《食品机械与设备》 实 验 指 导 书 青岛农业大学食品科学与工程学院 2007 年 4 月 4 日
《食品机械与设备》 实 验 指 导 书 青岛农业大学食品科学与工程学院 2007 年 4 月 4 日
2 目 录 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ 实验三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３８ 实验四．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５ 实验五．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５
2 目 录 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ 实验三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３８ 实验四．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５ 实验五．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５
3 绪 论 一、什么是食品机械？它包括哪些内容？ 凡是为食品工业服务的各种加工、包装、储存、运输等机械设备，均可称为食品机械。 但通常所说的食品机械指的是与食品加工生产直接相关的机械设备，如各种食品加工和包装 机械。 食品机械的种类很.多，若按其功能来说的话，可分为通用设备和专用设备；若按其生 产的产品来说的话，可分为乳品设备、罐头设备、肉品设备、焙烤设备、饮料设备、蛋制品 设备等 23 类。 二、为什么要学习食品机械？ 1、食品机械在食品工厂中已广泛应用，是食品企业不可却少的。必须了解、掌握食品机械 设备的工作原理、特点、操作及维护，才能较好地完成工作。;vvW2 2、较好地与食品工艺配合，为学好食品工艺服务。:5-@} 3、食品机械在生产中起着重要作用。机械设备的好坏，将直接影响到（1）产品质量，（2） 能量消耗和成本，（3）环境保护，（4）自动化成度。.k] 三、食品机械的特点及要求： 1、食品工厂机械与设备的特点： （1）不允许破坏原料固有的营养成份，还应增加营养成份。($wM]6W （2）不允许破坏原料原有的风味。O+F6E|2j （3）符合食品卫生。 2、要求： （1）设备的生产能力应满足生产规模的要求。在选择或设计设备时，它的生产能力要与 整个生产流程中的其它设备的生产能力相适应，使设备具有最高的使用效率，不运转的时间 减少到最低限度 。 （2）该设备所生产的产品质量应符合标准。 （3）性能可靠，具有合理的技术经济指标。该设备还要能够尽可能减少原料和能量的消 耗，或有回收装置，保证生产具有最低的成本。对环境污染小。 （4）为了保证食品生产的卫生条件，这些机械设备应易于拆洗。 （5）一般来说，单机的外型尺寸较小，重量较轻，传动部分多安装在机架上，便于移动。 （6）由于这些机械设备和水、酸、碱等接触的机会较多，要求材料应能防腐防锈，与产
3 绪 论 一、什么是食品机械？它包括哪些内容？ 凡是为食品工业服务的各种加工、包装、储存、运输等机械设备，均可称为食品机械。 但通常所说的食品机械指的是与食品加工生产直接相关的机械设备，如各种食品加工和包装 机械。 食品机械的种类很.多，若按其功能来说的话，可分为通用设备和专用设备；若按其生 产的产品来说的话，可分为乳品设备、罐头设备、肉品设备、焙烤设备、饮料设备、蛋制品 设备等 23 类。 二、为什么要学习食品机械？ 1、食品机械在食品工厂中已广泛应用，是食品企业不可却少的。必须了解、掌握食品机械 设备的工作原理、特点、操作及维护，才能较好地完成工作。;vvW2 2、较好地与食品工艺配合，为学好食品工艺服务。:5-@} 3、食品机械在生产中起着重要作用。机械设备的好坏，将直接影响到（1）产品质量，（2） 能量消耗和成本，（3）环境保护，（4）自动化成度。.k] 三、食品机械的特点及要求： 1、食品工厂机械与设备的特点： （1）不允许破坏原料固有的营养成份，还应增加营养成份。($wM]6W （2）不允许破坏原料原有的风味。