食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选、分级机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备第四章 分选、分级机械与设备第一节概述第二节筛分机械与设备第三节形状分级机械与设备第四节光电分选分级机械与设备第五节其他分选技术与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n食品原料多为农副产品，除带有各种异杂物外，还会存在多方面的差异。n为了提高食品的商品价值、加工利用率、产品质量和生产效率，在加工或进入市场前，多数食品原料需要进行分选和分级。n加工的半成品和成品会因多种原因而不合格，这些不合格的半成品或产品在进入下道工序或出厂以前应尽量从合格品中加以选别剔除。第一节 概述食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备一、食品分选、分级的作用l为了使农产品的规格和品质指标达到标准，需要对物料进行分选和分级。l作用：作用：保证产品的规格和质量指标。降低加工过程中原料的损耗率，提高原料利用率，降低产品的成本。提高劳动生产率，改善工作环境。有利于生产的连续化和自动化。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l分选分选是将不合格个体及异杂物从食品物料中剔除的操作。食品物料可以是原料，也可以是未包装或已经包装的半成品。个体合格与否可用各种标准判断，如物料的完好程度、颜色、质量、质地、是否含异杂物等。食品物料的异杂物通常指枝叶、包装物碎片、金属碎片等。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l分级分级一般指按照品质指标将食品物料分离成不同等级的操作。品质指标可包括个体尺寸、质量、形状、密度、外表颜色以及内在品质等。二、食品分选、分级常用的方法1.按物料的宽度分选、分级2.按物料的长度分选、分级3.按物料的密度分选、分级4.按物料的流体动力特性分选、分级5.按物料的电磁特性分选6.按物料的光电特性分选7.按物料的内部品质分级8.按物料的其他性质分级食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备1.按物料的宽度分选、分级l按物料的宽度分级一般可采用筛分。l圆形筛孔只限制籽粒的宽度，宽度大的籽粒不能穿过筛孔，而对长度和厚度没有限制。l长形筛孔筛孔只限制谷粒的厚 度，厚度大的籽粒不能穿 过筛孔，而谷粒的长度和宽度不受限制。筛孔长度一般为谷粒长 度的23倍。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备圆形筛孔圆形圆形筛孔按谷粒宽度分离筛孔按谷粒宽度分离 圆形筛孔只限制谷粒的宽度，而对长度和厚度没有限制。筛分时，谷粒必须竖立起来才能穿过筛面。但是，当谷粒的长度大于筛孔直径的两倍以上时，尽管谷粒的宽度小于筛孔的直径，谷粒也不能穿过筛面，而只能在筛面上水平运动。这是因为谷粒的重心没有在筛孔圆内，谷粒不能竖立起来。 在生产中，多用圆形筛孔分离比谷粒宽度大和比谷粒长得多的大杂在生产中，多用圆形筛孔分离比谷粒宽度大和比谷粒长得多的大杂质，以及比谷粒宽度小的小杂质，或按谷粒的宽度进行分级。质，以及比谷粒宽度小的小杂质，或按谷粒的宽度进行分级。长形筛孔长方形长方形筛孔按粒度厚度不同分离筛孔按粒度厚度不同分离： 筛孔只限制谷粒的厚度，而谷粒的长度和宽度不受限制，谷粒不需要竖立起来即可通过筛孔，筛面只需作水平振动即可。 在实际应用中，多用长方形筛孔分离厚度与谷粒厚度相差较大的杂质，或按厚度不同对谷粒进行分级。 试验证明，增加这种筛孔的长度可提高其筛分效率，但增加到一定程度后，筛分效率提高很少。筛孔长度一般为谷粒长度的23倍。另外，筛孔过长，筛面强度和刚度将被削弱。2.按物料的长度分选、分级l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。3. 按物料的密度分选、分级l用于颗粒的粒度或形状相仿但密度不同的物料，利用颗粒群的相对运动过程中产生的离析现象（或称自动分级）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。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备4. 按物料的流体动力特性分选、分级l利用物料的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，实际上是综合了物料的粒度、形状、表面状态以及密度等各种因素进行的。