8627第四章食品机械与工厂设计

食品工程与营养科学学院食品科学概论第四章食品机械与工厂设计第一节食品加工机械与设备第二节食品工厂设计精品课程食品科学概论食品输送机械与设备食品清洗机械与设备食品分选机械与设备食品粉碎机械与设备食品分离机械与设备食品混合机械与设备食品浓缩机械与设备食品干燥机械与设备食品杀菌机械与设备食品熟化机械与设备食品冷冻机械与设备食品包装机械与设备第一节食品加工机械与设备精品课程食品科学概论一、液力输送机械与设备食品工厂输送液体物料常用各种泵来完成，为保证食品卫生和泵的耐腐蚀性，凡与物料接触的零件均用不锈钢制造。根据泵的结构特征和工作原理的不同，可将其分为以下三种类型：①叶片式泵，依靠高速旋转的叶轮对被输送液体作功的机械。如离心泵、轴流泵、旋涡泵等；②往复式泵，利用泵体内往复运动的活塞或柱塞的推挤对液体作功的机械。如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵等；③旋转式泵，依靠作旋转运动的转子的推挤对液体作功的机械。如齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、滑片泵等。后两类泵均以动件的强制推挤的作用达到输送液体的目的，故又统称为正位移式泵或容积式泵。食品输送机械与设备精品课程食品科学概论二、气力输送机械与设备运用风机(或其他动力设备)使管道内形成一定速度的气流，将散粒物料沿一定的管路从一处输送到另一处，称为气力输送。应用气力输送技术可以对食品工厂中的面粉、大米、糖、麦芽等散粒物料进行输送。对于气力输送，按其工作原理可分为：吸送式、压送式、混合式和循环式。精品课程食品科学概论三、振动输送机械与设备振动输送机是一种利用振动技术，对松散态颗粒物料进行中、短距离输送的输送机械。振动输送机工作时，由激振器驱动主振弹簧支承的工作槽体。主振弹簧通常倾斜安装，斜置倾角称为振动角。激振力作用于工作槽体时，工作槽体在主振板弹簧的约束下做定向强迫振动。处在工作槽体上的物品，受到槽体振动的作用断续地被输送前进。精品课程食品科学概论振动输送机的类型可作如下划分：按激振器(驱动装置)的形式不同可分为弹性连杆式、惯性式和电磁式振动输送机；按物料的输送方向不同可分为水平及微倾斜(向上或向下)式和垂直式振动输送机；按物料在槽体内的运动状态不同可分为滑行运动式和抛掷运动式振动输送机。精品课程食品科学概论四、螺旋输送机械与设备螺旋输送机广泛应用于食品工业中，属于没有挠性牵引构件的连续输送机械。工作时，绞龙(带螺旋片的轴)在封闭的料槽内旋转，使装入料槽的物料由于自重及其与料槽摩擦力的作用而不与螺旋一起旋转，只能沿料槽横向移动。螺旋输送机用于输送磨擦性小的粉状、颗粒状及小块状散粒物料。精品课程食品科学概论螺旋输送机的分类如下：根据安装形式的不同可分为移动式和固定式螺旋输送机；根据螺旋叶片形式的不同可分为满面式、带式、成型式和桨式螺旋输送机；根据工作倾角的不同可分为立式、倾斜式和水平式螺旋输送机；根据旋转体转速的不同可分为快速和慢速螺旋输送机。精品课程食品科学概论五、其他输送设备与应用斗式输送原理与设备斗式输送机是一种在垂直或大倾角倾斜向上输送粉末状、颗粒状或小块状物料的连续输送机械，在粮油工业中应用广泛。它结构简单，紧凑，占地面积小，工作平稳可靠，提升高度高(可达30～50m)，生产率范围较大，耗用动力少，有良好的密封性，但对过载敏感，必须连续均匀地供料，料斗容易磨损，容易引起粉尘爆炸。精品课程食品科学概论斗式输送机分为倾斜式和垂直式两种。工作时，待输送物料由进料口均匀喂入，在驱动滚筒带动下，固定在输送带上的料斗刮起物料随其一起上升，当上升至顶部驱动滚筒上方时，料斗开口朝下，在离心力作用下，物料从卸料口卸出，送入下道工序。精品课程食品科学概论带式输送原理与设备带式输送机是食品工厂中采用最广泛的一种连续输送机械。