第一章-物料的處理與輸送設(shè)備

生物工程設(shè)備第一章物料的處理與輸送設(shè)備

物料的處理與輸送設(shè)備

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備1.2固體物料的輸送設(shè)備1.3液體物料的輸送設(shè)備1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備1.1.1固體物料的篩選除雜設(shè)備生物工廠的原料多來(lái)源于植物，如植物的塊根、塊莖、秸稈、種子、果實(shí)等。這些原料在收獲、貯藏和運(yùn)輸中，會(huì)混入其他雜糧、沙石、碎木、雜草、金屬等各種雜物，這些雜物若不除去不但會(huì)降低原料的出品率，還會(huì)過(guò)度磨損機(jī)器，使機(jī)器發(fā)生故障，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)，有些雜物甚至?xí)氯艿篮烷y門(mén)使生產(chǎn)癱瘓。因此生產(chǎn)原料在生產(chǎn)前往往要進(jìn)行預(yù)處理。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備1.篩選設(shè)備糧食原料中，以谷物類(lèi)最多，篩選是谷物等生物質(zhì)原料清理除雜最常用的方法。生物加工過(guò)程中的篩選操作都由篩選機(jī)械來(lái)完成，常用的篩選機(jī)械是振動(dòng)篩和圓筒篩。（1）振動(dòng)篩生物質(zhì)原料加工中應(yīng)用最廣的是帶有風(fēng)力除塵的振動(dòng)篩，多用于清除谷物中小或輕的雜質(zhì)。振動(dòng)篩主要由進(jìn)料裝置、篩體、吸風(fēng)除塵裝置和支架等部分組成。如圖1-1所示：

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-1振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)1－進(jìn)料斗；2－吊桿；3－篩體；4－篩格；5－自衡振動(dòng)器；6－彈簧限振器；7－電動(dòng)機(jī)；8－后吸風(fēng)道；9－沉降室；10－風(fēng)機(jī)；11－風(fēng)門(mén)；12－前吸風(fēng)道

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備

篩體是振動(dòng)篩的主要部件，一般裝有三層篩面。篩體內(nèi)篩面的排列，第一層是接料篩，篩孔最大，篩面較短，采用反面傾斜。篩上物為大雜質(zhì)（如草桿、泥塊等），由大雜收集槽排出，谷物顆粒等穿過(guò)篩孔進(jìn)入第二層篩面。第二層是分級(jí)篩，篩孔比谷粒稍大，正向傾斜。篩出稍大于谷粒的中級(jí)雜質(zhì)，由中雜收集槽排出，谷粒穿過(guò)篩孔進(jìn)入第三層篩面。第三層是精選篩，篩孔最小，篩面較長(zhǎng)，正向傾斜。谷粒作為篩上物排出，經(jīng)出口吸風(fēng)道吸除輕雜質(zhì)后流出機(jī)外。穿過(guò)篩孔的小雜質(zhì)由小雜收集槽排出。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備篩選機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算公式為：

（1-1）式中——篩面有效寬度，m；

——篩面物料厚度，m；

——物料沿篩面運(yùn)動(dòng)的平均速度，m/s；

——物料松散系數(shù)；

——物料的密度，kg/m3。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（2）圓筒篩圓筒分級(jí)篩如圖1-2所示。圓筒傾斜度3o～5o。篩筒直徑與長(zhǎng)度比為1∶（4～6），轉(zhuǎn)速約為0.7～1.0m/s。整個(gè)篩筒分為幾節(jié)筒篩，布置不同孔徑的篩面，筒篩間用角鋼制成的加強(qiáng)圈連接。圓筒用托輪支撐在機(jī)架上，圓筒以齒輪傳動(dòng)。需篩分的原料由分設(shè)在下部的兩個(gè)螺旋輸送機(jī)分別送出，未篩出的一級(jí)谷粒從末端卸出。圓筒分級(jí)篩的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，傳動(dòng)方便。缺點(diǎn)是：篩面利用率低，僅為整個(gè)篩面的1/5。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-2圓筒分級(jí)篩

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備2．磁力除鐵器除鐵的目的是將夾雜在谷物中的小鐵塊、鐵釘?shù)冉饘匐s物除去，這些金屬雜物若不清除，隨谷物進(jìn)入粉碎機(jī)，就會(huì)損壞機(jī)器。谷物除鐵多采用磁選，讓含有金屬雜質(zhì)的谷物以適宜的流速通過(guò)磁鋼的磁場(chǎng)，磁鋼將金屬雜質(zhì)吸留住。磁鋼多采用永久磁體，呈馬蹄形或條形，磁性持久，不耗費(fèi)電能，維修方便。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備磁選設(shè)備有永磁溜管和永磁滾筒。（1）永磁溜管永磁溜管是將永久磁鋼裝在溜管上邊的蓋板上，一條溜管上一般設(shè)置2～3個(gè)蓋板，為防止同極相斥，兩磁極間應(yīng)用薄木片或紙板襯隔。工作時(shí)讓薄而均勻的物料從溜管上端流下，磁性物體被磁鋼吸住。此種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但除雜效果較差，還必須定時(shí)對(duì)磁極面進(jìn)行人工清理。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（2）永磁滾筒永磁滾筒主要有進(jìn)料裝置、滾筒、磁芯、機(jī)殼和傳動(dòng)裝置五部分組成，見(jiàn)圖1-3。磁芯是由永久磁鋼、鐵隔板及鋁制鼓輪組成的170o的半圓芯，固定在中心軸上。滾筒由非導(dǎo)磁材料（磷青銅或不銹鋼）制成，外筒表面噴涂無(wú)毒耐磨的聚胺酯涂料，以延長(zhǎng)滾筒壽命。工作過(guò)程中，磁芯固定不動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)渦輪減速器帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。機(jī)器下部一端設(shè)有出料斗，連接出料導(dǎo)管，另一側(cè)安裝鐵盒，存放分離出的磁性金屬雜質(zhì)。永磁滾筒除雜效率高，特別適合清除顆粒物料中的磁性雜質(zhì)。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-3永磁滾筒的結(jié)構(gòu)1－進(jìn)料口；2－觀察窗；3－滾筒；4－磁芯；5－隔板；6－小麥出口；7－鐵雜質(zhì)收集盒；8－變速機(jī)構(gòu)；9－電動(dòng)機(jī)；10－機(jī)殼

