《食品机械与设备》绪论.ppt

食品机械与设备 绪 论 一、食品生产对机械设备的基本要求 二、食品机械的分类 三、食品机械与设备的常用材料 四、我国食品机械的发展方向 一、食品生产对机械设备的基本要求 任何机械设备在生产中所能够得到推广使用的程度，首 先决定于其技术经济指标，食品机械也不例外。总之， 我们的要求就是力求用最低的成本制造出最合用的食品 厂生产设备，并能用这些生产设备以最低的成本制造出 最合乎要求的各种食品。 （一）技术经济指标 一般有如下五项： 单位生产能力。指机械设备生产食品产品的能力。 消耗系数。机械设备生产每单位重量或单位体积的产 品所需消耗的原材料及能量。 设备价格。 管理费用。包括劳动工资、维修和检修费用等。 产品总成本。是生产中一切经济效果的综合反映。 （二）结构上的要求 机械结构的目的是满足功能的要求，对于结构而言， 要满足： 1、满足食品工艺的要求 工艺上的先进性和适用性是考虑研究和设备一台（套 ）食品机械的首要因素。 2、卫生要求 是食品机械区别于其他机械的基本特征之一。食品污 染有两个方面：有毒物质的污染，包括各类有毒化 合物和重金属离子。有害致病微生物的污染。 二、食品机械的分类 为了更好地系统掌握食品机械与设备，加强食品企业管 理，必须科学地对它们进行分类。 我国国家标准（GB7635-87）对食品机械分类做了有关规 定，把它们分为通用食品机械和专用食品机械两大类。 1、通用食品机械。包括食品泵，离心机，过滤机，均质 机，混合机，破碎机，压榨机，分选机，干燥机，清洗 机，热交换器，浓缩蒸发设备，脱气机，杀菌机，食品 容器等。 2、专用食品机械。它是根据专用食品工艺要求而专门设 计或选用的一组机械，这些工艺往往不是一台机械能完 成的，它包括的机械种类很多，就不一一讲述了。 三、食品机械与设备的常用材料 （一）对一般材料的要求 1、机械性能 主要包括机械强度、弹性强度和硬度等。 在稳定性计算或动载荷的情况下，弹性强度是设计的 主要依据。 硬度是说明材料的耐磨性及切削加工的可能性。 2、耐腐蚀性 食品生产中所处理的物料常常带有对金属材料的腐蚀 性，有些本身就是酸碱，以及常用的食盐等。 设计食品机械时，材料的耐腐蚀性对选择材料常起到 决定因素。机械设备的耐腐蚀程度决定于：（1）材 料的化学性质和表面状态。（2）物料介质的种类、 浓度和温度等。 材料的腐蚀速度可用重量损失率K（g/m2h）或腐蚀 速度Ka（mm/年）来表示。 3、物理性能 主要的物理性能指标有：密度（kg/m3）、导热系数 （kcal/mh）、比热c（kcal/kg）、熔点hm（ ）、线膨胀系数（1/）、加热辐射波谱、磁性、 表面摩擦特性、粘着性等。在不同的使用场合，应该要 求材料有不同的物理性能。 4、制造工艺性 材料的制造工艺性能很重要，否则设计的零件难以加工 ，甚至无法加工。如焊接件要有好的焊接工艺性能，要 求高精度的零件要有好的切削性能等等。 （二）食品机械与设备的金属腐蚀 1、电化腐蚀 各种金属具有不同的电极电位，金属或合金在电解质溶 液中形成原电池，一部分金属以离子形式溶于电解质就 形成了电化腐蚀。 如碳素钢在水是构成的电池，铁素体的电极电位低于渗 碳体的电极电位，负电性较强，为阳极，渗碳体为阴极 。电子由Fe向Fe3C移动，从而形成Fe2+，引起腐蚀，碳 钢在水中的腐蚀方程式可以表示如下： 2Fe2 Fe2+4e- 4e-+2H2O4OH- 整个过程可写作： 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 2、浓差腐蚀 同一种金属浸于浓度不同的溶液之中，也会形成不同 的电位，如果在盛有介质的容器中，各部分介质的浓 度不同，此时即形成浓差电池。 在这种电池中，与较稀的溶液相接触的电极负电性较 强，而与较浓的溶液接触的部分正电性较强，如敞口 容器会形成氧的浓差电池。 在液面附近氧的溶解度较高，可以是阴极，与液面较 远处氧的浓度较低，是阳极，电子由阳极向阴极转移 ，而在贫氧区与富氧区的交界面上形成腐蚀。 3、化学腐蚀 即化学反应。 （三）常用的金属材料 这里主要指与食品物料介质相接触的部分，有两点要 求： 一是对食品必须无害，不至于污染食品； 二是不受或少受物料介质的腐蚀破坏，藉以延长使用 寿命。 1、铜及铜合金 （1）纯铜：紫红色，故称为紫铜墙铁壁。特点：导热 系数特别高（338 kcal/mh），常用于导热材料 ，制造各种换热器。 紫铜墙铁壁的冷压、热压加工性能好，对许多食品具 有高耐蚀性，能抗大气和淡水腐蚀，对中性溶液及流 速不大的海水都具有抗蚀性，对一系列的有机酸及各 种醇类都有好的抗蚀性，对氢氧化钠也抗蚀。 在处理介质中存在氨、硫化氢及氧化物时，紫铜的腐 蚀加快而无机酸、硫、硫化物则结紫铜呈现强腐蚀性 。 （2）铜对食品的影响：铜完全不适于制造和保存乳制 品，当乳中含铜达1.5ppb时（十亿分之一），乳中就 带有不适味，奶油很快酸败，加热时也会加强氧化。 Cu对维生素C的影响很大。 （3）注意：用铜制造设备，应尽量避免接触其他金属 ，以免产生原电池效应。 （4）铸造性能：紫铜的铸造性能不好，一般不用于铸 造件。但加入其他金属后成为合金可以具有良好的铸 造性。 （5）铜合金：常用的铜合金有青铜和黄铜，青铜的 调整成分有锡、铝、锰、硅、铁等。 黄铜主要用硅黄铜，具有良好的浇铸性和冷热冲压性 及良好的焊接性能。 紫铜管 铜塑复合通水管 黄铜管 铜热交换器 铜热交换器 2、铝及铝合金 （1）铝的特点： 比重小，导热系数高（175 kcal/mh），具有 较好的冷热冲压性，焊接性好，但机械性能和铸造性能 差，切削加工不好，允许工作温度在150以下。 铝的抗腐蚀性能好，因为有一层Al2O3的氧化膜，白色 无毒，在大气中有高的耐腐蚀性，以致在含硫化物的水 中也而蚀，在海水中铝及铝合金相当稳定。如在许多有 机酸中，如醋酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、葡萄糖酸 、脂肪酸等，以及在酸性的水果汁、葡萄酒中，铝及铝 合金的腐蚀是微弱的，但草酸及蚁酸例外。铝在各种无 机酸及碱溶液中迅速破坏。 3、碳钢及铸铁 耐腐蚀稳定性不好，大气中易生锈，更不易直接接触 具有腐蚀性的食品介质，通常用于机械设备承受载荷 的结构，以及传动件等，表面需要用涂料或润滑油等 防锈。 铁对人体无害，但会污染食品色泽，食品中铁的含量 有限制。 4、不锈钢 在食品机械中得到广泛使用，因为不锈钢几乎能抵抗 所有食品介质的腐蚀，而且可以得到很高的表面光洁 度，完全满足食品对机械设备的卫生要求。 常用不锈钢： （1）铁铬不锈钢 铁和铬是各种不锈钢的基本成分，不锈钢中铬含量为 12-28%。 （2）铁铬镍不锈钢 随着Ni、Cr的含量不同，有不少品种。最广泛使用的 品种是1Cr18Ni9，其中Cr1719%，Ni810%，C 0.1% 。 （3）铁铬镍不锈钢的特点 这种钢的缺点是有产生晶间腐蚀的倾向。消除晶间腐 蚀最好的办法是在铬镍钢中加入适当数量的钛或铌， 钛和铌与碳的亲合力比铬大，因此可以保护铬不与碳 结合，称为稳定化钢。此时不锈钢称为1Cr18Ni9Ti。 （4）铁铬镍不锈钢的成分 在食品机械中最广泛使用的焊接结构钢1Cr18Ni9Ti的 成分为： C0.12%，Si0.8%，Mn0.7%，S0.039%，P0.03%， Cr1719%，Ni810%，Ti0.8% 不锈钢管及配件 四、我国食品机械的发展方向 目前我国食品机械工业刚刚形成为独立的行业，食品 机械的设计、制造、研究、使用水平都很低，为了满 足国民经济发展的需要，必须着重在引进新技术的基 础上，研制和开发适合于我国补票的新机种，努力完 成技术改造和老产品的更新换代，以及有目的的进行 一些基础理论方面的研究。 未来的食品机械研制和开发应重点解决以下几个问题： 1 食品机械与设备标准化、系列化和通用化的研究和推广 。 2 新工艺、新结构和新材料的研究和应用。 3 儿童小食品、大众化食品和快餐方便食品机械和生产线 的研制，提高生产率，降低成本。 4 微机和程序控制在食品生产线和单机研制上的应用。 5 提高食品机械与设备的卫生条件，探讨