机械设备题.doc

第一节 固体物料输送机械 固体物料输送设备有带式输送机、螺旋输送机、刮板式输送机、斗式提升机、气力输送设备、振动输送机、辊轴输送机、悬挂输送机一 、 带式输送机 用于块状、颗粒状物料及整件物料的水平方向或倾斜方向运送，同时还常用作连续分选、检查、包装、清洗和预处理的操作台 。(3)特点 带式输送机结构简单，适应性广；使用方便，工作平稳，不损伤被运输物料；输送过程中物料与输送带间无相对运动，可输送研磨性物料；运输速度范围广（0.02m/s4.00m/s），输送距离长，输送能力强，能耗低；但输送带易磨损，在输送轻质粉料时易形成飞扬。二、 螺旋式输送机螺旋输送机属于直线型连续输送机械，适用于需要密闭运输之物料，如粉状和颗粒状物料。根据输送形式，螺旋输送机分为水平螺旋输送机和垂直螺旋输送机两大类。三、 刮板输送机 刮板输送机是借助于牵引构件上刮板的推动力，使散粒物料沿着料槽连续移动的输送机。料槽内料层表面低于刮板上缘的刮板输送机称为普通刮板输送机；而料层表面高于刮板上缘的刮板输送机称为埋刮板输送机。普通刮板输送机的特点：结构简单，占用空间小，工艺布置灵活，可在中途任意点进料和卸料。但物料在料槽内滑行，运动阻力大，机件磨损快，输送能力较低，适用于轻且短距离输送。埋刮板输送机的特点：结构简单，体积小，密封性好，安装维护方便；能在机身任意位置多点装料和卸料，工艺布置灵活。它可以输送粉状、粒状、含水量大、含油量大，或含有一定易燃易爆溶剂的多种散粒物料，生产率高而稳定，并容易调节。四、 斗式提升机 在食品连续化生产中，将粉状、粒状及块状物料，由低处运到高处时大多采用斗式提升机。 斗式提升机分为倾斜式和垂直式，从牵引构件划分有带式和链式两种。 六、 气力输送装置 运用气流的动压或静压，将物料沿一定的管路从一处输送到另一处，称为气力输送。食品工厂散粒物料种类很多，如面粉、大米、糖、麦芽等，利用气力输送可收到良好效果。 图121气力输送装置(a)吸送式1.吸嘴 2.分离器 3.卸料器 4.风机 5.除尘器 6.供料器吸送式气力输送装置无尘土飞扬，可以从一处或数处获取物料向一处输送。其供料器简单，但卸料器和除尘器的密封性要求高。循环式气力输送系统适用于输送细小、贵重的粉状物料。 图121气力输送装置(b)压送式 1.吸嘴 2.分离器 3.卸料器 4.风机 5.除尘器 6.供料器压送式气力输送装置便于设置分支管道，可同时将物料从一处向几处输送，适合大流量、长距离输送，生产效率高。但管道磨损较大，密封性要求高，供料器较复杂。图121气力输送装置(c)混合式1. 吸嘴 2.分离器 3.卸料器 4.风机 5.除尘器 6.供料器混合式气力输送装置综合了吸送式及压送式两者的优点，在使物料不通过风机的情况下，可以从几处吸取物料，又可以将物料同时输送到几处，且输送距离可较长，但带粉尘空气通过风机使工作条件变差，整个装置结构复杂。第3章 清洗与分级机械与设备（1） CIP1清洗剂 CIP清洗中使用的清洗剂按pH值可分为三类:中性清洗剂、酸性清洗剂和碱性清洗剂。 (1)中性清洗剂 水和表面活性剂均属此类。表面活性剂可分为阳离子型、阴离子型和非离子型。 (2) 酸类清洗剂酸性清洗剂是用以溶解设备表面矿物质沉积物。常使用的无机酸为硝酸、磷酸、硫酸；有机酸为醇酸、葡萄糖酸、柠檬酸、乳酸和酒石酸。