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(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=33×
0.07×
1=2.3(t/h)最小处理能力QTmin=6.6×
1=0.46(t/h)
(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0.46~2.3t/h以内,因此满足处理量要求。
(3)规定杀菌时间下的输送带速度,根据式(1-3)为:
即此时的输送带速度为350mm/min。
显然它在可调速度110~550mm/min范围之内。
本章小结
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。
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。
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。
食品加工机械与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。
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。
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?
答:
(1)食品工业涉及的原料,产品种类繁多,加工工艺各异,从而其涉及到的加工机械种类繁多。
虽然种类繁多,但食品机械其自身的特点,所以要对其进行分类。
(2)按原料或生产的产品分类,可将食品机械分成众多的生产线设备。
例如制糖机械、豆制品加工机械、焙烤食品机械、乳品机械、果蔬加工机械和保鲜机罐头食品机械、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。
按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。
一般可将食品机械设备分为筛分与清洗机械、粉碎和切割机械、混合机分级分选机械、成型机械多相分离机械、搅拌及均质机械、蒸煮煎熬机械等。
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?
(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。
强度,刚度,硬度,耐磨性,高温工作性能,低温工作性能
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。
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。
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。
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。
基本成分:
铁—铬合金和铁—铬—镍合金。
其它元素,如锆、钛、钼、锰、铌、铂、钨、铜、氮等。
铁和铬是各种不锈钢的基本成分;
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%。
4.从食品卫生角度分析讨论食品加工机械设备的结构要求。
食品加工机械从卫生角度结构要求应注意
⑴设备结构,产品输送管道和连接部分不应有滞留产品的凹陷及死角。
⑵无菌灌装设备中与产品直接接触的管道应采用符合要求的不锈钢卫生钢管以及管件阀门管道控制阀采用易于清洗和杀菌的卫生型阀门结构。
⑶外部零件伸入产品区域处应设置可靠的密封,以免产品受到外界污染;
⑷任何产品接触的轴承都应是非润滑型;
润滑型轴承如处于产品区域,轴承周围
应具有可靠的密封装置以防止产品被污染。
⑸产品区域应与外界隔离,在某些情况下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使得5μm以上的尘埃通过。
⑹设备上应设有安全卫生的装、缷料装置。
⑺零件、螺栓和螺母等紧固件应可靠固定、防止松动,不应因震动而脱落。
⑻在产品接触表面上黏结的橡胶件、塑料件(如需固定的密封垫圈、视镜胶框)等应连续黏结,保证在正常工作条件下(清洗、加热、加压)不脱落。
5.食品加工机械设备的选型原则是什么?
实际生产中,进行设备选型时要全面考虑如下几方面:
㈠满足工艺条件要求㈡生产能力匹配㈢相互配套原则
㈣性能价格比合理性原则㈤可靠性原则㈥兼容性原则
如何估算不同类型食品加工机械设备的生产能力?
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)
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%。
﹚
9.食品加工设备所采用的轴承都应为非润滑型。
﹚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。
﹙√﹚
计算题
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
。
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。
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。
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。
第二章物料输送机械
食品工厂中,物料输送机械与设备主要起食品物料输送、提供加工设备连续化和输送食品加工介质或产生加工环境条件等作用。
它们可以按物料状态分为固体物料、液体物料和可压缩流体输送机械设备三大类。
固体物料主要以带式输送机、螺旋输送机和斗式提升机进行输送。
这些输送机械设备可用来输送不同类型的固体物料,也常常结合在连续加工设备中。
其它的输送机械与装置还有气流输送系统、流送槽和悬挂输送机等。
泵是液体输送系统中的动力源。
泵可以分为旋转式和往复式,也可以分为容积式和非容积式等。
用于输送食品料液的泵必须是卫生泵。
食品工厂中,低黏度料液常用离心泵输送;
高黏度料液常用螺杆泵、旋转泵、齿轮泵等输送;
常用三柱塞泵使食品料液获得高压。
食品料液需要用卫生级管路输送。
对管路中涉及的部件有多种标准,选用时需要加以注意。
管路中不同的部件常用卫生级活接头连接。
管路中常用的卫生阀有碟阀、球阀、塞阀、座阀以及基于座阀的组合阀等,它们可以手动、气动和电动等方式操纵。
本质为座阀的防混阀在CIP系统相当有用。
食品加工所需的工质或工作环境,常用风机、压缩机和真空泵输送或产生。
1.举例说明食品厂常见固体物料形态,及其可采用的输送机械设备类型。
物料形态
输送设备类型
粉末状
斗式运输机、螺旋运输机、气流运输机
颗粒状(散粒状)
带式运输机、气流输送机、斗式输送机、螺旋输送机
块状
带式运输机、气流输送机、螺旋输送机
整件物料
带式输送机、悬挂式输送机
2食品厂常用哪些类型的泵输送液体食品物料?
