食品工厂机械与设备第一章

食品工厂机械与设备——第一章总论食品工厂机械与设备第一章总论食品工厂机械与设备——第一章总论第一章总论什么是食品机械与设备?把食品原料加工成食品或半成品的专业机械设备。食品机械与设备的重要性食品工业化生产过程的重要保障。保障和支持:现有食品加工业的规模化与自动化发展、传统食品的工业化、食品新资源的利用、新工艺、新产品的产业化等。食品工厂机械与设备——第一章总论第一章总论食品机械与设备的重要性对产品质量保证、生产效率提高、能量消耗降低等起着举足轻重的作用。专业技术（工艺）知识与机械设备知识有机结合，是工业过程人员不可或缺的基本能力要求。食品工厂机械与设备——第一章总论第一章总论第一节食品加工机械设备的分类与特点第二节食品加工机械的材料第三节食品机械设备的结构要求第四节食品加工机械设备的选型本章小结思考题自测题食品工厂机械与设备——第一章总论第一节食品加工机械设备的分类与特点食品工业涉及的原料、产品种类繁多、加工工艺各异，从而其涉及的加工机械的种类繁多。虽然种类繁多，但食品机械具有自身的特点。了解食品机械与设备的分类及其特点，将有助于正确选择食品机械与设备。一、食品加工机械设备的分类二、食品加工机械设备的特点食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备的分类食品加工过程涉及的机械与设备种类繁多。因此，无论是设备选型，还是设备制造都需要系统的设备分类。目前主要按两种方式进行分类：食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备的分类1.根据原料产品类型分类可将食品机械分成众多的生产线设备。例如，糖果食品机械酿造机械饮料机械方便食品机械调味品和添加剂制品机械炊事机械等制糖机械豆制品加工机械焙烤食品机械乳品机械果蔬加工和保鲜机械罐头食品机械食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备的分类2.根据设备的操作功能分类常见设备操作功能可分为：搅拌及均质蒸煮煎熬蒸发浓缩干燥烘烤冷冻筛分与清洗粉碎和切割分级分选多相分离混合成型挤压膨化计量包装输送换热容器贮存食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备的分类从研究、设计和制造的角度，两种分类方法均有一定的指导意义。教学角度上，以功能为基础分类较有利。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品加工机械设备的特点品种多样性一般食品机械设备门类众多、品种较杂。并且生产批量较小。许多设备属于单机设备。机型可移动性总的来看，食品机械设备的外形尺寸均较小，重量较轻，可方便的进行移动改换。例如，一般食品机械设备均不需要固定基础。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品加工机械设备的特点防水防腐性多数设备或设备主要工作面材料具有抗水、酸、碱等腐蚀的性能，一般采用不锈钢制作。多功能性一定程度通用性，可用一机多用，用于不同物料、不同产品。调节容易、调整模具方便。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品加工机械设备的特点卫生要求高直接与物料接触部分，均采用无毒、耐腐蚀材料制造；这部分表面均需抛光处理，以便清洗和消毒。传动系统与工作区域有严格密封措施，以防润滑油泄漏进入加工食品物料。自动化程度高低不一目前，单机自动化程度总体上并不很高。但也有一些自动化程度较高的设备，例如，无菌包装机、自动洗瓶机及大型杀菌设备等。食品工厂机械与设备——第一章总论第二节食品加工机械的材料食品机械主要使用金属和合金材料，也用其他非金属材料。不同生产工艺条件要求不同的性能材料。因此，必须掌握各种材料基本性能，以便作出正确选择。一、食品加工机械设备用材要求与性能二、食品机械中常用的材料三、食品机械设备材料的表面处理食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备用材要求与性能有表面与食品接触的机械设备基本要求（1）对食品必须无害，不污染食品；（2）不受或少受物料介质和清洗剂的影响，藉以延长设备的使用寿命。食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备用材要求与性能机械设备性能主要包括三类:（一）机械性能强度刚度硬度耐磨性高温工作性能低温工作性能食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备用材要求与性能（二）物理性能常见物料性能，例如：相对密度、比热容、热导率、软化温度、线膨胀系数、热辐射波谱、磁性、表面摩擦特性、抗黏附性等。不同场合要求有不同物理性能，如：传热装置要求高热导率。成型装置要求良好抗黏附性，以便脱模。食品工厂机械与设备——第一章总论一、食品加工机械设备用材要求与性能（三）耐腐蚀性能食品机械主要考虑其耐（食品本身或微生物引起的）酸性能和耐盐性能。机械设备耐腐蚀程度决定于：①材料的化学性质和表面状态以及受力状态；②物料介质种类，浓度和温度等参数。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（一）钢铁材料主要用作结构材料__料普通碳钢和铸铁耐腐蚀性都不好，易生锈，更不宜直接接触有腐蚀性的食品介质，一般用于设备中承受载荷的结构。可以用涂搪瓷的钢铁容器。优点：耐酸碱腐蚀，并且搪瓷表面光滑，易于清洗和保持卫生。致命缺点：外力或温度作用下釉可能碎裂，污染食品。食品工厂中的使用越来越少。搪瓷替代材料：有各种无毒树脂涂料，其涂层耐腐蚀而不易产生碎片。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——定义与成分定义——在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的合金钢称为不锈钢。基本成分：铁—铬合金铁—铬—镍合金。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——定义与组成铁和铬是基本成分；铬12％可抵抗各种腐蚀，一般不超过28％。其它元素，如锆、钛、钼、锰、铌、铂、钨、铜、氮等。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——标识国内国标规定的基本方法主要标示出反映防腐性和质构性的元素及含量：铁元素及含量不标；碳元素符号“C”不标示，而只在其他元素前标示代表碳含量的特定数字（1,0,00）。