食品加工机械与设备试卷答案

食品加工机械与设备试卷答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列哪种设备主要用于实现粉粒体物料的连续输送？A.螺杆泵B.带式输送机C.三足式离心机D.胶体磨答案：B。带式输送机通过输送带的连续运动实现粉粒体、块状物料的水平或倾斜输送，广泛应用于食品加工中的物料转运环节。螺杆泵主要用于粘稠液体输送，离心机用于固液分离，胶体磨用于物料的细化研磨。2.在食品杀菌设备中，利用饱和蒸汽进行杀菌的典型设备是：A.微波杀菌机B.超高压杀菌设备C.卧式杀菌锅D.紫外线杀菌机答案：C。卧式杀菌锅以饱和蒸汽为加热介质，通过控制温度、压力和时间实现对密封包装食品的热力杀菌，适用于罐头、饮料等产品。微波杀菌利用电磁能转化为热能，超高压杀菌通过静水压实现杀菌，紫外线杀菌主要用于表面或透明液体的杀菌。3.下列哪种干燥设备特别适合热敏性液态食品的干燥？A.喷雾干燥机B.真空冷冻干燥机C.滚筒干燥机D.热风循环烘箱答案：A。喷雾干燥机将液态物料雾化成微小液滴，与热空气瞬间接触完成干燥，干燥时间短（几秒至几十秒），能有效保留热敏性成分。真空冷冻干燥虽也适用于热敏性物料，但设备成本高、干燥周期长；滚筒干燥和热风烘箱更适用于固体或膏状物料。4.斩拌机的主要作用是：A.将物料切割成均匀的颗粒B.实现物料的乳化与混合C.去除物料中的杂质D.对物料进行脱水处理答案：B。斩拌机通过高速旋转的斩刀将肉糜等物料切碎的同时，实现脂肪、蛋白质、水等成分的均匀混合与乳化，形成稳定的凝胶结构，是肉制品加工的关键设备。切割颗粒一般由切丁机、绞肉机完成，杂质去除用筛选设备，脱水用压榨或干燥设备。5.下列哪种阀门常用于食品加工管道中调节流量？A.闸阀B.截止阀C.球阀D.蝶阀答案：D。蝶阀通过旋转蝶板改变流通截面积，具有结构简单、调节性能好、流阻小等特点，适合食品加工中对流量的连续调节。闸阀和截止阀主要用于切断或接通流体，调节性能较差；球阀适用于快速启闭和切断，调节精度较低。6.胶体磨与球磨机的主要区别在于：A.胶体磨的研磨介质是磨球，球磨机是磨盘B.胶体磨适用于湿法研磨，球磨机仅适用于干法研磨C.胶体磨通过剪切和研磨作用细化物料，球磨机主要通过冲击和研磨D.胶体磨的生产能力远大于球磨机答案：C。胶体磨由固定磨盘和旋转磨盘组成，物料在两磨盘间的缝隙中受到强烈的剪切、研磨和高频振动作用而被细化；球磨机则是通过筒体内研磨介质（钢球、瓷球等）的冲击和研磨作用粉碎物料。胶体磨主要用于湿法超微粉碎，球磨机可用于干法或湿法研磨，两者生产能力因型号而异。7.真空包装机的核心功能是：A.对包装材料进行热封B.去除包装内的空气并密封C.对包装后的产品进行杀菌D.实现包装过程的自动化答案：B。真空包装机通过抽真空装置将包装容器内的空气抽出至预定真空度，然后完成封口，以防止食品氧化、腐败，延长保质期。热封是真空包装的一个环节，杀菌需单独设备，自动化是设备的性能特点而非核心功能。8.下列哪种设备不属于食品成型机械？A.饼干冲印机B.灌肠机C.饮料灌装机D.糖果浇注机答案：C。饮料灌装机属于灌装设备，用于将液体物料定量装入包装容器中；饼干冲印机通过模具将面团压印成饼干坯，灌肠机将肉糜填充到肠衣中成型，糖果浇注机将糖浆注入模具成型，均属于成型机械。9.