它用一根闭合环形输送带作牵引及承载构件,将其绕过并张紧于前、后二滚筒上，依靠输送带与驱动滚筒间的摩擦力使输送带产生连续运动，依靠输送带与物料间的摩擦力使物料随输送带一起运行，从而完成输送物料的任务。带式输送机常用于块状、颗粒状物料及整件物料水平方向或倾斜不大的方向运送，同时还可用作选择、检查、包装、清洗和预处理操作台等。精品课程食品科学概论根据带式输送机的工作条件、工作要求和被输送物料的性质，可将带式输送机分为不同的类型。按支承装置的形式，可将其分为平形托辊输送机、槽形托辊输送机及气垫带式输送机等。按输送带的种类，可分为胶带式、帆布带式、塑料带式、钢带式和网带式输送机等。按胶带表面形状，可将其分为普通胶带输送机和花纹胶带输送机。按输送机机架结构形式，又可将带式输送机分为固定式和移动式两大类。精品课程食品科学概论一、物料清洗机食品加工原料种类繁多，不同原料性质差异甚大，这决定了原料清洗设备的多样化和复杂性。提高清洗预处理的机械化和自动化程度，对改善劳动条件、优质、高产、低消耗均具有十分重要的意义。目前常用的原料清洗设备有鼓风式清洗机和滚筒式清洗机。食品清洗机械与设备精品课程食品科学概论二、瓶罐清洗机洗瓶机按机械化程度可分为手工式、半机械化式和自动化式洗瓶机。全自动洗瓶机的洗瓶方式有喷射式和浸泡喷射式两种。前者工作时是靠高压喷头对瓶内、外进行多次喷射清洗，将瓶洗净。一般要经过预热喷射、多次碱性洗液喷射及多次回水(热水、温水、冷水)喷射，最后是净水喷射。后者是靠连续多次洗液浸泡和多次喷射。自动洗瓶机的型式较多，按瓶在机器中的流向和进出瓶方式，可分成单端式和双端式。单端式是在洗瓶机同一侧进出瓶，又称来回式。双端式又称直通式。精品课程食品科学概论一、振动筛分机械与设备振动筛是食品加工中应用最广泛的一种筛分与分选相结合的清理设备，多用于清除大、小及轻杂质。筛体是振动筛的主要工作部件，内装三层筛面。第一层是接料筛面，筛孔最大，筛上物为大型杂质，筛下物为粮粒及大型杂物，筛面反向倾斜，以使筛下物集中落到第二层的过程中，筛条的棱对料产生切割作用，厚度约有筛孔的1/4，一层料及其中的细粒被切割而被筛下。食品分选机械与设备精品课程食品科学概论二、形状分级机械与设备滚筒式形状分级设备滚筒上开有很多小孔，物料在滚筒内滚转和移动的过程中进行分级。滚筒的组数为需分级数减1，每组小孔孔径不同，而同一组中的孔径一样。从物料进口至出口，后组比前组的孔径大，小于第一组孔的物料从第一组掉出用漏斗收集为一个级别，以下依此类推。这种分级机分级效率较高，目前广泛用于蘑菇和青豆等的分级。精品课程食品科学概论滚轴式形状分级设备滚轴式形状分级机主要由辊筒、驱动链、链轮、出料输送带、理料辊等组成。此设备按果蔬原料直径大小进行分级，主要用于球形体或近似球形的果蔬原料，如苹果、柑橘、番茄和桃子等。分级准确迅速，果蔬损伤小，在大型果蔬加工中应用较为广泛。颗粒形状分级设备谷物颗粒料(如小麦、大麦)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，都是利用袋孔中嵌入长度不同的颗粒而带升高度不同的原理制成的。精品课程食品科学概论三、光电色选机械与设备光电色选机是利用光电原理，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)以及外来杂质检测并分离的设备。色选机工作时，贮料斗中的物料由振动喂料器送入一系列通道成单行排列，依次落入光电检测室，在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，物料进入合格品通道。精品课程食品科学概论一、食品粉碎方式与理论粉碎是利用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力而将其破碎的一种操作。食品粉碎的方式很多：挤压—物料置于两个工作构件之间，逐渐加压，使之由弹性变形或塑性变形而至破裂粉碎。