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食品机械设备主讲人：叶向库绪论一、课程介绍二、学习食品机械与设备的意义三、食品加工机械化的意义四、食品机械的发展历程五、食品机械的分类六、食品机械的特点与要求七、食品机械的基本构成八、食品机械的研究与发展方向九、课程主要内容一、课程介绍《食品加工机械与设备》课程是以理论力学、材料力学、金属材料、机械基础、机械制造基础和工程控制为依托的一门工程类课程。因此，在学习本课程之前，必须首先学习《工程图学》、《食品机械设计原理》《工程力学》《材料力学》《金属工艺学》《电工基础》等基础课程。本课程主要参考书目：1.《食品加工机械与设备》（崔建云主编，中国轻工业出版社，2008.6）2.《食品加工机械与设备》（陈斌主编，机械工业出版社，2004.6）3.《食品机械》（刘协舫、郑晓等编著，湖北科学技术出版社，2002.3）4.《食品加工机械与设备》（肖旭霖编著，中国轻工业出版社，2000.9）5.《食品加工技术装备》（张裕中主编，中国轻工业出版社，2000.3）6.《食品通用机械与设备》（蒋迪清、唐伟强编，华南理工大学出版社，2002.8）7.《食品机械原理与设计》（陆振曦、陆守道主编，中国轻工业出版社，1995.5）8.《食品无菌加工技术与设备》（殷涌光、刘静波、林松毅主编，化学工业出版社，2006.1）二、学习食品机械与设备的意义现代食品工业的产品开发与生产过程运行需要合理的加工工艺和完善适用的机械设备两个方面的配合，它们是一有机的整体。工艺是设备的前提，而机械设备是工艺的保证，相辅相成，互相促进，不可偏颇。合理的工艺可以促进新型设备的研究开发，同时，新型机械设备的出现为合理工艺的制定提供了更多的选择。在工业化生产中，工艺的最终实现是通过机械设备完成的，了解装备有利于制定出更为合理的工艺。因此，学习食品加工机械与设备是从事现代食品工业工作所必需。三、食品加工机械化的意义1.规范生产程序，保证产品质量，通过设定合理的操作程序，利用机械自动完成作业，减少了传统生产过程中人的直接参与和操作的随意性，产品质量的均一性更好，卫生质量更高，这是保证产品标准化这一现代食品工业的重要特征的主要手段。2.降低生产成本，由于劳动生产率和产品质量的提高，加上利用机械可以更为充分合理地使用原料，降低了物耗，有利于降低生产成本。3.减轻了劳动强度，提高了劳动生产率，一个操作人员可以同时管理一台或者几台，甚至一套具有高生产能力的设备。4.改善了劳动环境。5.能完成人工无法完成的作业。四、食品机械的发展历程广义的食品工业应包括长期以来业已形成的主食品和副食品加工业两个概念，传统意义上的主食品加工业主要指大米、面粉、食用油的生产加工，而副食品加工业主要指面类食品如饼干、糕点；糖果食品；肉类食品如香肠、火腿肠；果蔬食品等的生产加工。人们往往将主食品加工业称为粮食工业，而将副食品加工业称作食品工业。沿用广义食品的概念，广义食品机械应该指粮食加工和食品加工中所用的机械与设备装置。我国食品工业及食品机械的发展历程分为三个阶段：第一阶段，20世纪50年代以前，食品的生产加工主要以手工操作为主，基本属于传统作坊生产方式。第二阶段，20世纪50~70年代，食品加工业及食品机械工业得到很大的发展，全国各地新建一大批食品加工厂，尤其是面粉、大米、食用油的生产加工厂。第三阶段，20世纪80年代以后，食品工业得到迅猛发展。纵观我国食品机械工业的发展历史，可以概括为食品机械工业起步于20世纪70年代，形成于80年代，80年代末和90年代初进入高速发展阶段，已形成门类齐全，品种配套的产业，成为机械工业中的十大产业之一。80年代以来，食品机械工业的平均发展速度为30％，食品机械工业的产值占食品工业产值的2％左右，目前全国食品机械工业的年产值达300亿左右。五、食品机械的分类按设备的加工产品对象分类可分成大米加工机械，面粉机械，油脂机械，面类食品机械，糖果机械，乳品机械，肉类机械，水产品机械，豆制品机械，果蔬机械，罐头机械，饮料机械，酿造机械，调味品机械，饮食机械等。按设备的功能对食品机械分类可以分成清理与分选机械，粉碎与切割机械，搅拌、混合及均质机械，成型机械，脱壳与剥皮机械，固液分离机械，热处理机械，干燥与烘烤机械，冷冻机械等六、食品机械的特点与要求食品机械的特点主要由于它的加工对象和产品服务对象的特点所决定。食品机械的加工对象主要为动物和植物，加工出的产品服务对象是人。食品机械加工产品应不使食品原有营养大量损失，破坏食品的色、香、味等品质。另外食品机械加工出的产品应有良好的卫生性，符合食品卫生要求。六、食品机械的特点与要求1.食品机械的工艺性特点2.食品机械的卫生性特点3.食品机械的密封特点4.食品机械的可靠性特点1.食品机械的工艺性特点根据食品原料的特征以及加工工艺性的要求，通常会对食品机械的加工时间，加工温度等有一定限制。要设计出合理的食品机械，其前提是充分了解该食品的工艺性特点。为了避免因加工过程中的温升而加速食品、物料的氧化变性，现代较为先进的食品机械常设有真空装置，如真空斩拌机、真空均质机、真空擂溃机、真空油炸机等。