1、食品工厂机械与设备第一章 总论食品工厂机械与设备第一章 总论食品工厂机械与设备第一章 总论第一章总论l 什么是食品机械与设备?l 食品机械与设备的重要性第一节 食品加工机械设备的分类与特点第二节 食品加工机械的材料第三节 食品机械设备的结构要求第四节 食品加工机械设备的选型l 本章小结 思考题 自测题 食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论l食品机械与设备的重要性n 食品加工机械设备是食品工业化生产过程中的重要保障。n 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
2、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。n 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。食品加工的科学技术（工艺）知识与机械设备知识的有机结合是食品加工从业人员不可或缺的基本能力要求。食品工厂机械与设备第一章 总论第一节 食品加工机械设备的分类与特点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
3、设备。一、食品加工机械设备的分类二、食品加工机械设备的特点食品工厂机械与设备第一章 总论一、食品加工机械设备的分类l 食品加工机械设备分类的重要性l 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l 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。l 教学角度上，以功能为基础分类较有利。食品工厂机械与设备第一章 总论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，n糖果食品机械n酿造机械n饮料机械n方便食品机械n调味品和添加剂制品机械n炊事机械等n制糖机械n豆制品加工机械n焙烤食品机械n乳品机械n果蔬加工和保鲜机械n罐头食品机械食品工厂
4、机械与设备第一章 总论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。n干燥机械n烘烤机械n冷冻和冻结机械n挤压膨化机械n计量机械n包装机械n输送机械、泵、换热设备n容器等n筛分与清洗机械n粉碎和切割机械n混合机械n分级分选机械n成型机械n多相分离机械n搅拌及均质机械n蒸煮煎熬机械n蒸发浓缩机械食品工厂机械与设备第一章 总论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系统的设备分类。食品工厂机械与设备第一章 总论二、食品加工机械设备的特点l 品种多样性l 机型可移动性l 防水防腐性l 多功能性l 卫生要求高l 自动化程度高低
5、不一食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论l
6、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。食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论l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。食品工厂机械与设备第一章 总论第二节 食品 加工机械的材料食品机械广泛使用各种材料，除各种金属和合金材料外，尚有石材、金刚砂、陶瓷、搪瓷、玻璃、纺织品以及塑料等有机合成材料。食品生产的工艺条件十分复杂，对
7、材料有不同的要求，必须掌握各种材料的基本性能，才能作出正确的选择，以取得良好的使用效果和经济效益。一、食品加工机械设备用材要求与性能 二、食品机械中常用的材料 三、食品机械设备材料的表面处理食品工厂机械与设备第一章 总论一、食品加工机械设备用材要求与性能l 有表面与食品接触的机械设备基本要求l 机械设备性能:（一）机械性能（二）物理性能（三）耐腐蚀性能食品工厂机械与设备第一章 总论l基本要求（1）对食品必须无害，不污染食品；（2）不受或少受物料介质和清洗剂的影响，藉以延长设备的使用寿命。食品工厂机械与设备第一章 总论（一）机械性能l 强度l 刚度l 硬度 l 耐磨性 l 高温工作性能l 低温工