由于高合金钢、不锈钢接触含有Cl-离子的介质时有发生应力腐蚀破裂的危险，因此对于大量使用不锈钢设备及管道的食品生产线，不得用盐酸作为清洗剂。(3) 碱类清洗剂碱与脂肪结合形成肥皂。与蛋白质形成可溶性物质而易于被水清除。最常用的碱为氢氧化钠(NaOH)，氢氧化钾(KOH)等。其他碱性清洗剂有碳酸钠、碳酸氢钠、原硅酸钠、甲基硅酸钠、磷酸三钠等。少量的氯化物可提高NaOH的洗净效果。2. 影响洗涤效果的因素 洗净能力的来源有三个方面，即从清洗液流动中产生的运动能；从洗涤剂产生的化学能；清洗液中的热能。均质机1 均质原理 冲击： 液滴或胶体颗粒随液流高速撞向固定构件表面时，因拉应力发生碎裂，细小液滴因自身速度而向外围连续相中分散。 剪切： 因液流涡动或机械剪切作用使得液体和胶体颗粒内部形成巨大的速度梯度，沿剪切面滑移产生破坏。继而在液流涡动的作用下完成分散。 空穴 ： 液滴因内部的汽化膨胀形成气泡，当外界压力过大后，液膜产生拉应力破坏而破碎并分散。2 高压均质机 高压均质机是在将料液内部压力提高到一定程度后，使其在极高的压差作用下高速瞬间通过狭窄的缝隙，通过此过程中形成的冲击、剪切与空穴作用完成均质操作的机器。干燥(1)喷雾干燥器: 用于奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶、蛋白粉等物料的干燥。(2)流化床干燥器: 用于食盐、谷物、玉米胚芽、糖粉、奶粉等物料的干燥。(3)箱式和带式干燥器： 用于各类食品、糖、味精等物料的干燥。(4)微波干燥器： 用于薄片食品(如饼干、肉干、快速面)、饮料、巧克力、蜂乳晶等的加热干燥及包装食品的加热杀菌。 (5)红外线干燥器： 用于谷物、蔬菜、水果、食糖、糕点制品、面包、熏烤肉、鱼、香肠制品等物料的干燥。 (6)升华(冷冻)干燥器 用于鱼类、高级蔬菜(如蘑菇等)、汤粉、饮料等物料的干燥。 (7)气流干燥器 用于淀粉、面粉、葡萄糖、食盐、味精、切成碎块的马铃薯及肉丁等食品的干燥。 (8)真空干燥器 用于液体、浆体、粉体和散粒食品的干燥。 一、喷雾干燥原理 喷雾干燥利用雾化器将溶液、乳浊液、悬浮液或膏状料液分裂成细小雾状液滴，在其下落过程中，与热气体(空气、氮气或过热水蒸气)接触进行传热传质，瞬间将大部分水分除去而成为粉末状或颗粒状的产品。用于奶粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶及制备微胶囊制品等产品。 1.喷雾干燥过程如图12-22所示。在干燥室顶部引入热风，同时料液被送到室顶部，然后经过雾化器雾化成细小的雾滴，由于雾滴群具有极大的表面积，与热空气接触后，短时间内物料水分被蒸发成为干制品，从干燥室底部卸料装置排出。热风吸收水蒸气后温 度降低，湿度增大，作为废气由排风机从干燥室下侧抽出，废气中夹带的微粉用分离装置回收。2、 喷雾干燥设备的主要构成喷雾干燥设备主要包括原料液供给系统、空气加热系统、干燥系统、气固分离系统及控制系统。干燥系统是喷雾干燥设备的关键，包括雾化器、干燥室等，雾化器使料液分裂成雾滴，干燥室是料液与空气进行传热传质的重要场所。第8章 浓缩1、 浓缩的基本原理 利用浓缩设备对物料进行加热，当加热至相应压力条件下水的沸点后，物料中易挥发出部份水分,既水分不断地由液态变为气态，汽化时所产生的二次蒸汽不断被排出设备，使制品的浓度不断提高，直至达到所规定的浓度。