物料管理_食品工程设备教材

1 食品工程设备 数理与生物工程院学院蒋海明jhmhn 2 课程安排课堂讲授 32课时学习要求课堂出勤率和课堂纪律成绩评定标准 平时30 期末考试70 参考教材许学勤主编 食品工厂机械与设备 第一版 中国轻工业出版社 2014年 食品工程设备 课程简介 3 课程授课内容 物料输送机械清洗机械与设备分选分离机械与设备粉碎切割机械混合均质机械与设备热交换热处理机械与设备浓缩设备干燥机械与设备包装机械设备 4 第一章物料输送设备 5 授课内容 固体物料的输送设备带式输送机斗式提升机螺旋输送机气力输送系统其它输送设备液体物料的输送设备离心泵往复泵旋转泵气体输送设备空气压缩机离心式通风机离心鼓风机 6 第一节固体物料输送机械与设备 带式输送机斗式提升机螺旋输送机气力输送系统其它输送设备 7 食品工厂中应用最广泛的一种连续输送机械 输送物料 块状 颗粒状物料及整件物料 功能 水平输送 倾斜输送 特点 一 带式输送机 输送量大 动力消耗少 运转连续 工作平稳 输送距离大 8 一 带式输送机构造与工作原理 构造 输送带 滚筒 料斗 托辊 卸料装置 驱动装置 1 输送带 2 上托辊 3 缓冲托辊 4 导料板 5 加料斗 6 改向滚筒 7 张紧装置 8 尾架 9 空段清扫器 10 下托辊 12 弹簧清扫器 13 头架 14 传动滚筒 15 头罩 图1 1带式输送机结构示意图 9 大倾角带式输送机 移动带式输送机 水平带式输送机 10 主要构件 1 输送带 特点 牵引和承载功能的构件 输送带应具有强度高 质量轻 延伸率小 吸水性小 耐磨性好特点 材料 食品工业常用橡胶带 纤维编织带 网状钢丝带及塑料带 工作表面有平向和花纹两种 后者适宜于内摩擦力较小的光滑颗粒物料的输送 还常采用不锈钢带 其强度高 耐高温 耐腐蚀 适用于边输送 边清洗 沥水 炸制 通风冻结 干燥的场合 11 1 橡胶带 橡胶带是由若干层纤维帆布作为带芯 层与层之间用橡胶加以粘合而成的其上下两面和左右两侧还附有橡胶保护层帆布带芯是胶带承受拉力的主要部分 而橡胶保护层的主要作用是防止帆布磨损及腐蚀橡胶带按其用途不同可分为强力型 普通型和耐热型三种带宽也有一系列的规格尺寸 200 250 300 400 450 500 650 800 1000 1200 1600mm等 橡胶带越宽 帆布层越多 承受的总拉力越大 但随着帆布层数的增多 其柔性变小 12 2 钢带 链节式 便于维护 成本低 卫生条件差 整体式 成本高 难维护 卫生条件好 3 钢丝网带 耐磨 耐酸碱 耐油 耐腐蚀 不适用温度变化范围大一般有单层和多层结构 多层结构塑料带与普通型橡胶带相似 造价高 4 塑料带 13 2 驱动装置 传动滚筒和改向滚筒 驱动装置包括电动机 减速器 驱动滚筒 驱动滚筒是传递动力的主要部件 其长度略大于带宽 呈鼓形结构 即中部直径稍大 用于自动纠正输送带的跑偏 转向滚筒 改向 14 3 托辊 作用 用于承托输送带及其上面的物料 避免作业时输送带产生过大的挠曲变形 托辊分为上托辊 即载运托辊 和下托辊 即空载托辊 两种上托辊 平托辊和凹面托辊 又有单辊式和多辊 下托辊 平托辊托辊间距 一般0 4 0 5m物料轻取1 2m 20kg成件品间距 物料在运输方向长度1 2 15 带的四种支撑形式入图所示 16 4 张紧装置 功能 调节输送带的松紧程度型式 螺旋式 利用螺杆拉 压 力重锤式 利用悬垂重物的重力 图1 3张紧装置简图 17 5 卸料挡板 型式 犁式 18 6 清扫器 为了清除卸料后仍粘附在输送带上的粉状物料 要安装清扫器 一般输送带的工作面用弹簧清扫器 非工作面用刮板清扫器 刮板清扫器的结构和工作原理与刮板卸料器相似 19 二 主要参数的确定 1 输送能力 连续输送散状物料 1 1 输送成件物品 式中Q 输送能力 t h m 单件物品质量 kg v 带速 m s L 带上物品的间距 m 1 2 20 2 输送带宽度 输送散物料时带宽可由下式求出 式中 Q 输送能力 t h B 输送带宽 m Ks 截面系数 物料在带上的容积密度 t m3 v 带速 m s c 输送机倾斜度修正系数 求出B值后 圆整为整数 再从带宽系列中选用标准值 1 3 输送成件物品时 带宽应比物品的宽度尺寸大50 100mm 21 3 带速的确定 通过对输送能力的讨论可知 带速越高 