8、作性能食品工厂机械与设备第一章 总论（二）物理性能l 常见的物料性能，例如：材料的相对密度、比热容、热导率、软化温度、线膨胀系数、热辐射波谱、磁性、表面摩擦特性、抗黏附性等。l 不同的使用场合，要求材料有不同的物理性能，如：n传热装置要求有高的热导率。n食品的成型装置则要求有好的抗黏附性，以便脱模。食品工厂机械与设备第一章 总论（三）耐腐蚀性能l对于食品机械，主要考虑其耐（食品本身或微生物引起的）酸性能和耐盐性能。l机械设备的耐腐蚀程度决定于：材料的化学性质和表面状态以及受力状态；物料介质的种类，浓度和温度等参数。食品工厂机械与设备第一章 总论二、食品机械中常用的材料（一）钢铁材料（二）不锈钢
9、（三）有色金属材料（四）非金属材料食品工厂机械与设备第一章 总论（一）钢铁材料l 普通碳钢和铸铁耐腐蚀性都不好，易生锈，更不宜直接接触有腐蚀性的食品介质，一般用于设备中承受载荷的结构。l 食品工业可以用涂搪瓷的钢铁容器。优点：耐酸碱腐蚀，并且搪瓷表面光滑，易于清洗和保持卫生。致命缺点：外力或温度作用下釉可能碎裂，污染食品。食品工厂中的使用越来越少。l 搪瓷材料的替代材料：有各种无毒树脂涂料，其涂层耐腐蚀而不易产生碎片。食品工厂机械与设备第一章 总论（二）不锈钢l不锈钢定义及其组成l不锈钢的标识l不锈钢特点与使用食品工厂机械与设备第一章 总论l不锈钢特点与使用n 一般优点：耐蚀、不锈、不变色、不
10、变质和附着食品易于去除，以及良好的高、低温机械性能好等。n 因而在食品机械中广泛应用。n 但不锈钢的抗腐蚀能力的大小是 随其本身化学组成、加工状态、使用条件及环境介质类型而改变的。u如表1-1中所列的304钢可以满足一般的防腐要求，但耐盐（主要是其中的氯离子）性差，后者因成分中镍元素含量较前者高而具有良好的耐蚀性。u因而，食品机械中，耐腐蚀要求较高的接触表面材料，多采用316型或316L型不锈钢。食品工厂机械与设备第一章 总论l不锈钢的标识n我国对不锈钢的标识规则n国外不锈钢标识n国内外不锈钢标识对应关系食品工厂机械与设备第一章 总论n国内外不锈钢标识对应关系*L表示超低碳不锈钢，常用于采用焊
11、接工艺制造的部件。表示超低碳不锈钢，常用于采用焊接工艺制造的部件。食品工厂机械与设备第一章 总论n国外不锈钢标识国际上，一些国家常采用三位序列数字对不锈钢进行标识。例如美国钢铁学会分别用200、300的400系来标示各种标准级的可锻不锈钢。食品工厂机械与设备第一章 总论n我国对不锈钢的标识规则u我国现有国家标准对不锈钢标识的基本方法是：化学元素符号与含量数字组合。这种标识符号中，铁元素及含量不标出，而主要标示出反映不锈钢防腐性和质构性元素及其含量。u不锈钢标识举例食品工厂机械与设备第一章 总论u不锈钢标识举例p Cr18、Ni9分别表示不锈钢中铬和镍的质量分数是18%和9%。但是，碳元素及含量
12、的标示较特殊，其元素符号“C”不标示，而只标示代表其含量的特定数字，并且放在其它元素标识符序列的前面。p 例如，1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9和00Cr17Ni14Mn2是三种铬镍不锈钢标识代号中，第一个数字1、0和00分别表示一般含碳量（0.15%）、低碳（0.08）和超低碳（0.03%）。其后的元素符号及数字分别表示含铬18%和17%，含镍9%和14%，含锰2%。食品工厂机械与设备第一章 总论l不锈钢定义及其组成n 不锈钢是指在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的合金钢。n 基本成分：铁铬合金和铁铬镍合金。n 其它元素，如锆、钛、钼、锰、铌、铂、钨、铜、氮等。n 铁和铬是各种不锈钢