蒸发过程完成的必要条件：供应足够的热量，以维持溶液的沸腾温度，并补充因水分蒸发所带走到热量；促使蒸汽迅速排出，保持汽液界面较低的压力。2 、料液特性对于浓缩设备选择的影响（1）结垢性 有些溶液在加热浓缩时，会在加热面上生成垢层，从而增加热阻，降低传热系数。对易生成垢层的料液，最好选用料液在加热表面流速较大的浓缩设备。（2）热敏性 热敏物料受热后会引起物料中某些成分发生化学变化或物理变化而影响产品质量。这类产品应采用保持时间短、蒸发温度低的浓缩设备。（3）结晶性 有些溶液在浓度增加时，易有晶粒析出且沉积于传热面上，从而影响传热效果，严重时会堵塞加热管。需要选择带搅拌的或强制循环蒸发器，用外力使结晶保持悬浮状态。（4）粘滞性 有些料液随浓度增加，粘度也随着增加，使流速降低，传热系数减小，生产能力下降。需要选用强制对流或成膜型的浓缩设备。（5）发泡性 浓缩过程中产生的汽泡易被二次蒸汽夹带排出，增加产品的损耗，同时不利于二次蒸汽的逸出和污染其它加热设备，严重时会造成无法操作。一般采用料液流速较大的蒸发器。（6）腐蚀性 蒸发腐蚀性较强的料液时，应选用防腐蚀材料制成的设备或是结构上采用更换方便的型式，使受到腐蚀的构件易于更换。3真空浓缩设备的类型根据蒸发时的料液流动形式 有薄膜式和非膜式： 薄膜式： 料液在加热表面呈薄膜状受热蒸发。根据液膜流动方向，又分为升膜式和降膜式。 非膜式： 料液在蒸发器内聚集在一起，通过自然或强制对流完成均匀加热和蒸汽逸出。根据料液的流程 有循环式和单程式。根据加热蒸汽被利用的次数 分为单效浓缩设备和多效浓缩设备真空浓缩设备1 非膜式真空蒸发器因加热蒸发时的液层较厚，非膜式蒸发器的普遍特点是传热系数小，料液受热蒸发速度慢，加热时间长。 常见的非膜式蒸发器有:(1)夹套式(2)盘管式(3)标准式(4)强制循环式图12-2 搅拌式夹套蒸发器1.料液进口 2.二次蒸汽出口3.泡沫捕集器4.搅拌器5.浓缩液出口（2） 盘管式蒸发器 1.泡沫捕集器 2.二次蒸汽出口3.汽液分离室4.蒸气总管 5. 加热蒸汽包 6.盘管 7.分气阀 8.浓缩液出口9.取样口 10.疏水器(3) 标准式蒸发器 图12-5 中央循环管式浓缩器1. 料液进口 2、8.加热蒸汽进口3.外壳 4.加热室5.浓缩液出口6.冷凝水出口 7.中央循环管9.蒸发室 10.除沫器 11.二次蒸汽出口 （4） 强制循环式蒸发器图12-6 强制循环式蒸发器1.浓缩液出口 2.蒸发室 3.料液进口 4.循环泵5.冷凝水出口 6.加热室7.蒸气进口 8.二次蒸汽出口2 膜式蒸发器膜式蒸发器工作时，料液沿加热表面被分散成液膜的形式流动，传热系数大，一般单程即可完成规定的浓缩作业，因而在蒸发器内的停留时间较短，约几秒至几十秒，适合果汁及乳制品生产。常见的膜式蒸发器有（1）长管式（2）板式（3）刮板式（4）离心式薄膜蒸发器（1） 长管式蒸发器 长管式蒸发器采用列管进行加热蒸发。按液膜的运动方向可分为: 升膜式 降膜式 升降膜式蒸发器升膜式蒸发器图12-7 升膜式蒸发器与液膜形成过程示意图1.蒸汽进口 2.料液进口 3.排净口 4.冷凝水出口 5.浓缩液出口6二次蒸汽出口降膜式蒸发器图12-8 降膜式蒸发器1.冷凝水出口 2.浓缩液出口 3.二次蒸汽出口4.蒸汽进口5.液料进口升降膜式蒸发器图12-10 升降膜式蒸发器1.升膜管 2.降膜管 3.冷凝水出口 4.进料管.5排净管 6.