2.食品机械的卫生性特点食品机械加工出的产品要符合食品卫生要求。因此在设计食品机械时，要充分考虑卫生性特点。如在结构设计时，应尽量避免工作区内的死角，以避免因死角内物料长时间存积而产生腐烂变质，造成污染。结构设计时要充分考虑设备的清洗、拆卸方便。保证食品机械卫生性的另一个重要方面是食品机械材料的选择。设计食品机械时，在材料的选择上，最低要求是：凡与食品直接接触的零部件所用材料务必是耐腐蚀的金属和非金属，用的较多的耐腐蚀金属和非金属是各种不锈钢，无毒塑料。3.食品机械的密封特点为了防止轴承润滑油泄漏污染食品以及食品物料中水分泄漏腐蚀机械部分，食品机械的密封要求一般较高。因此在设计密封装置时要给予充分考虑。目前填料密封和机械密封是食品机械中用得最多的两种密封结构形式。4.食品机械的可靠性特点大多数食品机械属连续性生产方式，具有高机械化和自动化特点，食品加工厂很多是连续流水线生产方式。有的甚至是一天二十四小时不间断运行。如果生产的某个环节中的设备出了故障，不能正常工作，将势必影响整条生产线，甚至导致全部停产。由此可见，食品机械的性能可靠性在食品加工过程中的重要性。七、食品机械的基本构成1.动力部分：是完成能量转换的部分，如电能转换为机械能，化学能转换为热能。2.传动部分：完成运动方式的转换，如变速、变向、旋转—直线、旋转—曲线、直线—曲线、等速—变速。3.执行部分：直接完成作业功能，如切割、破碎、过滤、混合、乳化。4.支撑部分：将设备各部分有机连接在一起，并确定它们的位置关系。5.连接部分：与前后相关设备连接在一起，如进出料、定向、排序装置。6.控制部分：用于控制设备的工作状态和操作过程，如控制柜、开关、安全保护装置。八、食品机械的研究与发展方向1.加强基础理论研究2.高新技术的应用3.广泛运用现代机械设计方法与理论4.努力开发粮油机械新产品5.开发传统食品的工业化生产设备6.加速发展果蔬深加工设备7.积极发展肉类及水产品深加工设备1．加强基础理论研究当前的食品机械设计理论都是沿用经典的机械设计理论．即将各种影响因素处理成确定性变量，再用经典的微积分数学工具推得各种定量分析的公式。实际中由于产地不同的食品原料的各种性质存在较大的差异，即便是同一产地原料中各单个物体性质也存在较大差别。因此各种影响因素应视为不确定的随机变量。采用概率统计理论，建立相应的基于实验数理统计的概率模型。这种计算模型更符合工程实际。2．高新技术的应用随食品加工业的深入发展，对食品机械的各种性能以及功能的要求会越来越高。如要求食品机械的机械化和自动化程度更高，运行的可靠度更高，生产率及效率更高。需要研制光机电一体化的新型食品机械，如广泛采用光电色选技术；研制利用电磁场作用原理的食品分选设备；研制食品超高压加工设备；研制高效超细粉碎设备；研制高效节能的热处理与干燥设备；研制短时高电压脉冲杀菌设备；研制冷杀菌设备以及超声波均质机等。3．广泛运用现代机械设计方法与理论相对其他机械行业，食品机械行业运用现代机械设计方法还很不够。现代机械设计方法在当今发展非常迅速，如优化设计，可靠性设计，系统设计，有限元分析计算，CAD，虚拟设计，反求设计，稳健设计，优势设计，绿色设计，模糊设计等方法已相当成熟和完善，如果在食品机械设计中广泛运用这些先进的现代机械设计方法与理论必将会提高食品机械的设计质量，缩短新产品的研制周期，提高设备的使用寿命以及减低设备成本。4．努力开发粮油机械新产品为了适应新世纪世界经济和现代化农业发展的形势，粮油加工业规模化生产、集约化经营的主导方向。我国粮油机械行业，要积极应用机器制造新技术新设备，不断改进现有产品的同时，应努力遵循国家第十个五年计划的目标和未来发展趋向，开发粮油机械新产品。如高效小麦剥皮机、大型碾米机、高效大豆和油菜籽剥皮机、电磁式油菜籽皮仁分离机和油菜籽脱皮冷态榨油机等。5．开发传统食品的工业化生产设备我国幅员辽阔，各地民间都有一些颇具地方特色的名、特、优小食品，长期以来这些食品均采用人工作坊生产方式，极大制约了其生产能力、产品质量以及食品卫生。为了使这些名优传统食品能工业化生产，必须开发研制相应的食品机械。6．加速发展果蔬深加工设备我国的水果蔬菜产量己跃居世界第一，果蔬的水分含量高，保鲜贮藏较困难，很容易腐烂损坏，随果蔬产量的进一步增长，急需进行果蔬的深加工转化，减少损失，提高果蔬农产品的附加值，应加快发展相应的各种果蔬深加工设备，如果蔬脆片生产设备；果蔬饮料生产设备等。7．积极发展肉类及水产品深加工设备随着人民生活水平的提高，人们对肉类及水产品的消费也会相应增加。同时，传统的肉类及水产品的食用方式也产生了很大变化，已形成多种食用方式共存的现象。因此对肉类及水产品深加工以及设备的需求必将增加，应增加肉类及水产品深加工的品种和相应的加工设备。七、主要内容第一章常用机械基础知识第二章物料输送机械第三章固体物料分选机械第四章皮核剥离机械第五章切割与粉碎机械第六章物料分离机械第七章物料混合机械第八章食品成型机械第九章食品挤压加工设备第十章食品熟制设备第十一章杀菌设备第十二章浓缩设备第十三章物料干燥设备第十四章速冻与制冰设备第十五章食品包装机械