在离心泵的工作过程中，若出现“气缚”现象，其主要原因是：A.泵内液体温度过高B.泵入口处压力低于液体饱和蒸汽压C.泵的安装高度过高，导致入口不能充满液体D.叶轮损坏，无法正常旋转答案：C。“气缚”是由于离心泵启动前未灌满液体，泵内存在空气，叶轮旋转时无法形成足够的真空度，导致液体不能被吸入泵内。“气蚀”是由于入口压力低于液体饱和蒸汽压，液体汽化造成的。温度过高可能加剧气蚀，叶轮损坏会导致流量扬程下降。10.超高压杀菌设备的工作压力通常在哪个范围？A.0.1-1MPaB.1-10MPaC.100-600MPaD.1000-2000MPa答案：C。超高压杀菌（HPP）一般采用100-600MPa的静水压力，在常温或较低温度下作用一定时间，使微生物失活，达到杀菌目的。1-10MPa属于中压范围，常用于其他工业领域，0.1MPa以下为低压，1000MPa以上压力过高，在食品工业中应用较少。11.下列哪种干燥方式属于传导式干燥？A.喷雾干燥B.真空冷冻干燥C.滚筒干燥D.流化床干燥答案：C。滚筒干燥是将物料涂布在加热的金属滚筒表面，通过热传导将物料中的水分蒸发，属于传导式干燥。喷雾干燥和流化床干燥以热空气为介质，通过对流方式传热，属于对流干燥；真空冷冻干燥主要通过升华过程，热量传递方式包括传导和辐射。12.斗式提升机的料斗类型中，适用于输送潮湿、粘性物料的是：A.深斗B.浅斗C.尖角斗D.鳞式斗答案：A。深斗（深型料斗）斗深且斗口倾斜，容积大，适用于输送干燥、流动性好的物料；浅斗（浅型料斗）斗浅，斗口垂直，适用于输送潮湿、粘性或易于结块的物料，可防止物料残留和回流。尖角斗用于输送块状或较大颗粒物料，鳞式斗用于密封式输送。13.食品加工中，用于去除物料中磁性杂质的设备是：A.振动筛B.除铁器C.过滤机D.离心分离机答案：B。除铁器利用磁场作用吸附物料中的铁磁性杂质（如铁屑、铁钉等），保障食品安全性。振动筛用于粒度分级和除杂（非磁性），过滤机用于分离悬浮液中的固体颗粒，离心分离机利用离心力分离不同密度的组分。14.板式换热器与管式换热器相比，其主要优点是：A.耐压性能更好B.清洗更方便，卫生性更佳C.适合高粘度物料的换热D.占地面积更大答案：B。板式换热器由多张传热板片组成，板片表面有波纹，流体在板间流动，传热效率高，拆卸方便，易于清洗，卫生性好，特别适合食品工业。管式换热器耐压性较好，适合高粘度或有颗粒的物料，但清洗难度较大。板式换热器占地面积通常较小。15.下列哪种设备用于实现物料的“均质”处理？A.高速搅拌器B.高压均质机C.双螺杆挤出机D.胶体磨答案：B。高压均质机通过将物料在高压下通过狭窄的均质阀缝隙，产生强烈的剪切、撞击和空化作用，使液体中的颗粒或脂肪球破碎、细化，实现均质化，广泛用于乳制品、饮料等。高速搅拌器主要用于混合，双螺杆挤出机用于物料的挤出成型和加工，胶体磨虽也能细化物料，但均质效果和压力通常低于高压均质机。二、填空题（每空1分，共10分）1.食品机械与设备的基本要求包括：______、______、______和经济性。答案：安全性、卫生性、可靠性。食品机械必须保证生产过程安全，符合食品卫生标准，运行可靠稳定，同时具备良好的经济性。2.离心泵的主要性能参数有流量、______、______和效率。答案：扬程、功率。流量指单位时间输送的液体体积；扬程指单位重量液体通过泵获得的能量；功率包括轴功率和有效功率；效率是有效功率与轴功率的比值。