O+F6E|2j （3）符合食品卫生。 2、要求： （1）设备的生产能力应满足生产规模的要求。在选择或设计设备时，它的生产能力要与 整个生产流程中的其它设备的生产能力相适应，使设备具有最高的使用效率，不运转的时间 减少到最低限度 。 （2）该设备所生产的产品质量应符合标准。 （3）性能可靠，具有合理的技术经济指标。该设备还要能够尽可能减少原料和能量的消 耗，或有回收装置，保证生产具有最低的成本。对环境污染小。 （4）为了保证食品生产的卫生条件，这些机械设备应易于拆洗。 （5）一般来说，单机的外型尺寸较小，重量较轻，传动部分多安装在机架上，便于移动。 （6）由于这些机械设备和水、酸、碱等接触的机会较多，要求材料应能防腐防锈，与产
4 品直接接触的部分，应采用不锈钢材料。电动机宜选择防潮式，自控元件的质量良好且具有 较好的防潮性能。 （7）由于食品工厂生产的品种和罐型较多，要求其机械设备易于调节、易调换模具、易 检修，并尽可能做到一机多用。 （8）要求这些机械设备安全可靠，管理方便，操作简单，制造容易和投资较少。Q 四、食品机械行业的现状： 食品机械行业是直接为食品工业服务的行业。食品工业的发展带动了食品机械的发展； 而食品机械行业的科技进步与发展，又为食品工业发展创造了有利的物质条件，大大推动食 品工业向前发展。 1、中国食品工业发展概况： 饮食水平是一个国家文明程度和人民生活质量高低的重要标志。食品的质量和供应状况， 直接关系着全民族的体质，影响到国家的政治安定和社会进步。世界上经济发达的国家都十 分重视发展食品工业。 中国食品工业负有满足人民日益增长的物质文化生活需要和为国家经济建设提供积累 的双重任务，是国民经济的重要组成部分。发展食品工业可以加速农业结构及其产品品质的 优化调整，提高农产品经济价值，促进农业生产的良性循环。同时，对于带动和促进饲料工 业、包装工业、机械工业、电子工业和精细化学工业等相关行业协调发展，适应餐饮业，旅 游业等第三产业崛起的需要，繁荣城乡市场，扩大外贸出口以及扩大劳动就业等都具有十分 重要的作用。 目前，我国食品工业已初步形成门类比较齐全、技术不断进步、产品日益丰富、运销网 络通畅的生产经营体系，成为国民经济中处于重要战略地位的一大产业。年产值 5400 多亿 元。在全国各工业门类中，产值第一。 2、中国食品机械行业基本情况! 随着食品工业的发展，食品机械在食品工业中的地位越来越重要。现代化的食品机械不 仅可以生产出高附加值的产品，而且可以提高资源的利用率。 由于食品工业原料和产品的品种繁多，加工工艺各异，因此食品机械也相应是门类各异， 品种多样。目前，中国的食品机械分类是按机械工业部制定的分类标准（JB3750-80）进行 的，分为食品加工专用机械和食品加工通用设备。专用机械按加工对象或生产品种不同分为 23 类，通用设备按功能不同分为 10 类， 据有关部门 1995 年统计，全国专业食品加工机械 企业，约有 1920 多家，工业总产值 110 亿元，产品品种 1700 多种，近十几年来，全国食品
4 品直接接触的部分，应采用不锈钢材料。电动机宜选择防潮式，自控元件的质量良好且具有 较好的防潮性能。 （7）由于食品工厂生产的品种和罐型较多，要求其机械设备易于调节、易调换模具、易 检修，并尽可能做到一机多用。 （8）要求这些机械设备安全可靠，管理方便，操作简单，制造容易和投资较少。Q 四、食品机械行业的现状： 食品机械行业是直接为食品工业服务的行业。食品工业的发展带动了食品机械的发展； 而食品机械行业的科技进步与发展，又为食品工业发展创造了有利的物质条件，大大推动食 品工业向前发展。 1、中国食品工业发展概况： 饮食水平是一个国家文明程度和人民生活质量高低的重要标志。食品的质量和供应状况， 直接关系着全民族的体质，影响到国家的政治安定和社会进步。世界上经济发达的国家都十 分重视发展食品工业。 中国食品工业负有满足人民日益增长的物质文化生活需要和为国家经济建设提供积累 的双重任务，是国民经济的重要组成部分。发展食品工业可以加速农业结构及其产品品质的 优化调整，提高农产品经济价值，促进农业生产的良性循环。同时，对于带动和促进饲料工 业、包装工业、机械工业、电子工业和精细化学工业等相关行业协调发展，适应餐饮业，旅 游业等第三产业崛起的需要，繁荣城乡市场，扩大外贸出口以及扩大劳动就业等都具有十分 重要的作用。 