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第四章 分离与搅拌设备 概述 机械搅拌、气流搅拌和超声波搅拌 机械搅拌：利用搅拌器来完成搅拌的任务； 气流搅拌：利用压缩空气来进行搅拌；
超声波搅拌：利用超声波的作用来达到搅拌的目的。 搅拌混合的目的： 强化热交换或获得一种均匀的混合物。混合后即为最终产品；用搅拌混合方法实现吸附、浸出、溶解、结晶、防止悬浮物沉淀以及加热或冷却等过程。
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混合： 将两种或两种以上不同的物质相互混杂以达到一定的物理、化学均匀度的过程。 搅拌在混合过程中的作用：加速传质和传热，使产品尽快达到要求的均匀度。 混合机：对低、中粘度多指固——固之间混合的机械。 搅拌机：指液——液或固——液之间混合的机械。
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第一节搅拌机械 一、搅拌混合过程及搅拌设备 1、搅拌混合机理 混合过程的机理：对流混合、扩散混合、剪力混合。 对流混合：对于互不相溶的组分之间的混合，是依靠搅拌装置的运动部件对物料作相对运动进行混合。 扩散混合：对于互溶组分的混合以扩散为主，也存在对流过程，这种混合称为扩散混合。 剪切混合：对于高粘度组分的混合过程，主要由于物料体粒子相互产生滑移剪切（剪切力）而形成的混合。
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2、搅拌设备 主要结构：搅拌器、罐体、轴与轴封、传动装置。 搅拌设备的作用：使物料混合均匀；使气体在液相中很好地分散；使固体粒子在液相中均匀地悬浮；使两种以上的不相溶的液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传质；强化传热过程。
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3、搅拌器和挡板 (1)、搅拌器 ◎ 作用：使气泡分割细碎、使气、固、液混合及传质传热。 ◎ 型式与流型： 浆式 涡轮式 推进式 锚式 螺杆式 有挡板可 为径向流， 轴流型， 不同高度 轴流、 上下循环 有挡板可 循环速率高、 的水平环向 层流型 上下循环 ， 剪切力小， 流、层流状态 开式比闭式 有挡板更好 加立叶和横梁 循环效果好 效果好
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（2）搅拌器的功能：提供搅拌过程所需的能量和适宜的流动状态，以达到搅拌的目的。
因此，搅拌器是整台搅拌设备的关键部件。 搅拌器的类型 小面积叶片高转速运转的搅拌器：涡轮式、旋浆式，用于低粘度的物料； 大面积叶片低转速运转的搅拌器：框式、垂直螺旋式，用于高粘度的物料。 搅拌器的安装形式 立式中心搅拌安装型式、偏心式搅拌安装型式、倾斜式搅拌安装型式、底部搅拌安装型式、旁入式搅拌安装型式。
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3、搅拌器浆叶与流型 （1）、平直叶与流型 主要为垂直于器壁的径 向流动，当转速增大时 径向流逐渐增大。而低 转速时液体主要为环向 流。
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（2）、螺旋桨叶与流型 此种浆叶为推进式浆叶 产生的流动状态为水平环 流、径向流、轴向流；并 且以轴向流最大。
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（3）、垂直螺杆式浆叶与流型 此种浆叶产生的流动 状态为水平环流、径向 流、轴向流；并且以 轴向流最大。
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4、搅拌设备的挡板和导流筒 （1）作用
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推进式涡轮 Lightnin A-315式 六直叶平叶涡轮 六弯叶涡轮 六直叶平叶涡轮 六箭叶涡轮
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第二节调和与辊压机械 一、调和机械分类 按调和机械的基本作用和基本持性可将调和机械分为3种类型即(如打蛋机)、调粉机。
和面机是用来调制粘度极高的浆体或弹塑性固体，揉制各种不同性质的面团 酥性面团、韧性面团、水面团等。
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和面调制的基本过程 和面机调制的基本过程为首先将水、面粉及其他原辅料倒入搅拌容器内，开动电动机使搅拌桨叶转动，面粉颗粒在桨叶的搅动下均匀地与水结合，首先形成胶体状态的不规则小团粒，进而小团粒相互粘合，逐渐形成一些零散的大团块。随着桨叶的不断推动．团块扩展揉捏成整体面团。由于搅拌桨对面团连续进行的剪切、折叠、压延、拉伸及揉合等一系列作用，调制出表面光滑，具有一定弹性、韧性及延伸性的理想面团。若再继续搅拌，面团便会塑性增强、弹性降低，成为粘稠物料。