它们的适用场合如何?
答:
⑴离心泵:
常用于低粘度液料(包括工艺用水)液体介质(如热水、
冷水、冰冻盐水等)输送
⑵螺杆泵:
常用于高粘度粘稠液体及带有固体物料的浆料的输送。
⑶齿轮泵与罗茨泵:
两者都属于会转型容积泵,常用于输送粘稠物料,调高流体压力或作计量泵用。
⑷水环泵:
常用的真空设备,也作为物料输送泵,如果酱、番茄酱等带有块粒的料液。
1.带式输送机只能水平或向上输送。
(×
﹚2.原理上讲斗式提升机可以正反向两种方向输送。
﹚3.带式输送机的最大输送距离为20m。
﹚4.输送韧性和可压缩性物料时,可以采用齿式或叶片式螺旋输送机。
﹙√﹚5.卫生离心泵的吸入口位置只要低于贮罐口,开机时就可将罐内料液吸出。
﹚6.螺杆泵的转动件是用食用级橡胶制造的。
﹚7.螺杆泵、齿轮泵和离心泵只要改变旋转方向就可以改变输送方向。
﹚8.螺杆泵的输出压头与螺杆的长度有关。
填空题
1.斗式提升机按输送的方向有倾斜式和垂直式两种,料斗的形式有深斗、浅斗和尖角型斗三种。
装料的方式有吸取式和撒入式两种。
2.带式输送机的输送带有橡胶带、布带、钢带、链条带等。
布带常用于饼干成型机械。
灌装线上用于输送容器的输送机常采用链板式形式的输送带。
热烫机中使用的带式输送机常采用塑料式输送带。
果蔬加工预处理生产线上用于拣选用的输送机常采用钢丝网形式的输送带。
3.螺旋输送机主要由螺旋、驱动轮和轴承构成。
它的主要输送元件螺旋体,也称为蛟龙。
常见的螺旋形式有实体螺旋、带式螺旋、叶片式和齿形等四种。
其中,输送粉体物料时采用实体式,它的螺距与螺旋直径比为0.8,输送黏性物料时采用带式螺旋,它的螺距直径比为1。
当输送过程需要对物料进行混合作用时,可以采用叶片式或齿轮式螺旋,它们的螺距与螺旋直径比为1.2。
4.食品工厂中,常用采用斗式、悬挂式、带式、气式、螺旋等装置和机械对固体物料进行输送。
5.食品厂输送食品物料的离心泵常称为卫生离心泵,主要用于输送液体介质和低浓度的料液。
离心泵的叶片形式常有2片、3片和4片三种,用于食品物料的离心泵的叶片常为2片式和3片式两种。
6.为了满足输送量的要求,可以从转速、叶轮直径和阀门三个方面来实现流量输送的调节要求。
为了使离心泵正常运行,开机前必须保证泵内灌满料液。
一般离心泵不宜用于输送温度超过80℃的料液。
非自吸式离心泵的进料口必须低于贮料罐的液面下。
7.较黏稠的食品液料可以用柱塞泵螺杆泵正位移泵进行输送。
螺杆、柱塞、齿轮、罗茨等多属于这类泵。
8.要使低黏度食品料液获得高压头,可以采用柱塞泵,这类泵有单柱和多柱之分。
为了使输送流量平稳,一般可采用三柱塞泵。
选择题
1.斗式提升机一般在___C___装料。
.A.中部B.上部C,下部D.A和B2.饼干成型机中的饼干坯料常用B带输送,而在烘烤炉中则一般用带输送。
.A.钢,布B.布,钢C,橡胶,钢D.钢,橡胶3.灌装包装线常采用A带式输送机输送容器。
A.链板B.网C,橡胶D.塑料4.果蔬预煮机一般采用D输送物料。
.A.网带式输送机B.螺旋输送机C,斗式输送机D.A和B5.用于输送粉体物料的螺旋输送机宜采B螺旋体。
.A.叶片式B.实体C,齿形D.带式6.为了使离心泵正常运行,开机前必须保证__B__.A.关闭出口阀B.泵内灌满料液C,将泵的料液排出D.A和C7.较粘稠的料液可以用D泵输送。
.A.离心B.齿轮C,螺杆D.B和C8.改变旋转方向,B泵不能获得反方向输送的效果。
A.离心B.齿轮C,螺杆D.转子9.输送肉糜可以采用C泵。
.A.滑板B.离心C,螺杆D.柱塞
10.离心泵的流量,可以通过D调节。
.A.转速B.叶轮直径C,阀门D.A、B和C
对应题
1.找出以下输送带与加工设备对应关系,并将第二列的字母填入第一列对应项括号中。
