CN102049347B - 一种分离固体颗粒混合物的方法 - Google Patents

Abstract

一种分离固体颗粒混合物的方法，该固体颗粒混合物含有第一固体颗粒和第二固体颗粒，第一固体颗粒的密度小于所述第二固体颗粒的密度，该方法包括：使含有固体颗粒混合物和溶剂的浆液流动，并使所述第二固体颗粒在流动过程中沉积形成第二固体颗粒层，第一固体颗粒则与溶剂一起继续流动。使用本发明的分离固体颗粒混合物的方法，尤其适用于在食品固体颗粒如木薯颗粒中去除沙粒。

Description

一种分离固体颗粒混合物的方法

技术领域

本发明涉及一种分离固体颗粒混合物的方法，更具体地涉及一种除去固体颗粒中沙粒的方法。

背景技术

从固体颗粒特别是用于食品行业的天然食品固体颗粒中去除沙粒，从而保证固体颗粒的纯净是非常重要的。现有技术中，为实现除沙目的，大多使用旋流除沙机进行除沙，具体地，将固体颗粒与沙粒混合的浆液通过离心沉降的作用，使浆液中较大密度的沙粒被甩向池壁，并从底部排沙口排除，密度较轻的固体颗粒则留在水中，从而实现固体颗粒与沙粒的分离。

在旋流除沙中，虽然可以去除大部分沙粒，但需要使用涡流式沉沙池、产生离心力的电机和变速箱等多个复杂部件，使浆液在离心力的作用下分离，使得旋流除沙机的结构复杂。此外，为了得到较好的除沙效果，还要提供较大的浆液压力和离心力。为了保持一定的离心力，旋流除沙机必须在封闭环境下工作，因此不能连续操作，每次处理的浆液量受到限制。

发明内容

因此，为解决现有技术的旋流除沙存在的操作环境复杂、不能进行连续除沙等问题，本发明提供一种操作简单且能连续作业的分离固体颗粒混合物的方法。

本发明提供了一种分离固体颗粒混合物的方法，该固体颗粒混合物含有第一固体颗粒和第二固体颗粒，第一固体颗粒的密度小于所述第二固体颗粒的密度，该方法包括：使所述固体颗粒混合物随溶剂流动，并使所述第二固体颗粒在流动过程中沉积形成第二固体颗粒层，第一固体颗粒则与溶剂一起继续流动，所述第二固体颗粒的密度大于所述溶剂的密度。

本发明的分离固体颗粒混合物的方法利用了所述第一固体颗粒与所述第二固体颗粒的密度不同，使密度较大的第二固体颗粒发生沉积并使第一固体颗粒随溶剂流动，从而实现第一固体颗粒和第二固体颗粒的分离，本发明的分离可以用于从原料固体颗粒中除沙，并且操作简单，不需要用复杂的设备提供高压力浆液和离心力并且能够进行连续的操作。

附图说明

图1是使用沉沙槽实施本发明的分离固体颗粒混合物的方法的一种实施方式的截面图；

图2是显示沉沙槽的喷射管的示意图。

具体实施方式

根据本发明的分离固体颗粒混合物的方法，可以适用于各种分离第一固体颗粒与第二固体颗粒，只要满足下述三个条件即可：(1)第一固体颗粒的密度小于第二固体颗粒的密度；(2)第二固体颗粒的密度大于溶剂的密度；(3)第一固体颗粒与第二固体颗粒均不溶于溶剂。为了方便说明，下面以第一固体颗粒为木薯颗粒，第二固体颗粒为沙粒，溶剂为水来说明本发明的方法。

在本发明的分离固体颗粒混合物的方法中，可以使固体颗粒混合物随水流动并在流动中分离。但这种方式不利于控制固体颗粒混合物与水的比例，使形成的流体流动性不一致。优选地，可以使固体颗粒混合物与水首先混合形成均匀的浆液20(例如通过搅拌)，然后使浆液20流动并分离固体颗粒混合物。下面，将说明使固体颗粒混合物与水混合形成浆液20的情况下，使用本发明的分离固体颗粒混合物的方法。其中，对水的用量和搅拌时间没有特别限定，只要能得到流动性较好、粘稠度适中的浆液20即可。本发明的发明人发现，当水的质量约为木薯粉颗粒和沙粒的总质量的20-100倍，搅拌时间为0.5-2h时，可以得到流动性较好、粘稠度适中的浆液20，因此，本发明优选上述条件。