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備3.精選設(shè)備精選機(jī)工作的主要原理是按照谷物顆粒長(zhǎng)度進(jìn)行分級(jí)。常用的精選機(jī)有滾筒精選機(jī)和碟片精選機(jī)兩種，都是利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來(lái)分離雜粒，袋孔中嵌入長(zhǎng)度不同的顆粒，以帶升高度不同而分離。（1）碟片式精選機(jī)碟片式精選機(jī)的主要構(gòu)件是一組同軸圓環(huán)狀鑄鐵碟片，在碟片的平面上有許多帶狀凹孔。碟片在糧堆中運(yùn)動(dòng)時(shí)，短小的顆粒嵌入袋孔，被帶到較高的位置落下，因此只要把收集短粒的斜槽放在適當(dāng)?shù)奈恢?，即可將短粒分開(kāi)。如圖1-4所示。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-4碟片精選機(jī)結(jié)構(gòu)1－進(jìn)料口；2－碟片；3－軸；4－軸承；5－絞龍；6－大鏈輪；7－小鏈輪；8－鏈條；9－隔板；10－孔；11－長(zhǎng)粒物料出口；12－淌板

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備碟片式精選機(jī)工作面積大，轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)量大，而且可在同一臺(tái)機(jī)器上安裝不同袋孔的碟片，同時(shí)分離不同品種、規(guī)格的物料。但是碟片上的袋孔易磨損，功率消耗大。（2）滾筒式精選機(jī)滾筒式精選機(jī)的主要工作構(gòu)件是一個(gè)內(nèi)表面開(kāi)有袋孔的旋轉(zhuǎn)圓筒，如圖1-5所示，當(dāng)物料進(jìn)入圓筒，長(zhǎng)粒物料在進(jìn)料的壓力和滾筒本身傾斜度的作用下，沿滾筒從另一端流出，短粒物料則嵌入袋孔被帶到較高的位置，落入中央收集槽。從而實(shí)現(xiàn)分離精選的目的。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-5滾筒精選機(jī)工作示意圖1－篩轉(zhuǎn)圓筒；2－袋孔；3－螺旋輸送機(jī)；4－中央槽

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備1.1.2固體物料的粉碎設(shè)備在生物工廠中，常需要對(duì)固體生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎。粉碎就是把大塊固體物料破碎成小物料的操作。固體物料經(jīng)過(guò)粉碎后，顆粒度變小，原料的表面積顯著增大，可顯著提高下一工序如蒸煮、浸出、水解和發(fā)酵等的效果和效率。固體物料的粉碎按其受力情況可分為擠壓、沖擊、研磨、剪切和劈裂粉碎。物料在粉碎時(shí)，各種粉碎機(jī)械所產(chǎn)生的粉碎作用往往不是單純的一種力，而是幾種力的組合。對(duì)于特定的粉碎設(shè)備，可以是以一種作用力為主。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備固體物料的粉碎，可按粉碎物料和成品的粒度大小分為：1粗碎，原料粒度范圍40～1500mm，成品粒度約5～50mm。2中、細(xì)碎，原料粒度范圍5～50mm，成品粒度約0.1～0.5mm。3微粉碎，原料粒度范圍5～10mm，成品粒度＜100μm。4超微粉碎，原料粒度范圍0.5～5mm，成品粒度＜10～25μm。物料粉碎前后的粒度比稱(chēng)為粉碎度或粉碎比，表示粉碎操作中物料粒度的變化?？偡鬯槎仁潜硎窘?jīng)過(guò)幾道粉碎步驟后的總結(jié)果。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備對(duì)于粉碎機(jī)，應(yīng)符合下述基本要求:粉碎后的物料顆粒大小均勻；操作自動(dòng)化；易磨損部件易更換；產(chǎn)生極小的粉塵，以減小污染和保障工人的身體健康；單位產(chǎn)量消耗的能量小。1.錘式粉碎機(jī)錘式粉碎機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的粉碎機(jī)械，粉碎作用力主要為沖擊力。這種粉碎機(jī)對(duì)各種中等硬度的物料和脆性物料，粉碎效果較好，用其他粉碎機(jī)難以粉碎的物料，如帶有一定韌性或軟性纖維較長(zhǎng)的物料，它也能粉碎。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（1）錘式粉碎機(jī)的構(gòu)造及工作原理錘式粉碎機(jī)（如圖1-6）內(nèi)有一固定的水平軸，在軸的轉(zhuǎn)子上，對(duì)稱(chēng)于軸的位置裝有錘刀。周?chē)菆A筒形外殼，外殼分兩部分，上部分為棘板，下部為有孔形的篩板。物料從料斗進(jìn)入機(jī)內(nèi)，受到高速旋轉(zhuǎn)錘刀的強(qiáng)大沖擊被擊破，小于篩孔直徑的顆粒，通過(guò)篩面落入出料口。錘刀多由耐磨的高碳鋼或錳鋼制成，常見(jiàn)的形式有矩形、帶角矩形和斧形，如圖1-7所示。原料的粉碎是由于錘刀的沖擊作用。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-6錘式粉碎機(jī)

