1食品机械与设备绪论

食品机械与设备什么是食品机械与设备?食品机械与设备是把食品原料加工成食品或半成品的一类专业机械与设备。食品分类系统是指科学规范食品的分类体系的一个标准性文件。有十六大分类，三百多个小类。一是乳与乳制品、二是脂肪、油和乳化脂肪制品、三是冷冻饮品、四是水果、蔬菜(包括块根类)、豆类、食用菌、藻类、坚果以及籽类等、五是可可制品、巧克力和巧克力制品及糖果、六是粮食和粮食制品、七是焙烤食品、八是肉及肉制品、九是水产品及其制品、十是蛋及蛋制品、十一是甜味料、十二是调味品、十三是特殊营养食品、十四是饮料类、十五是酒类、十六是其他类食品加工机械设备是食品工业化生产过程中的重要保障。现有食品加工业的规模化与自动化发展、传统食品的工业化、食品新资源的利用、新工艺、新产品的产业化等，都离不开食品加工机械与设备的支持。食品加工机械设备对食品加工过程中产品的质量保证、生产效率的提高、能量消耗的降低等起着举足轻重的作用。－因此，对于以工艺为主的食品科学与工程专业的本科生来说，了解食品加工机械与设备十分必要。学习食品机械与设备的意义学习食品机械与设备的意义现代食品工业的产品开发与生产过程运行需要合理的加工工艺和完善适用的机械设备两个方面的配合，它们是一有机的整体。工艺是设备的前提，而机械设备是工艺的保证，相辅相成，互相促进，不可偏颇。合理的工艺可以促进新型设备的研究开发，同时，新型机械设备的出现为合理工艺的制定提供了更多的选择。在工业化生产中，工艺的最终实现是通过机械设备完成的，了解装备有利于制定出更为合理的工艺。因此，学习食品加工机械与设备是从事现代食品工业工作所必需。食品加工机械化的意义1.规范生产程序，保证产品质量，通过设定合理的操作程序，利用机械自动完成作业，减少了传统生产过程中人的直接参与和操作的随意性，产品质量的均一性更好，卫生质量更高，这是保证产品标准化这一现代食品工业的重要特征的主要手段。2.降低生产成本，由于劳动生产率和产品质量的提高，加上利用机械可以更为充分合理地使用原料，降低了物耗，有利于降低生产成本。3.减轻了劳动强度，提高了劳动生产率，一个操作人员可以同时管理一台或者几台，甚至一套具有高生产能力的设备。4.改善了劳动环境。5.能完成人工无法完成的作业。食品加工机械化的意义第一节食品机械的发展历程广义的食品工业应包括长期以来业已形成的主食品和副食品加工业两个概念，传统意义上的主食品加工业主要指大米、面粉、食用油的生产加工，而副食品加工业主要指面类食品如饼干、糕点；糖果食品；肉类食品如香肠、火腿肠；果蔬食品等的生产加工。人们往往将主食品加工业称为粮食工业，而将副食品加工业称作食品工业。沿用广义食品的概念，广义食品机械应该指粮食加工和食品加工中所用的机械与设备装置。我国食品工业及食品机械的发展历程分为三个阶段：第一阶段，20世纪50年代以前，食品的生产加工主要以手工操作为主，基本属于传统作坊生产方式。第二阶段，20世纪50~70年代，食品加工业及食品机械工业得到很大的发展，全国各地新建一大批食品加工厂，尤其是面粉、大米、食用油的生产加工厂。第三阶段，20世纪80年代以后，食品工业得到迅猛发展。纵观我国食品机械工业的发展历史，可以概括为食品机械工业起步于20世纪70年代，形成于80年代，80年代末和90年代初进入高速发展阶段，已形成门类齐全，品种配套的产业，成为机械工业中的十大产业之一。80年代以来，食品机械工业的平均发展速度为30％，食品机械工业的产值占食品工业产值的2％左右，目前全国食品机械工业的年产值达300亿左右。第二节食品机械设备的分类食品工业涉及的原料、产品种类繁多、加工工艺各异，从而其涉及的加工机械的种类繁多。虽然种类繁多，但食品机械具有自身的特点。了解食品机械与设备的分类及其特点，将有助于正确选择食品机械与设备。一、食品加工机械设备的分类食品加工机械设备分类的重要性目前主要按两种方式进行分类：1.