其中水流分级主要用于不溶性物料，如淀粉制造，小麦去石。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备5. 按物料的电磁特性分选l用于食品原料中去除铁性杂质。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备6. 按物料的光电特性分选l利用物料的表面的颜色差异，分出物料中的异色物料。7.按物料的内部品质分级l根据物料的质量指标进行分选和分级，一般采用无损检测的各种方法，内部品质的分选和分级比其他方法更具有广泛的意义，但分选难度更大。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备8. 按物料的其他性质分级l根据物料的质量指标相关联的物理方法检测物料并分选和分级，一般采用各种传感器来检测物料。此方法技术难度较大。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备第二节 筛分机械与设备1. 1. 筛分的基本知识筛分的基本知识1 1）筛分）筛分：将粉粒料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。2 2）筛分原理）筛分原理：根据物料粒度（厚度、宽度）或形状的不同配备适当的筛孔，使物料与筛面充分接触，并且具有适当的相对运动速度实现物料分选。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备3 3）筛分效率分效率l从数量上来评定筛分过程的指标筛过物（筛下物）：已通过筛面的筛孔落下的物料筛余物（筛上物）：未通过筛孔余留在筛面上的物料l筛分效率筛过物/理论可筛过物 G/G*X食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备4）筛面组合l筛余物法（筛余物送至下道筛面）特点：先提细粒，后提粗粒优点：粗粒料筛分路线长，筛面的检查、清理维护方便缺点：筛面易磨损，粗粒料阻碍细粒料接触筛面，降低筛 分效率l筛过物法（筛过物送至下道筛面）特点：先提粗粒，后提细粒优点：筛面的负荷减轻，提高筛分效率，筛面配置空间较紧密。l混合法综合前两种方法的优点食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备5）开孔率l概念：指筛孔所占面积与整个筛面面积的比值。（开孔率愈大，筛分效率就愈高。但过大会影响筛子的强度，一般以50%60%为宜。）l筛孔的排列方式：有正方形、矩形和正三角形等排列方式，以正三角形为佳。l正三角形排列的有效面积系数较 正方形排列增大，可增加16%； 并且它的筛孔是错开的，分级效 率和生产率都较高。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备二、筛面的种类和结构1. 1. 栅筛面栅筛面 筛面用一定截面形状的棒料，按一定的间隔排列制成。用于物料去杂粗筛。l特点：结构简单，粗栅筛面很容易制造。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备2024/7/2523曲 筛 l曲筛曲筛（弧形筛）在淀粉加工中，曲筛可用来分离、洗涤胚芽和粗、细纤维，回收淀粉。曲筛的筛面呈弧形，由梯形不锈钢条拼制而成，钢条间构成细长的筛缝，常用的曲筛筛面弧形角为60和120。2. 板筛面（冲孔筛面）l薄金属板冲孔而成（0.51.5mm）l 仅用于处理颗粒料；常采用圆孔和长孔，还有三角孔和异性孔；筛孔冲成锥形，锥角为7l安装时应大端向下 ，以减少堵塞优点：孔眼固定不变，分级准确，坚固、刚硬、使用期限长。缺点：有时筛板产生波形，使筛面上各点流量不均匀，影响功效。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备3. 金属丝编织筛面（ 筛网）l由 金属丝编织而成 常为方孔或矩形孔，尺寸46m25mm以上，可用于粉粒料筛分和过滤作业。l优点：轻便价廉，筛面利用系数大，有利于物料的离析，颗粒通过能力强。l缺点：刚度、强度差，易于变形破裂，只适合于负荷不太大的场合。l编织方法 120目以下: 平纹 120目以上: 斜纹食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备4. 绢筛面(筛绢)l由绢丝编织而成l材料为蚕丝、锦纶丝和尼龙l主要用于粉料筛分l一般大于40目l缺点：绢丝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。