13、的基本成分；实践证明，当钢中含铬量在12以上时，就可以抵抗各种介质的腐蚀，一般不锈钢中的含铬量不超过28。食品工厂机械与设备第一章 总论（三）有色金属材料l 食品机械中的有色金属材料主要是铝合金、纯铜和铜合金等。l 趋势：曾经用以上材料制造直接与食品接触的零部件或结构材料，正日益为抗蚀和卫生性能良好的不锈钢或非金属材料所取代。食品工厂机械与设备第一章 总论n纯铜纯铜亦称紫铜，其特点是热导率特别高，所以常常被用作导热材料，可以制造各种换热器。虽然铜具有一定的耐蚀性，但铜对一些食品成分，如维生素C有破坏作用，另外，有些产品（如乳制品）也因使用铜制容器而产生异味。所以，一般不用于直接接触食品，而是用
14、于诸如制冷系统中的换热器或者空气加热器等的设备中。食品工厂机械与设备第一章 总论n铝合金u铝合金具有耐蚀和导热性能、低温性能、加工性能好以及重量轻等优点。u铝合金适用的食品种类主要是碳水化合物类、脂肪类、乳类制品等。u但有机酸等腐蚀性物质在一定的条件下可以造成对铝及铝合金的腐蚀。食品机械中铝及铝合金的腐蚀，一方面影响机械的使用寿命，另一方面因腐蚀物进入食品而危害人们的身体健康。食品工厂机械与设备第一章 总论（四）非金属材料目前食品机械中的非金属材料主要是塑料。l 常用的塑料l 塑料的特点l 应用举例l 安全卫生性考虑食品工厂机械与设备第一章 总论l安全卫生性考虑n 应根据食品介质在卫生检疫方面
15、的要求和国家卫生检疫机关的有关规定选用。n 凡直接与食品接触的聚合材料应该确保对人体绝对无毒无害，不应给食品带来不良的气味和影响食品的味感，不应在食品介质中溶化或膨胀，更不能和食品产生化学反应。n 不宜使用含水或含硬质单体的低分子类聚合物，因为这类聚合物往往都有毒性。n 某些塑料在老化或高温下工作时，例如高温消毒，能够分解出可溶性单体并扩散到食品内，使食品被污染。食品工厂机械与设备第一章 总论l应用举例n 例如：在输送机械上，使用在螺旋式和刮板式斜槽、吸力式和磁力式塔、风机罩、风筛式框架、料斗等；在食品加工机械、包装机械中的套筒、圆盘、叶轮、漏斗、分瓶螺旋、星轮等零部件上也广泛地使用塑料。n
16、对于不能使用润滑剂的饼干模子、轧面机轴衬、空心面压制机的型模以及用于高温或要求耐磨的零件，则聚四氟乙烯塑料为理想的非金属材料。食品工厂机械与设备第一章 总论l塑料的特点n 优点：密度不大，平均为黑色或有色金属的 1/81/5；机械加工余量少，使生产成本降低。例如，用注塑塑料代替金属，工时可减少为1/61/5，工序减少为1/101/5，加工费用也减少为1/61/2；化学稳定性高；有良好的摩擦特性；有良好的吸收噪音和隔音性能；有好的耐振性和抗附着特性等。n 缺点，主要表现为：耐热性和导热性低；在液体环境中工作时，有老化和膨胀的趋势等。食品工厂机械与设备第一章 总论l常用的塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙
17、烯、聚四氟乙烯塑料及含粉状和纤维填料的酚醛塑料、层压塑料（酚醛夹布胶木、酚醛夹玻璃纤维塑料）、环氧树脂、聚酰胺、各种规格的泡沫塑料、聚碳酸酯塑料、氯化聚醚有机玻璃等。此外，还使用各种天然和合成的橡胶。食品工厂机械与设备第一章 总论三、食品机械设备材料的表面处理l食品的腐蚀性。l对于腐蚀的防护，通常可以对材料进行耐蚀抗磨的表面处理，即对金属或非金属的食品加工机械的零部件进行喷涂和涂装以及电镀、刷镀等表面处理。l食品机械对镀层的要求食品工厂机械与设备第一章 总论l食品机械对镀层的要求n 镀层的材料不应有毒性，不得传给食品异味或影响食品的风味；n 为避免锈蚀和镀层的剥落，镀层不应多孔；n 镀层应有高