根据原料产品类型分类2.根据设备的操作功能分类从研究、设计和制造的角度以上两种分类方法均有一定的指导意义。教学角度上，以功能为基础分类较有利。1.根据原料或产品分类可将食品机械分成众多的生产线设备。例如，糖果食品机械酿造机械饮料机械方便食品机械调味品和添加剂制品机械炊事机械等制糖机械豆制品加工机械焙烤食品机械乳品机械果蔬加工和保鲜机械罐头食品机械2.根据机械设备的功能分类实际上是根据设备的单元操作功能分类。干燥机械烘烤机械冷冻和冻结机械挤压膨化机械计量机械包装机械输送机械、泵、换热设备容器等筛分与清洗机械粉碎和切割机械混合机械分级分选机械成型机械多相分离机械搅拌及均质机械蒸煮煎熬机械蒸发浓缩机械食品加工机械设备分类的必要性食品加工过程涉及的机械与设备种类繁多。无论是设备选型，还是设备制造都需要掌握系统的设备分类。第三节食品机械的特点与要求食品机械的特点主要由于它的加工对象和产品服务对象的特点所决定。食品机械的加工对象主要为动物和植物，加工出的产品服务对象是人。食品机械加工产品应不使食品原有营养大量损失，破坏食品的色、香、味等品质。另外食品机械加工出的产品应有良好的卫生性，符合食品卫生要求。一、食品加工机械设备的特点品种多样性机型可移动性防水防腐性多功能性卫生要求高自动化程度高低不一品种多样性一般食品机械设备门类众多、品种较杂。并且生产批量较小。许多设备属于单机设备。机型可移动性总的来看，食品机械设备的外形尺寸均较小，重量较轻，可方便的进行移动改换。例如，一般食品机械设备均不需要固定基础。防水防腐性多数设备或设备主要工作面的材料具有抗水、酸、碱等腐蚀的性能，一般采用不锈钢制作。多功能性食品机械设备具有一定程度的通用性，即可用来加工不同的物料。此外，还具有调节容易、调整模具方便和一机多用的特点。卫生要求高为了保证食品卫生安全，食品加工设备中直接与物料接触的部分，均采用无毒、耐腐蚀材料制造，并且为了方便清洗和消毒，与食品接触的表面均需要进行抛光处理。此外，传动系统与工作区域有严格密封措施，以防润滑油泄漏进入所加工的食品物料中。自动化程度高低不一目前，食品加工机械设备单机自动化程度总体上并不很高。但也有一些自动化程度较高的设备，例如，无菌包装机、自动洗瓶机及大型杀菌设备等。二、食品机械的特点与要求1.食品机械的工艺性2.食品机械的卫生性3.食品机械的密封4.食品机械的可靠性1.食品机械的工艺性根据食品原料的特征以及加工工艺性的要求，通常会对食品机械的加工时间，加工温度等有一定限制。要设计出合理的食品机械，其前提是充分了解该食品的工艺性特点。为了避免因加工过程中的温升而加速食品、物料的氧化变性，现代较为先进的食品机械常设有真空装置，如真空斩拌机、真空均质机、真空油炸机、真空干燥设备等。2.食品机械的卫生性食品机械加工出的产品要符合食品卫生要求。因此在设计食品机械时，要充分考虑卫生性特点。如在结构设计时，应尽量避免工作区内的死角，以避免因死角内物料长时间存积而产生腐烂变质，造成污染。结构设计时要充分考虑设备的清洗、拆卸方便。保证食品机械卫生性的另一个重要方面是食品机械材料的选择。设计食品机械时，在材料的选择上，最低要求是：凡与食品直接接触的零部件所用材料务必是耐腐蚀的金属和非金属，用的较多的耐腐蚀金属和非金属是各种不锈钢，无毒塑料。食品机械中常用的材料钢铁材料不锈钢有色金属材料非金属材料3.食品机械的密封为了防止轴承润滑油泄漏污染食品以及食品物料中水分泄漏腐蚀机械部分，食品机械的密封要求一般较高。因此在设计密封装置时要给予充分考虑。目前填料密封和机械密封是食品机械中用得最多的两种密封结构形式。4.食品机械的可靠性大多数食品机械属连续性生产方式，具有高机械化和自动化特点，食品加工厂很多是连续流水线生产方式。有的甚至是一天二十四小时不间断运行。如果生产的某个环节中的设备出了故障，不能正常工作，将势必影响整条生产线，甚至导致全部停产。