(B)1.钢带A.果蔬清洗设备(A)2.钢丝网带B.连续焙烤设备(D)3.帆布带C.饮料瓶周转(E)4.板式带D.饼干坯料的输送(C)5.塑料带E.灌装线上瓶罐输送2.找出以下料斗与适用性之间的对应关系,并将第二列的字母填入第一列对应项括号中。
(E)1.圆柱形底的深斗A.适用黏稠性大,沉重的块状物料(C)2.圆柱形底的浅斗B.适用于粉状散粒状物料,输送速度高(2m/s)(A)3.尖角形的斗C.适用潮湿的,流动性差的粉粒状物料(B)4.挖取式装料D.适用于大块,输送速度低(1m/s)(D)5.撒入式装料E.适用干燥,流动性好,撒落性好的粉粒状物料3.找出以下螺旋与适用性之间的对应关系,并将第二列的字母填入第一列对应项括号中。
(B)1.实体螺旋A.用于韧性和可压缩性物料,螺距约为1.2直径(C)2.带式螺旋B.用于输送干燥,小颗粒的或粉状料。
螺距约为0.8直径(A)3.叶片与齿形螺旋C.用于输送块状或粘滞状物料。
螺距约为直径4.找出以下标准代号与名称之间的对应关系,并将第二列的字母填入第一列对应项括号中。
(B)1.GBA.美国标准(E)2.ISOB.中国国家标准(A)3.3AC.国际乳业联合会标准(D)4.DIND.德国标准(C)5.IDFE.国际标准化委员会标准
第三章
对各种与食品加工过程相关的对象进行清洗是保证食品质量安全性的重要操作。
大规模生产需要机械方式进行清洗的对象有原料、包装容器和食品加工设备三大类。
各种清洗机械一般运用化学与物理原理结合的方式对清洗对象进行清洗。
常见的原料清洗机械设备有滚筒清洗机、鼓风式清洗机和刷洗机等。
它们分别运用滚筒的转动、空气鼓泡作用和刷子的洗刷作用,使食物表面污染物剥离,但多需要与浸洗和喷洗结合。
自动洗瓶机主要用于回收旧瓶清洗,可分为单端式和双端式两种。
清洗流程由冲洗、浸泡等手段选择性组合而成,并且均采用液体温度逐渐升高和降低及能量回收利用的设计模式。
从使用角度看,单端式和双端式特点各有长短。
CIP是对食品加工设备进行现场清洗的意思。
CIP系统通常由清洗液(包括净水)贮罐、加热器、送液泵、管路、管件、阀门、过滤器、清洗头、回液泵、待清洗的设备以及程序控制系统等组成。
多数加工设备采用固定式CIP清洗。
对于特殊的设备可采用移动式进行CIP清洗。
CIP清洗过程可采用人工或自动方式控制,两者在系统设备投资方面有很大差异。
简单和小规模生产线的清洗可采用人工控制方式;
设备规模大、流程复杂和设备数量多的生产线CIP清洗宜采用自动控制。
1.分析讨论水果加工过程中,哪些对象宜用机械方式进行清洗。
需要进行清洗的对象有:
(1)食品原料:
食品原料在其生长,成熟,采收,包装和贮运过程中,会受到尘埃,砂土,肥料,微生物,包装物等的污染。
因此,加工前必须进行有效的清洗。
(2)加工设备:
因为在使用过程中其表面可能会结垢,从而直接影响操作性能和产品的质量以及设备中的食物残留物会成为微生物的繁衍和产生不良化学反应,会带来安全卫生质量问题,所以食品加工设备必须得及时或定期的清洗。
(3)包装容器:
果汁所用的玻璃瓶装,因瓶子多数情况下是回收使用的。
会带有食品残留物和各种其他污染物,即使一次性使用的包装容器在制造,存放和运输过程中不可避免会带上污染物。
因此,包装前必须清洗。
(4)加工场所和生产人员:
他们都会带有污染物和微生物。
因此生产前必须清洗。
2.举例分析讨论不同类型果蔬宜采用的清洗机的型式。
有代表性的果蔬原料清洗设备:
滚筒式清洗机:
这是一类适合于质地较硬、块状原料的清洗机,常用于甘薯、马铃薯、生姜、马蹄等的清洗。
鼓风式清洗机:
特别适合桑葚、黑莓等柔软易损坏的水果清洗
刷洗机和刷果机。
1.CIP是对设备进行就地拆洗的意思。
﹚2.CIP清洗专用装置只能固定在同一个位置。
﹚3.喷头是所有CIP系统的必备部件。
﹚4.所用CIP清洗系统的管路中物料流向必须采用自动切换阀。
﹚5.