18、的机械性能，并与基体牢固地接合；n 必须得到均匀的晶粒镀层和要求的镀层厚度；n 镀层应对食品介质、洗涤剂成分和大气的影响具有高的化学稳定性以及良好的装饰和保护特性。食品工厂机械与设备第一章 总论l电镀和刷镀n 电镀和刷镀在食品机械的应用相对较少，但有发展的趋势。n 电镀与刷镀在原理上相似，只是在工艺上和应用对象上有些区别，电镀以制造为主，刷镀一般用来修复工件。食品工厂机械与设备第一章 总论l涂装涂装是在金属表面用手工或用简单器械涂上涂料，使之干燥硬化，形成连续的涂层将金属表面与外界隔绝，达到防蚀、装饰的目的。食品机械大量地采用不锈钢，势必会提高设备的成本，故对一些不与食品介质直接接触的部件，如
19、机架等可用涂装材料代替，从而可以降低设备的造价。食品工厂机械与设备第一章 总论l喷涂喷涂主要是指热喷涂，它以金属、塑料或陶瓷等粉末通过火焰，以半熔融状态吹附到工件表面，形成具有耐蚀、耐磨等特性的涂层。我国食品机械行业正在开发聚四氟乙烯的喷涂。食品工厂机械与设备第一章 总论l食品对金属的腐蚀性食品通常具有弱酸、中性、弱碱性。有机酸在特殊的环境中具有独特的腐蚀作用。腐蚀性物质：醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、酪酸等低级脂肪酸；食盐、无机盐类；部分食品添加剂；在制造过程中使用的腐蚀性物质。腐蚀的表现：零部件材料的腐蚀，金属离子溶入食品中，可能会损害人体的健康或破坏食品的风味。在腐蚀环境中
20、，机械还会发生摩擦腐蚀。食品工厂机械与设备第一章 总论第三节 食品机械设备的结构要求食品加工机械与设备对食品安全卫生有着极为重要的影响。世界各国对食品机械与设备均有一套食品安全卫生方面要求的标准。我国国家技术监督局于1997年发布食品机械安全卫生（GB167981997），就食品加工机械的材料、结构等方面与食品安全有关的细节提出了详细的规范原则。一、设备结构的卫生与安全二、设备结构的可洗净性三、产品接触面的表面质量及要求四、设备的可拆卸性要求五、设备安全卫生检查方便性要求六、设备的安装配置要求食品工厂机械与设备第一章 总论一、设备结构的卫生与安全食品机械设备结构的卫生与安全可以包含两层意思，一
21、是从食品安全卫生角度提出的要求，二是从操作人员安全性提出的要求。（一）食品安全卫生方面的结构要求（二）操作安全对设备结构要求 食品工厂机械与设备第一章 总论（一）食品安全卫生方面的结构要求l 结构管道等不应有滞留产品的凹陷及死角。l 应采用符合标准要求的不锈钢卫生钢管及其卫生型管件阀门。l 密封可靠，以免产品受到外界的污染。l 与产品接触的轴承都应为非润滑型。l 润滑型轴承须有可靠的密封装置以防止产品被污染。l 产品区域应与外界隔离，至少应加防护罩以防止异物落入或害虫侵入。工作空气过滤装置应保证不得使5m以上的尘埃通过。l 安全卫生的装、卸料装置。l 紧固件应可靠固定，防止松动，不应因振动而脱
22、落。l 在产品接触表面上黏接的橡胶件、塑料件（如需固定的密封垫圈、视镜胶框）等应连续黏接，保证在正常工作条件(清洗、加热、加压)下不脱落。食品工厂机械与设备第一章 总论（二）操作安全对设备结构要求l 运动部件 l 液压气动电气系统l 压力与高温设备l 罐器孔盖l 外表面l 运行噪声l 开关与操纵件食品工厂机械与设备第一章 总论l运动部件机械设备的齿轮、皮带、链条、摩擦轮等外露运动部件应设置防护罩，使之在运行时，人体任意部位难于接触。食品工厂机械与设备第一章 总论l液压气动电气系统机械设备的液压系统、气动系统、电气系统应符合相应的国标规定。机械设备的电路、所选择的电动机、置于设备上的二次仪表及操
23、作控制单元以及它们的接线和安装，应妥善考虑到其具体工作环境所需的防水、防尘或防爆等方面的特定要求。食品工厂机械与设备第一章 总论l压力与高温设备具压力、高温内腔的设备应设置安全阀、泄压阀等超压泄放装置，必要时并配置自动报警装置；各机械设备的安全操作参数，如：额定压力、额定电压、最高加热温度等，应在铭牌上标出。食品工厂机械与设备第一章 总论l罐器孔盖设备上具有潜在危险因素的，对人身和设备安全可能构成威胁的人孔盖、贮罐上的罐盖、可能经常开启的转动部分的防护罩，应具有联锁装置。各种腔、室、罐、塔的人孔盖不可自动锁死。人孔直径至少为 450mm，或为 380mm510mm 以上的椭圆形，人孔盖一般向外
