过 过滤的粒子在0.02~2um (2)超滤和反渗透 反渗透:在恒温容器中,用半透膜将容器隔成两部分,将纯溶剂和溶液各置于膜的一侧,半透 膜的性能只允许溶剂分子通过而不允许溶质分子通过。在无外界的压力作用下,溶剂分子向溶液 侧转移,即发生渗透现象,直到渗透平衡,溶剂分子向溶液一侧的转移停止。相反,在溶液一侧 加上大于渗透压的压力时,溶剂将从溶质浓度高的一侧透过膜流向浓度低的一侧。这就是反渗透原 理,是正常渗透的逆流,所以被称为反渗透。 反渗透分离溶液中分子量为150甚至低于150的化合物分子。 (3)超滤是根据分子的大小和形态而被分离的筛分作用。在介质压力作用下,小于孔径的小分 子溶质,随溶剂一起透过膜上的微孔,大于孔径的大分子溶质则被截留。 分离范围在0.002~0.2um x溶质 半透展 .液柱《等 小分子 大分于 纯溶剂 图3-34渗透与反渗透原理 1)渗透(2)动平衡(3)反渗透 图3-35反渗透和超滤法(限外滤法)的区别 (1)反渗遭(2)超滤 四、膜的分类及膜组件 膜的分类
5、选择性好，可在分子级内进行物质分离。 6、适应性强，使用范围广，可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺。 7、处理规模可大可小，可连续可间歇，工艺简单，操作简便，易于实现自动化。 三、膜分离技术的种类和基本原理： 1、种类：已工业化的主要膜分离过程有 6～7 种。广泛用于食品工业的有微滤，超滤，反渗透。 2、基本原理： （1）微滤：过滤材料一般可分为浓度滤板和筛滤板两种。 浓度滤板是滤纸，由纤维素互相叠合而成。大粒子被拦截在滤纸表面，微粒子被滤进滤纸内的 网络。 筛滤板中的孔道从表面到内部的孔径均匀，故大于孔径的粒子被滞留于膜面，小于孔径的粒子 则通过。 过滤的粒子在 0.02～2um。 （2）超滤和反渗透： 反渗透：在恒温容器中，用半透膜将容器隔成两部分，将纯溶剂和溶液各置于膜的一侧，半透 膜的性能只允许溶剂分子通过而不允许溶质分子通过。在无外界的压力作用下，溶剂分子向溶液一 侧转移，即发生渗透现象，直到渗透平衡，溶剂分子向溶液一侧的转移停止。相反，在溶液一侧， 加上大于渗透压的压力时，溶剂将从溶质浓度高的一侧透过膜流向浓度低的一侧。这就是反渗透原 理，是正常渗透的逆流，所以被称为反渗透。 反渗透分离溶液中分子量为 150 甚至低于 150 的化合物分子。 （3）超滤是根据分子的大小和形态而被分离的筛分作用。在介质压力作用下，小于孔径的小分 子溶质，随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的大分子溶质则被截留。 分离范围在 0.002～0.2um。 四、膜的分类及膜组件 1、膜的分类：
(1)按材质分类:固态膜,液态膜。 (2)按来源分类:天然膜,合成膜 其中合成膜又分无机材料(金属、玻璃、陶瓷)膜和有机高分子膜。 (3)按膜断面物理形态分类:对称膜,不对称膜,复合膜。 4)按功能分类:超滤膜,反渗透膜,渗透膜,气体渗透膜,离子交换膜。 2、膜组件 膜分离技术在工业中应用的主要装置是膜组件。它是将不同形式的膜以一定面积组装在受力 容器中构成的膜分离单元。膜组件主要有管式,卷式,板框式和中空纤维式四种 1)板框式:它是目前最广泛使用的组件,由平面膜和支撑体组成。其原理和形式与常规的 过滤设备类似。 特点:膜的装填密度高,一般为400~600m/m,结构紧凑牢固,能承受高压,性能稳定,工 艺成熟,换膜方便,操作费用低,但在处理悬浮颗粒含量髙的料液时,通常会被堵塞 (2)管式膜组件: 由管状膜和膜支撑体组成,分为内压式和外压式。