3.带式输送机的张紧装置主要有______张紧和______张紧两种方式。答案：重锤式、螺杆式。重锤式张紧通过重物的重力自动保持输送带的恒定张力；螺杆式张紧通过旋转螺杆调节输送带的松紧程度，适用于短距离或固定场合。4.食品杀菌方法中，______杀菌能在较低温度下达到杀菌效果，适合热敏性食品。答案：巴氏。巴氏杀菌采用较低温度（如60-85℃）处理食品，杀死致病菌和大部分微生物，最大限度保留食品营养和风味，常用于牛奶、啤酒等热敏性食品。5.喷雾干燥的三个基本过程是：______、______和干燥产品与空气分离。答案：料液雾化、雾滴与热空气接触。料液通过雾化器分散成微小雾滴，增大表面积；雾滴与热空气充分接触，水分迅速蒸发；干燥后的粉末与空气通过旋风分离器等设备分离。6.滚筒式分级机是根据物料的______进行分级的设备。答案：尺寸（或直径）。滚筒式分级机的滚筒上有不同孔径的筛孔，物料在滚筒内滚动，小于筛孔的物料落下，实现按尺寸大小分级。三、判断题（每题1分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.螺杆泵属于容积式泵，其流量与转速成正比，与排出压力无关。（）答案：√。螺杆泵通过螺杆与衬套间形成的密闭容腔的轴向移动输送液体，理论流量仅与转速和泵的几何尺寸有关，与排出压力（在额定范围内）基本无关。2.超高压杀菌会破坏食品中的维生素和风味物质。（）答案：×。超高压杀菌在常温或较低温度下进行，对食品中的热敏性维生素（如维生素C、B族维生素）和风味物质破坏较小，能较好地保持食品原有的营养和风味。3.流化床干燥中，物料颗粒处于悬浮状态，与热空气接触面积大，干燥效率高。（）答案：√。流化床干燥时，热空气以一定速度通过物料层，使颗粒吹起呈悬浮沸腾状态，类似流体，这种状态下物料与热空气接触充分，传热传质效率高。4.绞肉机的孔板孔径越小，绞出的肉糜颗粒越粗。（）答案：×。绞肉机的孔板孔径决定了肉糜颗粒的大小，孔径越小，绞出的肉糜颗粒越细；孔径越大，颗粒越粗。5.板式换热器的传热效率比管式换热器低。（）答案：×。板式换热器的传热板片薄且波纹结构增加了流体的湍流程度，传热系数高，传热效率通常比管式换热器高。6.真空冷冻干燥的产品具有良好的复水性。（）答案：√。真空冷冻干燥是将物料冻结后在真空下升华脱水，物料的组织结构基本保持不变，孔隙率高，因此复水性好，能迅速恢复原状。7.斗式提升机的料斗只能向上输送物料，不能向下输送。（）答案：√。斗式提升机的主要功能是垂直或倾斜向上输送物料，其结构设计决定了物料只能随料斗向上运动，如需向下输送，需采用其他输送设备。8.CIP清洗（在位清洗）是指不需要拆卸设备就能进行的清洗方式。（）答案：√。CIP清洗是通过固定的清洗装置，将清洗液泵入设备内部管道、容器等，实现对设备的自动清洗，无需拆卸零部件，提高了清洗效率和卫生水平。9.离心分离机的分离因数越大，分离效果越好。（）答案：√。分离因数是离心力与重力的比值，分离因数越大，离心力越强，对物料的分离效果（如固液分离的澄清度、沉降速度）越好，适用于难分离的物料。10.所有食品机械与设备都必须采用不锈钢材料制造。（）答案：×。虽然不锈钢因其良好的耐腐蚀性和卫生性在食品机械中广泛应用，但并非所有部件都必须用不锈钢。