食品机械与设备课程.ppt

1,食品机械与设备课 程,主讲老师：张 佰 清沈阳农业大学 食品学院2009.02,2,绪 论,一、食品机械设备和食品工业二、食品机械设备的现状三、食品机械设备的一般要求和特点四、食品机械设备与食品工艺技术的关系五、食品机械设备分类六、成套设备选择配套原则七、本课程的性质与任务,第1节 课程概述,3,一、食品机械设备与食品工业,食品机械设备：是指食品生产中所应用的机械设备和装置。食品工业：是指在食品厂内，运用食品机械设备和科学方法，对食品原料进行加工，以提供人们食品为目的工业门类。食品工业特点：（1）产值和规模大。在很多国家均占第一位或第二位，我国1995-2001年始终排在国民经济各工业部门之首，列第一位。2001年达9000多亿元。(2)行业多。食品机械设备与食品工业的关系：食品机械设备是食品工业的重要特征。食品机械设备在食品工业中的作用：（1）提高工效。（2）质量稳定，减少原材料的浪费。（3）防止污染，保证卫生。（4）取得手工难以达到的特殊加工效果。如千层酥的生产，4mm厚度内可加工出96层面皮。,4,食品工业分为如下四个主要行业：,参照国际分类标准，我国的食品工业分为如下四个主要行业：(1)食品加工业，包含粮油加工业、饲料加工业、植物油加工业、制糖业、屠宰及肉蛋加工业、水产品加工业、盐加工业及其他食品加工业。(2)食品制造业，包含糕点糖果制造业、乳品制造业、罐头食品制造业、发酵制品制造业、调味品制造业及其他食品制造业。(3)饮料制造业，包含酒精及饮料酒、软饮料制造业、制茶业等，我国也将中药材中成药制造业划在此行业。(4)烟草加工业，包含烟叶复烤及卷烟制造。,5,二、食品机械设备的国内外现状,(一)现状 食品工业发展带动了食品机械的发展。据统计，1999年全国专业食品加工机械企业约有2 100多家，工业总产值150亿元，产品品种约2 300多种，已能不同程度地装备食品工业的23个行业，并已成为机械工业的十大产业之一。食品机械行业中已形成一批不仅能够满足国内市场的需要，而且能出口的优良产品。如方便面生产线、灌装生产线、胶体磨、饺子机等十几种产品。,6,A.起步于20世纪70年代，到80年代末和90年代初,实现了高速发展、初步形成了独立的工业体系。B.1998年全国从事食品机械生产的企业约6 600家，从事食品机械科研和教学的科研院所和大专院校超过500个单位。,7,食品机械工业保持了较高的发展速度,8,(二)与国外水平的差距：,1、产品质量方面 内在质量主要表现在产品性能差、关键零部件和易损件寿命短、稳定性和可靠性差；外观质量主要是造型不美观、表面粗糙。主要原因是设计理论、设计手段、设计方法、制造技术和检测手段落后。许多原材料、基础件质量不稳定等。2、产品技术水平方面 发达国家食品机械工业的主要特点是高新技术实用化、产品节能化，以及食品加工生产线安全卫生、运行可靠、高度机械化和自动化。我国仍然存在高度自动化、半机械化与人工作坊并存的现象，技术难度大的关键单机、大型的生产系统仍需依赖进口。我国食品机械主要产品技术水平比发达国家落后约20年。3、产品种类方面 目前国外食品机械产品品种有3 000多种，成套数量多。我国食品机械产品的品种及成套数量都较少，新产品的开发还处于跟在发达国家之后进行消化吸收的阶段，特别是在产品的综合利用、环境保护等方面缺乏深入研究4、行业科研水平方面 我国食品机械制造企业在科研投入方面严重不足。发达国家食品机械企业科研开发费用占企业销售额的810，科研人员占企业总人数的比例也相当高，而我国食品机械的科研与开发能力十分薄弱，大部分企业基本上没有自己的科研力量，科研投入平均不到销售额的1。5、信息技术方面,9,三、食品机械设备的一般要求和特点,（1）应保证食品工艺要求，如物料加工中的形状、颜色、香气、味道、温度、时间、营养、卫生等。