内压式膜组件的内径一般为12~25m,外 压管式膜组件直径更小,可达6~8mm,支撑体为多孔不锈钢管,纤维增强料管,玻璃纤维或陶瓷管。 特点:原料液的流道比较大,不易造成堵塞,组件可靠性大,清洗、安装、拆换方便,工艺成 熟,适用于处理含悬固体,高粘度体系,但装填密度低,一般在25~50m/m,体积大,投资和操作 费均较高。 (3)卷式膜组件: 原理和板框式相同,可认为是卷起来的板框式。卷式膜组件的外径为100~200mm,卷内一个 单元组合的厚度约为2m(即膜一多孔薄板一膜一隔网,共四层)。 特点:结构紧凑,膜的装填密度高,为800~1000m2/m3,投资和操作费用低,但浓差极化难 以控制,不易清洗,换膜困难。 (4)中空纤维膜组件 它是外壁有皮层的不对称结构,纤维的直径为50~100μm。把几千乃至几十万根纤维集中起 来,设计成半封闭循环,自由端由环氧树脂灌封,封闭的另一端悬在附压容器中,料液在中空纤维 外侧加入,通过纤维壁的透过液由中心孔流至开口端,浓缩液由压力容器的另一端排出。 特点:装填密度高达 透液出口 原料进口 加压愿料液 8000~15000m2/m3,但料液 流动不易控制,易污染堵塞。 披形隔板 回料文撑槽 和载液出口(1)缩液出口 原料进口 形隔板 中空壁塑料管
（1）按材质分类：固态膜，液态膜。 （2）按来源分类：天然膜，合成膜。 其中合成膜又分无机材料（金属、玻璃、陶瓷）膜和有机高分子膜。 （3）按膜断面物理形态分类：对称膜，不对称膜，复合膜。 （4）按功能分类：超滤膜，反渗透膜，渗透膜，气体渗透膜，离子交换膜。 2、膜组件： 膜分离技术在工业中应用的主要装置是膜组件。它是将不同形式的膜以一定面积组装在受力 容器中构成的膜分离单元。膜组件主要有管式，卷式，板框式和中空纤维式四种。 （1）板框式：它是目前最广泛使用的组件，由平面膜和支撑体组成。其原理和形式与常规的 过滤设备类似。 特点：膜的装填密度高，一般为 400～600m2 /m3，结构紧凑牢固，能承受高压，性能稳定，工 艺成熟，换膜方便，操作费用低，但在处理悬浮颗粒含量高的料液时，通常会被堵塞。 （2）管式膜组件： 由管状膜和膜支撑体组成，分为内压式和外压式。内压式膜组件的内径一般为 12～25mm，外 压管式膜组件直径更小，可达 6～8mm，支撑体为多孔不锈钢管，纤维增强料管，玻璃纤维或陶瓷管。 特点：原料液的流道比较大，不易造成堵塞，组件可靠性大，清洗、安装、拆换方便，工艺成 熟，适用于处理含悬固体，高粘度体系，但装填密度低，一般在 25～50m2 /m3，体积大，投资和操作 费均较高。 （3）卷式膜组件： 原理和板框式相同，可认为是卷起来的板框式。卷式膜组件的外径为 100～200mm，卷内一个 单元组合的厚度约为 2mm（即膜—多孔薄板—膜—隔网，共四层）。 特点：结构紧凑，膜的装填密度高，为 800～1000m2 /m3，投资和操作费用低，但浓差极化难 以控制，不易清洗，换膜困难。 （4）中空纤维膜组件： 它是外壁有皮层的不对称结构，纤维的直径为 50～100μm。把几千乃至几十万根纤维集中起 来，设计成半封闭循环，自由端由环氧树脂灌封，封闭的另一端悬在附压容器中，料液在中空纤维 外侧加入，通过纤维壁的透过液由中心孔流至开口端，浓缩液由压力容器的另一端排出。 特点：装填密度高达 8000～15000m2 /m3，但料液 流动不易控制，易污染堵塞