一些非接触食品的部件或辅助结构，可根据强度、成本等因素选用其他材料，如碳钢（需防腐处理）、塑料等，但接触食品的表面必须符合食品卫生要求。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述带式输送机的主要组成部分及其作用。答案：带式输送机主要由输送带、驱动装置、托辊、张紧装置、机架和卸料装置等组成。输送带是承载和输送物料的部件；驱动装置（包括电机、减速器、驱动滚筒）提供动力，带动输送带运行；托辊用于支撑输送带和物料，保证输送带平稳运行，分为上托辊（承载段）和下托辊（空载段）；张紧装置（如重锤式、螺杆式）用于保持输送带适当的张力，防止打滑和跑偏；机架用于安装和支撑输送机的各个部件；卸料装置（如犁式卸料器、卸料小车）用于将物料从输送带上卸下。2.说明高压均质机的工作原理及其在食品工业中的应用。答案：高压均质机的工作原理是：物料在高压泵的作用下被加压至很高压力（通常20-150MPa），然后通过均质阀的狭窄缝隙（几微米至几十微米），在高速流动过程中产生强烈的剪切作用、撞击作用（物料撞击阀座）和空化作用（压力骤降导致液体汽化并瞬间破灭产生冲击波）。这些综合作用使物料中的颗粒（如脂肪球、蛋白质聚集物、固体颗粒）破碎、细化，实现均质化，形成稳定的分散体系。在食品工业中的应用广泛，主要包括：乳制品加工（如牛奶、酸奶、冰淇淋，破碎脂肪球，防止分层）；饮料生产（如果汁、豆奶，细化果肉颗粒，提高稳定性）；调味品（如番茄酱、蛋黄酱，改善质地和口感）；化妆品和药品行业也有应用。3.比较喷雾干燥与真空冷冻干燥的优缺点及适用范围。答案：喷雾干燥的优点：干燥速度快，物料受热时间短，适合热敏性物料；产品呈粉末状，易于溶解和保存；自动化程度高，生产能力大。缺点：设备投资和能耗较高；产品密度较小，体积大；对粘度高的物料雾化困难。适用范围：液态或浆状物料，如牛奶、鸡蛋、果汁、植物蛋白、酶制剂等。真空冷冻干燥的优点：在低温下进行，最大限度保留物料的营养成分、风味物质和生物活性；产品保持原有结构，复水性极佳；脱水彻底，保质期长。缺点：设备昂贵，干燥周期长，能耗高，生产成本高；产品易吸潮。适用范围：高档食品（如冻干水果、蔬菜、肉类）、生物制品（如疫苗、血清）、保健品等附加值高的热敏性物料。4.简述离心泵的工作原理及防止“气蚀”现象的措施。答案：离心泵的工作原理：当叶轮高速旋转时，叶轮内的液体在离心力作用下被甩向叶轮外缘，使叶轮中心形成低压区（真空），在外界大气压作用下，液体经吸入管被吸入叶轮中心；被甩出的液体进入泵壳，由于泵壳流道逐渐扩大，液体流速降低，动能转化为静压能，从而以一定压力从排出管排出。叶轮连续旋转，液体便不断被吸入和排出。防止“气蚀”的措施：气蚀是由于泵入口处压力低于液体饱和蒸汽压，导致液体汽化并对叶轮产生冲击破坏的现象。防止措施包括：①降低泵的安装高度，减少吸入管路的阻力损失，以提高入口处压力；②选择抗气蚀性能好的泵型（如低比转数泵或双吸泵）；③对高温液体，采取降温措施或使用耐高温泵；④吸入管路尽量短而直，减少弯头和阀门，避免局部阻力过大；⑤保证泵入口处有足够的液位高度（有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量）。5.什么是CIP清洗？简述CIP清洗的基本程序。