食品加工工程机械与设备复习资料概要

  1、食品工厂机械与设备复习资料第二章物料输送机械1.卫生泵：除了要求所用的泵须适合被输送料液的流变性质（主要是黏度）以外，还要求与输送液体接触部分的金属结构材料均采用耐腐蚀的不锈钢材料制造。这种泵通常称为卫生泵。因此，食品料液须采用卫生泵输送。2.正位移泵：就是容积泵，是依靠容积的改变来压缩流体的。 通常用于高扬程场合，只要管路及泵的材料强度足够，就能达到足够大的扬程。3.泵的分类要会判断是离心泵还是正位移泵。4.卫生离心泵机械密封有三个密封点，这三个密封点的密封原理如下：1.动环与静环之间的密封：是靠弹性组件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用，两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。2.静环与压盖之间的密封：用各种形状有弹性的辅助密封圈(例如橡胶)来防止液体从静环与压盖之间泄漏，属静密封。 3.动环与轴之间的密封：也是用各种形状有弹性的辅助密

  2、封圈来防止液体从动环与轴之间泄漏。这是一个相对静止的密封。但当端面磨损时，允许其作补偿磨损的轴向移动。5.各种泵的适用对象：1.卫生离心泵输送中低粘度的料液，含悬浮物及腐蚀性也可；2.螺杆泵有多种类型。目前食品加工工程中多是单螺杆卧式泵用于高黏度黏稠液体及带有固体物料的浆料的输送，如在番茄酱连续生产流水线.齿轮泵大多数都用在输送不含固体的粘稠液体，提高流体压力或作计量泵用。4.罗茨泵适用于（尤其是含有颗粒的）黏稠料液的输送。5.柱塞泵（往复泵）食品制造业中使液体获得高压的泵。6.真空泵测得表压求实际压强：计算时要注意兆帕与千帕单位换算。系统P大气压时，绝对压=大气压+表压系统P大气压时，绝对压=大气压-线.水环式真空泵和油封旋转式真空泵的特点比较：水环真空泵大多数都用在粗真空、抽气量大的工艺过程中，其特点是可抽吸带水蒸气的气体。食品制造业上常用于真空封罐和真空浓缩等作业上。在化工、石油、轻工、医药及食品制造业中得到了广泛地应用，如真空过滤、真空送料、真空浓缩、真空脱气等。单级水环泵的极限压力可达82103Pa，双级水环泵的极限压力可达1102Pa，排气量为0.25-500m3/

  3、h。油封式真空泵有旋片式和滑片式两种，这类泵可直接用来获得绝对压强0.0133pa以下的真空，也可常用作其他高真空设备的前级泵，是目前普遍的使用的一类低真空获得设备，其极限压强一般单级为0.133pa，双级可达0.00133pa。旋片泵的抽气过程是依靠机械作用使泵腔内的工作容积增大和缩小来进行的。旋片式真空泵目前广泛用作食品冷冻升华干燥线.各种清理洗涤设施的适用物料：1.滚筒式清洗机适合于质地较硬、块状原料的清洗机，常用于甘薯、马铃薯、生姜、荸荠等的清洗；2.鼓风式清洗机（气泡式清洗机）保持原料的完整性和美观，因而最适合于果蔬原料的清洗；3.刷洗机大多数都用在对柑橘类水果进行表面泥沙污物的刷洗。2.CIP系统基本概念：CIP为英文cleaning in place的缩写，是就地清洗或现场清洗的意思。它是指在不拆卸、不挪动机械设备的情况下，利用清洗液在封闭的清洗管线中流动冲刷及喷头喷洗作用，对输送食品的管线及与食品接触的机械表明上进行清洗。第3章 分选分离机械与设备1.离心机分离因素：离心分离机转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离

