2025年食品加工机械与设备模拟习题含答案

2025年食品加工机械与设备模拟习题含答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种设备属于分选机械？A.离心筛B.斩拌机C.板式换热器D.喷雾干燥塔答案：A解析：分选机械用于分离物料中的杂质或按物理特性分级，离心筛通过离心力实现固液或不同粒度物料的分离；斩拌机属于混合机械，板式换热器是热交换设备，喷雾干燥塔是干燥设备。2.斗式提升机中，适用于输送潮湿、易结块物料的料斗类型是？A.深斗B.浅斗C.三角斗D.鳞斗答案：D解析：鳞斗（或称导槽斗）的斗口呈倾斜状，斗背有导向边，适用于输送潮湿、易结块、流动性差的物料；深斗和浅斗适用于干燥、流动性好的物料，三角斗多用于小颗粒或粉末。3.超高温瞬时杀菌（UHT）的典型工艺条件是？A.100℃/30minB.121℃/15sC.135-150℃/0.5-4sD.85℃/15min答案：C解析：UHT杀菌要求在极短时间内达到商业无菌，温度通常为135-150℃，时间0.5-4秒，既能杀灭微生物又能最大限度保留营养。4.下列设备中，不属于挤压加工机械的是？A.单螺杆膨化机B.双螺杆造粒机C.行星螺杆挤出机D.胶体磨答案：D解析：胶体磨通过固定磨和旋转磨的间隙对物料进行剪切、研磨，属于粉碎机械；挤压加工机械利用螺杆推进物料并通过模头成型，如膨化机、造粒机等。5.真空干燥设备中，用于降低物料表面水分汽化温度的关键条件是？A.提高加热温度B.降低系统压力C.增加物料厚度D.加快空气流速答案：B解析：真空干燥通过降低环境压力，使水的沸点降低（如真空度90kPa时，水沸点约45℃），从而在低温下实现快速干燥，减少热敏性物质损失。6.斩拌机的核心功能是？A.破碎大颗粒物料B.使肉糜与辅料充分混合并形成乳化结构C.对物料进行高压均质D.实现连续式杀菌答案：B解析：斩拌机通过高速旋转的斩刀（转速2000-4000r/min）将肉料切碎，同时与盐、水、脂肪等辅料混合，通过机械剪切作用破坏肌肉纤维，释放肌浆蛋白形成稳定的乳化体系。7.下列哪项不是板式换热器的优点？A.传热效率高（K值3000-7000W/(m²·K)）B.结构紧凑（单位体积传热面积大）C.适用于高粘度物料D.清洗方便答案：C解析：板式换热器的流道间隙小（通常2-6mm），高粘度物料（如番茄酱）流动阻力大，易堵塞，更适合用管式或刮板式换热器。8.喷雾干燥中，决定雾滴大小和干燥效率的关键部件是？A.热风分配器B.雾化器C.旋风分离器D.料液泵答案：B解析：雾化器将料液分散为直径10-200μm的雾滴（表面积增加1000-10000倍），常用压力式、离心式、气流式雾化器，雾滴大小直接影响干燥时间和产品粒度。9.下列粉碎设备中，适用于脆性物料超细粉碎（粒度＜10μm）的是？A.锤片式粉碎机B.球磨机C.胶体磨D.气流粉碎机答案：D解析：气流粉碎机利用高速气流（300-500m/s）使颗粒碰撞、摩擦粉碎，可获得超细粉体（1-5μm），适合热敏性、脆性物料；球磨机一般得到5-100μm，胶体磨为1-20μm但需液态物料。10.用于果蔬清洗的鼓风式清洗机，其主要清洗机理是？A.高压水流冲击B.气泡破裂产生的振动C.毛刷摩擦D.超声波空化效应答案：B解析：鼓风式清洗机通过底部曝气装置产生大量气泡，气泡在上升过程中破裂，对物料表面产生振动和擦洗作用，配合水流实现清洗，适用于表面易损的果蔬（如草莓）。二、填空题（每空1分，共20分）1.带式输送机的主要部件包括输送带、（驱动装置）、（张紧装置）、托辊和机架。2.高压均质机的核心部件是（均质阀），其工作原理是物料在（高压）作用下通过狭窄间隙时，因（剪切）、（空穴）和（撞击）效应实现细化。3.隧道式干燥机按物料移动方向与热空气流动方向可分为（顺流）、（逆流）和（混流）三种形式，其中（逆流）干燥时物料终水分更低。4.杀菌设备中，（巴士德杀菌机）适用于牛奶的低温长时杀菌（63℃/30min），而（超高温杀菌机）可实现135℃以上的瞬时杀菌。5.螺旋输送机的输送能力计算公式为Q=47D²Snρψ，其中D为（螺旋直径），S为（螺距），n为（转速），ρ为（物料密度），ψ为（填充系数）。6.