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1．卧式和面机 卧式和面机的容器轴线与搅拌器回转轴线 都处于水平位置，结构简单，造价低，卸料、 清洗、维修方便，但占地面积较大。这类机器的和面容量可以在25-400kg左右的范围内设计。
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立式和面机的搅拌容器轴线为垂直方向布置．搅拌器垂直或倾斜安装。有些设备搅拌容器做回转运动，并设置了翻转或移动卸料装置。
2．立式和面机 立式和面机的搅拌容器轴线为垂直方向布置．搅拌器垂直或倾斜安装。有些设备搅拌容器做回转运动，并设置了翻转或移动卸料装置。 立式和面机结构简单．制造成本不高。但占空间较大，卸料、清洗不如卧式和面机方便。直立轴封如长期工作会使润滑剂泄漏，造成食品污染。
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1．搅拌器 搅拌器也称作搅拌桨，是和面机最重要的部件，按搅拌桨数目分有目单轴式和双轴式两种，卧式的与立式的也有所不同。 单轴式和面机结构简单、紧凑、操作维修方便，使用普遍。这种和面机只有一个搅拌桨，每次和面搅拌时间长，生产效率较低。单轴式和面机只适于揉制酥性面闭，不宜揉制韧性面团。 双轴式和面机有两组相对的反向旋转的搅拌桨，且两个搅拌桨相互独立，转速也可不同，相当于两台单轴式和面机共同工作。运转时，两桨时而互相靠近，时而又加大距离，可加速均匀搅拌。双轴和面机对面团的压捏程度较彻底，拉伸作用强．适合揉制韧性面团。缺点是造价高．起面较困难，需附加相应的装置。
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(1) ∑形、z形搅拌器 (2)桨叶式搅拌器 (3)滚笼式搅拌器
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第三节 打蛋机 (一)工作原理 打蛋机是食品加工中常用的搅拌调和装置，用来搅打粘稠浆体，如糖浆、蛋液、乳酪等。
打蛋机操作时，搅拌器高速旋转，强制搅打，被调和物料相互间充分接触并剧烈摩擦，实现混合、乳化、充气及排除部分水分的作用。 由于调和物料的粘度低于和面机搅拌的物料．因此打蛋机的转速高于和面机转速，一般在70一270r／min范围内，被称作高速调和机。
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(二)打蛋机结构及主要零部件 打蛋机多为立式，由搅拌器、容器、传动装置及容器升降机构等组成。
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1.搅拌器 立式打蛋机的搅拌器由搅拌桨和搅拌头组成，搅拌桨在运动中搅拌物料．搅拌头则使搅拌桨相对于容器形成公转与自转的运动规律。 (1)搅拌桨。打蛋机搅拌桨的结构形状是根据被调和物料的性质以及工艺要求决定的。较为典型的有3种结构：钩形搅拌桨、网形搅拌桨和鼓形搅拌桨。 A 、钩形搅拌桨为整体锻造，一侧形状与容器侧壁弧形相同，顶端为钩状。这种桨的强度高。运转时，各点能够在容器内形成复杂运动轨迹。主要用于调和高粘度物料，如生产蛋糕所需的面浆。 B、 网形搅拌桨是由整体锻成球拍形，浆叶外缘与容器内壁形状一致，具有一定的强度，作用面积较大．可增加剪切作用。适用于中粘度物料的调和，如蛋白浆、糖浆、始糖等。
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C、鼓形搅拌桨由不锈钢丝组成筐形结构，此类桨的强度较低，但易于造成液体湍动，故而主要适用于工作阻力小的低粘度物料的搅拌，如稀蛋白液。
(2)搅拌头：在搅拌容器固定时，为了保证搅拌桨形成特定的运动轨迹，搅拌头由行星运动机构组成。
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2．调和容器 立式打蛋机中的调和容器也叫作“锅”，有开式和闭式两种，上部为圆柱形，下接椭圆锅底，两者焊接成型，闭式的上面加—平盖。
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3．容器升降机构 立式打蛋机都设计有容器升降机构，容器只要做少量升降移动并定位自锁，即可达到固定和快速装卸的要求。
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4．机座 打蛋机机座承受整机及物料的全部负荷，因此一般均采用铸造箱体结构。 5．传动装置 立式打蛋机的传动是通过电动机经皮带轮减速传到调速机构，再经过齿轮变速、减速及转变方向，使搅拌头正常运转。 该机变速机构由一对三联齿轮滑块组合而成。通过手动拨叉换档，实现3种不同速度的传递。低、中、高i速能够满足打蛋机调和工艺的操作要求。低速通常为70r／min左右，中速约为125r／min，高速为200r／min以上。