（2）机械化程度高，降低劳动强度，改善工作条件，最好能自控、连续作业。（3）生产效率高。（4）节省原料，成品率高，降低产品成本。（5）耗能少。（6）工作性能好、适应性强。要求机械设备易于调整，调换模具容易，尽可能做到一机多用，减少食品工厂的设备投资。（7）拆装容易，能在不同作业生产线上编组使用，便于更改产品流程。一般来说，单机的外型尺寸较小，重量较轻，容易分解组合，传动部分安装在机架上，便于移动较好。（8）操作简单，容易掌握，管理方便，安全可靠。（9）为了保证食品生产的卫生条件，食品机械设备应易于拆卸清洗。（10）由于食品机械设备和水、酸、碱接触机会较多，要求机械设备的材料应能防腐防锈，与产品直接接触部分的材料不能污染食品。电动机宜选择防潮式，自控元件也应具有良好的防潮性能。,10,四、食品机械设备与食品工艺的关系,关系：二者必须结合在一起，才能生产出产品。相辅相成，又互相制约。机械按加工工艺设计制造，应最大限度满足食品生产的工艺要求。而工艺也必须能够在机械设备上实现。现代食品工厂都是根据食品加工工艺要求 生产规模 资金等情况，选用相应的食品机械配套进行生产。示例：以方便面 生产为例。,11,12,五、食品机械设备分类,1、按食品种类和行业不同，可以分为：粮油加工设备、果蔬保鲜与加工设备、畜禽产品加工设备、水产品加工设备、方便食品加工设备、饮料加工设备和食品加工中废弃物综合利用设备等。2、按单元操作不同可分为：食品输送机械、食品清理与分选机械、食品粉碎机械、食品分离机械、食品混合机械、食品浓缩机械、食品干燥机械、食品杀菌机械、食品熟化机械、食品冷冻机械和食品包装机械等。3、据1984年发布的中华人民共和国机械工业部标准(JB375084)产品种类划分，按食品机械的功能、加工对象把食品机械分为专用加工机械和通用加工机械，共计28类。即制糖机械、饮料加工机械、糕点加工机械、蛋品加工机械、蔬菜加工机械、果品加工机械、乳品加工机械、糖果加工机械、水产品加工机械、油脂深度加工机械、调味品加工机械、方便食品加工机械、豆制品加工机械、屠宰和肉食加工机械、酿酒机械、果蔬保鲜机械、烟草机械、罐头食品加工机械、食品粉碎设备、食品混合和搅拌机械、食品浓缩设备、均质机械、杀菌机械、干燥机械、洗刷机械、分选机械、热交换器和不锈钢食品槽罐。,13,（4）按机械设备的功能分类,原料处理机械；粉碎和分切、分割机械；混合机械；成型机械；分离提取机械；搅拌与均质机械；蒸煮机械；蒸发浓缩机械与设备；干燥机械；杀菌机械与设备；烘烤机械；冷冻和冻结机械；挤压膨化机械；定量包装机械；其他机械；另外还有一些通用设备，如输送机械、各种泵类、生物反应机械与设备以及换热设备和容器等等，,14,六、成套设备选择配套原则,(1)科学地确定合理的经济规模，选择投入最少产出最多的最佳规模。(2)必须最大限度地保证实现食品加工工艺要求。(3)尽量使原料在密闭、连续、自动化的生产线中进行加工食品。(4)所有和食品原料接触的零部件都应该是防腐、防蚀的无毒材料。(5)成套设备操作简单，维修方便，具有自动清洗和消毒系统。(6)成套设备应具有对加工中废弃物、废水、废气的处理设备，提高原料的综合利用率，不污染环境。(7)成套设备的安装布局要注意采光、通风和温度适宜等条件。,15,六、成套设备选择配套原则,(1)科学地确定合理的经济规模，选择投入最少产出最多的最佳规模。(2)必须最大限度地保证实现食品加工工艺要求。(3)尽量使原料在密闭、连续、自动化的生产线中进行加工食品。(4)所有和食品原料接触的零部件都应该是防腐、防蚀的无毒材料。(5)成套设备操作简单，维修方便，具有自动清洗和消毒系统。