本发明的分离固体颗粒混合物的方法可以用各种适当的设备实现。在本发明的一种实施方式中，如图1所示，使用沉沙槽10实施本发明的分离固体颗粒混合物的方法。

沉沙槽10包括槽体11、入口12和出口13，槽体11包括侧壁14和底部15，入口12和出口13分别形成在相对的侧壁14上。浆液20(或木薯颗粒和沙粒的混合物随水流动形成的流体)从入口12流入沉沙槽10内，木薯颗粒和沙粒在槽体11内流动的过程中因密度不同而表现不同。沙粒的密度较大，沉淀速度快并首先在槽体11的底部上沉积形成沙粒层22，木薯颗粒悬浮在水中并随水流动，收集随水流动的木薯颗粒即可以达到分离木薯颗粒与沙粒的目的。例如，使木薯颗粒随水流动到出口13，出口13所在的水平面以上的水携带其中的木薯颗粒从出口13流出，从而实现木薯颗粒与沙粒的分离。

由于沙粒沉积形成的沙粒层22容易在其上方流动的水的影响下发生沿流动方向的移动，从而积聚在出口13所在的侧壁上，如果堆积过多，会从出口13溢出。因此，本发明的分离固体颗粒混合物的方法还可以包括防止沙粒层22沿浆液20的流动方向自由移动。

优选地，为防止沙粒层22沿浆液20的流动方向自由移动，本发明的分离固体颗粒混合物的方法中，可以使浆液20在流动过程中通过垂直于其流动方向的障碍物。优选地，该障碍物的高度高于沙粒层22的高度，低于浆液20的液面高度。具体地，槽体11的底部15可以具有凸起部分16和/或凹陷部分17。由于沙粒在浆液20的流动过程中沉积形成沙粒层22且沙粒层22沉积在槽体11的底部15上，当沙粒层22受到其上方的水流动的影响而沿流动方向移动时，沙粒会移动到凹陷部分17中或被凸起部分16阻挡而不能继续沿流动方向移动。即使沙粒一开始沉积在凸起部分16的最上端，这部分沙粒也会随其上方的水流移动，继而沉积在凹陷部分17的最下端。因此，沙粒层22基本上不会移动到出口13所在的侧壁，从而防止沙粒堆积到出口13并从出口13溢出。优选地，如图1所示，底部15具有多个凸起部分16和/或多个凹陷部分17，并设置为在槽体11的底部15上沿从入口12到出口13排列。其中，凸起部分16的高度或凹陷部分17的深度(即底部15的垂直高度的起伏)大于沙粒层22的高度，浆液20的液面高于凸起部分16的高度。优选地，浆液20在沉沙槽10内流动时，使凸起部分16或凹陷部分17的最上端与浆液20的液面高度差保持为0.1-0.5m，从而有效地防止沙粒层22的自由移动并尽可能不妨碍浆液20的流动。

在上述过程中，如果第一固体颗粒也以相对于第二固体颗粒较慢的速度沉淀，当浆液20的流速较慢时，一定量的第一固体颗粒会在流动到出口13之前沉淀到第二固体颗粒层，从而无法随水从出口13流出而滞留在沉沙槽10内，造成很多浪费。同样地，即使第一固体颗粒的密度足以使其完全漂浮在溶剂中不会下沉，但在浆液20流动时，第一固体颗粒可能受到第二固体颗粒沉淀的影响而随第二固体颗粒沉积并夹杂在第二固体颗粒层中，这样也会造成很多浪费。