  4、心加速度与重力加速度的比值。2.离心机按分离因素分类：5000，超速离心机，超微细粒悬浮系统和高分子胶体悬浮液分离。离心机按分类原理分类：过滤式：是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机分离因数不大，转速一般在10001500r/min。沉降式：转鼓壁不开孔、借离心力实现沉降分离的离心机。分离式：鼓壁亦无开孔，但其转速很大，一般在4000r/min以上，分离因数在3000以上。3.过滤过程：在过滤的操作的流程中，一般将被过滤处理的悬浮液成为滤浆，滤浆中被截留下来的固体微粒称为滤渣，而积聚在过滤介质上的滤渣层则被称为滤饼，透过滤饼和过滤介质的液体称为滤液。4.转筒式真空过滤机的工作过程：圆筒内部被分隔成若干个扇形格室每个格室有吸管与空心轴内的孔道相通，而空心轴内的孔道则沿轴向通往位于轴端并随轴旋转的转动盘上。当转鼓旋转时，借分配头的作用，扇形格内分别获得真空和加压，如此便可控制过滤、洗涤等操作循序进行。转鼓表面分6个区。5.间歇式压榨机卧篮式压榨机也称布赫(Bucher)榨汁机，最初是瑞士布赫公司用来生产苹果汁的专用设备。最大加工能力810t/h苹果原料，出汁率82-84%，

  5、设备功率24.7kW，活塞行程1480mm。目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨汁的通用型筐式榨汁机，可用于仁果类(苹果、梨)、核果类(樱桃、桃杏李)、浆果类(葡萄、草莓)、某些热带水果(菠萝、芒果)和蔬菜类(胡萝卜、芹菜、白菜)的榨汁。核心部件是可获得低混浊天然纯果汁的尼龙滤绳组合体。滤绳由强度很高且柔性很强的多股尼龙线复捻而成，沿其长度方向有许多贯通的沟槽，其表面缠有滤网。主要工序：1.装料：通过一次性或多次性装料可以优化装料过程；2.压榨：可根据原料情况调整压榨的各种参数；3.二次压榨：在压榨后的果渣中加水，进行浸提后再次压榨，用以提高出汁率；4.排渣：通过选择一次性或多次性排渣程序能提高整体榨汁能力；5.清洗：在经过多次榨汁循环后可采用就地清洗(CIP)方式对榨汁机清洗，以保持系统卫生，避免微生物的污染。6.超临界流体萃取原理：超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度紧密关联，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。7.超临

  6、界萃取（SFE）：将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。8.膜分离：是以半透膜为分离介质，以膜两侧压力差或电位差为动力的物料分离单元操作（膜分离动力来源）。根据分离驱动力，膜分离可大致分为压力驱动式和电位驱动式(即电渗析)两大类。虽然两者同属膜分离，但分离原理上有本质区别。因此，膜分离设备通常也分成压力式膜分离设备和电渗析膜分离设备两大类。9.压力式膜分离设备（比较孔径）：超滤膜过滤孔径：0.01微米；反渗透0.0001m；纳米滤约0.001微米；微滤0.1-10微米。RO，MM，NF，UF分别对应什么？第六章 混合均质机械与设备1.均质机械设备分类：压力式均质设备（高压均质机、超声波乳化机）/旋转式均质设备（胶体磨是典型的旋转式均质设备。此外，搅拌机、乳化磨也属于旋转均质设备范围。）2.胶体磨：以剪切作用为主的均质设备，均质部件由非常快速地旋转的磨盘（转动件）与固定的磨盘（固定件）构成。胶体磨的核心部件，由定盘与动盘组成。动盘与传动轴相连，定盘固定在调节盘上。 通过转动调节盘手柄，能调整定盘与动盘之间的工作面间距，从而也可以调