这种粉碎方式仅适用于脆性物料；弯曲折断—物料在工作构件间承受弯曲应力，超过强度极限而折断，一般用来处理较大块的长或薄的脆性物料；剪切—是一种粉碎韧性物料能耗较低的粉碎方式，一般果、蔬、肉类的切块、切片、切丝、切丁都属于这一类；撞击—当物料与工作构件以相对高速运动撞击时，受到时间极短的变载荷而被击碎。这种粉碎方式适用于质量较大的脆性物料。研磨—物料与粗糙工作面之间在一定压力下相对运动而摩擦，使物料受到破坏，表面剥落，是一种既有挤压又有剪切的复杂过程。食品粉碎机械与设备精品课程食品科学概论二、干法粉碎机械与设备锤式粉碎机械与设备锤片粉碎系统一般由供料装置、机体、转子、齿板、筛片(板)、排料装置以及控制系统等部分组成。工作时，原料从喂料斗进入粉碎室，受到高速回转锤片的打击而破裂，以较高的速度飞向齿板，与齿板撞击进一步破碎，如此反复打击撞击，使物料粉碎成小碎粒。在此期间，较细颗粒由筛片的筛孔漏出，留在筛面上的较大颗粒，再次受到粉碎，直到从筛片的筛孔漏出。从筛孔漏出的物料细粒由风机吸出并送入集料筒。带物料细粒的气流在集料筒内高速旋转，物料细粒受离心力的作用被抛向筒的四周，速度降低而逐渐积到筒底，通过排料口流入袋内；气流则从顶部的排风管排出，并通过回料管使气流中极小的物料灰粉回流到粉碎室，也可以在排风管上接集尘布袋，收集物料粉尘。精品课程食品科学概论辊式粉碎机械与设备辊式磨粉机是食品工业特别是在面粉制造工业中广泛使用的粉碎机械，其他如啤酒麦芽的粉碎、油料的轧坯、巧克力的研磨、糖粉的加工、麦片和米片的加工等均有采用。磨辊是磨粉机的主要工作构件。一对磨辊由于速比和辊面状态不同，粉碎物料的过程也不同。等速反向旋转的光磨辊是以挤压的方式粉碎物料或使物料变形，典型设备是轧片机。差速反向旋转的光磨辊是以挤压和研磨两种方式粉碎物料，典型设备是面粉厂光辊磨粉机和辊式巧克力精磨机等。差速反向旋转的齿辊磨是以剪切、挤压和研磨三种方式粉碎物料，其典型设备是面粉厂的皮磨磨粉机和啤酒厂的麦芽粉碎机等。精品课程食品科学概论气流粉碎机械与设备气流粉碎机又称流能磨，是一种超微粉碎机，其工作原理是利用压缩空气产生的高速气流对物料进行冲击，使物料相互间发生强烈的碰撞和摩擦作用，以达到细碎目的。气流粉碎机除粉碎机本体外，还须配备空气压缩泵，工作时将高速气流导入粉碎机内。气流粉碎的粉碎比大，成品粒度均匀一致；粉碎设备结构紧凑、磨损小且维修容易，但动力消耗大，易实现无菌操作，卫生条件好，对热敏性物料的超微粉碎有利，易实现多单元联合操作，广泛用于食品、农产品、医药、冶金、轻工等部门。精品课程食品科学概论气流粉碎机种类很多，常见的有立式环形喷射气流粉碎机、对冲式气流粉碎机、叶轮式气流粉碎机和超音速气流喷射式粉碎机等。立式环形喷射气流粉碎机主要由立式环形粉碎室、分级器和文丘里加料器等组成。其工作过程为：从若干个喷嘴喷出的高速压缩空气气流将喂入的物料加速并形成紊流状，致使物料在粉碎室中相互高速冲撞、摩擦而达到粉碎。粉碎后的粉粒体随气流经环形轨道上升，由于环形轨道的离心力作用，使粗粉粒靠向轨道外侧运动，细粉粒则被挤往内侧。回转至分级器入口处时，由于内吸气流旋涡的作用，细粉粒被吸入分级器中分离而排出机外，粗粉粒则继续沿环形轨道外侧远离分级器入口处通过而被送回粉碎室中，再度与新输入物料一起进行粉碎。精品课程食品科学概论振动粉碎机械与设备振动磨是靠磨机系统的振动，使研磨体得到加速度运动而冲击和研磨物料的一种超细磨设备。其主要优点为破碎比高，粉碎时间短，适应性强，可用于任何物料的干磨或湿磨。缺点是进料粒度不能过大。精品课程食品科学概论振动磨按振动特点分为不平衡重的惯性振动磨和偏心振动的偏旋振动磨。使用普遍的惯性振动磨主要组成包括研磨体、筒体、振动器、弹簧及支承架、电机及弹性联轴器等。工作时，电机通过联轴器带动振动器的轴旋转，振动器在不平衡旋转体的惯性力作用下振动。由于振动，引起了装有一定量研磨体和物料的筒体摇动运动。而筒体和振动器的这种摇动给研磨体以快速脉冲，使研磨体沿筒体壁滑动上抛，分布在研磨体孔隙间的物料受研磨体的打击和研磨作用而被粉碎。精品课程食品科学概论三、湿法粉碎