为解决该问题，可以根据不同类型的第一固体颗粒，控制浆液20的流速，使得浆液20从入口12流动到出口13时，第二固体颗粒基本上沉淀到底部15上形成第二固体颗粒层，并确保第一固体颗粒沉淀到出口13所在的水平面的上方，即能够从出口13流出。

此外，本发明的分离固体颗粒混合物的方法还可以包括：搅动第二固体颗粒层，使夹杂在第二固体颗粒层中的第一固体颗粒漂浮并随其上方的水流动。优选地，可以对第二固体颗粒层提供额外的气体流和/或液体流。更优选地，可以在第二固体颗粒层的表层的上方提供朝下的气体流和/或液体流。其中，形成气体流的气体可以是不与第一固体颗粒、第二固体颗粒和溶剂反应的气体，液体流的液体优选为溶剂。在第一固体颗粒为木薯颗粒，第二固体颗粒为沙粒，溶剂为水时，可以使用空气流和/或水流。

在该过程中，可以使用适当流速和流量的气体流和/或液体流，使得沙粒层22的表层中的木薯颗粒漂浮到远离沙粒层22的位置，或者至少使夹杂在沙粒层22中的木薯颗粒漂浮到沙粒层22的表面，从而被沙粒层22上方的水流带走。虽然这可能会使沙粒层22中的一些沙粒也漂浮起来，但沙粒会因为密度大而迅速下沉，因此基本上不会被水带走。

为实施上述喷射气体流和/或液体流的步骤，在沉沙槽10内可以设置能够喷射气体流和/或液体流的喷射装置。具体地，所述喷射装置包括至少一个喷射管18，每个喷射管18各自包括管体和位于管体上的多个孔P，气体流和/或液体流通过该孔P喷射。

每个喷射管18可以以各种方式布置在沙粒层22的上方，例如，喷射管18可以设置为横跨沉沙槽10的两个相对的侧壁。如图1所示，喷射管18可以沿沉沙槽10的纵向平行设置，或者沿沉沙槽10的横向平行设置，也可以沿与横向和纵向呈预定的角度平行设置。当然，喷射管18也可以交叉设置。

优选地，如图2所示，喷射管18设置在沙粒层22的上方并使孔P设置为朝斜下方对沙粒层22喷射气体流和/或液体流，即喷射方向(图2中空心箭头方向)与浆液20的流动方向或水平面呈角度A，该角度优选为30-60°。如图1和图2所示，喷射管18沿沉沙槽10的横向(图2中实心箭头所示为流动方向，流动方向为纵向)设置，孔P设置为倾斜于水平方向向下45°(图2中空心箭头所示)喷射。从而在沙粒层22的较大范围内驱动木薯颗粒，同时避免使沙粒也漂浮起来。

显然，可以使用各种泵或抽吸装置使孔P喷射可调节强度的气体流和/或液体流。在本发明的分离固体颗粒混合物的方法中，可以调节浆液20的流速，并根据该流速相应调节喷射装置的喷射强度，即气体流和/或液体流的流速和流量。当浆液20的流速较慢时，可以加大喷射的气体流和/或液体流的流速和流量，使得沉淀在沙粒层22的表层的木薯颗粒能够悬浮在距离所述表层上方较远处，从而避免在随水流动到出口13时再次沉淀到出口13下方。当浆液20的流速较快时，被喷射装置提供的气体流和/或液体流吹动而悬浮的木薯颗粒能够随水快速流动到出口13，在这段时间内再次沉淀的距离相对较小，因此可以使用流速和流量较小的气体流和/或液体流达到相同的效果。

此外，浆液20以确定的流速流动时，可以沿浆液20的流动方向减小喷射的气体流和/或液体流的流速和流量。在沿浆液20的流动方向距离设置有出口13的侧壁较远的区域，可以使用流速和流量较大的气体流和/或液体流，使得沉淀在沙粒层22的表层的木薯颗粒能够悬浮在距离所述表层上方较远处，从而避免在随水流动到出口13时再次沉淀到出口13下方；而在沿浆液20的流动方向距离设置有出口13的侧壁较近的区域，可以使用流速和流量较小的气体流和/或液体流，从而在使木薯颗粒漂浮并随水流出的同时避免沙粒也漂浮起来进而随水流出。