由此可见，食品机械的性能可靠性在食品加工过程中的重要性。三、食品机械的基本构成1.动力部分：是完成能量转换的部分，如电能转换为机械能，化学能转换为热能。2.传动部分：完成运动方式的转换，如变速、变向、旋转—直线、旋转—曲线、直线—曲线、等速—变速。3.执行部分：直接完成作业功能，如切割、破碎、过滤、混合、乳化。4.支撑部分：将设备各部分有机连接在一起，并确定它们的位置关系。5.连接部分：与前后相关设备连接在一起，如进出料、定向、排序装置。6.控制部分：用于控制设备的工作状态和操作过程，如控制柜、开关、安全保护装置。四、食品机械设备选型的原则（一）满足工艺条件要求（二）生产能力匹配（三）相互配套原则（四）性能价格比合理性原则（五）可靠性原则（六）兼容性原则（一）满足工艺条件要求设备选型时，一定要弄清楚生产过程中的具体工艺的条件（如对象特性、过程中的反应情况，处理的温度、压力等）要求。相同类型、名称的设备在金属加工工艺、结构特点和用材方面会存在这样或那样的差异。设备间存在的差异，有时即使很微小，也会对加工生产产生明显的影响。例如，原用于无机材料的滚筒式干燥机，如选用来对淀粉进行干燥，很有可能发生严重的粘壁现象。造成这种现象的原因是，淀粉糊化会粘在滚筒壁上，而滚筒的同心度和表面光洁度不够，从而使得铲刀无法整齐地将已经干燥的糊化淀粉从滚筒上彻底铲下。因此，设备选型必须符合工艺条件的要求。（二）生产能力匹配产品产量是选定加工设备的基本依据。设备的加工能力、规格、型号和动力消耗必须与相应的产量相匹配，并且考虑到停电、机器保养、维修等因素，设备选型应具有一定的贮备系数。（三）相互配套原则要充分考虑到各工段、各流程设备的合理配套，保证各设备流量的相互平衡，即同一工艺流程中所选设备的加工能力大小应基本一致，这样才能保证整个工艺流程中各个工序间生产环节间的合理衔接，保证生产的顺利进行。（四）性能价格比合理性原则质量是企业的生命，设备是质量的保证。设备选型时，应综合考虑其性能价格比，才能获得较理想的成套设备。并且在符合投资条件的前提下，应重视科技进步与科技投入。不断引进和吸收国内外最新技术成果和装备，尽可能选择精度高、性能优良的现代化技术装备。（五）可靠性原则生产过程中，任何一台设备的故障将或多或少地影响整个企业生产，降低生产效率，影响生产秩序和产品质量，因此选择设备时应尽量选择系列化、标准化的成熟设备，并考虑到其性能的稳定性和维修的简便性。（六）兼容性原则为了维持企业的可持续发展，生产厂家应根据生产的品种及规模来合理选择设备，注意选用通用性好、一机多用的设备，便于在人们消费、饮食习惯发生变化时对产品进行改型；在产品具有一定消费市场、经济效益较好、流动资金充足时，为了便于扩大生产，尽可能选用易于配套生产线的设备。第四节食品机械的研究与发展方向1.加强基础理论研究2.高新技术的应用3.广泛运用现代机械设计方法与理论4.努力开发粮油机械新产品5.开发传统食品的工业化生产设备6.加速发展果蔬深加工设备7.积极发展肉类及水产品深加工设备1．加强基础理论研究当前的食品机械设计理论都是沿用经典的机械设计理论．即将各种影响因素处理成确定性变量，再用经典的微积分数学工具推得各种定量分析的公式。实际中由于产地不同的食品原料的各种性质存在较大的差异，即便是同一产地原料中各单个物体性质也存在较大差别。因此各种影响因素应视为不确定的随机变量。采用概率统计理论，建立相应的基于实验数理统计的概率模型。这种计算模型更符合工程实际。2．高新技术的应用随食品加工业的深入发展，对食品机械的各种性能以及功能的要求会越来越高。如要求食品机械的机械化和自动化程度更高，运行的可靠度更高，生产率及效率更高。需要研制光机电一体化的新型食品机械，如广泛采用光电色选技术；研制利用电磁场作用原理的食品分选设备；研制食品超高压加工设备；研制高效超细粉