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备三、筛面的运动方式l静止倾斜筛面: 物料靠自重在筛面作向下直线滑动，小颗粒通过筛孔进行分离。改变筛面的倾角可以改变物料在筛面上的速度和逗留时间，筛分效率较低。l往复运动筛面: 筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来清除物料中流动性好而细小杂物，其筛分效率及生产率均较高。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备三、筛面的运动方式l垂直圆运动筛面： 筛面在垂直平面作圆形或椭圆形运动，物料在筛面上作小的跳动，可破坏物料的离析现象，颗粒不易堵塞筛孔。适宜处理难筛粒含量多的物料，流动性差的细颗粒物料。l平面回转筛面： 筛面在水平面内作圆运动。物料在筛面上作相应的螺旋运动，筛程最长，不易堵塞筛孔，生产率均较高。适于流动性差，自动分级差物料。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备三、筛面的运动方式l旋转筛面：旋转筛面： 筛面呈圆筒形或多角筒形，绕一水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。因物料只与部分筛面接触，因而生产率低，但适用于难筛粒含量高的物料，在粮食加工厂常用来处理下脚料。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备第三节 形状分级机械与设备形状分级机械设备是根据物料几何形状及其粒度差异，用带有孔眼的筛面对物料进行分选的机器，应用极为广泛。机械筛分的对象物可小至面粉、乳粉，大到蘑菇、柑橘等。 （一）滚筒式分级机（二）三辊式果蔬分级机（三）精选机（四）带式分级机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（一）滚筒式分级机l结构l工作原理l柑橘用滚筒分级机l滚筒式分级机的还有一种变形结构，它是将多个滚筒同轴相套（或上下排列），筛孔尺寸由内向外（或由上至下）逐渐增大。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备结构如图4.1所示。主要由进料斗、滚筒滚筒、摩擦轮、收集料斗和机架等构成。滚筒由摩擦托轮支承在机架上。集料斗设在滚筒下面，其数目与分级的数目相同。l滚筒分级机的结构食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n滚筒u滚筒是一变孔径的筒状筛，沿轴向从进口到最后出口依孔径从小到大分为几组，组数为需分级数减1，最后一级物料直接从滚筒的末端排出。u滚筒可用不同方式绕其轴转动。但目前多采用摩擦轮方式驱动。u为了制造方便，整体滚筒分成几节筒筛，筒筛之间用角钢连接作为加强圈，如用摩擦轮传动，则又作为传动的滚圈。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l滚筒式分级机的工作原理物料通过料斗流入到滚筒，在其间发生滚转和移动，并在此过程中通过相应的筛孔流出，以达到分级。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l柑橘用滚筒分级机n如右图所示，用于柑橘、樱桃等物料的分级。n有若干个轴线与被分级物料行进方向垂直的多孔转筒，各转筒的开孔沿物料行进方向自小到大。n物料在转筒作用下沿其外表先后经过各转筒，当物料小于孔眼时，便落入相应转筒内，再流入集料槽。如此可分离得到大小不同的物料。n根据工厂规模和进入原料量不同，转筒的数目以24个组合为宜，分级数为转筒数加1。 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（二）三辊式果蔬分级机l结构（图4.3）l整机主要由进料斗、理料滚筒、辊轴链带、出料输送带、升降滑道、驱动装置等组成。l分级部分为一条由竹节形辊轴通过两侧链条连接构成的链带，辊轴分固定辊和升降辊两种连接形式，其中固定辊与链条铰接，位置固定，而升降辊浮动安装于链条连接板5的长孔内，升降辊与两侧相邻固定辊形成一系列分级菱形孔(图4.4)。链带两侧设有升降辊用升降滑道9。l工作原理l特点食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备三辊式分级机结构示意图食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l三辊式果蔬分级机的工作原理链带在链轮的驱动下连续运行，同时各辊轴因两侧的滚轮与滑道间的摩擦作用而连续自转。果蔬通过进料斗送上辊轴链带，小于菱形孔的果蔬直接穿过而落入集料斗内。