1－轉(zhuǎn)子；2－錘刀；3－機(jī)殼

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-7錘刀的形式1－矩形；2－帶角矩形；3－斧形

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（2）錘式粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力對(duì)于圓孔篩，設(shè)一個(gè)圓篩孔排出的產(chǎn)品體積為

式中——篩孔直徑，m；

——產(chǎn)品粒度，m；

——排料系數(shù)，一般取0.7。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備對(duì)于方形篩孔，設(shè)一個(gè)孔排出的產(chǎn)品體積為

式中——篩孔長(zhǎng)度，m；

——篩孔寬度，m。錘刀掃過(guò)篩孔時(shí)才有產(chǎn)品排出，如果轉(zhuǎn)子上有排錘刀，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，錘刀就掃過(guò)次。若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為(r/min)，篩孔總數(shù)為個(gè)，則每小時(shí)排出的產(chǎn)品量為：

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備2.輥式粉碎機(jī)輥式粉碎機(jī)廣泛應(yīng)用于顆粒狀物料的中碎和細(xì)碎。常用的有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。（1）兩輥式粉碎機(jī)兩輥式粉碎機(jī)如圖1-8所示，主要的工作構(gòu)件為兩個(gè)直徑相同，相向轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼輥，輥筒表面形狀有表面光滑的、表面有齒的和表面有凸棱或凹槽的。粉碎機(jī)工作時(shí)，把放在鋼輥間的物料夾住拖入兩輥之間，物料受到擠壓而破碎。兩個(gè)輥?zhàn)又?，一個(gè)固定，一個(gè)輥筒軸承座可以前后移動(dòng)，用以調(diào)節(jié)兩輥筒間距，控制粉碎度。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-8兩輥式粉碎機(jī)

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（2）多輥式粉碎機(jī)為了用一臺(tái)粉碎機(jī)達(dá)到下一步生產(chǎn)要求的粉碎度，同時(shí)提高生產(chǎn)能力，往往使用四輥、五輥、六輥帶篩分的輥式粉碎機(jī)。如圖1-9、1-10、1-11所示。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-9四輥式粉碎機(jī)

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-10五輥式粉碎機(jī)

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-11六輥式粉碎機(jī)

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備（3）輥式粉碎機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算輥式粉碎機(jī)的理論生產(chǎn)能力可用下式計(jì)算：式中——輥筒直徑，m；

——輥筒轉(zhuǎn)速，r/min；——輥筒長(zhǎng)度，m；

——兩輥間隙，m；

——物料的密度，kg/m3；——填充系數(shù)，與物料的性質(zhì)及操作均勻度有關(guān)，可在生產(chǎn)實(shí)踐中查得。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備3、濕式粉碎機(jī)為了避免干法粉碎危害工人的身體健康，在某些產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，采用濕法粉碎操作。所使用的機(jī)器稱(chēng)為濕式粉碎機(jī)。濕式粉碎機(jī)主要包括：輸料裝置、加料器、粉碎裝置和加熱器等，粉碎可采用一級(jí)或二級(jí)粉碎（兩臺(tái)粉碎機(jī)串聯(lián)使用）。砂磨機(jī)是濕法粉碎過(guò)程中常用的一種機(jī)器。工業(yè)上用的砂磨機(jī)有盤(pán)式砂磨機(jī)、雙軸立式砂磨機(jī)等。圖1-12是德國(guó)DRISWERKE公司生產(chǎn)的PM-DCP型砂磨機(jī)，主要由轉(zhuǎn)子、定子、分離裝置、傳動(dòng)裝置、液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備圖1-12PM-DCP砂磨機(jī)1－磨罐；2－圓釘；3－轉(zhuǎn)筒

1.1固體物料的處理與粉碎設(shè)備4、超微粉碎和傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)相比，超微粉碎技術(shù)的特點(diǎn)是粉碎后的產(chǎn)品粒度微小，通常認(rèn)為＜1μm，表面積劇增，這時(shí)產(chǎn)品的分散性、吸附性、溶解性、生物活性、化學(xué)活性等性質(zhì)顯著改變。目前，超微粉碎技術(shù)在化工、礦產(chǎn)、電力等行業(yè)已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，生物質(zhì)原料的生產(chǎn)加工由于在技術(shù)上有許多特殊要求，使用還很有限。但是超微粉碎技術(shù)由于特殊的優(yōu)勢(shì)，必將在生物加工中起到越來(lái)越重要的作用。返回