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第四节固体混合机械 1、混合机械
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2、搅拌混合机械 该机系真空Z形轴搅拌式拌和设备，供肉糜在真空状态下进行搅拌、混合真空搅拌机结构见图 见图所示，搅拌缸放置在机架上，缸体内壁衬以不锈钢。缸内有两根转动方向相反的搅拌桨5，搅拌桨亦用不锈钢材料制成、它与缸内壁最近距离为4毫米。搅拌桨与搅拌轴6固接，出传动系统驱动。 真空搅拌机工作时，还应配备传动系统、真空系统以及翻缸倒料的液压系统。 搅拌机的传动系统是由1台双输出轴的电动机驱动的。前输出轴直连弹性联轴器、圆弧圆柱齿轮减速器，经3排链传动带动一搅拌轴。另一搅拌轴与之并排，它们之间有一对齿轮传动，因此两搅拌转动方向相反。后输出轴直连弹性联铀器，驱动液压系统的油泵，输送液压油，液压油经油管、手动控制阀．驱动翻转油
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缸。当设备真空搅拌完之后，操作手动控制使缸体翻转卸料，并借助搅拌桨的转动，将已处理的肉糜送出。
搅拌缸上有缸盖3，盖上有接管与真空系统连接，缸内真空度通过真空表4观察。 手动汽阀是供开盖前破坏缸内真空度用的。
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第五节 均质机械 均质机的类型很多．但其均质机理不外乎以上所述的剪切作用、空穴作用和撞击作用等3种。本节主要介绍具有代表性的两种类型均质机：高压均质机、胶体磨。
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高压均质机是由高高压泵和均质阀组成的一种特殊形式的高压泵，从结构上可分成使液料产生高压能量的高压泵以及产生均质效应的均质阀头两大部分。
1、高压均质机的结构． 由下列几个主要组成部分组成：而高压泵 、均质阀、传动机构(曲轴、连杆等)，以及电机和机架。
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高压泵一般均采用三柱塞往复泵，柱塞泵可以产生高压，而使用3个柱塞泵等相位均布的目的则是为了获得稳定的排液量和恒定的输出压力。
均质阀可配备一级或两级串联的均质阀。第一级均质阀压力很高，以破碎脂肪球为主；第二级阀压力较低，主要作用是使已破碎的脂肪球迅速分散到脱脂乳中．避免细小的脂肪球重新聚合。
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2均质阀 均质阀的阀体与阀芯配合面有平面形的，也有锥面形的，或者环状齿形的。
圆柱形的外环包着带四片叶片的特殊形状的芯子，这些部件都是经过精磨的，相互间配合精密，只留有一个非常小的间隙让牛奶通过。均质环固定在外环上，其内表面与间隙出口垂直。 牛乳在高压泵产生的高压下被送入外环和芯子之间的间隙，在此细缝中，高压能校转化为动能，使牛乳在狭窄的、环形的间隙中获得非常高的速度，约200一300m/s 。离开间隙后牛乳以高速冲击均质环的内侧，并被迫改变方向。
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在这一类阀中，均质作用是由3个方面的因素综合产生的：
（1）牛乳以高速度通过均质阀中的窄缝，对脂肪产生非常大的剪切力，使较大的球形脂肪变形、伸长和粉碎。 （2）液体在间隙中加速的同时静压能下降，若降至脂肪的蒸汽压力以下，就会产生空穴现象，使脂肪球爆裂。 ③脂肪球以高速冲击均质环内表面时，又产生进一步的剪切力，使脂肪进碎，并分散到乳液之中。 三者之中仍以空穴作用成为高压均质机的主要作用方式。
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二、胶 体 磨 胶体磨是以剪切作用为主的的均质设备， 1、结构与组成
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2 、工作原理：这是由一个固定的工作面(定子)和一个旋转的工作面(转子)及其他一些附件所组成的均质设备。两个工作表面间有微小的间隙，其大小可以调节。工作时，物料在间隙中通过时，由于转子的高速旋转，附在旋转面上的物料速度最大，附于定子表面上的物料速度最小，因此产生相大的速度梯度，使物料受到强大的剪切作用湍动，从而使物料均质化。 胶体磨分为卧式和立式两种