较大的果蔬由理料滚筒整理成单层，果蔬进入因升降辊处于低位而在菱形孔处形成的凹坑，随后被连续移至分级工作段，此段内的升降滑道呈倾斜状，使得升降辊逐渐上升，所形成的菱形孔逐渐变大。各孔处的果蔬在辊轴摩擦作用下不断滚动而调整与菱形孔间的位置关系，当某方向尺寸小于当时菱形孔尺寸时，即穿过菱形孔落到下面横向输送带的由隔板分割的相应位置上，并被输送带送出。大于孔的果蔬继续随链带前移，在升降辊处于高位时仍不能穿过菱形孔的果蔬将从末端排出。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 4 三辊分级原理图食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l特点这种分级机的生产能力强，因在分级作业中，果蔬不断地改变着菱形孔间的位置关系，分级准确，同时果蔬始终保持与辊轴的接触，无冲击现象，果蔬损伤小，但结构复杂、造价高，适用于大型水果加工厂。2024/7/2541（三）精选机l精选：按籽粒长度和形状不同进行分选的方法叫做精选。l精选一般是在筛选之后进行的较为精确的分选。l分类：常用的精选机有袋孔精选机和螺旋精选器。袋孔精选机又分为碟片精选机和滚筒精选机。精选机主要用于从小麦中除去荞子和燕麦等杂质。（一）滚筒精选机l滚筒精选机按其旋转的速度有快速和慢速之分。2024/7/2542滚筒式精选机滚筒式精选机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备滚筒式精选机2024/7/2545碟片式精选机（四）回转带分级机 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备第四节基于力学的分选机械（一）气流分选机械（二）重量分级机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（一）气流分选机械l气流分选法是指根据物料颗粒的空气动力学特性进行物料分选的方法。物料在空气中受到的作用力因其尺寸、形态、密度等不同而异，以至于其在外力(包括空气作用力、重力及浮力)作用下表现出不同的运动状态，从而可利用这种运动状态差异达到分选目的。基于气流分选原理的分选设备，可有不同形式以适应不同的应用。1 垂直气流清选机 2水平气流分选机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备1 垂直气流清选机当谷物原料由喂料口喂入后，因轻杂物的下降速度小于气流速度而上升，饱满谷粒则因下降速度大于气流速度而下降，两种物料将在上下两个不同的位置被收集起来，从而实现谷物与轻杂物的清选分离。通过调整不同的气流速度可对多种谷物豆类进行除杂清理。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备2水平气流分选机工作气流沿水平方向流动，颗粒在气流和自身重力的共同作用下因着陆位置的不同而完成分选。当物料在水平气流作用下降落时，大的颗粒获得气流方向加速度的能力小，落在近处；小的颗粒被吹到远处，而更为细小的颗粒则随气流进入后续分离器(如布袋除尘器、旋风分离器)被分离收集。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（二）重量分级机l重量式分级机可根据水果、家禽、蛋类等的重量不同进行分级。l一般有称重式和弹簧式两种，前者用得较多。l一种称重式果品分级机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l称重式果品分级机n结构与外形n由接料槽、料盘、固定秤、移动秤、输送辊子链等组成。n移动秤约4080个，随辊子链在轨道上移动。n固定秤有若干台(按分级数定)，它固定在机架上，在托盘上装有分级砝码。n工作原理食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 7重量式选果机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l工作原理移动秤在非秤重位置上时，物料重量靠小轨道支持，使移动秤杠杆保持水平。当移动秤到达固定秤处进行称重即与小轨道脱离时，这时移动秤的杠杆与固定秤的分离针6相接触，物料和砝码在移动秤杠杆的两端，通过比较，若物料重量大于设定值，则分离针被抬起，料盘随杠杆转动而翻转，物料被排放到接料槽。如果果实重量小于测量设定值，则移动秤继续前移，经过分离针，进入控制滑道，移向下一个计量点。物料由重到轻按固定秤数量而分成若干等级。通过调整各段砝码重量，可调整分级规格。