浓缩液出口7.二次蒸汽出口 8.蒸汽管 9.布料器真空浓缩系统1 真空浓缩系统的配置类型及特点 真空浓缩系统根据二次蒸汽被利用的次数分为单效真空浓缩系统及多效真空浓缩系统。 （1）单效真空浓缩系统 它是由真空蒸发器、冷凝器及抽真空装置等组成。料液进入蒸发器后，加热蒸汽对料液进行浓缩。根据工艺要求，料液浓缩到规定浓度后，间歇或连续排出。所产生的二次蒸汽直接进入冷凝器冷凝或经加热蒸汽压缩混合后作为加热蒸汽使用。（2）多效真空浓缩系统 根据低压蒸发原理，在真空浓缩过程中可以用二次低压蒸汽再加热比它温度低的料液，再生产更低温度的二次蒸汽，依此类推，使热能得到充分利用，即为双效、三效等多效真空浓缩。其中使用生蒸汽的蒸发器称为一效蒸发器，顺次称为二效、三效蒸发器等，因此随蒸发器效次的增大，蒸发温度和工作压力逐效降低。 按蒸发浓缩系统中料液与二次蒸汽流向关系，多效真空浓缩系统流程基本类型有以下三种：（1）顺流法 （2）逆流法 （3）平流法 图1224 WIEGADN单效降膜式真空浓缩设备1.加热室 2.冷凝器 3.热压泵 4、5.离心泵 6.螺杆泵 7.冷凝水泵 8.水环泵 9.贮料筒 10.分离器 a、b、c、d.节流孔板图1226 混流式三效降膜真空浓缩设备1. 双级水环式真空泵 2.第三效分离器 3.循环液料泵 4.冷凝水泵 5.第二效分离器 6.出料泵 7.第一效分离器8.进料泵 9.料液平衡槽 10.预热器 11.第一效蒸发器 12.热压泵 13. 第二效蒸发器 14.第三效蒸发器 15.冷凝器图1227 四效降膜式真空浓缩设备流程1. 平衡槽 27.预热器 8.直接加热式预热器 9、10.高效加热器 11.高效冷却器 12.闪蒸罐 13.热压泵 14两段式混合换热冷凝器 15真空罐 16浓缩液闪蒸冷却罐 17冷却水罐 18冷却塔 19冷却水泵补充1. 板式换热器的性能特点：板式换热器具有优秀的换热性能、体积小、重量轻,以及板式换热器的安全可靠性能的不断提高2 去皮方法（1）机械去皮机械去皮一般用去皮机。去皮机的方式不外两种：一种是利用机械作用使原料在刀下转动削去表皮的旋皮机。这种旋皮机适用于形状规则并具有一定硬度的外表的果蔬如苹果、梨等；另一种是利用涂有金刚砂、表面粗糙的转筒或滚轴，借摩擦的作用擦除表皮的擦皮机，这种擦皮机适用于大小不匀、形状不规则的原料，如马铃薯、荸荠等。机械去皮效率高、节省劳力等优点。但也存在着如下一些缺点：需要一定的机械设备，投资大；表皮不能完全除净，还需要人工修整；去除的果皮中还带有一些果肉，因而原料消耗较高；皮薄肉质软的果蔬不适合使用。 （2）化学去皮通常用NaOH、KOH或两者的混合物，或用HCl处理果蔬，利用酸、碱的腐蚀能力将果蔬表皮或表皮与果肉间的果胶物质腐蚀溶解而去掉表皮。碱液去皮使用方便、效率高、成本低，适应性广，故应用广泛。使用此法时，要控制好碱液的浓度、温度和作用时间这三要素。要求达到原料的表面不留皮的痕迹，皮层下肉质不腐蚀，用水冲洗稍加搅拌或搓擦即可脱皮为原则。几种果蔬原料的碱液去皮条件如表6-2所示。碱处理后的果蔬应立即投入流动水中彻底漂洗，漂净果蔬表面的余碱，必要时可用0.1%O.3%的盐酸中和，以防果蔬变色。目前碱液去皮的设备很多，除了简单的夹层锅外，还有型式多样的全自动、半自动碱液去皮机。（3）热力去皮一般用高压蒸汽或沸水将原料作短时加热后迅速冷却，果蔬