(6)成套设备应具有对加工中废弃物、废水、废气的处理设备，提高原料的综合利用率，不污染环境。(7)成套设备的安装布局要注意采光、通风和温度适宜等条件。,16,七、本课程的性质与任务,性质:本课程属食品专业重要专业课之一;任务:内容 设备结构、用途、工作原理、特点、简单选型和设计,17,怎样学习本课程,1.三条路线（举例说明）（1）动力路线：即动力传动的路线（2）物料流动的路线：即加工物料怎样进入机械又怎样流出的过程。（3）辅助介质的流动路线：一些介质如水、蒸汽等地流动路线。2.举一反三（举例说明）由于食品加工机械的种类太多，不可能在有限的课堂教学中详细分析各种机械和设备，因此在学习过程中要十分注意学习方法的掌握，掌握正确的分析问题的方法后,对教材中出现的具体机械与设备的例子就能做到举一反三,融会贯通。,18,第2节 食品机械设备制造材料,一、食品的污染：可以分为原料本身的污染、加工过程中的污染与产品包装容器的污染三个部分。上述污染中，我们侧重考虑机械设备和包装材料的污染，在选用机械设备和包装材料，应予充分注意。1、金属污染，汞(Hg)、铜(Cu)、铅(Pb)三种元素属于常见的有毒金属；砷(As)、硒(Se)、锑(Sb，)三种元素属于有毒准金属，根据它们存在的化学形态决定其毒性程度；其余的铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)等元素，则根据它们的含量和对加工工艺的影响来衡量。例如，单宁遇铁盐变黑色、与锡长时间加热呈玫瑰色；黄酮类的槲皮素与铁盐作用呈深棕色，与铝盐作用呈鲜黄色；花青素与铁、锡、铜等金属化合变蓝色、蓝紫色或黑色，又能形成沉淀等。2、非金属物质污染，主要根据它们被食品溶解后的毒性来确定。,19,（二）金属材料,1、金属材料(1)普通碳钢。主要是A3碳素钢，它的价格低廉，容易制造，是广泛采用的一种结构材料。在多数食品介质中耐腐蚀性较弱，多用于不与食品直接接触的机械设备、管道、容器等处。与食品接触的部件，必须采用电镀、覆防腐层的方法进行保护。(2)铸铁。铸铁包括有灰铸铁、高硅铸铁、球墨铸铁。灰铸铁的耐腐蚀性与普通碳钢略同，来源广、价格低，铸造与加工较容易，常用于无特殊要求的机械设备。如机座、容器和干线水管等。(3)不锈钢。由于不锈钢具有耐腐蚀、强度好、表面光亮美观的特点，在国内外的食品机械设备中广泛采用。(4)铝。铝在食品工业中也应用较广。它的特点是比重轻、塑性好，导电性和导热性都很好，具有优良的耐腐蚀性能，在多数食品介质中表现稳定。常用铝制造机壳、贮器、管道、易拉罐、铝箔及喷覆外表等。,20,（三）非金属材料,(1)塑料。具有质轻、绝缘、减摩耐磨、自润滑、耐腐蚀、美观等特点，成型工艺简便、生产效率高，用于食品机械设备中的外壳、容器、管道、阀门、运输装置、各种机械零件(如辊子、轴承、齿轮、蜗轮、把手等)和密封件(如垫片、填料、活瓣等)等的制造。（2）玻璃钢。用环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等作粘合剂，以玻璃纤维和玻璃纤维布为增强材料固化制成玻璃钢。可单独使用做容器、贮槽、发酵罐、管道、阀门外，还可以做防腐衬里，节省不锈钢、钢等贵金属。（3）橡胶。橡胶具有优良的伸缩性能和积蓄能量的能力。用做动、静态密封件，如旋转轴密封、接口密封等；减震、防震件，如机座减震垫，传动件，如三角胶带；运输件，如胶带、刮板、管道等。接触食品要使用无毒橡胶。（4）陶瓷。食品业主要用传统陶瓷，常用制作过滤装置、容器、池槽、管道、地面、墙壁和台面等，（5）搪瓷。搪瓷是将瓷釉涂搪在金属底材(主要是钢和铸铁)上，经过高温烧结制成。有耐油、无毒、不污染、不挂料和电绝缘等优点。常用作反应罐、贮槽、输送管道、耐酸泵、搅拌器、阀门等材料。,21,