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结构。卧式的待点是转动件的轴水平安置，固定件与转动件之间的间隙为50一150微米，转于转动速度在3000—15000r/min之间，适用于低粘度物料。对于高粘度物料，一般采用立式胶体磨，其转子转速为3000—10000r／min，立式结构的特点是卸料与清洗都比较方便。
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第六节 过滤与分离机械 概述：固、液分离，液、液分离，固、固分离：过滤机、离心分离机。 一、过滤过程和过滤机分类 （一）过滤过程
对悬浮液进行固——液分离的机械，过滤过程一般包括过滤、洗涤、干燥、卸料四个阶段。 1、过滤： 过滤两个阶段采取的措施：恒速过滤（压力升高）、恒压过滤 过滤介质的要求：多孔性、阻力小、孔径大小要合适，有足够的强度。 2、洗涤：3、干燥：4、卸料：
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（二）过滤机的分类 按操作方式分为：间歇式过滤机、连续式过滤机； 按过滤推动力分：重力过滤机、加压过滤机、真空过滤机。 按过滤介质的性质分：粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶瓷介质过滤机、半渗透膜介质过滤机。 间歇式过滤机的过滤、洗涤、干燥、卸料四个操作工序在不同的时间内在过滤机的同一部位依次进行。 连续式过滤机的四个操作工序在同一时间内在过滤机的不同部分上进行，生产能力高，劳动强度小，结构复杂。
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二、间歇式过滤机 （一）、压滤机 重力过滤器、板筐压滤机、箱式（凹板）压滤机、叶滤机。 基本原理：利用滤板来支撑过滤介质，滤浆在加压下强制进入滤板之间的空间内，并形成滤饼而进行过滤的设备。 1、重力过滤器 砂滤器内设有多孔的支撑板，在其上方堆放一定厚度的砂粒层作过滤介质，滤浆由上方加入，靠重力作用往下流，固体杂质被砂层挡住，在砂层粒下方可得到澄清的滤液。 过滤一段时间后，砂层的过滤通道被堵塞，必须加以清洗。
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2、板框压滤机 （1）结构 由许多交替排列并支持在一对横梁上的滤板和滤框所组成，滤板表面结构有凸台式和沟槽式。过滤机组装时，将滤框与滤板用滤布隔开，交替排列，靠手动、电动或油压机构将其压紧，使滤布紧帖于滤板上而两相邻滤布之间的框内形成了供滤浆进入的空间。滤布介质同时起着密封垫片的作用，防止板与框之间的泄漏。滤板和滤框的右上角均有小孔。
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3、箱式（凹板）压滤机 外形与板框压滤机相似，但全部由滤板并列组合而成，不同于板框压滤机由滤板与滤框交替组成。因此，这种滤板必具有板框压滤机中板和框的双重作用。 它的滤板是凹面形，简称凹版，其两侧板面较其四周边框向里面凹入。如此在两板合并时，板间就形成滤箱。 工作过程：它靠每块滤板中央的大圆孔来实现进料。每块滤板的两侧覆以滤布后如此将滤箱空间分割成滤布与板面间的滤液空间及滤布外部的滤浆空间，后者即与中央通道连通。过滤时，料液进入滤浆空间后，滤渣沉积于滤布上形成滤饼，而滤液穿过滤布进入板面，沿沟槽下流至凹版下部的小孔，并从与小孔连通的孔道中流出。因此，这种压滤机适合于处理固体大颗粒的滤浆，而防止料液通道被堵塞。
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4、叶滤机 以滤叶为基本过滤元件，由许多滤叶组装而成的。滤叶的构造是由一金属筛网框架或 带沟槽的滤板组成，在框架或板上覆盖滤布。 叶滤机的形式：立式和卧式，滤叶形状有圆形、矩形的，有固定的和转动的。
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压滤机组装后，这些小孔即形成滤浆进料通道。此外，滤框上另有与小孔相连的孔道，将滤液导入框内，于是，滤液即穿过框两侧的滤布而进入滤板，而滤渣则沉积于滤布之上在框内形成滤饼。进入滤板的滤液即沿板上的沟槽向下流动，并从每块滤板的左下角的排出小管排出。排出口处装有旋塞，可观察滤液流出的情况。根据滤板左上角有无洗涤暗孔分为：洗涤板和过滤板。 洗涤：滤饼的洗涤。过滤操作时，洗涤板仍起着滤板的作用。
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三、连续式过滤机 真空过滤机（转鼓真空过滤机、圆盘真空过滤机）、带式过滤机 （一）、真空过滤机 以抽真空为推动力的过滤机，其过滤介质的上游压力为大气压，下游压力为负压。因推动力限制在一个大气压之下，故不宜采用间歇式，从而真空过滤机较普遍的形式为连续式。又因介质上游为大气压，所以滤饼卸除和操作的连续化更容易实现。