目前，我国食品工业已初步形成门类比较齐全、技术不断进步、产品日益丰富、运销网 络通畅的生产经营体系，成为国民经济中处于重要战略地位的一大产业。年产值 5400 多亿 元。在全国各工业门类中，产值第一。 2、中国食品机械行业基本情况! 随着食品工业的发展，食品机械在食品工业中的地位越来越重要。现代化的食品机械不 仅可以生产出高附加值的产品，而且可以提高资源的利用率。 由于食品工业原料和产品的品种繁多，加工工艺各异，因此食品机械也相应是门类各异， 品种多样。目前，中国的食品机械分类是按机械工业部制定的分类标准（JB3750-80）进行 的，分为食品加工专用机械和食品加工通用设备。专用机械按加工对象或生产品种不同分为 23 类，通用设备按功能不同分为 10 类， 据有关部门 1995 年统计，全国专业食品加工机械 企业，约有 1920 多家，工业总产值 110 亿元，产品品种 1700 多种，近十几年来，全国食品
5 机械行业保持年增长率 20%以上的水平。0+ 3、我国食品机械发展特点： 我国食品机械的发展体现出了产、学、研相结合及自主开发研制和技术引进、技术改造 相结合的特点。nk0fq4^ 我国食品机械工业经过十几年的努力，已经发展成一个初具规模的独立的工业体系。但 就总体状况而论，食品机械工业仍然满足不了我国食品工业发展的需求。主要是产品品种少， 技术水平低，产品质量差，成套性不强。与工业发达国家相比，则差距更大，产品品种缺 30%～40%，技术水平落后 20～30 年，产品质量不稳定，寿命短，外观质量差，许多工程 项目不能成套生产和供应装备。 从自身来看，产品结构不合理，一般的中、低水平的产品重复生产，供大于求。缺门的 高新产品上升太慢，供不应求，还有少量 40～50 年代水平的落后产品。行业管理、行业标 准不健全，科研院所、企业之间缺乏协调，科研成果商品化、产品化不够，企业的集团化、 集约化步子慢，企业独立作战实力薄弱，专业化程度不高，小而全，什么都干，什么都低水 平，一些企业是由其他行业转产，缺乏技术改造等，都将制约行业的发展。 五、发达国家食品机械现状与发展趋势_W 1、国际食品工业发展趋势= （1）当前国际上食品在创新上呈现三种趋势：一是食品从包装到口感给人以美好的享受； 二是烹饪简便和食用快捷；三是天然、滋补、低热量。 第一类的特点是回归自然和传统，包装国际化，味道多样化，以新颖的造型吸引顾客。 第二类的特点是家庭烹饪，食用简单方便，以适应人们生活节奏的加快及外出度假旅游 等的需要。 第三类产品的特点是具有注重保健、清淡、天然等特点。 （2）在一些发达国家，有不少高新技术已应用于食品加工领域。如： ①用电子束辐射减少病源微生物体（如牛肉中的大肠杆菌）。 ②以超液压取代巴氏杀菌的热加工对软包装容器内的颗粒酸性食品（例如水果片）进行杀 菌。 ③利用连续感应加热减少液态食品的巴氏灭菌时间。 ④通过膜技术进行加工用水回收，达到减少废水处理费用和降低能源成本的目的。 ⑤奶品的冷冻浓缩。 ⑥用脉冲电场取代液体产品的巴氏杀菌热加工
5 机械行业保持年增长率 20%以上的水平。0+ 3、我国食品机械发展特点： 我国食品机械的发展体现出了产、学、研相结合及自主开发研制和技术引进、技术改造 相结合的特点。nk0fq4^ 我国食品机械工业经过十几年的努力，已经发展成一个初具规模的独立的工业体系。但 就总体状况而论，食品机械工业仍然满足不了我国食品工业发展的需求。主要是产品品种少， 技术水平低，产品质量差，成套性不强。与工业发达国家相比，则差距更大，产品品种缺 30%～40%，技术水平落后 20～30 年，产品质量不稳定，寿命短，外观质量差，许多工程 项目不能成套生产和供应装备。 从自身来看，产品结构不合理，一般的中、低水平的产品重复生产，供大于求。缺门的 高新产品上升太慢，供不应求，还有少量 40～50 年代水平的落后产品。行业管理、行业标 准不健全，科研院所、企业之间缺乏协调，科研成果商品化、产品化不够，企业的集团化、 集约化步子慢，企业独立作战实力薄弱，专业化程度不高，小而全，什么都干，什么都低水 平，一些企业是由其他行业转产，缺乏技术改造等，都将制约行业的发展。 