冷冻干燥的关键步骤包括（预冻）、（升华干燥）和（解析干燥），其中升华阶段需控制（温度）和（压力）以避免物料塌陷。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述盘式削片机的工作过程及主要参数对切片质量的影响。答案：盘式削片机主要由刀盘、飞刀、底刀和进料装置组成。工作时，木段由进料口送入，被刀盘上的飞刀（2-8把）切割，底刀与飞刀形成剪切间隙（0.5-2mm）。切片厚度由刀盘转速和进料速度决定（h=v进/n刀×z，v进为进料速度，n刀为刀盘转速，z为飞刀数）。关键参数：①刀盘转速：过高易导致切片过薄或碎料增加；②进料速度：过快会使切片过厚，甚至堵塞；③刀间距：过大导致切片厚度不均，过小增加能耗；④飞刀角度（通常30-45°）：影响切削阻力和切片完整性。2.双螺杆挤压机相比单螺杆挤压机有哪些优势？答案：①物料输送更稳定：双螺杆的啮合结构（同向或异向）可避免单螺杆的“打滑”现象，尤其适合高粘度、低流动性物料（如面团）；②混合效果更好：螺杆元件（输送、捏合、反向）组合灵活，可实现物料的剪切、混合、塑化一体化；③自清洁能力：啮合区螺杆相互刮擦，减少物料滞留，适合易结焦或粘性物料；④温度控制精确：多段加热/冷却系统配合螺杆输送，避免局部过热；⑤适应性广：可加工谷物、蛋白、淀粉等多种原料，用于膨化食品、饲料、降解材料等领域。3.真空浓缩设备中，为什么需要配置捕集器和真空泵？答案：捕集器（又称除沫器）的作用是分离二次蒸汽中夹带的液滴（防止物料损失和污染冷凝液），常用离心式、丝网式或冲击式结构。真空泵用于维持系统真空度（一般浓缩果汁真空度为85-95kPa），排除不凝性气体（如溶解在料液中的空气），确保蒸发温度低于常压沸点（如50-70℃），减少热敏性成分（如果胶、维生素）的破坏。若真空度不足，蒸发温度升高，会导致产品色泽加深、营养损失增加。4.简述滚筒干燥机的工作原理及适用物料。答案：滚筒干燥机通过表面光滑的加热滚筒（直径0.5-1.5m，转速2-10r/min）与料液接触，料液在滚筒表面形成薄膜（厚度0.3-1.5mm），通过滚筒内部的蒸汽（压力0.2-0.8MPa，温度120-160℃）加热，水分蒸发后由刮刀刮下得到片状或粉状产品。适用物料：①液态或浆状物料（如奶粉、淀粉浆、番茄酱）；②热敏性但允许较高温度短时间处理的物料（干燥时间5-30秒）；③需要形成特定形态的物料（如速溶咖啡的片状结构）。5.比较板式杀菌机和管式杀菌机在乳制品杀菌中的优缺点。答案：优点对比：板式杀菌机：①传热效率高（K=3000-7000W/(m²·K)），节能；②结构紧凑，占地面积小；③板片可拆洗，维护方便；④温度控制精确（±1℃），适合巴氏杀菌（72-75℃/15s）。管式杀菌机：①流道直径大（12-50mm），适合高粘度（如含颗粒的酸奶）或易结垢物料；②无密封垫（全焊接结构），避免泄漏风险；③耐高压（可达10MPa），适合超高温杀菌（135-150℃）时的高压环境。缺点对比：板式杀菌机：①密封垫易老化（需定期更换）；②流道窄（2-6mm），不适合含大颗粒（＞2mm）物料；③最高使用温度受限（通常＜150℃）。管式杀菌机：①传热效率较低（K=1000-3000W/(m²·K)），能耗较高；②清洗需CIP系统循环，不如板式直接拆卸方便；③设备成本较高。四、计算题（每题8分，共16分）1.某果汁厂采用高压均质机处理浓缩果汁（密度1100kg/m³），均质压力为30MPa，均质阀间隙为0.2mm，流量为0.5m³/h。计算物料通过均质阀时的流速及雷诺数（果汁粘度0.005Pa·s）。解：①流速计算：流量Q=0.5m³/h=0.5/3600≈1.389×10⁻⁴m³/s均质阀流通面积A=πd²/4（d为间隙直径，假设阀为圆形，d=0.2mm=0.0002m）A=3.14×(0.0002)²/4≈3.14×4×10⁻⁸/4≈3.14×10⁻⁸m²流速v=Q/A=1.389×10⁻⁴/3.14×10⁻⁸≈4423.5m/s（注：实际中均质阀多为环形间隙，d为缝隙宽度，假设阀座直径D=0.01m，则环形面积A=πD×δ=3.14×0.01×0.0002=6.28×10⁻⁶m²，此时v=1.389×10⁻⁴/6.28×10⁻⁶≈22.1m/s，更符合实际）②雷诺数Re=ρvd/μ取实际流速v=22.1m/s，d=0.0002m（缝隙宽度），ρ=1100kg/m³，μ=0.005Pa·sRe=1100×22.1×0.0002/0.005≈(1100×22.1×0.0002)/0.005≈(4.862)/0.005≈972.4结论：雷诺数约为972，属于湍流（Re＞4000为湍流，此处可能因间隙计算方式不同有差异，实际均质过程多为湍流）。