第六章设备生产能力计算及选型

第六章设备生产能力计算及选型食品工厂设计——食品与轻工学院授课教师：冯小海食品工厂生产设备大体可分四个类型：计量和贮存设备；通用机械设备；定型专用设备和非标准专业设备。在选择设备时，要按照下列原则进行：（1）满足工艺要求，保证产品的质量和产量。（2）一般大型食品工厂应选用较先进的，机械化程度高的设备；中型厂则看具体条件，一些主要产品可选用机械化、连续化程度较高的设备；小型厂则选用较简单的设备。（3）所选设备能充分利用原料，能耗少，效率高，体积小，维修方便，劳动强度低，并能一机多用。一.设备选型及设备设计的原则第一节概述（4）所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。（5）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）。（6）在温度、压力，真空度，浓度，时间、速度、流量、液位，计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。食品工厂所用设备的生产能力，有些一看铭牌就可知道，但有些设备的生产能力随物料、产品品种、生产工艺条件等而改变，例如流槽、输送带、杀菌锅等等。二.设备生产能力的计算食品工厂生产的产品种类多,使用的设备各式各样。设备生产厂家普及国内外，其型号、规格不一，设计者应正确选择设备，满足工艺要求，确保食品厂产品的产量和质量。食品工厂主要设备的选择一.输送设备(一）固体输送设备固体输送设备由于其用途和功能不同，又可分为带式输送机、斗式输送机和螺旋输送机等。第二节食品工厂常用设备1.带式输送机带式输送机是食品厂中应用最广的一种连续输送机械。它常用于块状，颗粒状等物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送。同时，还可用作拣选工作台、清洗和预处理操作台等。如在罐头厂，该机械常用在原料预处理、拣选，装填各工段以及成品包装仓库等处。形式：固定式、移动式特点：输送量大，动力消耗少，运转连续，工作平稳，输送距离大。带式输送机的构造：组成：输送带、滚筒、料斗、支辊、卸料装置、驱动装置（４）滚筒：功能：驱动、张紧、改向（５）支承装置：功能：承托运输带及物料的重量;型式：单辊式、多辊式（６）卸料装置：型式：犁式、抛卸（７）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2.斗式升送机在食品厂连续化生产中，该机械用于需要在不同高度来装运物料，使物料由一台机械运送到另一台机械上，或由地面运送到楼上等。功能：垂直提升粉粒体、小块状物料特点：提升高度大，占地面积小，密封好（一）构造组成：由牵引带、料斗、张紧装置、机壳及装卸装置构成料斗：有底、无底；牵引带：平皮带、链条3.螺旋输送机又称绞龙，有输送、搅拌、混合作用功能：水平输送、倾斜输送、垂直输送特点：结构紧凑，卸料简单，密封性好，动力消耗大，对物料破碎作用大，对过载敏感，输送距离短。（一）水平螺旋输送机１、构造由轴、叶片、机壳、端轴承、中间轴承和端板等组成。螺旋：左旋、右旋、单头、双头、三头叶片：实体、带式、浆型轴承：端轴承、中间轴承机壳：槽身、端板、盖板、进出料口螺旋输送机构造螺旋叶片形状(二）液体输送设备在液体输送设备中，常用的有流送槽、真空吸料装置和泵等。1.流送槽流送槽是属于水力输送物料的装置，用于把原料从堆放场送到清洗机或预煮机中，适用于蕃茄、蘑菇、菠萝和其他块茎类原料的输送。该设备系水槽冲洗式，果蔬在气泡、喷水推进的作用下，将果蔬不停地向前上下翻滚搅动，从而达到洗净的目的。具有洗洁净高、节能、节水、设备稳定可靠等特点。属清洗与运送设备。流送槽2.真空吸料装置这是一种简易的流体输送方法。只要厂内有真空系统，除了可以对流体进行短距离输送及提升一定的高度之外，如果原有输送装置是密闭的，还可以直接利用这些设备进行真空吸料，不需增添其他设备。对于果酱，蕃茄酱等或带有固体块料的物料（如桔囊等），尤为适宜。3.