输送能力越大 但是带速过大 输送带的抖动也越大 物料容易从带上抛出 而且 输送带也容易因磨损而损坏 所以 合理地选择带速很重要 一般可根据下列原则选定带速 1 较长及水平输送机 可选用较高的带速 2 输送易扬尘的粉状物料 应使 1m s 3 刮板卸料时 一般 2m s 4 人工检选时 0 3m s 5 输送成件物品时 1 25m s 22 三 带式输送机的使用与维护 1 加料要均匀 料应加在输送带的中心线附近 防止带的振动或走偏 2 尽量使加料的初速方向与带的运动方向相同 减小加料高度 以减轻对带的冲击 3 输送散物料时 注意清扫输送带的正反两面 保持带与滚筒及托辊间的清洁 减少磨损 4 保证润滑 及时加注润滑剂 以减小摩擦阻力 5 向上输送物料的倾角过大时 最好选用花纹输送带 以免物料滑下 6 经常检查和调整带的张紧程度 防止带过松而使输送带产生振动或走偏 23 二 斗式提升机 结构简单 占地面积小 提升高度大 一般12 20m 最高可达30 60m 密封性好 不易产生粉尘 定义 在带或链等挠性牵引件上 均匀地安装着若干料斗用来连续运送物料的运输设备称为斗式提升机 用途 主要用于垂直 倾斜连续输送散状物料 优点 缺点 料斗和牵引件易磨损 对过载的敏感性大 一 斗式提升机的定义 用途及优缺点 24 二 构造和工作原理 类型 立式倾斜式 构件 牵引件 传动滚筒 张紧装置 料斗 加料及卸料装置和驱动装置等组成 整个装置封闭在金属外壳内 一般传动滚筒和驱动装置放在提升机的上端 25 26 2 料斗 承载部件 1 深斗流动性好 干燥物料 2 浅斗 多用 潮湿 流动差物料 3 三角形斗定向自流式卸料 1 牵引件胶带 中小生产能力 中等提升高度 较轻料 链带 提升高度高 重物料 27 三 装料与卸料方式 1 斗式提升机的装料方式 1 挖取法 物料加到提升机底部 被运转着的料斗的料斗直接掏取而提升 适用 适合于小或磨蚀性小的粉状物料 特点 其运行阻力较小 故料斗的速度较高 2 撒入法物料直接由装料口加到运行的料斗中 适用 适用于料块较大及磨蚀 28 2 卸料方式 1 离心式利用离心力提升速度快场合 2 无定向自流式离心力 重力流动性差 潮湿物料 3 定向自流式重力物料沿前一料斗背部落下大块 比重大 易碎料 29 三 螺旋式输送机 螺旋输送机是密封输送设备 主要用来输送粉状或粒状物料 输送 混合 挤压作用 水平 倾斜 20 输送 优点 构造简单 横截面尺寸小 制造成本低 密封性好 操作方便 便于改变加料和卸料位置 缺点 输送过程中物料易过粉碎 输送机零部件磨损较重 动力消耗大 输送能力较低 倾斜输送时倾角小于20 30 一 构造和工作原理 31 1 构件 1 螺旋轴 实体螺旋 带式螺旋 叶片式螺旋 成型式 实体螺旋构造简单 效率高 适宜输送松散 干燥 无粘性的物料 带式螺旋加工制造较麻烦 强度较低 磨损大 腐蚀性较大及粒度较大的物料叶片式螺旋加工制造麻烦 效率低 用于物料输送过程中伴随搅拌及混合等工艺要求的场合 成型式螺旋加工复杂运送韧性 可压缩物料 32 图1 11螺旋形状 a 实体叶片 b 带状叶片 c 桨形叶片 d 齿形叶片 全叶式推动力 输送力大 效率高 带式适合粘稠物料宜用带式螺旋 叶片式和成型叶在输送物料的同时对物料具有搅拌 揉捏及混合作用 33 2 料槽 形状 密闭 内径要稍大于螺旋直径 二者间有间隙 2 工作原理 利用螺旋把物料在固定的机壳 料槽 内推移进行输送 物料不随螺旋旋转 滑动形式移动 34 二 主要参数的确定 1 输送能力 2 螺旋轴的转速 A 物料综合系数 书表 D 螺旋直径 m 35 k 为系数 查表 3 螺旋轴的直径 4 功率 36 5 电机功率 式中k0 1 2 1 4 0 90 0 95 1 8 37 三 螺旋输送机的使用与维护 1 安装时要特别注意各节料槽的同轴度和整个料槽的直线度 否则 会导致动力消耗增大 甚至损坏机件 2 开机前应检查各传动部件 确保其运转灵活且有足够的润滑油 然后空载运转 如无异常方可添加物料 3 加料应当均匀 否则会在中间轴承处造成物料的堵塞 使阻力急剧升高而导致完全梗塞 4 定期检查螺旋的工作情况 发现部件磨损过大时应及时修复或更换 5 要特别注意转动部件的密封 严防润滑油外溢污染食品和原料进入转动部件而导致磨损加剧 6 停机前应先停止进料 待物料排空后再停机 