1.2固體物料的輸送設(shè)備

1.2.1機(jī)械輸送系統(tǒng)及設(shè)備機(jī)械輸送設(shè)備種類(lèi)繁多，目前用于輸送固體原料的主要有：帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)。1．帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)是連續(xù)輸送機(jī)中效率最高，使用最普遍的一種機(jī)型。它廣泛地應(yīng)用于食品、釀酒等行業(yè)?？捎脕?lái)輸送散粒物品(谷物、麩曲、麥芽等)和塊狀物品(薯類(lèi)、酒餅、煤等)。按結(jié)構(gòu)不同帶式輸送機(jī)可分為固定式、移動(dòng)式兩類(lèi)。工廠中采用固定式帶式輸送機(jī)的較多。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

（1）帶式輸送機(jī)的帶式輸送機(jī)的主要構(gòu)件包括輸送帶、鼓輪、張緊裝置、支架和托輥等，帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。在帶式輸送機(jī)中，輸送帶既是承載構(gòu)件，又是牽引構(gòu)件，主要有橡膠帶、鋼帶等幾種，其中多層橡膠帶最為普遍。將輸送帶連成環(huán)形，套在兩個(gè)鼓輪上，卸料端的鼓輪由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，稱(chēng)主動(dòng)輪，另一端的鼓輪為從動(dòng)輪。由于環(huán)形帶長(zhǎng)又重，若只由兩端鼓輪支承而中間懸空，則帶必然下垂，所以須在帶的下面裝若干個(gè)托輥。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-13帶式輸送機(jī)1－輸送帶；2－主動(dòng)輪；3－從動(dòng)輪；4－托輥；5－加料斗；6－張緊裝置

1.2固體物料的輸送設(shè)備

（2）輸送量的計(jì)算帶式輸送機(jī)的輸送能力由下式?jīng)Q定

式中----輸送量，t/h；

----帶上單位長(zhǎng)度的負(fù)荷，kg/m；

----帶的運(yùn)行速度，m/s；

1.2固體物料的輸送設(shè)備

2．斗式提升機(jī)斗式提升機(jī)是將物料連續(xù)地由低處提升到高處的運(yùn)輸機(jī)械，其所輸送的物料為粉末狀、顆粒狀和塊狀。（1）斗式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)斗式提升機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-14所示。它主要由傳動(dòng)滾輪、張緊滾輪、環(huán)形牽引帶或鏈、斗、機(jī)殼和裝、卸料裝置等幾部分組成。物料放在斗式提升機(jī)的斗內(nèi)。提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)帶被帶動(dòng)，斗漸漸提升到上部，轉(zhuǎn)過(guò)上端的滾輪時(shí)物料便落入出料槽內(nèi)。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-14斗式提升機(jī)

1－主動(dòng)輪；2－卸料口；3－料斗；4－輸料帶；5－從動(dòng)輪；6－進(jìn)料口；7－外殼；8－電動(dòng)機(jī)

1.2固體物料的輸送設(shè)備

斗式提升機(jī)的料斗有深斗和淺斗兩種。深斗前方邊緣傾斜65o，常用來(lái)輸送干燥且容易流動(dòng)的粒狀和塊狀物料；淺斗傾斜45o。常用于輸送潮濕和流動(dòng)性不良的物料。深斗和淺斗的選擇取決于物料的性質(zhì)和裝卸的方式。斗式提升機(jī)的裝料方法分掏取式和喂入式兩種，如圖1-15所示。掏取式裝料是從提升機(jī)下部的加料口處，將物料裝進(jìn)底部機(jī)殼里，由運(yùn)動(dòng)著的料斗掏取，適用于磨損性小的松散物料，料斗的速度較高。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-15斗式提升機(jī)的裝料方法1－掏取式；2－喂入式

1.2固體物料的輸送設(shè)備

（2）斗式提升機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算斗式提升機(jī)的生產(chǎn)能力由下式計(jì)算式中——料斗容積，m3；

——料斗間距，m；

——料斗運(yùn)行速度，m/s；

——物料堆積密度，kg/m3；

——料斗的充填系數(shù)，粉狀及細(xì)粒干燥物料=0.75～0.95，谷物=0.70～0.90。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

3．螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)是由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的螺旋和料槽以及傳動(dòng)裝置構(gòu)成的，如圖1-16所示。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋將物料沿著料槽推動(dòng)。螺旋由轉(zhuǎn)軸與裝在軸上的葉片所構(gòu)成。根據(jù)葉片的形狀可分為四種：實(shí)體式、帶式、成類(lèi)型和葉片式。在這些螺旋中，實(shí)體式是常見(jiàn)的，它構(gòu)造簡(jiǎn)單，效率也高，對(duì)谷物和松散的物料較為適宜。黏滯性物料宜采用帶式，可壓縮及易滑動(dòng)的物料宜用葉片式或成類(lèi)型。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-16螺旋輸送機(jī)示意圖1－皮帶輪；2－螺旋；3－外殼；4－軸承；5－軸

1.2固體物料的輸送設(shè)備

（1）螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)螺旋的軸由圓鋼或鋼管制成，一般用厚壁鋼管。螺旋大都用薄鋼板沖壓成型，然后互相焊接或鉚接，再焊接在軸上。螺旋的轉(zhuǎn)速一般為50～80r/min。螺旋的螺距有兩種：實(shí)體螺旋的螺距等于直徑的O.8倍，帶式螺旋的螺距等于直徑。螺旋與料槽之間的間隙，一般較物料直徑大5～15mm。料槽多用3～6mm厚鋼板制成，槽底為半圓形，槽頂有平蓋。為了搬運(yùn)、安裝和修理的方便，多用數(shù)節(jié)連成，每節(jié)長(zhǎng)約3m。各節(jié)連接處和料槽邊焊有角鋼，這樣既便于安裝又增加剛性。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