泵在食品厂常用的泵有离心泵，螺杆泵、齿轮泵等。如离心奶泵：在食品厂用于液体的输送，在乳品厂应用尤为广泛，其工作原理和用途，与一般离心泵相同，其不同之处是凡与液体接触部分，均由不锈钢制造，确保食品卫生，故又称卫生泵。（1）离心泵离心奶泵防腐型自吸泵离心泵的优点：①实现连续地液体输送。②传动结构简单，一般采取二极或四极的电动机直联。③液体输出量可任意调节。④操作维修清洗容易。离心泵的缺点：①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。②操作不妥或设计不善时，易引起泡沫现象。见动画螺杆泵是一种回转容积式泵，是利用一根或数根螺杆的相互啮合使空间容积发生变化来输送液体。目前，食品厂中大多是单螺杆卧式泵，用于高粘稠液体及带有固体物料的酱体的输送。如在蕃茄酱连续生产流水线上常采用此泵。（2）螺杆泵见动画亦属于回转容积式泵。主要用于输送粘稠液体,有外、内啮合泵，正齿轮泵，斜齿、人字形齿轮泵。齿轮泵采用耐腐蚀材料如尼龙、不锈钢等制成，其结构简单、重量轻、能自吸、工作可靠，应用范围较广。但流量及压力有脉动，且噪声大，所输送的液体必须具有润滑性，以免齿轮磨损。如油类、糖浆等。（3）齿轮泵食品原料在其生长，成熟、运输及贮藏过程中，会受到尘埃，砂土、微生物及其他污物的污染。因此，在加工前必须进行清洗。此外，为保证食品容器清洁和防止肉类罐头产生油商标等质量事故，都必须有相应的清洗机械与设备。二.清洗设备（1）冲浪式清洗机常用的设备有冲浪式清洗机、滚筒式清洗机、螺旋式清洗机等。1.食品原料清洗设备（2）滚筒式清洗机（3）螺旋式清洗机（4）带式清洗机（5）组合式清洗机（6）鼓泡式清洗机（7）振动式清洗机（二）包装容器清洗设备（1）刷式清洗机果汁及其他饮料所用玻璃瓶常采用毛刷式清洗机进行清洗。刷瓶前先将瓶放入浸泡槽浸泡，这样可以改善洗瓶效果。然后将空瓶放入机内，瓶内部用旋转的毛刷及水清洗。转盘式洗瓶机适用于清洗各种圆柱形玻璃瓶，是一种半自动洗瓶设备，它利用毛刷同时清洗瓶子的内外表面，适用于中小型饮料厂。常见的有刷式清洗机、空罐清洗机、全自动洗瓶机、实罐清洗机等。（2）全自动清洗机可用于果汁，汽水，牛奶，啤酒等玻璃瓶的清洗，对新瓶和回收瓶均可使用。果汁及牛奶等用的玻璃瓶，空瓶内剩余的果汁.牛奶等时间久了变成浆状物，干后很难除去。特别是回收瓶，很难除去商标纸。目前，国内外清洗回收瓶常采用全自动洗瓶机。全自动洗瓶机依进出瓶的方式不同分为双端式和单端式；依瓶套的传动方式不同又可分为连续式和间歇式。1.双端式洗瓶机:瓶子是由一端进去从另一端出来,故亦称为直通式洗瓶机。2.单端式洗瓶机:瓶子在这种洗瓶机上进出都在机器的同一侧,所以又称来回式洗瓶机。单端式与双端式洗瓶机的优缺点:双端式的瓶套自出瓶处回到进瓶处为空载,因而洗瓶空间的利用不及单端式的充分。单端式在洗瓶过程中容易因脏瓶而弄脏净瓶，影响洗瓶质量。单端式的只需一人操作而双端式的需两人操作。单端式的下部有一个很大的洗涤剂浸泡池。但单端式对连续化生产不适应.（3）空罐清洗机该种空罐清洗机结构简单，生产率高，占地少，易操作，水及蒸汽用得少，但对不同罐型的适应性差。（三）器皿清洗设备•K-500桌下型洗碗机（1）洗碗机常用的原料预处理设备有分级机（又分滚筒式分级机、摆动筛、三辊筒式分级机、花生米色选机等）、切片机（蘑菇定向切片机、菠萝切片机，青刀豆切端机等）、绞肉机、打浆机，榨汁机，果蔬去皮机，分离机（桔油分离、奶油分离机等），斩拌机、真空搅拌机等。滚筒式分级机，分级效率高，目前广泛用于蘑菇和青豆等的分级；三辊筒式分级机适用于球形或近似球形体的果蔬原料，如苹果、柑桔、蕃茄、桃子和菠萝等按直径大小不同进行分级；斩拌机和真空搅拌机是午餐肉的专用设备。三.原料预处理设备•回转平面筛（1）回转平面筛（2）高方筛（3）振动筛（4）高速振动筛（5）花生米色选机（5）色选机1、热源与加热方式（1）热源的种类与特点加热的定义：使物质温度升高的操作，使物质分子运动动能增大的操作加热方式：①氧化反应---燃烧②电热转换，焦尔热③光热转换，太阳能④摩擦生热⑤能量转移，热泵，传热加热作用：①减少水分，干燥②抑制微生物，杀菌③生化作用，熟制能源种类：①固体燃料，煤，柴；②液体燃料，重油、煤油、柴油；③气体燃料，液化石油气、天然气；④电能；⑤太阳能。