24、开。高度超过 2m 以上的立式或卧式贮罐，设在底部和侧部的人孔盖应向内开，设计成椭圆形，以便拆卸和安装。食品工厂机械与设备第一章 总论l梯子和操作平台备有梯子和操作平台的设备，台面及梯子踏板的材料和构造应具有防滑性能。与塔壁、罐壁平行的梯子，应设置等距踏条，踏条间距不得大于350mm；踏条与塔壁、罐壁之间的距离不得小于165mm。安装固定后，梯子前面与最近固定物之间距离不得小于750mm(设备使用单位应提供足够的厂房)。食品工厂机械与设备第一章 总论l外表面机械的外表面应光滑、无棱角、无尖刺。食品工厂机械与设备第一章 总论l运行噪声在正常运行（或空载运行）的情况下，设备的噪声不应超过85dB（
25、A）。）。食品工厂机械与设备第一章 总论l开关与操纵件n 在工作过程中，当操作人员的手经常会与产品相接触时，启动和停车应不采用非接触式手动操作，而应采用足踏或膝盖的开关。n 操作件结构形式应先进合理，经常使用的手轮、手柄的操纵力应均匀。食品工厂机械与设备第一章 总论二、设备结构的可洗净性l 产品区域开启方便、处于该区域不能自动清洗的零部件的拆卸和安装应简单、方便。l 不可拆卸的零部件应可自动清洗；允许不用拆卸进行清洗时，其结构应易于清洗，并达到良好的洗净效果。l 处于产品区域的槽、角及圆角应利于清洗。l 放置密封圈的槽和与产品接触的键槽，其宽度不应小于深度，在安装允许的情况下，槽的宽度应大于6
26、.5mm。l 产品接触表面上任何不大于135的内角，应加工成圆角。圆角半径一般不应小于6.5mm。食品工厂机械与设备第一章 总论三、产品接触面的表面质量及要求l不锈钢板管的产品接触表面l连接处 食品工厂机械与设备第一章 总论l不锈钢板、管的产品接触表面 n 一般设备表面粗糙度Ra 不得大于1.6m，无菌灌装设备表粗糙度Ra不得大于0.8m；塑料制品和橡胶制品的表面粗糙度Ra不得大于0.8 m。n 产品接触表面不得喷漆及采用有损产品卫生性的涂镀等工艺方法进行处理。n 产品接触表面应无凹坑、无疵点、无裂缝、无丝状条纹。食品工厂机械与设备第一章 总论l连接处n 产品接触表面上所有连接处应平滑，装配后
27、易于自动清洗。永久连接处不应间断焊接，焊口应平滑，焊缝不允许存在凹坑、针孔、碳化等缺陷，焊缝成形后必须经过喷砂、抛光或钝化处理，抛光可采用机抛光或电化学抛光。其Ra不得大于3.2m。n 非产品接触表面上的焊缝应连续平滑，无凹坑、针孔。食品工厂机械与设备第一章 总论四、设备的可拆卸性要求l 设备中需要拆卸的部分，应能很容易地拆卸下来，重新安装时应易于操作。因此，在物料管道连接中推荐采用食品工业用不锈钢管与配件，其各项技术要求符合相应标准食品工业用不锈钢螺纹接管器（QB/T 24681999）、食品工业用不锈钢对缝焊接管件（QB/T 20041994）和食品工业用带垫圈不锈钢卡箍衬套（QB/T20
28、051994)的规定。l 夹紧机构应采用蝶形螺母和单手柄操作的扣片等。l 各类容器的盖和门应拆卸简便，利于清洗。食品工厂机械与设备第一章 总论五、设备安全卫生检查方便性要求l 处于产品区域的零部件，在清洗后应易于检查。l 需要清洗的特殊部位，必须容易拆开检查。l 附件或零件的安装，应使操作人员易于看出其安装是否正确。食品工厂机械与设备第一章 总论六、设备的安装配置要求l 生产设备及其零、部件的设计、加工、使用、安全卫生要求应符合生产设备安全卫生设计总则（GB50831999）的规定。l 设备相对于地面、墙壁和其它设备的布置，设备管道的配置和固定，设备和排污系统的连接，不应对卫生清洁工作的进行和
29、检查形成障碍，也不应对产品安全卫生构成威胁。l 输送有别于产品的介质（如液压油、冷媒等）的管道支架的配置、连接的部位，应能避免因工作过程中偶发故障或泄漏而对产品形成污染，也不应妨碍设备清洁卫生工作的进行。l 设备或安装中采用的绝热材料不应对大气和产品构成污染。在生产车间或间接和生产车间相接触而有可能对产品卫生性构成威胁时，严禁在任何表面或夹层内采用玻璃纤维和矿渣棉作为绝热材料。食品工厂机械与设备第一章 总论第四节食品加工机械设备的选型合理的设备选型是保证产品高质量的关键和衡量生产水平的标准，可以为动力、配电、水、汽用量计算提供依据。因此，如何选用生产能力适宜、配套性强、通用性广的生产设备已成为