（2）螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算螺旋輸送機(jī)的生產(chǎn)能力可由下式近似計(jì)算式中——螺旋的直徑，m；

——螺距，m；

——螺旋每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；

——物料的密度，t/m3。； ——槽的裝滿(mǎn)系數(shù)，=0.125～0.4， ——傾斜系數(shù)。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

1.2.2氣流輸送系統(tǒng)及設(shè)備氣流輸送是利用具有一定壓力和速度的氣流在密閉管道中輸送固體物料的一種方法，又稱(chēng)為風(fēng)力輸送。壓送式氣力輸送裝置，如圖1-17所示。氣流輸送與機(jī)械輸送相比優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)密閉，可以避免粉塵和有害氣體對(duì)環(huán)境的污染；在輸送過(guò)程中，可同時(shí)進(jìn)行對(duì)輸送物料的加熱、冷卻、混合、粉碎、干燥和分級(jí)除塵等操作。氣流輸送的不足之處在于：所需的動(dòng)力較大，輸送物料的顆粒直徑在30mm以下，對(duì)管路和物料的磨損較大。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-17壓送式氣力輸送流程1－空氣粗濾機(jī)；2－鼓風(fēng)機(jī)；3－料斗；4－分離器；5－除塵器

1.2固體物料的輸送設(shè)備

1．氣流輸送系統(tǒng)的組成設(shè)備（1）進(jìn)料裝置①吸嘴吸送式氣力輸送裝置通常采用吸嘴作為供料器。吸嘴有多種不同類(lèi)型，主要有單筒型、雙筒型、固定型三種。

a、單筒型吸嘴如圖1-18，輸料管口就是單筒型吸嘴，它可以做成直口、喇叭口、斜口和扁口等多種類(lèi)型。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多。其缺點(diǎn)是當(dāng)管口外側(cè)被大量物料堆積封堵時(shí)，空氣不能進(jìn)入管道而使操作中斷。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-18半筒型吸嘴的類(lèi)型

1.2固體物料的輸送設(shè)備

b、雙筒型吸嘴如圖1-19，它由一個(gè)與輸料管相通的內(nèi)筒和一個(gè)可上下移動(dòng)的外筒組成。內(nèi)筒用來(lái)吸取物料，其直徑與輸料管直徑相同。外筒與內(nèi)筒間的環(huán)隙是二次空氣通道。外筒可上下調(diào)節(jié)，以獲得最佳操作位置。

c、固定型吸嘴如圖1-20，物料通過(guò)料斗被吸至輸料管中，由滑板調(diào)節(jié)進(jìn)料量?？諝膺M(jìn)口應(yīng)裝有鐵絲網(wǎng)，防止異物吸入。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-19雙筒喇叭型吸嘴圖1-20固定型吸嘴

1－輸料管；2－滑板；3－料斗；4－空氣進(jìn)口

1.2固體物料的輸送設(shè)備

②旋轉(zhuǎn)加料器旋轉(zhuǎn)加料器廣泛應(yīng)用在中、低壓的壓送式氣力裝置中，或在吸送式氣力裝置中作卸料用。旋轉(zhuǎn)加料器結(jié)構(gòu)如圖1-21所示，主要由圓柱形的殼體及殼體內(nèi)的葉輪組成。葉輪由6～8片葉片組成，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速與排料量成正比，當(dāng)達(dá)到最大排料量后，如繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，排料量反而降低。通常圓周速度在O.3～0.6m/s較合適。葉輪與外殼之間的間隙約為0.2～O.5mm，間隙愈小，氣密性愈好。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-21旋轉(zhuǎn)加料器1－外殼；2－葉片；3－入料；4－出料

1.2固體物料的輸送設(shè)備

(2)物料分離裝置物料沿輸料管被送達(dá)目的地后，分離裝置(分離器)將物料從氣流中分離而卸出。常用的分離器有旋風(fēng)分離器和重力式分離器。①旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器是利用離心力來(lái)分離捕集粉粒體的裝置如圖1-22所示。氣、固兩相流經(jīng)入口管，以切線方向進(jìn)入圓筒體后，形成下降的空間螺旋線運(yùn)動(dòng)，較大粒子借離心慣性力被甩向器壁而分離下沉，經(jīng)圓錐體，由卸料口排出。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-22普通旋風(fēng)分離器1－入口管；2－排氣管；3－圓筒體；4－空間螺旋線；5－較大粒子；6－圓錐體；7－反螺旋線；8－卸料口

1.2固體物料的輸送設(shè)備

②重力式分離器這類(lèi)分離器又叫沉降器，有各種結(jié)構(gòu)形式，圖1-23所示是其中的一種。帶有懸浮物料的氣流進(jìn)入分離器后，流速大大降低，物料由于自身的重力而沉降，氣體則由上部排出。這種分離器對(duì)大麥、玉米等能百分之百的分離。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-23重力分離器