  7、节胶体磨的产量。固定件与转动件之间的间隙范围为50150m。磨盘工作面一般为锥台面状，但在锥角大小及磨齿形状方面不同的机型会有差异。胶体磨的磨面通常为不锈钢光面，但也有金刚砂毛面型的，以此对固体粒子磨碎并促进均质效果。胶体磨主要由一个固定的表面（固定件）和一个旋转表面（工作面）组成，两表面间有可调节的微小间隙。物料通过间隙时，由于转动件非常快速地旋转，附于旋转面上的物料速度最大，而附着于固定面上的速度为零。其间产生急剧的速度梯度，使物料受到强烈的剪切摩擦和湍动骚扰而达到乳化分散作用。胶体磨可处理粘度大于1PaS的物料。在高速剪切力+摩擦力+高频震动+高速旋涡等复杂力的作用下使物料得到研磨、乳化、粉碎、混合、分散和均质，从而得到精细超微粒粉碎的较高效益。胶体磨处理后的分散相粒度最低可达1m以下。胶体磨通常适用于处理较黏稠的物料。3.高压均质机的最核心部件是均质阀。第七章 热交换热处理机械与设备1.物料状态分别对应的热交换器：2.旋转刮板式换热器过程、工作原理：过程：这种热交换器靠近传热面处有刮板连续不断地刮扫运动，使料液成薄膜状流动。这种热交换器因此也称为刮板薄膜式热交换器，或称为刮面式热交换

  8、器。原理：刮板式薄膜蒸发器是利用非常快速地旋转将液体分布成均匀薄膜而进行蒸发或蒸馏的一种高效蒸发、蒸馏设备，也可进行脱臭、脱泡反应及加热、冷却等单元操作。3.热烫后的产品需要及时进行冷却。一般生产线上热烫与冷却独立地先后完成。若将热烫与冷却结合在一套设备中，则可提高设备的能量利用率。这种将热烫与冷却结合起来的技术也称为IQB(单体快速烫漂)技术。分类：挤压机按物料发热类型可分为内(自)热式和外热式两种。根据挤压过程中的剪切力大小，挤压机可分为高剪切力挤压机和低剪切力挤压机。根据挤压机的螺杆数目不同，挤压机可分为单螺杆挤压机、双螺杆挤压机。原理：它利用螺杆挤压产生的压力、剪切力、摩擦力、加温等作用实现对固体食品原料破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、预干燥、成型等加工处理4.螺旋挤压机构造：（一）驱动装置（二）进料系统（三）螺杆（四）机筒（五）成型装置（六）切割装置（七）控制装置第八章 浓缩设备1.升模式蒸发器工作原理：蒸汽由加热器上部引入，而物料由下部进入，因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。由于从下面进料，所以为防止静压效应引起的沸点升高，进入蒸发器的料液温度应控制在接近沸点。 预热后接近沸点的料液

  9、从加热室底部进入，自下而上流动。在加热作用和减压状态下，部分料液迅速气化，产生二次蒸汽，并以80200m/s的速度带动浓缩液沿管内壁成膜状上升。在加热室顶部，达到所需浓度的浓缩液与二次蒸汽的混合物，以较高的速度进入分离室，在离心力作用下两者产生分离，浓缩液从分离室底部排出，二次蒸汽则从顶部排出。2.降膜式蒸发器工作原理：其分离室位于加热室的下方。加热室上部有布膜器（又称料液分布器），其作用是使料液在加热管内均匀成膜并阻止二次蒸汽上升。液体在重力作用下经料液分布器进入加热管，然后沿管内壁成液膜状向下流动，由于单位体积料液的受热面积大，所以料液很快沸腾汽化，又由于向下加速，克服的流动阻力比升膜式小，产生的二次蒸汽能以很高的速度带动料液下降，所以传热效果好。汽液混合物进入蒸发分离室进行分离，二次蒸汽由分离室顶部排出，浓缩液则由底部抽出。降膜式的料液经蒸发后，流下的液体基本达到需要的浓度。3.从锅炉出来的蒸汽叫做生蒸汽；从蒸发器蒸出的蒸汽称为二次蒸汽4.真空蒸发浓缩系统的辅助设备：进料缸、物料泵、冷凝器（二次蒸汽冷凝）、真空泵、蒸汽再压缩泵（二次蒸汽压缩作为加热蒸汽）5.真空浓缩系统：一效、二效、三效（图）P2346.冷冻浓缩：冷冻浓缩是使溶液中的一部分水以冰的形式析出，并将其从液相中分离出去，从而使溶液浓缩的方法。第九章 干燥机械与设备1.根据热量传递方式，可将干燥设备分成三大类：对流式、传导式和辐射式 ；按操作压强分类有常压干燥机和真空干燥机；按操作方式分类，可分为连续式干燥机和间歇式干燥机。2喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体

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