30、食品加工厂建厂设计的重要内容，也是诸多食品厂建厂投产前要解决的首要问题。一、食品机械设备选型的原则二、设备选型计算食品工厂机械与设备第一章 总论（二）（二）生产能力匹配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。食品工厂机械与设备第一章 总论一、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）兼容性原则食品工厂机械与设备第一章 总论（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
31、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。食品工厂机械与设备第一章 总论（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。食品工厂机械与设备第一章 总论（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
32、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。食品工厂机械与设备第一章 总论（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。食品工厂机械与设备第一章 总论（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
33、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。食品工厂机械与设备第一章 总论二、设备选型计算（一）输送性通过设备的计算（二）罐器类设备的计算（三）连续处理设备的计算食品工厂机械与设备第一章 总论（一）输送性通过设备计算l特点l计算式l讨论食品工厂机械与设备第一章 总论l讨论n QT由生产规
34、模确定了的，一般固定，而其余三项是可变的。n At的选择主要与生产作业的调度有关，例如，可以将预处理过程均匀地按平均生产能力来处理，此时可以选择At=1；也可以将预处理的时间较平均处理时间减少一半（从而可以使预处理工段用工时数减少一半），因而选择At=2。这样，根据需要的总设备处理能力AtQT(t/h)，以及现有的设备资料提供的单机生产能力，就可以选取适当生产能力的设备。n 同样的生产能力，可以选择一台设备，也可以选择多台设备。到底选几台，需要视具体情况而定，也是设计者必须确定的。食品工厂机械与设备第一章 总论l计算式其中 N设备数（台）QT 平均生产能力（t/h）At 设计安排的某工段物料处
35、理速率系数（At1）Qs 选型设备的生产能力(t/h台)食品工厂机械与设备第一章 总论l特点输送性通过设备在加工过程中滞留量可以忽略不计，物料被认为是瞬时通过该设备的。属于这类设备的例子有输送泵、粉碎机、均质机、胶体磨、过滤机、输送机等。食品工厂机械与设备第一章 总论（二）罐器类设备的计算l特点l计算式l讨论 食品工厂机械与设备第一章 总论l计算式其中 N罐器设备的台数（台）Vs单台罐器设备的有效容量（t/台）QT平均生产能力（t/h）At设计安排的某工段物料处理速率系数（At 1）t物料在此工序的滞留时间（包括生产工艺确定的 处理时间及物料进出设备所需的时间）食品工厂机械与设备第一章 总论l
36、特点这类设备属于间歇性处理（包括贮存）物料的设备。例如，贮料罐、杀菌锅、酶反应罐、发酵罐、混合搅拌罐等。食品工厂机械与设备第一章 总论l讨论n式（1-2）中，QT与t是由生产规模和生产工艺所规定的，一般不能变更，而其余三项在一定范围内可以进行选择。n例1-1食品工厂机械与设备第一章 总论n例1-1某罐头生产线的生产能力4t/h,针对某主要罐型的杀菌工艺公式为升温10min,保温60min，冷却20min。选用T7C5型杀菌锅进行杀菌，T7C5型的罐头装锅量约为2t/台。预计每锅罐头进出锅的时间为20min。杀菌工段每班的处理时间按6h计。估算杀菌工段所需的T7C5型杀菌锅的台数。食品工厂机械与
