食品加工机械与设备：第1章 绪论

1、 第一章 绪论 l什么是食品机械与设备什么是食品机械与设备? l食品机械与设备的食品机械与设备的重要性重要性 l我国食品机械工业的现状我国食品机械工业的现状 l我国食品机械工业存在的问题我国食品机械工业存在的问题 l如何改变食品机械工业的现状如何改变食品机械工业的现状 第一节第一节 食品加工机械设备的分类与特点食品加工机械设备的分类与特点 第二节第二节 食品加工机械的材料食品加工机械的材料 l本章本章小结小结 思考题思考题 自测题自测题 食品加工机械与设备第一章 绪论 什么是食品机械与设备? 食品机械与设备是把食品原料加工成食品或半成 品的一类专业机械与设备。 食品加工机械与设备第一章 绪论

2、食品机械与设备的重要性 食品加工机械设备是食品工业化生产过程中的重要保障。 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，都 离不开食品加工机械与设备的支持。 食品加工机械设备对食品加工过程中产品的质量保证、生 产效率的提高、能量消耗的降低等起着举足轻重的作用。 食品加工机械与设备第一章 绪论 我国食品机械工业的现状 经过近30年的发展，我国的食品机械行业取得了举世瞩目的成就。 1、食品机械的品种成倍增加、食品机械的品种成倍增加。 20世纪80年代，我国食品机械的品种不足500种，2005年食 品机械装备产品达到4000种，目前有食品机械生

3、产企业7000家。 2、 食品机械的质量有明显的提高。食品机械的质量有明显的提高。 食品机械的加工工艺日趋精细，零件的合格率高达95%。 3、高新技术的应用研究取得了较大的进展。、高新技术的应用研究取得了较大的进展。 真空技术、超临界萃取技术、膜分离及微波技术等高新技术， 在食品机械应用中得到了广泛的试验研究和部分实用化推广。 食品加工机械与设备第一章 绪论 我国食品机械工业的现状 4、食品机械行业的各种机制逐步建立、食品机械行业的各种机制逐步建立。 各级食品机械产品的质量监控体系已经基本建立。 5、初步形成了与之配套的食品工程专业教育体系，造就了、初步形成了与之配套的食品工程专业教育体系，造

4、就了 大批专业技术人员大批专业技术人员。 6、 初步形成了科技队伍和科研开发能力。初步形成了科技队伍和科研开发能力。 中国的食品机械行业，起步晚。小而多、多而不大、大而不强是我国食品 机械行业的事实，与发达国家制造水平相比有很大的差距，整体产业水平至少 落后发达国家20年。 食品加工机械与设备第一章 绪论 我国食品机械工业存在的问题 1、产品品种及成套数量少。、产品品种及成套数量少。 国内大多以生产单机为主，而国外大多为配套生产。一方面国内 设备的品种无法满足国内食品和包装企业的需要，另一方面机械厂单 机生产销售上的利润微薄，无法获得成套设备销售的高效益。 2、技术水平低。、技术水平低。 产品

5、可靠性差、技术更新速度慢，新技术、新工艺、新材料应用 少。技术含量低的产品多，高技术附加值、高生产率的产品少；智能 化设备还处于研制阶段。 食品加工机械与设备第一章 绪论 我国食品机械工业存在的问题 3、产品质量差。、产品质量差。 我国食品和包装机械产品的稳定性和可靠性差、造型落后，外观粗糙、基础件和配 套件寿命短、无故障运行时间短、大修周期短，且绝大多数产品还没有制定可靠性标准。 4、开发能力不足。、开发能力不足。 我国食品机械主要还是仿制，稍加国产化改进，谈不上开发研究。产品开发周 期长。企业往往重生产加工、轻研究开发、创新不够，不能紧跟市场需求及时提供 产品。 在我国近7000 家食品和

6、包装机械生产企业中，95%以上都为中小企业。每年有 近15%的企业转产或倒闭，同时又有大的新企业进入这个行业；缺少龙头企业，年 销售额超过亿元的仅十几家，超过3000 万元的企业约有50 家。 食品加工机械与设备第一章 绪论 如何改变食品机械工业的现状 1.通过消化吸收加快引进技术为我所有、为我所用的 进程，支持重点产品的开发研制； 2.消化吸收和自主开发都应该注重技术创新，形成国 内自己的独有技术； 3.采取有效措施，鼓励制造，使用单位与科研院所联 合开发； 食品加工机械与设备第一章 绪论 如何改变食品机械工业的现状 4.要按市场竞争要求，选择急需发展的项目给予重点支持， 重点突破，充分发挥

7、食品机械行业重点科研院所的作用， 将开发能力提高到一个高水平； 5.要优化组织结构，成立跨部门食品机械企业集团，走规 模效益之路。 6.要面向用户，按用户要求确定产品的质量目标，真正做 到为用户服务，对用户负责，让用户满意； 食品加工机械与设备第一章 绪论 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。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 食品加工机械与设备第一章 绪论 一、食品加工机械设备的分类 食品加工机械设备分类的重要性 我国