本发明的分离固体颗粒混合物的方法尤其适用于密度相差较大的两种固体颗粒，例如，第一固体颗粒的密度不超过第二固体颗粒密度的60％，优选可以为10％-50％。

另外，使用本发明的分离方法时，优选将第一固体颗粒、第二固体颗粒和溶剂充分混合，更优选地，溶剂的重量为第一固体颗粒和第二固体颗粒的总重量的20-100倍。

用本发明的分离方法分离木薯粉和沙粒的一个实施方式中，所述浆液中，水的重量优选为木薯和沙粒的总重量的20-100倍。所述沉沙槽的槽体为长方体，所述沉沙槽的垂直高度优选为0.5-0.9m，所述底部的凹陷部分和凸起部分的高度为0.1-0.3m，所述凸起部分和凹陷部分占所述底部面积的40-60％。所述出口的最下端与底部之间的距离优选为0.4-0.85m，使得凸起部分或凹陷部分的最上端与浆液的液面高度差保持为0.1-0.5m，所述入口与底部之间的距离为0.3-0.5m且所述入口贯通到所述入口所在侧壁的顶部，所述沉沙槽的入口与出口所在侧壁之间的距离优选为5-7m，从而使所述浆液通过所述入口和所述出口之间的落差以3-10m/s的流速自然流动。所述喷射装置喷射的气流或水流的流速为2-4m/s。使用所述沉沙槽进行多次重复的除沙操作可以得到更好的除沙效果，使用所述沉沙槽分离木薯和沙粒时，使浆液20在沉沙槽10内重复流动3-5次可以除去95％的沙粒。

Claims (11)

1.一种分离固体颗粒混合物的方法，该固体颗粒混合物含有第一固体颗粒和第二固体颗粒，第一固体颗粒的密度小于所述第二固体颗粒的密度，该方法包括：

使所述固体颗粒混合物随溶剂流动，并使所述第二固体颗粒在流动过程中沉积形成第二固体颗粒层，第一固体颗粒则与溶剂一起继续流动，所述第二固体颗粒的密度大于所述溶剂的密度，

其中，使所述固体颗粒混合物和溶剂混合形成浆体，并使该浆体流动；

所述方法还包括搅动第二固体颗粒层，以使夹杂在所述第二固体颗粒层中的所述第一固体颗粒漂浮并随所述溶剂流动，所述搅动的方法为向所述第二固体颗粒层提供气体流和/或液体流，所述气体流和/或液体流的方向与浆液的流动方向呈朝下的30-60度角。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括防止所述第二固体颗粒层沿流动方向自由移动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述防止所述第二固体颗粒层沿流动方向自由移动的方法包括使所述浆液在流动过程中通过垂直于流动方向的障碍物，该障碍物的高度高于所述第二固体颗粒层的高度且低于所述浆液的液面高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述障碍物为凸起和/或凹陷。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述障碍物的高度与所述浆液的液面高度的差值为0.1m-0.5m。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，气体流和/或液体流的流速和流量足以使夹杂在所述第二固体颗粒层中的所述第一固体颗粒漂浮到第二固体颗粒层的表面。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括根据所述浆液的流动速度，调节所述气体流和/或液体流的流速和流量，所述浆液的流动速度增加或减小时，减小或增大所述气体流和/或液体流的流速和流量。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述气体流的气体不与所述浆液反应，液体流的液体为浆液中的溶剂。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一固体颗粒的密度至多为所述第二固体颗粒的密度的60％，所述溶剂的密度大于第一固体颗粒的密度且小于所述第二固体颗粒的密度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂的用量为所述第一固体颗粒和所述第二固体颗粒的总重量的20-100倍。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第一固体颗粒为大小为2mm以下的木薯粉，所述第二固体颗粒为沙粒，所述溶剂为水，所述浆液的液面高度为0.4-0.85m，流速为3-10m/s。

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