2.某食品厂用流化床干燥机干燥颗粒状物料，初始湿基含水量为25%（w.b.），终湿基含水量为5%（w.b.），处理量为1000kg/h（干基）。已知干燥介质入口温度为120℃，出口温度为80℃，物料入口温度为20℃，出口温度为60℃，干燥机热损失为5000kJ/h。计算所需空气流量（空气比热容取1.0kJ/(kg·℃)，物料比热容取2.0kJ/(kg·℃)）。解：①干物料质量流量G=1000kg/h（干基）初始湿基含水量w1=25%，则初始湿物料中干物质质量分数=1-0.25=0.75，初始湿物料总质量=1000/0.75≈1333.33kg/h，初始水分质量=1333.33-1000=333.33kg/h终湿基含水量w2=5%，终湿物料中干物质质量分数=0.95，终湿物料总质量=1000/0.95≈1052.63kg/h，终水分质量=1052.63-1000=52.63kg/h蒸发水分量W=333.33-52.63≈280.7kg/h②热量平衡：空气提供的热量=物料升温吸热+水分蒸发吸热+热损失物料升温吸热Q1=G×c_m×(θ2-θ1)=1000×2.0×(60-20)=80000kJ/h水分蒸发吸热Q2=W×r（r为水的汽化潜热，80℃时r≈2307kJ/kg）Q2=280.7×2307≈647,500kJ/h热损失Q3=5000kJ/h总需热量Q=Q1+Q2+Q3=80000+647500+5000=732,500kJ/h③空气提供的热量由温度降低产生：Q=V×c_a×(t1-t2)，V为空气流量（kg/h），c_a=1.0kJ/(kg·℃)t1=120℃，t2=80℃，Δt=40℃V=Q/(c_a×Δt)=732500/(1.0×40)=18,312.5kg/h结论：所需空气流量约为18,313kg/h（保留整数）。五、综合分析题（14分）某企业拟建设一条年产5000吨的速溶豆粉生产线，原料为大豆（初始水分12%，w.b.），需经过清理→浸泡→磨浆→煮浆→均质→喷雾干燥→包装等工序。请分析各关键工序的设备选型及注意事项。答案：1.清理工序：设备选型：振动筛（去除大杂质）+磁选机（除铁）+去石机（除砂石）。注意事项：振动筛筛孔尺寸需根据大豆粒径（约5-8mm）选择（如6mm圆孔筛），磁选机磁场强度≥0.15T，去石机需调节风量避免大豆被吹走（风速约12-15m/s）。2.浸泡工序：设备选型：不锈钢浸泡罐（带搅拌和温控）。注意事项：浸泡水需软化（避免钙镁离子影响蛋白提取），水温控制20-30℃（低温防止酸败），时间6-12h（至大豆吸水率达100-120%，豆瓣易捏碎），需定期换水（保持pH中性）。3.磨浆工序：设备选型：砂轮磨或胶体磨。注意事项：砂轮磨间隙0.1-0.3mm（避免过细影响分离），胶体磨需调节动定磨盘间隙（0.05-0.2mm），磨浆时需加温水（50-60℃）提高出浆率（大豆蛋白溶解度随温度升高增加），浆渣分离用离心筛（筛网80-100目）。4.煮浆工序：设备选型：连续式蒸汽喷射煮浆机（避免蛋白质过度变性）。注意事项：煮浆温度100-105℃（破坏胰蛋白酶抑制剂），时间3-5min（过度加热导致褐变），需真空脱臭（去除豆腥味物质如正己醛），真空度85-90kPa。5.均质工序：设备选型：高压均质机（两段均质，一段20-25MPa，二段5-10MPa）。注意事项：均质温度60-70℃（降低粘度，提高均质效果），物料需先过滤（去除＞0.1mm颗粒）防止均质阀堵塞，均质后乳液粒径应＜2μm（保证冲调性）。6.喷雾干燥工序：设备选型：离心式喷雾干燥机（处理量5000L/h，雾化器转速15000-25000r/min）。注意事项：进料浓度35-40%（固形物），进风温度180-200℃，