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——标识国内标识举例Cr18、Ni9——不锈钢中铬和镍的质量分数是18%和9%。1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9和00Cr17Ni14Mn2一般碳含量（Ｃ≤0.15%）低碳（Ｃ≤0.08％）超低碳（Ｃ≤0.03%）食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——标识国外——常用３位序列数字标识。如，美国用200、300和400系列标示各种标准级别的可锻不锈钢。国内外标识对应关系（表1.1）*L——超低碳，(常可焊接）。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（二）不锈钢——特点与使用一般优点：耐蚀、不锈、不变色、不变质和附着食品易于去除，以及良好的高、低温机械性能好等。抗腐蚀性能——随化学组成、加工状态、使用条件及环境介质类型而改变。304型——满足一般防腐，不耐盐（氯离子）。316或316L型（含镍）——多用于耐腐蚀要求较高场合。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（三）有色金属材料——铝合金、纯铜和铜合金等。铝合金优点：耐蚀和导热性能、低温性能、加工性能好，重量轻。适用食品种类：碳水化合物类、脂肪类、乳类制品等。腐蚀性：有机酸等物质一定条件下可腐蚀铝及铝合金——影响机械使用寿命，腐蚀物进入食品危害人体健康。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（三）有色金属材料纯铜（亦称紫铜）热导率高；有一定的耐蚀性。可用于制冷系统换热器或空气加热器等设备。对某些成分（如ＶC）有破坏作用；会使有些产品（如乳制品）产生异味。一般不用于直接接触食品。趋势：接触食品的有色金属零部件或结构材料，正日益为不锈钢或非金属材料取代。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料——（主要是塑料、橡胶等）常用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯塑料及含粉状和纤维填料的酚醛塑料、层压塑料（酚醛夹布胶木、酚醛夹玻璃纤维塑料）、环氧树脂、聚酰胺、泡沫塑料、聚碳酸酯塑料、氯化聚醚有机玻璃等。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料塑料优点：①密度小；②机械加工余量少；③化学稳定性高；平均为黑（有）色金属的1/8~1/5；如，注塑代替金属，工时减少为1/6~1/5，工序减少为1/10~1/5，加工费用也减少为1/6~1/2；④有良好的摩擦特性；⑤吸收噪音和隔音性能良好；⑥耐振性和抗附着特性等良好。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料塑料缺点：主要表现为：①耐热性和导热性低；②液体环境中有老化和膨胀趋势。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料安全卫生性考虑凡直接与食品接触的材料——绝对无毒无害；无不良气味进入食品，不影响食品的味感；不在食品中溶化或膨胀；食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料安全卫生性考虑更不能和食品产生化学反应；不使用含水或含硬质单体低分子类聚合物（有毒）；某些塑料老化或高温下，例如高温消毒，能分解出可溶性单体并扩散到食品内，污染食品。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料应用例子输送机械——螺旋式和刮板式斜槽风筛式框架、料斗等；套筒、圆盘、叶轮、漏斗、分瓶螺旋、星轮等零部件。食品工厂机械与设备——第一章总论二、食品机械中常用的材料（四）非金属材料应用例子聚四氟乙烯塑料——用于（不能使用润滑剂的）饼干模子、轧面机轴衬、空心面压制机型模、耐高温或耐磨零件——理想的非金属材料。食品工厂机械与设备——第一章总论三、食品机械设备材料的表面处理食品对金属的腐蚀性食品常具弱酸、中性、弱碱性。有机酸：独特腐蚀作用。腐蚀性物质：醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、酪酸等低级脂肪酸；食盐、无机盐类；部分食品添加剂；制造过程使用的腐蚀性物质。腐蚀表现：零部件腐蚀，金属离子溶入食品，会损害人体健康或破坏食品风味。在腐蚀环境中，机械还会发生摩擦腐蚀。食品工厂机械与设备——第一章总论三、食品机械设备材料的表面处理防腐蚀处理常对机械零部件材料表面作耐蚀抗磨处理；喷涂——主要指热喷涂，它以金属、塑料或陶瓷等粉末通过火焰，以半熔融状态吹附到工件表面，形成具有耐蚀、耐磨等特性的涂层。我国食品机械行业正在开发聚四氟乙烯的喷涂。食品工厂机械与设备——第一章总论三、食品机械设备材料的表面处理防腐蚀处理涂装——在金属表面涂上涂料，使之干燥硬化，形成连续的涂层。可将金属表面与外界隔绝，达到防蚀、装饰的目的。主要用于一些不与食品介质直接接触的非不锈钢部件（如机架）。食品工厂机械与设备——第一章总论三、食品机械设备材料的表面处理防腐蚀处理电镀、刷镀食品机械应用相对较少，但有发展的趋势。原理上相似，只在工艺和应用对象上有些区别，电镀以制造为主，刷镀一般用来修复工件。食品工厂机械与设备——第一章总论三、食品机械设备材料的表面处理防腐蚀处理食品机械对镀层的要求无毒性，不影响食品风味；不应多孔，以避免锈蚀和剥落；机械性能好，与基体牢固地接合；镀层均匀，厚度符合要求；化学稳定性、装饰性和保护特性良好。食品工厂机械与设备——第一章总论第三节食品第一章总论机械设备的结构要求～结构对食品安全卫生有着极为重要的影响。世界各国均有安全卫生方面的要求标准。国标《食品机械安全卫生》（GB16798—1997），就与食品安全有关的食品机械材料和结构，提出详细规范原则。食品工厂机械与设备——第一章总论第三节食品机械设备的结构要求一、设备结构的卫生与安全二、设备结构的可洗净性三、产品接触面的表面质量及要求四、设备的可拆卸性要求五、设备安全卫生检查方便性要求六、设备的安装配置要求食品工厂机械与设备——第一章总论一