1.2固體物料的輸送設(shè)備

(3)空氣除塵裝置由于經(jīng)分離器出來(lái)的氣流尚含有較多的微細(xì)物料和灰塵，為保護(hù)環(huán)境，回收氣流中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的粉末并防止粉末進(jìn)入風(fēng)機(jī)使其磨損。①離心式除塵器離心式除塵器又稱(chēng)旋風(fēng)分離器如圖1-24所示。含塵空氣沿除塵器外殼的切線方向進(jìn)入圓筒的上部，并在圓筒部分的環(huán)形空間作向下的螺旋運(yùn)動(dòng)。離心式除塵器種類(lèi)較多，有旁路式離心除塵器如圖1-25所示，擴(kuò)散式離心除塵器圖1-26所示等。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-24離心式除塵器1－切向進(jìn)口；2－排氣口；3－卸灰口

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-25旁路式離心除塵器1－切向進(jìn)口；2－排氣管；3－旁路分離室；4－卸灰口

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-26擴(kuò)散式離心除塵器1－圓柱筒體；2－倒錐筒體；3－反射屏；4－集灰斗

1.2固體物料的輸送設(shè)備

②袋式除塵器袋式除塵器如圖1-27所示，含塵氣流由進(jìn)氣口進(jìn)入，穿過(guò)濾袋，粉塵留在濾袋內(nèi)，潔凈空氣通過(guò)濾袋由排氣管排出，袋內(nèi)粉塵借振動(dòng)器振落到下部排出。③濕式除塵器濕式除塵器圖1-28所示是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的一種。含塵氣體進(jìn)入除塵器后，經(jīng)傘形孔板洗滌鼓泡凈化，粉塵則留在水中。這種除塵器要定期更換新水，只適用于含塵量較少的氣體凈化。

1.2固體物料的輸送設(shè)備

圖1-27袋式除塵器圖1-28濕式除法

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1.3液體物料的輸送設(shè)備在生物加工工業(yè)中，由于工藝上的要求，常需要把液體從一個(gè)設(shè)備通過(guò)管道輸送到另一個(gè)設(shè)備中去，這就需要液體輸送機(jī)械。1.3.1泵的分類(lèi)和特點(diǎn)在生產(chǎn)中，被輸送的液體物理化學(xué)性質(zhì)各異，有的粘稠、有的稀薄、有的有揮發(fā)性、有的有腐蝕性。而且在輸送過(guò)程中，根據(jù)工藝要求，各種液體的壓頭、流量又各不相同。因此生產(chǎn)上往往需要各種不同種類(lèi)、不同性質(zhì)的泵。

1.3液體物料的輸送設(shè)備泵按照工作原理的不同可以分為三大類(lèi)。

1．葉片式泵葉片式泵又稱(chēng)動(dòng)力泵，葉片式泵又可分為離心泵、軸流泵和混流泵，他們的葉輪入流方向皆為軸向，所不同的是葉輪出流方向。離心泵中的液流在離心力的作用下，沿與水泵軸線垂直的徑向平面流出葉輪；軸流泵中的液流在推力的作用下沿軸向流出葉輪；混流泵的葉輪出流方向介于離心泵和軸流泵之間，液流向斜向流出葉輪。

1.3液體物料的輸送設(shè)備

2．容積式泵容積式泵是通過(guò)密閉的充滿(mǎn)液體的工作室容積周期性變化，不連續(xù)地給液體施加能量，達(dá)到輸送液體的目的。容積式泵按工作容積變化的方式又可分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵。

3．其他類(lèi)型泵是指除葉片式泵和容積式泵以外的泵，這些泵的作用原理各異，如：射流泵、水錘泵、氣升泵、螺桿泵。這其中除了螺桿泵是利用螺旋推進(jìn)原理來(lái)提高液體的位能外，其他各類(lèi)泵都是利用工作液體傳遞能量來(lái)輸送液體。

1.3液體物料的輸送設(shè)備1.3.2常用泵及泵的選型

1．離心泵（1）離心泵的工作原理：離心泵在開(kāi)動(dòng)前，先用被輸送液體灌泵，開(kāi)動(dòng)后，葉片間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力。液體從葉輪中心被甩向葉輪外圍，高速流入泵殼，從排出口流入排出管路，葉輪內(nèi)的液體被拋出后，葉輪中心處形成一定的真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則淹沒(méi)在所輸送的液體內(nèi)。在液面大氣壓與泵內(nèi)真空度的壓差的作用下，液體經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)被排出的液體的位置，只要葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)不停離心泵便不斷地吸入和排出液體。

1.3液體物料的輸送設(shè)備（2）離心泵的壓頭：泵傳給每千克液體的能量，叫做泵的壓頭，就是它提升液體的高度、靜壓頭以及在輸送過(guò)程中克服的管路阻力這三者之和。（3）泵的揚(yáng)程與流量：泵的兩個(gè)重要參數(shù)是揚(yáng)程和流量，泵的壓頭又叫揚(yáng)程。離心泵在單位時(shí)間內(nèi)送入管路系統(tǒng)的液體量，即為泵的流量。（4）離心泵的特性曲線：離心泵的性能參數(shù)泵的壓頭，泵的流量，泵的效率和泵的軸功率之間的定量關(guān)系可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，其結(jié)果一般都用曲線的形式表示出來(lái)，稱(chēng)為泵的特性曲線。