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备第五节 光学原理分选机械 l应用光学原理分级的两种类型（一）光电式果蔬分级机（二）色选机（三）其它光学识别原理分级原理食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l应用光学原理分级的两种类型n食品工业中应用光学原理对物料进行分选分级的机械系统有两类。一类是基于光电测距原理，另一类根据比色原理进行分选。n光电测距原理适用于(如水果、蔬菜等)个体较大且大小差异明显物料的分级。n比色原理常用于(如花生、葡萄等)个体较小、粒度均匀、但外表颜色差异可测物料的选别。n虽然在识别原理上这两类分选分级系统有很大差异，但系统构成有类似性，基本上由供料、检测传感、信号处理与控制电路，以及剔除动作执行系统等四部分构成。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（一）光电式果蔬分级机光电式果蔬分级机是利用光电测距原理，对不同大小物料个体进行选别的设备。由于光线测量是非接触式的，因而减少了物料的机械损伤，有利于实现自动化。1光束遮断式果蔬分级机2脉冲计数式果蔬分级机3屏障式果蔬分级机食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l光学式尺寸分级原理图利用光电原理测量物体的大小有多种方式，常见方式有：遮断式、脉冲式、水平屏障式和垂直屏障式等(如图4.8所示)。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备1光束遮断式果蔬分级机如果要将果实分成n级，则需要沿输送带前进方向设n组双光束检测单元。并且大尺寸的单元在前，小尺寸的单元在后。这种分级机适用于单方向尺寸分级。 有两对由L和R构成的光电单元，平等横装在输送带上方，两者相距d(d由分级尺寸决定)。随输送带经过分级区域的果实，若经过的果实尺寸大于d，则会同时将两条光束遮挡，这时，光电元件可发信号给控制系统，使分级执行机构(如推板或喷嘴)工作，将果实从横向排出输送带，分级得到尺寸大于d值的果实。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备2脉冲计数式果蔬分级机发光器L和接收器R分别置于果实输送托盘的上、下方，且对准托盘的中间开口处。托盘每移动一个a距离，发光器发出一个脉冲光束，果实在运行中遮挡脉冲光束次数为n,则果实的直径D=na。测得的D值通过微处理机，与机器内的(一组预设的)D值进行比较。然后由分级机的执行机构根据尺寸级别指令对物料进行分级处置。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备3屏障式果蔬分级机将多个由发光器和接收器构成的光偶呈水平状排成一列，形成光束屏障。随输送带前进的果实经过光束屏障时，根据被遮挡的光束数可求出果实的高度，再结合各光束被遮挡的时间，经积分可求出果实平行于输送带移动方向的侧向投影面积。此积分值与设定值进行比较后可得出果实级别判断。从而可以在相应位置将果实被排出，得到不同规格级别的水果蔬菜。这种分级机的精度也与输送带速度有关。 同样，也可以将光束屏障的光线成垂直方向排列，如图4.8 (4)所示，可以得到相同的测取水果投影面积的效果。 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（二）色选机l色选机是利用食品物料颜色差别进行分选的一种设备。l色选机的分选操作也需要两方面的系统配合。一是对食品的颜色进行识别的系统；二是根据识别信号对具体物料进行分流的操作机构。l一种色选机系统：从大量散装产品中将颜色不正常或感染病虫害的个体(球状、块状或颗粒状)以及外来杂质。主要由供料系统、检测系统、信号处理与控制电路、剔除系统等部分组成。l色选机工作原理 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l光电色选机的工作原理贮料斗中的物料由振动喂料器送入通道成单行排列，依次落入光电检测室，从电子视镜与比色板之间通过。被选颗粒对光的反射及比色板的反射在电子视镜中相比较，颜色的差异使电子视镜内部的电压改变，并经放大。如果信号差别超过自动控制水平的预置值，即被存贮延时，随即驱动气阀，高速喷射气流将物料吹送入旁路通道。而合格品流经光电检测室时，检测信号与标准信号差别微小，信号经处理判断为正常，气流喷嘴不动作，物料进入合格品通道。 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（三）其它光学识别原理分级原理除了上述两种以光电学原理为基础的食品品质识别系统以外，尚有两类与光学有关的食品分级识别系统。