37、设备第一章 总论n例1-1u解：u已知：p平均生产能力QT=4t/hp罐头在此工段的滞留时间 t=(10+60+20)/60=1.5 hp每台T7C5型杀菌锅的装锅量 Vs=2t/台p设生产线每班的平均生产时间为6h，而杀菌段每班的工作时间为5h，因而杀菌工段的物料处理速率系数At=6/5=1.2食品工厂机械与设备第一章 总论n例1-1u从而，根据式（1-2）,杀菌工段所需配备的T7C5型杀菌锅的台数可按以下估算：u杀菌锅只能为整数，所以T7C5型杀菌锅取4台可以满足要求。)(6.325.142.1台sTtVtQAN食品工厂机械与设备第一章 总论（三）连续处理设备的计算l设备例子l核算内容l带
38、式连续处理设备的计算式l讨论l例1-2食品工厂机械与设备第一章 总论l讨论n 处理量与输送带的线速度成正比，也与输送带的长度和宽度成正比；但与物料在设备内的滞留时间成反比。n 对于定型设备，式（1-3）中的因素是相互关联的，因此，在一定范围内，可以在不改变处理量的前提下对其它参数进行调整。n 式（1-3）中输送装置的长度L不一定等于设备的长度，因为，如果将输送装置的长度L分为三段平行（上下安排，或左右安排）排列，则相应设备的长度就可以缩短到原来直线排列的1/3。而且还可以将输送带做成螺旋式（参见第二章内容）。n 所有这些，允许用户在与设备生产厂家洽谈时，提出某些设备尺寸的调整要求。此外，当输送
39、装置用在拣选工序，尤其是人工拣选时，其输送速度受限于拣选速度，输送带宽度还应符合人体工学的要求。食品工厂机械与设备第一章 总论l核算内容n定型设备的实际处理能力。n非标设备的尺寸等。食品工厂机械与设备第一章 总论l带式连续处理设备的计算式式中 QT 生产能力（t/h）v输送装置的输送速度（m/h）Ds物料在输送装置上的装载密度(t/m2)W输送装置的有效载物宽度（m）L输送装置的长度（m）t物料在设备内的滞留时间（h）食品工厂机械与设备第一章 总论l设备例子连续杀菌机连续速冻机连续干燥机连续式烤炉食品工厂机械与设备第一章 总论l例1-2瓶装饮料用单层喷淋式常压连续杀菌设备以网带式输送机输送进行
40、杀菌。已知：输送带的有效载物宽度为1.0m,长度为7m，速度在110550mm/min范围内可变,对于瓶装饮料的装载密度为70kg/m2。生产工艺规定的瓶装饮料在杀菌设备内（包括升温杀菌和冷却操作在内）的总处理时间为20min。请确定：（1）该杀菌设备的最大与最小处理能力；（2）该设备在规定杀菌时间下的实际处理量是多少？该杀菌设备是否满足所需的处理量要求？（3）如果该杀菌设备满足实际处理量要求，此时的输送带速度应为多少？食品工厂机械与设备第一章 总论例1-2n 解：n 已知：u输送带的长度 L=7.0mu输送带的宽度 W=1.0mu输送带速度 v=110550mm/min=6.633m/hu输
41、送带的装载密度 Ds=70 kg/m2=0.07t/m2u杀菌处理时间 t=20min=0.333h食品工厂机械与设备第一章 总论l例1-2（1）杀菌设备的最大与最小处理能力。由于处理能力与输送带的速度成正比。因此，最大处理能力 QTmax=330.071=2.3(t/h)最小处理能力 QTmin=6.60.071=0.46(t/h)食品工厂机械与设备第一章 总论例1-2（2）设备在规定杀菌时间下的处理量为：实际处理为1.47t/h，在该杀菌设备的处理范围0.462.3t/h以内，因此满足处理量要求。食品工厂机械与设备第一章 总论例1-2（3）规定杀菌时间下的输送带速度，根据式（1-3）为：即
