文档介绍：第一章生物质原料处理过程与设备
很多生物工程产品是以生物质为原料的,如柠檬酸发酵用薯干作为原料,酒精发酵以玉米或薯干作为原料,氨基酸发酵以玉米或大米作为原料。这些原料在进行生物反应之前,需要作预处理,包括分级、除杂、粉碎等。生物质原料的预处理是生物加工的第一步。
第一节生物质原料筛选与分级
生物加工原料在很多情况下来源于植物,属生物质原料,如植物的块根和块茎以及秸杆等。这些原料在收获、贮藏、运输等过程中,往往会混入沙土、石子甚至金属等杂物。工厂在进行生产前,必须先将原料中混杂的杂物除去。因为,杂物特别是铁片、石子等混入原料,会给后续加工带来麻烦,在原料的粉碎过程中,容易使粉碎机的筛板磨损,使机器发生故障,机械设备的运转部位由于磨损而损坏;这些杂物带入到产物的提取分离过程中,如蒸馏分离,有些杂质会在蒸馏塔中沉积下来,使塔板的溢流管发生堵塞现象;还有些杂质会使醪泵、研磨机等设备的内部机械零件遭到损坏,严重影响正常生产。有时遇到有大量或大块的夹杂物时,甚至会堵塞阀门、管路和泵,使生产停顿。此外,杂质存在也会对生产中的反应过程产生不良影响。所以在生产前,原料的除杂、筛选与分级处理是十分必要的。
一、筛选与分级设备
(一)磁力除铁器
除铁的目的是将夹杂在原料中的小铁块、螺丝等金属杂物除去,因为这些金属混杂物若不加以清除,随原料进入机内,将会损坏机器,甚至引起粉尘爆炸事故,须在清理过程中用磁选设备除去。
磁选设备的主要部件是磁体。每个磁体都有两个磁极,其周围存在磁场。磁体分永久磁体和电磁体。谷物清理多采用永久磁体。磁场要有足够的磁场强度。
磁选设备分永磁溜管和永磁滚筒。
永磁溜管(图1-1)的永久磁铁装在溜管上边的盖板上。一般在溜管上设置2~3个盖板,每个盖板上装有两组前后错开的磁铁。工作时,原料从溜管上端流下,磁性物体被磁铁吸住。工作一段时间后进行清理,可依次交替地取下盖板,除去磁性杂质。溜管可连续地进行磁选。永磁溜管结构简单,不占地方。为了提高分离效率,应使流过溜管的物料层薄而均匀。
永磁滚筒(图1-2)主要由进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等部分组成。磁芯由锶钙铁氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排列成170°的圆弧形,安装在固定的轴上,形成多极头开放磁路。磁芯圆弧表面与滚筒内表面间隙小而均匀(一般小于2mm),滚筒由非磁性材料制成,外表面敷有无毒而耐磨的聚氨酯涂料作保护层,以延长使用寿命。滚筒通过蜗轮蜗杆机构由电动机带动旋转。磁芯固定不动。滚筒重量轻,转动惯量小。永磁滚筒能自动地排除磁性杂质,除杂效率高(98%以上),特别适合于除去粒状物料中的磁性杂质。
为了有效地保障安全生产和产品质量,在原料加工的全过程中,凡是高速运转的机器的全部应装有磁选设备。为了保证磁选效果,物料通过磁极面的速度不宜过快,~ m/s, m/s左右。
(二)精选机
颗粒状的生物质原料(如大麦、小麦)等必须进行精选和分级,其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,其都是利用带有袋孔(窝眼)的工作面来分离杂粒,袋孔中嵌入长度不同的颗粒,带升高度不同而分离。结构示意图如图1-3。
在金属碟片的平面上制成许多袋形的凹孔,孔的大小和形式视除杂条件而定。碟片在粮堆中运动时,短小的颗粒嵌入袋孔被带到较高的位置才会落下,因此只要把收集短粒斜槽放在适当位置上,就能将短粒分出来,如图1-4和图1-5所示。
碟片精选机的特点是工作面积大,转速高,产量比滚筒精选机大;而且为除去不同品种杂质所需要的不同袋孔可用于同一机器中,即在同一台机器上安装不同袋孔的碟片;碟片损坏可以部分更换,还可分别检查每次碟片的除杂效果,因此碟片精选机是比较优越的精选机,缺点是碟片上的袋孔容易磨损,功率消耗较大。表1-1所示为碟片精选机的技术特性。
表1-1 碟片精选机的技术特性
型号
项目
FTTф25〞×27
FTTф25〞×23
生产能力,t/24h
140
120
碟片直径,mm
630
630
碟片数目
27
23
碟片转速:除芥麦
除燕麦
55—60
70—75
55—60
70—75
传动轮转速,r/min
175
所需功率,kW
外形尺寸,mm
2200×872×853
1900×872×853
图1-6所为滚筒精选机工作示意图。袋孔2是开在筛转圆管1的内表面,长粒子大麦依靠进料位差和利用滚筒本身的倾斜度,沿滚筒长度方向流动由另一端流出, 而短粒子大麦嵌入袋孔的位置较深,被带到较高位置而落