7 停机后应及时清洁机器 加油 以备下次使用 38 四 气力输送设备 1 输送原理 借助空气在密闭管道高速流动 物料在气流中被悬浮输送到目的地 2 气力输送的特点 1 优点结构简单 工艺布置灵活 输送距离大 密封性好 适应性广 自动化程度高 生产率高 2 缺点动力消耗大 磨损严重 不宜输送湿物料 系统噪音大 3 组成由供料器 输送管道及管件 卸料器 除尘器 风机等组成 一 气力输送设备输送原理 特点及组成 39 1 吸引式输送流程 二 气力输送设备分类及输送流程1 分类吸送式 用风机吸入口的负压 将物料吸入管道压送式 用风机输出的高压气流 将喂入的物料吹送混合式 吸送和压送组合的输送方式 2 输送流程 40 41 2 压力式输送流程 42 罗茨鼓风机 旋风分离器 43 五 其它固体物料输送设备 一 悬挂输送设备 悬挂输送机由闭循环轨道 悬挂件 牵引链和驱动装置及张紧装置等构成 轨道可以灵活进行立体布置 在平面方向 它最小可以半径400mm进行转弯 最大转弯角度达它最大可进行180 在垂直方向可进行陡峭的提升 它倾斜度仅仅受输送器与被输送物之间的间隙限制 通常以45 角度提升 悬挂件的单悬挂重量在20kg以上 典型应用举例 屠宰生产线 44 a 生猪屠宰线 b 家禽屠宰线 图1 14悬挂输送机在屠宰线中应用 45 二 流送槽 利用水力输送物料的装置 主要用于块状或颗粒状且可与水分离的物料输送 由人工或机械把放在堆放场的原料放入水平输送机 然后由输送机将物料送到流送槽中 由于水的流动 一方面将物料随水流输送到目的地 另一方面可以把原料外表的泥沙杂质等浸泡及冲洗 再经过滤筛板滤去泥浆 污水后进入清洗机中 这样水力输送就有清洗和输送的作用 污水从筛板流出 经过处理进行循环使用 例如 番茄 苹果 蘑菇 菠萝和其它块茎类原料的输送多用流送槽 图1 15流送槽原理 46 47 第二节液体输送装置 一 真空吸料装置二 泵 48 一 真空吸料装置 用途 将流体短距离输送或提升一定高度 适用 酱类或含固体料液的输送 避免用泵缺点 效率低输送距离和高度小 49 1 原理 50 2 特点 优点 避免了液料通过泵体而带来的腐蚀 污染 清洗等问题 由于物料处于抽真空贮罐内 比较卫生 同时把物料组织内的部分空气排除 减少了成品的含气量 可直接利用系统真空作为动力 简化了动力装置 缺点 但输送距离近 提升高度低 效率较低 只适合于黏度较低的液料 51 二 泵 图1 17离心泵结构示意图 一 离心泵依靠高速旋转叶轮对被泵送液料的动力作用 把能量连续传递给料液 实现连续地液体输送 1 种类 52 2 工作原理 53 54 3 适用输送中低粘度的料液 含悬浮物及腐蚀性也可 4 特点 1 离心泵的优点 传动结构简单 一般采取二极或四极的电动机直联 液体输出量可任意调节 操作维修清洗容易 2 离心泵的缺点 泵的安装要求低于液体贮槽出口之处或预先灌水 因为必须保证泵体内及吸液管内充满液体才能正常运行 操作不妥或设计不善时 易引起泡沫现象 55 二 齿轮泵1 适用主要用于输送不含固体的粘稠液体 2 结构多用外啮合泵 56 3 原理 图3 19齿轮泵工作原理示意图 57 4 特点优点 结构简单 重量轻 能自吸 工作可靠 应用范围较广 缺点 流量及压力有脉动 噪声大 所输送的液体必须具有润滑性 以免齿轮磨损 58 三 双螺杆泵 回转式容积泵 1 适用用于高黏度液体及带有固体的料液 2 结构与原理 单螺杆泵为例 图1 20单螺杆泵结构简图 59 双螺杆泵 图1 21齿轮泵工作原理示意图 60 四 往复泵 1 组成 泵缸 活塞 或隔膜 活塞杆及阀门 3 特点往复泵的流量由活塞截面积 活塞冲程及活塞往复次数所决定 而与系统所需压头无关 即流量与压头无关 这是往复泵的一大特点 4 应用适合于黏度大 或压头需求高的液体 2 工作原理 图1 22单柱塞往复泵工作原理示意图 61 双动往复泵动画 62 单柱塞往复泵 三柱塞高压往复泵 流量 85m3 h 压力 100MPa 63 隔膜泵外观 64 五 旋涡泵 1 结构旋涡泵外观上与离心泵差不多 里面的叶轮结构是不同的 流体入口不是在叶轮中心处位置 而是与出口成对称的泵壳边缘 65 2 工作原理 图1 23旋涡泵工作原理示意图 66 第三节气体输送设备 提供2 3kg cm2 表压 的压缩空气供发酵罐通气之用 故常用涡