42、此时的输送带速度为350mm/min。显然它在可调速度110550mm/min范围之内。食品工厂机械与设备第一章 总论l讨论n 上式适用于具有带式输送装置的连续处理设备估算。n 处理量与输送带的线速度成正比，也与输送带的长度和宽度成正比；但与物料在设备内的滞留时间成反比。n 对于定型设备，式（1-3）中的因素是相互关联的，因此，在一定范围内，可以在不改变处理量的前提下对其它参数进行调整。n 式（1-3）中输送装置的长度L不一定等于设备的长度。n 当输送装置用在拣选工序，尤其是人工拣选时，其输送速度受限于拣选速度，输送带宽度还应符合人体工学的要求。n 对于非带式连续输送设备，也可以根据物料衡算关
43、系得到类似的关系式。食品工厂机械与设备第一章 总论l本章小结n 食品机械与设备是指把食品原料加工成食品(或半成品)的一类专业机械与设备。总体上可以分为通用与专用食品机械两大部分。通常食品机械按单元操作进行分类助于理解掌握食品机械的作用原理、结构特点与作用范围。n 食品加工机械设备具有品种多、防腐性、一定范围的通用性、卫生要求高等特点。单机设备的自动化程度一般不高，但也有相当成熟的高度自动化程度的设备。n 食品机械与设备采用不同类型的金属和非金属材料制作。但多数场合与食品直接接触的工作面材料必须采用不锈钢材料制造，并且经过适当的表面处理。食品工厂机械与设备第一章 总论l本章小结n 食品加工机械与
44、设备的安全卫生有两方面的要求：一是食品机械设备对加工对象的安全性；二是食品机械设备对操作人员的安全性要求。n 食品加工机械设备的选型必须从满足工艺要求，生产能力配套、设备流程配套、性能价格比合理、可靠性等原则进行。食品设备选型计算大多与设备生产能力有关。对设备的生产能力估算，可分成三类进行，即输送性通过设备、罐器类设备和连续处理设备三大类。食品工厂机械与设备第一章 总论l思考题1.为什么要对食品加工设备进行分类？食品加工机械设备如何分类？2.食品加工机械设备用材的基本要求是什么？从哪些方面考察食品机械设备的材料的性能？3.分析讨论食品机械常用不锈钢材料的国内外标识型号及性能特点。4.从食品卫生
45、角度分析讨论食品加工机械设备的结构要求。5.食品加工机械设备的选型原则是什么？6.如何估算不同类型食品加工机械设备的生产能力？食品工厂机械与设备第一章 总论l自测题一、判断题二、计算题食品工厂机械与设备第一章 总论一、判断题1.我国尚未颁布食品机械设备分类标准。2.食品加工机械设备多为成套设备。3.食品加工机械设备应当全由不锈钢制造。4.所有不锈钢材料在任何场合均不生锈。5.各种不锈钢的基本成分是铁和铬。6.一般不锈钢中的铬含量不超过28%。7.食品工业不可采用非不锈钢材料制作的容器。8.304不锈钢的镍含量为10%。食品工厂机械与设备第一章 总论一、判断题9.食品加工设备所采用的轴承都应为非
46、润滑型。10.具压力、高温内腔的设备应设置安全阀、泄压阀等超压泄放装置。11.机械设备的安全操作参数包括额定压力、额定电压、最高加热温度等。12.食品加工机械设备的噪声不应超过95dB（A）。13.严禁在任何表面或夹层内采用玻璃纤维和矿渣棉作为绝热材料。14.设备的产品接触表面应无凹坑、无疵点、无裂缝、无丝状条纹。食品工厂机械与设备第一章 总论二、计算题1.某罐头生产线杀菌工段有5台T7C5型杀菌锅用于209型罐的杀菌。如果杀菌公式为升温10min，保温40min和冷却20min。试求该生产线中封罐机的生产能力应为多少才能满足平衡生产要求。2.某连续速冻机用于加工速冻饺子的生产能力为1t/h。试问，用于加工速冻包子的生产能力为多少？已知，饺子的冻结时间为20min，包子的冻结时间为30min，饺子的装载密度10kg/h，包子的装载密度15kg/h，速冻机输送链的有效载物宽度为0.7m。食品工厂机械与设备第一章 总论二、计算题3.通过参考有关资料，利用物料衡算关系建立螺旋带输送式加工处理设备（如速冻机）处理能力、物料滞留时间、物料装载密度、输送机回转半径、螺距、螺旋圈数及输送带速度之间的关系式。4.通过参考有关资料，利用物料恒算关系建立悬挂链输送式加工处理设备（家禽加工线）处理能力、线载密度（单位链长上的载物质量，kg/m）、链速、物料滞留时间的关系式。