一类是无损伤食品内在品质识别系统，另一类是食品外观识别系统。这两种识别系统与相应的控制及执行机构进行结合，便可制成各种形式的食品识别分选系统设备。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l食品外观识别系统图4.10所示是利用电子成像技术进行分选的原理。摄像机摄取的被测果实图像的模拟信号，经过处理后成为数字图像信号。数字图像再经过处理可得到反映果实外观(如大小、形状、色泽、弯曲情况等)品质的若干参数。由计算机将这些参数与贮存的标准参数进行比较，根据比较结果对分级执行机构发出相应的处置指令，得到分级处理。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l无损伤食品内在品质识别系统工作原理是：被测食物在特定波长(如红外或紫外区)处的吸光度(或透光率)，与存储于系统的标准级别食物的吸光度(或透光率)进行比较，根据比较结果，作出分级处理的判断。利用这种原理，可以根据果实的糖度、酸度、成熟度等内容品质进行分级。因为，这些内存指标往往可以通过特定波长的吸收或透过情况得到反映。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备五、金属及异杂物识别机械 食品加工过程中，不可避免地会受到金属或其它异物的污染。为此，在食品生产线中(尤其是自动化和大规模生产过程中)，由于产品安全、设备防护、法规或(客户)合同要求等原因，往往需要安装金属探测器或异物探测器。（一）金属探测器（二）X射线异物探测器食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（一）金属探测器l工作原理 l工作环境要求l金属探测器的探测限l食品种类的影响l金属探测与剔除 l三种安装构型食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l金属探测器的工作原理多数金属探测器利用三线圈平衡系统探测非铁性(包括不锈钢)小颗粒金属。三个绕在非金属框架上的线圈相互平行。中间的线圈是驱动线圈，与高频电磁发生器相接，起电磁发射作用，其两侧的两个线圈是接收器。由于这两个线圈是相同的并且距驱动线圈的距离相等，因此它们会收到相同的信号，并产生相同的输出信号。当这两个线圈如图4.11所示那样两端相接起来时，则输出信号为零。当有金属颗粒物通过探测器的线圈时，会使所处线圈的频率场产生扰动，从而产生若干微伏的电压。原来平衡的状态被打破，从线圈组合的输出电压不再为零。这就是金属探测器的工作原理。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l金属探测器的工作环境要求n金属探测器的正常工作，通常要求有一个无金属区环境，即装置周围一定空间范围以内不能有任何金属结构物(如滚轮和支承性物)。n相对于探测器，一般要求紧固结构件的距离约为探测器高度的1.5倍，而对于运动金属件(如剔除装置或滚筒)需要2倍于此高度的距离。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l金属探测器的探测限n金属探测器对铁性的和非铁性金属均可以探测到。探测的难易程度取决于物体的磁穿透性能和电导率。典型的金属探测器可以检测到直径大于2mm的球形非磁性金属和所有直径大于1.5mm球形磁性金属颗粒。n一些金属类型的探测难易程度。n金属颗粒的大小、形状和(相对于线圈的)取向非常重要，金属探测器的灵敏度设置应当考虑这些因素。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l食品种类的影响n食品的条件对于金属的探测有很大的影响。n有些食品(诸如干酪、鲜肉、热面团、果酱和腌菜)，即使在无金属出现的情况下，所具有的电导率仍然使金属探测器产生信号。这一现象称为“产品效应”。n有必要了解这一现象，以便与探测器厂商联络，确定补偿产品效应的最佳方案。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 11金属探测器原理食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l金属探测器与剔除探测金属的最终目的是为了将金属或受金属污染的产品从正常产品中除去，而这一操作在自动生产线上，通常是由剔除机械来完成的。剔除机械要能保证百分之百将污染物剔除。在此前提下，应当尽量减少因剔除金属或金属污染产品而引起的未受污染的产品损失。