四.热处理设备（2）加热方式的种类、用途和经济性加热方式基本有三种：①利用热源或燃烧燃料产生烟气，直接或间接对物料加热；②利用热源产生的蒸汽，通过换热器，将空气、水或油等先进行预热，成为载热体（介质）再直接或间接对物料加热，前者主要是介质与物料进行对流传热的过程，后者主要是介质再通过设备中的器件（管、壁等）对物料进行传导加热的过程；③物体被加热产生电磁波，以辐射方式对物料加热。（1）分类工业锅炉按其容量、结构、所用燃料和按照方式等进行分类。工业锅炉的类型见表。2、工业锅炉（2）评价锅炉的技术和经济性指标蒸发量蒸发量是指蒸汽锅炉每小时产生的额定蒸汽量。单位是“t/h”或“kg/h”。它表明锅炉容量的大小。热水锅炉每小时的产热量，称为发热量，单位是“kJ/h”。压力蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力（表压）或热水锅炉出水口的热水额定压力（表压）称为锅炉的工作压力（Pa）工程制单位是“kgf/cm2”或“大气压”。温度生产饱和蒸汽的锅炉只标明其工作压力，查表可得蒸汽的温度。生产过热蒸汽的锅炉或热水锅炉，必须标明蒸汽过热器出口处过热蒸汽的温度或热水出口处的水温。锅炉的效率锅炉的效率是指锅炉用于生产蒸汽或热水的热量占所消耗燃料的全部热量的百分比。它是锅炉的最重要的经济指标。一般工业锅炉的效率为60％～80％。煤水比锅炉单位时间的耗煤量和所产生的蒸汽量之比，称为该锅炉的煤水比，它与锅炉的型式、燃煤品种和运行管理情况有关，一般为1:6-l:15。金属消耗率锅炉的金属消耗率是指制造锅炉耗用的金属重量与其额定蒸发量之比。（2）评价锅炉的技术和经济性指标立式弯水管锅炉由锅壳、炉胆、炉排、炉门、水冷壁和对流耳管等组成。结构锅壳由钢板卷制焊接而成，用于安装锅炉的部件。炉胆（炉膛）内布置有数根水冷壁，以增大炉内的辐射受热面。锅壳外装有数根对流耳管，其上下两端都与锅壳壁相连接，构成了锅炉的对流受热面。炉膛底部装有炉排。（3）常见锅炉介绍工作过程：锅炉运行时，利用人工添煤，煤燃烧所生高温烟气首先向炉胆和水冷壁传热，继而从炉膛出口流出，横向冲刷对流耳管，同时加热锅壳外壁。烟气绕锅壳半圈后，经烟箱由烟囱排出。锅炉受热面将吸收的热量传递给锅壳上部的炉水，使水加热产生蒸汽。特点：这种锅炉的优点是蒸汽空间较大，运行较稳定；辐射兼对流加热，热效率较高；除垢和清灰都比较方便；结构紧凑，安装、维修方便。其缺点是因辐射受热面太大，不宜用水分和灰分多的劣质煤；金属耗量大。它是一种小容量锅炉，蒸发量为0.2、0.4、0.7和l.0t/h。立式弯水管锅炉卧式水、火管快装锅炉快装是指锅炉的全部组装工作，包括砌炉墙、做锅炉保温层等都在制造厂内完成，使用单位接到这种锅炉后，能很快地安装使用。结构卧式快装锅炉由锅筒、前封头、前后管板、链条炉排、送风机、省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。工作过程燃料燃烧：煤由链条炉排1连续自动地将其送入炉内燃烧，火焰首先加热炉筒的前半部和二侧的水冷壁管，然后穿过一侧火管束的管内，至前烟箱2再返回穿过另一侧火管束，最后经省煤器5由送风机7从烟囱排出。省煤器是装在烟道内的换燃器，利用烟气余热来预热锅炉给水。水循环：水由水泵加压，经省煤器预热后进人锅筒内，通过烟管加热，所生蒸汽由上部输出，水则由锅筒两侧下降到底部，热后再经下降管6流人下集水箱到水冷壁管，水、汽再上升到锅筒内，形成水的循环系统。特点这种锅炉的工作压力在1.3MPa以下，蒸发量为0.5—4t/h。优点：锅炉热效率较高，可达80％，体积小，安装简便，投资省，适于烧烟煤和贫煤。缺点：当负荷突然变大时，容易产生大量汽泡，使水、汽难以分离（称汽、水共腾），火管容易结灰，维修不便。双锅筒横置式水管锅炉结构：它由上下锅筒、对流管束、水冷壁管、集水箱、下降