五、发达国家食品机械现状与发展趋势_W 1、国际食品工业发展趋势= （1）当前国际上食品在创新上呈现三种趋势：一是食品从包装到口感给人以美好的享受； 二是烹饪简便和食用快捷；三是天然、滋补、低热量。 第一类的特点是回归自然和传统，包装国际化，味道多样化，以新颖的造型吸引顾客。 第二类的特点是家庭烹饪，食用简单方便，以适应人们生活节奏的加快及外出度假旅游 等的需要。 第三类产品的特点是具有注重保健、清淡、天然等特点。 （2）在一些发达国家，有不少高新技术已应用于食品加工领域。如： ①用电子束辐射减少病源微生物体（如牛肉中的大肠杆菌）。 ②以超液压取代巴氏杀菌的热加工对软包装容器内的颗粒酸性食品（例如水果片）进行杀 菌。 ③利用连续感应加热减少液态食品的巴氏灭菌时间。 ④通过膜技术进行加工用水回收，达到减少废水处理费用和降低能源成本的目的。 ⑤奶品的冷冻浓缩。 ⑥用脉冲电场取代液体产品的巴氏杀菌热加工
6 ⑦核磁共振映射调控冻结时间和冷冻效率。 2、国际上发达国家食品机械的现状及发展。 发达国家的食品原料加工率一般都在 70%以上，有的高达 92%，以吃“成品”为主。 而我国和其他发展中国家仅为 20%～30%，基本是以吃“原料”为主。发达国家把这么多原 料加工成即食方便，品种齐全，质量优良和数量充足的食品，是靠科技优势，是靠先进的加 工工艺和优良的机械设备武装的强大的食品工业。fMZ]53 发达国家的食品机械行业已经发展成为一个完整的工业体系，品种齐全，多达 3000 多种， 机械化、自动化程度高，新原理、新技术、新工艺、新材料不断被运用；产品质量可靠、稳 定，标准化，通用化，系列化程度高；动力燃料及水消耗少；能够做到无废渣、废水、废汽 排出，无环境污染。Kr
6 ⑦核磁共振映射调控冻结时间和冷冻效率。 2、国际上发达国家食品机械的现状及发展。 发达国家的食品原料加工率一般都在 70%以上，有的高达 92%，以吃“成品”为主。 而我国和其他发展中国家仅为 20%～30%，基本是以吃“原料”为主。发达国家把这么多原 料加工成即食方便，品种齐全，质量优良和数量充足的食品，是靠科技优势，是靠先进的加 工工艺和优良的机械设备武装的强大的食品工业。fMZ]53 发达国家的食品机械行业已经发展成为一个完整的工业体系，品种齐全，多达 3000 多种， 机械化、自动化程度高，新原理、新技术、新工艺、新材料不断被运用；产品质量可靠、稳 定，标准化，通用化，系列化程度高；动力燃料及水消耗少；能够做到无废渣、废水、废汽 排出，无环境污染。Kr
7 实验一 输送装置的构造与使用调整实验 食品工厂中，存在着大量的物料输送问题，为了提高劳动生产率减轻劳动强度，需要 采用各式各样的机械来完成物料的输送任务。 食品工厂输送机械的作用是：在一台单机或一条生产线中，将物料按生产工艺的要求从 一个工作点输送到另一个工作点，有时还在输送中对物料进行某种工艺操作。 输送机械一般根据被输送的物料不同，分为固体物料输送机、酱体物料输送机、液体物 料输送设备等。输送固体物料和粉状物料时，采用各种类型的输送机及气力输送设备；输送 液体及酱体物料时，则采用各种形式的泵和液流输送装置。 一、实验目的 了解带式、螺旋和斗式提升输送装置的构造，并进行使用调整实验。 二、实验设备 带式输送机一台 螺旋输送机一台 斗式提升机一台 三、实验内容 1、带式输送机 输送物料：粉粒体、块状、成形物、麻袋等 功能：水平输送、倾斜输送 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。 (1)带式输送机的构造：
7 实验一 输送装置的构造与使用调整实验 食品工厂中，存在着大量的物料输送问题，为了提高劳动生产率减轻劳动强度，需要 采用各式各样的机械来完成物料的输送任务。 食品工厂输送机械的作用是：在一台单机或一条生产线中，将物料按生产工艺的要求从 一个工作点输送到另一个工作点，有时还在输送中对物料进行某种工艺操作。 输送机械一般根据被输送的物料不同，分为固体物料输送机、酱体物料输送机、液体物 料输送设备等。输送固体物料和粉状物料时，采用各种类型的输送机及气力输送设备；输送 液体及酱体物料时，则采用各种形式的泵和液流输送装置。 一、实验目的 了解带式、螺旋和斗式提升输送装置的构造，并进行使用调整实验。 二、实验设备 带式输送机一台 螺旋输送机一台 斗式提升机一台 三、实验内容 1、带式输送机 输送物料：粉粒体、块状、成形物、麻袋等 功能：水平输送、倾斜输送 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。 (1)带式输送机的构造：