被剔除的受污染产品要收集在一个不再回到加工物流的位置食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l三种基本安装构型金属探测器有三种基本的安装构型：n管线n传送带n自由落体 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n管线管线探测器用探测管路中的金属污染物。图4.12所示为一个管线金属探测器的例子。通常将被探测到含有污染物的物流分流到一个容器中。 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n传送带 u传送带式金属探测器应用最普遍，探测器可与各式手动、半自动和全自动的剔除装置和其它动作执行机械组合.u与剔除装置结合的传送带式金属探测器p喷嘴式p可重定位传送带式p可逆传送带式u人工完成剔除的金属探测器。 食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 13传送带探测器-剔除装置组合食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n自由落体 u自由落体式金属探测器通常与快速执行阀或折射板及控制机构等组成一个系统，安装在供料装置落下的物料通道上。u这种装置系统的原理类似于前述的色选机(见图4.9)原理，所不同的是此处需要识别并剔除的是金属异物。u这种形式的金属探测剔除系统常可与干物料充填机组合安装，但也适用于其它可从容器落下物料的探测。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 14 金属探测器食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备（二）X射线异物探测器lX射线探测器在食品加工业中应用始于20世纪在70年代后期。随着图像处理技术的发展以及先进快速微处理机的应用，利用X射线探测器全自动地检测食品已成为可能。l探测原理l异物探测与剔除l探测能力与应用类型l探测敏感度食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备lX射线异物探测原理X射线异物探测基于X射线“成像”比较原理。X射线是一种短波长(10-9m)的高能射线，它可以穿透(可见光不透的)生物组织和其它材料。在透过这些材料时，X射线的能量会因为物质的吸收而发生衰减。透过被测物体能量发生不同程度衰减的X射线由检测器检测。检测到的X射线经过图像分析技术等处理后可以得到二维图像。这种检测得到的图像与标准物体的X射线图像进行比较，便可判断被测物体是否含有异常物体。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备lX射线异物探测与剔除n人工剔除的X射线探测器n对于散装物料，可用图4.16所示的系统说明。将X射线探测单元与自动剔除等单元结合。通常由以下部分构成：X射线发生器(X射线管)、输送带、X射线检测器、图像处理计算机、显示器以及异物剔除机械装置等。由输送带输送的食品通过X射线区域时，若有异物存在，则可由显示器图像观测到。在自动生产线上，除了显示以外，计算机对检测信号经过分析判断后，还发出指令，使执行机构产生相应的动作。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备n人工剔除的X射线探测器右图所示是一种由人工剔除不合格产品的机器。这种形式的检测机适用性比较灵活，可用于自动化程度需要不高的一般包装后产品的检测。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备图4. 16X射线去石机工作原理图食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备lX射线异物探测敏感度n敏感度也称为可检测度，主要取决于异物造成X射线的减弱程度在大小和厚度方面与产品相比较的结果n例如，在20m/min检测速度下，一些异物的检测敏感度水平如表4-3所示。nX射线不易检测到密度较低的异物，因此，对纸、绳子和头发等检测尚有困难。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备l探测能力与应用类型n除了金属以外，还可检测食品中存在的玻璃、石块和骨头等物质，同时还能够检测到铝箔包装食品内的不锈钢物质。n含有高水分或盐分的食品、以及一些能降低金属检测器敏感度的产品、也可以用X射线检测系统进行检测。n还可检视包装遗留或不足、产品放置不当及损坏的产品。例如，在多种巧克力混装的产品中，由于包装的影响，通常对于23支产品的掉落不能被称重器检测出来，而X射线探测器却能检测到每支产品的漏放。食品工厂机械与设备第四章 分选分离机械与设备