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1、转鼓真空过滤机 过滤、第一次脱水、洗涤、第二次脱水、卸饼、滤布再生等操作同时在转鼓的不同部位上进行，转鼓每回转一圈，完成一个操作循环。 结构构成：过滤转鼓、带有搅拌器的滤槽、分配头、卸料机构、洗涤装置和传动机构。 工作过程：滤浆槽内，浸没深度大约为转鼓直径的1/3，转鼓浸没的圆弧部分与真空接通，把滤液吸入滤室，通过分配头引出机外，固体颗粒被截留在滤布上，形成滤饼，该区称为过滤区；第一次脱水和洗涤区也与真空相通，把滤液和洗涤水吸入，通过分配头引出机外；第二次脱水区仍与真空接通，把滤饼中的水分进一步吸干，又称为干燥区；卸饼和滤布再生区则与压缩空气接通，把滤饼吹松，并利用刮刀把滤饼从转鼓上卸下，使滤布再生。 应用：不能过滤热敏性和挥发性的物料。
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2、圆盘真空过滤机 主要部件：滤浆槽、中央空心旋转轴、过滤圆盘、分配头和驱动装置。 工作过程与转鼓式相似。 特点：过滤面积大，占地小，滤布更换容易，动力消耗小，结构复杂，滤饼洗涤不完全。 形式：压力式、真空式。 3、带式真空过滤机 主要部件：滤带、转轮、滤液收集室、滤饼收集槽、螺旋输送器。 工作过程：滤浆由滤浆入口喷洒在滤带上，滤带通过转轮向前移动，在移动过程中，滤液穿过滤带流入在其下方的滤液收集室，经滤液排出口流出机外，而滤渣则被截留在滤带上形成滤饼，经喷水管洗涤后，当滤带经转轮折返时，靠惯性自动卸落于滤饼收集槽，然后用螺旋输送器送到机外，整个工作过程如带式运输机。
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四、离心机 （一）离心分离过程和离心机的分类 1、离心分离过程 离心机是利用离心力进行固——液、液——液、或液——液——固相离心分离机械。 （1）离心过滤 （2）离心沉降 （3）离心分离
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（二）离心机的分类 按分离因数分：常数分离机、高速分离机、超高速分离机； 按分离过程分：过滤式离心机、沉降式离心机、分离机； 按操作方式分：间歇式离心机、连续式离心机； 按卸料方式分：人工卸料方式离心机、重力卸料离心机、刮刀卸料离心机、活塞推料离心机、螺旋卸料离心机、离心卸料离心机、振动挟料离心机、进动卸料离心机； 按转鼓主轴位置分：卧式离心机、立式离心机。
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（三）、间歇式离心机 三足式离心机、上悬式离心机、刮刀卸料离心机。 工作特点：加料、分离、洗涤、脱水、卸料、洗网等各道工序都在不同时间内，在转鼓内周期性地间歇进行。
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1、三足式离心机 结构：转鼓体、主轴、轴承座、外壳、电机、三角带轮等装在底盘上，三根摆杆悬吊在三条支柱上。
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2、上悬式离心机 结构：主轴、提升装置、转鼓、布料盘、轴承室、电机。
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3、刮刀卸料离心机
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（四）、连续式离心机 活塞推料离心机、螺旋卸料离心机、离心卸料离心机、振动挟料离心机、进动卸料离心机。 1、活塞推料离心机
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2、螺旋卸料离心机
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3、离心卸料离心机 4、振动挟料离心机 5、进动卸料离心机
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（五）、离心分离机 1、离心净乳机 离心净乳机是利用离心分离的原理来净化牛乳的，净化效果好，工作效率高，便于生产过程的自动控制。 （1）离心净乳机的结构，主要由转鼓、排渣机构、驱动机构、控制系统等部分组成。离心净乳机是利用高速旋转酌转鼓产生的离心力，将牛乳小密度较大的杂质甩向转鼓同壁，并在周壁上沉积下来，从而达到净化的目的。
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（2）特点（（ 离心净乳机生产能力大，分离因素高，分离效果好，排渣速度快，全机采用自动程序控制，操作管理方便，劳动强度低。但控制系统相设备结构复杂，对于安装调整和维修的技术水平要求较高，且排渣时会产生鲜乳损失，必须另设回收装置。
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