8 滚筒直径：橡胶输送带： 型式：轻型、普通型、强力型、井港型、耐热型 轻型：主要用于农产品、粉末、包装物品 普通型：主要用于小块矿石、煤块、砂砾、焦炭 (2). 标记：宽度 mm×层数×(工作面胶厚＋非工作面胶厚)mm×长度 m 例如：800×8×（6＋3）×100 (3). 层数的确定： 根据橡胶带层数的确定 如：400mm（3 层）、500mm（4 层）、800mm（6 层） (4). 胶带张力 Smax Smax= Sa + Sb 水平安装胶带的张力 Sa 倾斜安装时，带自重的附加张力 Sb 图 1-2 运输带围绕驱动滚筒的形式 a、b 单滚筒驱动 c、d 双滚筒驱动 图 1—3 上带支承装置的形式 a-平面单辊 b—凹面单辊 c—双支双辊 d—单支双辊 e—三辊
8 滚筒直径：橡胶输送带： 型式：轻型、普通型、强力型、井港型、耐热型 轻型：主要用于农产品、粉末、包装物品 普通型：主要用于小块矿石、煤块、砂砾、焦炭 (2). 标记：宽度 mm×层数×(工作面胶厚＋非工作面胶厚)mm×长度 m 例如：800×8×（6＋3）×100 (3). 层数的确定： 根据橡胶带层数的确定 如：400mm（3 层）、500mm（4 层）、800mm（6 层） (4). 胶带张力 Smax Smax= Sa + Sb 水平安装胶带的张力 Sa 倾斜安装时，带自重的附加张力 Sb 图 1-2 运输带围绕驱动滚筒的形式 a、b 单滚筒驱动 c、d 双滚筒驱动 图 1—3 上带支承装置的形式 a-平面单辊 b—凹面单辊 c—双支双辊 d—单支双辊 e—三辊
9 (5) 滚筒： 功能：驱动、张紧、改向 (6) 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 (7) 卸料装置： 型式：犁式、抛卸 (8) 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 图 1—4 卸料挡板 (a) (b) 图 1—5 a- 卸料装置 b—物料的抛物曲线 图 1—6 张紧装置简图 (a) (b) (c) (d)
9 (5) 滚筒： 功能：驱动、张紧、改向 (6) 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 (7) 卸料装置： 型式：犁式、抛卸 (8) 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 图 1—4 卸料挡板 (a) (b) 图 1—5 a- 卸料装置 b—物料的抛物曲线 图 1—6 张紧装置简图 (a) (b) (c) (d)
10 (9) 生产率和功率消耗： 生产率： Q＝3600FVρ (吨/小时〕 功率消耗：N＝QL/1.36 K ＋QH/367 (千瓦〕 Q、L 与 K 的关系如表 1－1 所示。 2、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。 （1）水平螺旋输送机 ① 构造 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 图 1-7 螺旋输送机简图 1、进料口 2、端盖板 3、端轴承 4、螺旋叶片 5、螺旋轴 6、中间轴承 7、机壳 8、出料口
10 (9) 生产率和功率消耗： 生产率： Q＝3600FVρ (吨/小时〕 功率消耗：N＝QL/1.36 K ＋QH/367 (千瓦〕 Q、L 与 K 的关系如表 1－1 所示。 2、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。 （1）水平螺旋输送机 ① 构造 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 图 1-7 螺旋输送机简图 1、进料口 2、端盖板 3、端轴承 4、螺旋叶片 5、螺旋轴 6、中间轴承 7、机壳 8、出料口