答案：CIP清洗（CleanInPlace，在位清洗）是指在不拆卸、不移动设备的情况下，利用清洗液在闭合的设备系统内循环流动，对设备内部表面进行清洗、杀菌的过程。它是食品、饮料、制药等行业保证生产卫生的重要手段。CIP清洗的基本程序通常包括：①预冲洗：用常温或温水冲洗设备表面，去除大部分残留物料和疏松污垢，时间一般5-10分钟；②碱洗：用一定浓度（如1-3%）的碱性溶液（如NaOH）循环清洗，去除油脂、蛋白质等有机污垢，温度通常60-80℃，时间15-30分钟；③中间冲洗：用清水冲洗残留的碱液，至中性或接近中性，时间5-10分钟；④酸洗：用一定浓度（如1-2%）的酸性溶液（如硝酸、磷酸）循环清洗，去除水垢、无机盐等无机污垢，温度通常50-70℃，时间15-30分钟；⑤最终冲洗：用清水彻底冲洗残留的酸液，确保设备内无清洗剂残留，必要时可用无菌水冲洗，时间5-10分钟；⑥（可选）消毒：用热水（85℃以上）或化学消毒剂（如次氯酸钠）循环消毒，确保微生物指标达标，时间10-20分钟。各步骤的参数（浓度、温度、时间）需根据设备类型、污垢性质和生产要求确定。五、论述题（10分）论述影响食品加工机械与设备选型的主要因素，并结合实例说明如何进行合理选型。答案：影响食品加工机械与设备选型的主要因素包括以下几个方面：1.物料特性：物料的物理性质（如状态：固态、液态、气态；粒度、密度、粘度、流动性、导热性、腐蚀性等）和化学性质（如pH值、成分、热敏性、易氧化性等）直接影响设备选型。例如，对于高粘度物料（如番茄酱），应选择螺杆泵或齿轮泵输送，而非离心泵；对于热敏性物料（如牛奶），杀菌设备宜选用巴氏杀菌机或超高温瞬时灭菌机（UHT），以减少营养损失；对于酸性较强的物料，设备材质需选用耐酸不锈钢（如316L）。2.生产规模与生产能力：设备的生产能力必须与生产线的总体规模相匹配。小规模生产可选用间歇式、手动或半自动设备；大规模连续化生产则需选择连续式、自动化程度高的设备。例如，小型乳品厂可选用间歇式巴氏杀菌罐，而大型乳品企业则需采用连续式UHT灭菌系统和自动灌装机，以满足高产量需求。3.工艺要求：不同的加工工艺对设备有特定要求。例如，果汁生产中，若采用热榨工艺，需配备加热破碎设备；若采用冷榨工艺，则需选择低温压榨设备。在面包生产中，面团醒发需要恒温恒湿的醒发箱，烘焙则需要隧道烤炉或旋转烤炉。此外，工艺参数（如温度、压力、时间、真空度等）的控制精度要求也会影响设备选型，高精度要求需选择带有自动控制和监测系统的设备。4.产品质量与安全要求：食品产品的质量标准（如感官指标、营养成分、微生物指标）和安全要求（如食品接触材料卫生性、设备易清洗性）是选型的关键。例如，生产婴幼儿配方奶粉，对设备的卫生要求极高，需选用全封闭、易拆卸清洗（CIP/SIP）的设备，避免交叉污染；生产无菌包装食品，需选择符合无菌要求的灌装设备和包装材料。5.经济性：包括设备的购置成本、运行成本（能耗、水耗、维护保养费用、人工成本）、使用寿命及投资回报率等。在满足工艺和质量要求的前提下，应选择性价比高的设备。例如，虽然真空冷冻干燥设备能很好地保留食品品质，但其购置和运行成本高昂，对于附加值较低的大宗农产品干燥，可能选择热风干燥设备更经济；而对于高档保健品，则可考虑真空冷冻干燥以提高产品价值。6.设备的可靠性与操作性：设备应运行稳定可靠，故障率低，维修方便；操作界面友好，易