1.3液體物料的輸送設(shè)備各種型號(hào)的泵各有其特殊性曲線，但存在一定的共同點(diǎn)：①流量增大壓頭下降。②功率隨流量的增大而上升，所以離心泵應(yīng)在流量為零時(shí)的狀態(tài)下起動(dòng)。③離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)（稱(chēng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)），效率開(kāi)始隨流量增大而上升，達(dá)到最大值，以后流量增大效率便降低。圖1-29是某一型號(hào)離心泵的特性曲線示例，它由以下曲線組成：

a，曲線，表示壓頭和流量的關(guān)系；

b，曲線，表示軸功率和流量的關(guān)系；

c，曲線，表示效率和流量的關(guān)系。

1.3液體物料的輸送設(shè)備圖1-294B-20型離心泵的特征曲線

1.3液體物料的輸送設(shè)備（5）離心泵的吸上高度和汽蝕現(xiàn)象：離心泵上吸液體的動(dòng)力來(lái)自葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空。由于一定溫度的液體都有一定的飽和蒸汽壓，葉輪入口處不可能是絕對(duì)真空的，上吸高度也就不可能達(dá)到當(dāng)?shù)卮髿鈮合喈?dāng)?shù)囊褐叨取０岩后w從液面壓到泵入口的壓強(qiáng)最大也只有（為大氣壓強(qiáng)），上吸最大高度也只有，（為該液體的密度）。若葉輪入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)比此時(shí)液體的飽和蒸汽壓低，液體沸騰，生成大量汽泡。發(fā)生破壞性很大的汽蝕現(xiàn)象。

1.3液體物料的輸送設(shè)備因此泵的允許吸上高度應(yīng)從當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)所相當(dāng)?shù)囊后w柱高中減去一系列數(shù)值才能保證泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并避免汽蝕。式中——離心泵的允許吸上高度，m；

——大氣的絕對(duì)壓強(qiáng)，Pa;

——操作溫度下液體的飽和蒸汽壓，kg/m2；

——液體的密度，kg/m３；

——為避免汽蝕現(xiàn)象而縮減的吸上高度數(shù)值，又稱(chēng) 汽蝕余量，m；

——液體流入吸入管的壓頭損失，m；

----泵入口處的動(dòng)壓頭（m），數(shù)值較小，?？珊? 略。

1.3液體物料的輸送設(shè)備（6）離心泵的選擇選擇離心泵時(shí)，可根據(jù)所輸送液體的性質(zhì)及操作條件確定所用的類(lèi)型，再根據(jù)所要求的流量與壓頭確定泵的型號(hào)。按流量和壓頭與所要求相適應(yīng)的原則，從中可確定泵的型號(hào)。如圖1-30所示為各種BA型離心泵(即懸臂式離心泵)系列特征曲線圖，圖中的扇型表示該泵的高效率區(qū)。根據(jù)系統(tǒng)所需的揚(yáng)程與流量就可以很方便地在圖上選到合適的離心泵的型號(hào)。

1.3液體物料的輸送設(shè)備圖1-30各種BA型離心泵系列特征曲線

1.3液體物料的輸送設(shè)備

2．往復(fù)泵往復(fù)泵屬容積泵，圖1-31為往復(fù)泵的簡(jiǎn)圖，泵缸內(nèi)有活塞，以活塞桿與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連?；钊诟變?nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞自左向右移動(dòng)時(shí)，工作室內(nèi)的體積增大，形成低壓。貯液池內(nèi)的液體受大氣壓的作用，被壓進(jìn)吸液管，頂開(kāi)吸入閥而進(jìn)入閥室和泵缸。這時(shí)排出閥被排出管中的液體壓力壓住，處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)活塞從右到左移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)液體受擠壓，并將吸入閥關(guān)閉，同時(shí)工作室內(nèi)壓強(qiáng)增高，排出閥被推開(kāi)，液體進(jìn)入排出管而排出。

1.3液體物料的輸送設(shè)備圖1-31往復(fù)泵裝置1－泵體；2－活塞；

3－活塞桿；

4－吸入閥；5－排出閥

1.3液體物料的輸送設(shè)備

往復(fù)泵和離心泵一樣，借助液面上的大氣壓來(lái)吸入液體。往復(fù)泵內(nèi)的低壓是靠工作室的擴(kuò)張來(lái)造成的，這是與離心泵不同的一點(diǎn)。往復(fù)泵與離心泵另一個(gè)不同點(diǎn)是，往復(fù)泵流量固定，流量與壓頭之間并無(wú)關(guān)系，因此沒(méi)有像離心泵那樣的曲線。往復(fù)泵的流量取決于活塞面積，沖程和沖程數(shù)。它的壓頭原則上可以達(dá)到任意高度，但由于泵體構(gòu)造材料的強(qiáng)度有限，泵內(nèi)的部件有泄漏，往復(fù)泵的壓頭仍然有一定的限度。

1.3液體物料的輸送設(shè)備

3．螺桿泵螺桿泵內(nèi)有一個(gè)或一個(gè)以上的螺桿，螺桿在有內(nèi)螺旋的殼內(nèi)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，把液體沿轉(zhuǎn)向推進(jìn)，擠壓到排出口如圖1-32，螺桿泵除單螺桿雙螺桿外，還有三螺桿和五螺桿的。螺桿泵轉(zhuǎn)速大（可達(dá)7000），螺桿長(zhǎng)，因而可達(dá)到很高的出口壓強(qiáng)。單螺桿泵的殼室內(nèi)襯有硬橡膠，可以輸送帶有顆粒的懸浮液。輸出壓強(qiáng)在1MPa以?xún)?nèi)，三螺旋泵的輸出壓強(qiáng)可達(dá)10MPa，五螺旋桿輸出壓強(qiáng)低，但流量較大。螺桿泵效率高，無(wú)噪音，適用于高壓下輸送黏稠性液體。