SIP是对设备进行就地杀菌的意思。
﹚6.
食品物料只能采用水为清洗介质进行清洗。
﹙√﹚7.双端式自动洗瓶机卫生条件和空间利用率优于单端式。
﹚8.单端式自动洗瓶机主要用于新瓶的清洗。
﹚9.
目前滚筒清洗机的滚筒多采用大齿轮驱动。
﹚10.鼓风式清洗机须与空气压缩机配合才能运行。
﹚填空题
1.食品工厂中需要清洗的对象有原料、加工设备和包装容器三大类。
用于清洗这些对象的设备常采用物理洗、化学洗和物理化学结合洗等方法清洗。
一般一台设备可同时结合一种以上的清洗方法。
2全自动洗瓶机的清洗过程一般要经过预冲洗、预浸泡、洗涤剂浸泡,洗涤剂喷射,热水预喷及热水喷射等清洗步骤。
为了去除瓶内黏附性物,可以采用浸泡或刷洗清洗方式。
3.CIP系统一般包括清洗液(包括净水)贮罐、加热器、送液泵、管路、管件、阀门、过滤器、清洗头、回液泵、待清洗的设备以及程序控制系统等部分。
4.影响CIP清洗效果的因素有:
(1)动能(以Re来衡量,从壁面淌下薄液的Re大于200;
管道线的Re大于3000;
但管道线Re大于30000为效果最好);
(2)热能(在一定的流量下,温度上升,可提高Re,污物与洗涤溶液的化学反应速度增大;
增大污物中可溶物质的溶解量);
(3)化学能,主要来自洗涤剂。
1.利用CIP对A进行清洗不需要用喷头。
A.片式杀菌机B.贮奶罐C.干燥室D.布袋过滤器2.CIP清洗效率与D关系最小。
A.洗液有效浓度B.洗液流速C.洗液温度D.洗液贮罐形状3.双端式自动洗瓶机卫生条件A于单端式,空间利用率于单端式。
A.优,次B.优,优C,次,次D.次,优4.为了对不同规格的空罐进行清洗,可采用A洗罐机。
A.GT7D3型B.LB4Bl型C.A和BD.旋转圆盘式
5.自动洗瓶机,可同时采用C。
A.喷洗和刷洗B.浸洗和刷洗C.浸洗和喷洗6.为了贮罐内壁进行全方位清洗,可采用D喷头。
A.固定式B.单轴旋转式C.双轴旋转式D.A、B和C7.为了清洗菠菜,可采用A清洗机。
A.鼓风式B.刷洗式C.滚筒式D.淋洗式8.下列设备中,C可考虑采用移动式CIP装置。
A.喷雾干燥塔B.真空浓缩系统C.容器回转式混合器D.碟式离心机
第四章分选分离机械与设备
食品加工过程涉及各种分离操作。
主要包括原料分选、离心分离、压榨、过滤、提取、膜分离以及粉尘回收等。
这些操作均可采用不同原理、分离效率和机械化自动化程度的分离设备加以实现。
食品原料的分选可用筛分、力学、光学、电磁学等原理的设备进行。
其中筛分式分级和选别机械仍然是目前应用最广泛的分选机械。
离心分离机械可以分为过滤式、沉降式和分离式三大类。
各类离心分离机又可根据操作方式和结构特征进一步细分。
应当根据物料体系和分离目的选择离心分离机。
过滤机械设备用于对食品液体(滤浆)进行分离。
各种过滤设备借助于过滤介质将滤浆分成滤渣和滤液。
过滤介质可为粒状、织物或多孔性固体。
过滤机的推动均为过滤介质两侧的压差。
过滤设备可分为重力式、加压式和真空式三类,食品工业应用最多的是加压式和真空式。
压榨主要用于从动植物原料中榨取有用液体成分。
压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。
前者适用于小规模生产或传统产品的生产过程,后者可适用于不同生产规模的需要,其主要型式有螺旋式、辊式和带式等。
膜分离设备可以分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。
前者又可进一步分为反渗透、纳米滤、超滤和微滤设备,它们依次可以将无机盐、低分子糖类、蛋白质和微生物细胞从主体料液中分离出来。
电渗析膜分离设备适用于离子状态成分的分离。
将颗粒或粉末状物质从气流中分离回收所用的设备有干式、湿式和静电式三大类。
其中以干式粉尘回收设备应用最为广泛,主要形式有沉降器、旋风分离器和布袋过滤器等。
利用溶剂对食品中的成分进行分离的设备可以分为液-液萃取、浸取和超临界萃取设备三类。
其中用于从固体物料中提取可溶性成分的浸取设备应用最为广泛。
超临界萃取设备多用CO2及为萃取剂,它在超临界状态
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