1.3液體物料的輸送設(shè)備圖1-32螺桿泵

1.3液體物料的輸送設(shè)備

4．泵的選擇泵在我國(guó)屬于定型產(chǎn)品。選泵時(shí)首先要了解所輸送物料的性質(zhì)，如輸送條件下的相對(duì)密度、黏度、蒸汽壓腐蝕性及毒性。介質(zhì)中所含固體顆粒的直徑和含量，氣體含量的多少，以及操作溫度、操作壓力和流量（正常、最小和最大）。還要了解泵所在位置情況，環(huán)境溫度、海拔高度、裝置平立面要求、揚(yáng)程（或壓差）等，根據(jù)各種泵的特點(diǎn)選擇合適的泵型，再選擇具體的型號(hào)。選擇具體型號(hào)時(shí)，其流量、揚(yáng)程、吸上高度都應(yīng)適當(dāng)增加裕量10%～20%。返回

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

1.4.1細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)根據(jù)細(xì)胞的種類(lèi)而異。動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)相差很大，而原核細(xì)胞和真核細(xì)胞又有所不同。動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁，只有由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的細(xì)胞膜，易于破碎。植物和微生物細(xì)胞的細(xì)胞膜外還有一層堅(jiān)固的細(xì)胞壁，破碎困難，需用較強(qiáng)的破碎方法。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

1．細(xì)菌細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞壁堅(jiān)韌而略具彈性，包圍在細(xì)胞的周?chē)?，使?xì)胞具有一定的外形和強(qiáng)度。如圖1-33所示為細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)。其中1-33（a）為革蘭氏陰性菌，1-33（b）為革蘭氏陽(yáng)性菌。革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁主要由肽聚糖層組成，而革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁在肽聚糖層的外側(cè)還有分別由脂蛋白和脂多糖及磷脂構(gòu)成的兩層外壁層。革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁較厚，約為15～50nm，肽聚糖含量占40%～90%。革蘭氏陰性菌的肽聚糖層約1.5～2.0nm，外壁層約8～10nm。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

圖1-33細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

2．酵母菌細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)酵母的細(xì)胞壁由葡聚糖（30%～34%）、甘露聚糖（30%）、蛋白質(zhì)（6%～8%）和脂類(lèi)（8.5%～13.5%）構(gòu)成。細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)可分為三層，最里層為葡聚糖層，它構(gòu)成了細(xì)胞壁的剛性骨架，使細(xì)胞壁具有一定的形狀。外層是甘露聚糖層。葡聚糖層與甘露聚糖層之間靠蛋白質(zhì)交聯(lián)起來(lái)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。酵母菌細(xì)胞壁厚約1.2μm，但不及革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁堅(jiān)韌。幼齡酵母菌的細(xì)胞壁較薄，有彈性，以后逐漸變厚、變硬。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

3．霉菌細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)霉菌細(xì)胞壁厚度為100～250nm，主要由多糖組成（80%～90%），其次含有較少的蛋白質(zhì)和脂類(lèi)。大多數(shù)霉菌的細(xì)胞壁是由幾丁質(zhì)構(gòu)成，其強(qiáng)度比細(xì)菌和酵母菌的細(xì)胞壁有所提高?？傊?xì)胞壁的組成以及它們之間相互關(guān)聯(lián)程度決定著細(xì)胞壁的形狀和強(qiáng)度，也是決定細(xì)胞破碎難易的主要因素。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

1.4.2常用破碎方法與設(shè)備細(xì)胞破碎（即破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜）使胞內(nèi)產(chǎn)物獲得最大程度的釋放。由前面可知，通常細(xì)胞壁較堅(jiān)韌，而細(xì)胞膜強(qiáng)度較差，易受滲透壓沖擊而破碎，因此破碎的阻力主要來(lái)源于細(xì)胞壁。各種微生物的細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成不完全相同，主要取決于遺傳和環(huán)境因素，因此，細(xì)胞破碎的難易程度不同。另外，不同的生化物質(zhì)，其穩(wěn)定性亦存在很大差異，在破碎過(guò)程中應(yīng)防止其變性或被細(xì)胞內(nèi)存在的酶分解，所以選擇適宜的破碎方法十分重要。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備

細(xì)胞破碎的方法很多，按是否使用外加作用力可分為機(jī)械法、化學(xué)和生物化學(xué)滲透法、物理滲透法等。機(jī)械法有珠磨法、高壓勻漿法、超聲破碎法、X-press法等?；瘜W(xué)和生物化學(xué)滲透法有化學(xué)試劑處理和酶溶兩種方法，破碎速率比機(jī)械法低，效率差，并且化學(xué)或生化試劑的添加形成新的污染，給進(jìn)一步的分離純化帶來(lái)麻煩。物理滲透法有滲透壓法、凍結(jié)融化法和干燥法等。常用細(xì)胞破碎方法見(jiàn)表1-1。

1.4細(xì)胞破碎設(shè)備