8、尚未制定食品机械分类标准，目前主要按两种方 式进行分类： 1.根据原料产品类型分类 2.根据设备的操作功能分类 从研究、设计和制造的角度以上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。 食品加工机械与设备第一章 绪论 食品加工机械设备分类的必要性 食品加工过程涉及的机械与设备种类繁多。 无论是设备选型，还是设备制造都需要系统的设备分类。 食品加工机械与设备第一章 绪论 搅面机 1. 根据原料或产品分类 可将食品机械分成众多的生产线设备。例如， 食品加工机械与设备第一章 绪论 n糖果食品机械 n酿造机械 n饮料机械 n方便食品机械 n调味品和添加剂制品机械 n炊事机械

9、等 n制糖机械 n豆制品加工机械 n焙烤食品机械 n乳品机械 n果蔬加工和保鲜机械 n罐头食品机械 2. 根据机械设备的功能分类 实际上是根据设备的单元操作功能分类。 原料处理机械：原料处理机械：包括去杂、清洗、选别、分选分级等各种机械与设备。 粉碎和分切、分割机械：粉碎和分切、分割机械：包括破碎、研磨、分割、分切等机械与设备。 混合机械：混合机械：包括粉料混合和捏和机械与设备。 成型机械：成型机械：如饼干、糕点、糖果的成型机械与设备。 2. 根据机械设备的功能分类 分离提取机械：分离提取机械：如过滤、离心机械与设备，各种提取和提纯机械与 设备。 搅拌与均质机械：搅拌与均质机械：包括液状物料的

10、混合处理机械与设备。 蒸煮机械：蒸煮机械：包括蒸煮、杀青、熬糖、煎炸等机械与设备。 蒸发浓缩机械与设备蒸发浓缩机械与设备 干燥机械：干燥机械：包括各种常压和真空干燥机械与设备；有箱式、隧道式、 回转式、 食品加工机械与设备第一章 绪论 二、食品加工机械设备的特点 l品种多样性 l机型可移动性 l防水防腐性 l多功能性 l卫生要求高 l自动化程度高低不一 食品加工机械与设备第一章 绪论 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。 食品加工机械与设备第一章 绪论 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。

11、例如，一般食 品机械设备均不需要固定基础。 食品加工机械与设备第一章 绪论 三足式离心泵 防水防腐性 多数设备或设备主要工作面的材料具有抗水、 酸、碱等腐蚀的性能，一般采用不锈钢制作。 食品加工机械与设备第一章 绪论 多功能性 食品机械设备具有一定程度的通用性，即可用来 加工不同的物料。此外，还具有调节容易、调整模具方 便和一机多用的特点。 食品加工机械与设备第一章 绪论 卫生要求高 为了保证食品卫生安全，食品加工设备中直接 与物料接触的部分，均采用无毒、耐腐蚀材料制造， 并且为了方便清洗和消毒，与食品接触的表面均需 要进行抛光处理。此外，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

12、所加工的食品物 料中。 食品加工机械与设备第一章 绪论 自动化程度高低不一 目前，食品加工机械设备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。 食品加工机械与设备第一章 绪论 无菌包装机自动洗瓶机 第二节 食品 加工机械的材料 食品机械广泛使用各种材料，除各种金属和合金材料外，尚有石材、 金刚砂、陶瓷、搪瓷、玻璃、纺织品以及塑料等有机合成材料。食品生 产的工艺条件十分复杂，对材料有不同的要求，必须掌握各种材料的基 本性能，才能作出正确的选择，以取得良好的使用效果和经济效益。 一、食品加工机械设备用材要求与性能 二、食品机械中常

13、用的材料 三、食品机械设备材料的表面处理 食品加工机械与设备第一章 绪论 一、食品加工机械设备用材要求与性能 l有表面与食品接触的机械设备基本要求 l机械设备性能: （一）机械性能 （二）物理性能 （三）耐腐蚀性能 食品加工机械与设备第一章 绪论 l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。 食品加工机械与设备第一章 绪论 （一）机械性能 l机械性能关系到食品机械设备整机或部件的使用寿命。 食品机械中一些部件常常要和大量物料接触，非常容易 磨损（如锤片式粉碎机）。 l除了要求强度高、刚度好、硬度大外，还要求有极高的 耐磨强

14、度；同时有的食品机械在高温下或低温下工作， 就要求材料具有能在高温下或低温下工作的机械性能。 食品加工机械与设备第一章 绪论 （二）物理性能 l常见的物料性能， 例如：材料的相对密度、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。 l不同的使用场合，要求材料有不同的物理性能， 如： n传热装置要求有高的热导率。 n食品的成型装置则要求有好的抗黏附性，以便脱模。 食品加工机械与设备第一章 绪论 （三）耐腐蚀性能 l对于食品机械，主要考虑其耐酸性能（食品本身或微 生物引起的）和耐盐性能。 l机械设备的耐腐蚀程度决定于： 材料的化学性质和表面状态以及受力状态；

15、 物料介质的种类，浓度和温度等参数。 食品加工机械与设备第一章 绪论 二、食品机械中常用的材料 （一）钢铁材料 （二）不锈钢 （三）有色金属材料 （四）非金属材料 食品加工机械与设备第一章 绪论 （一）钢铁材料 l 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。 l食品工业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。 l搪瓷材料的替代材料：有各种无毒树脂涂料，其涂层耐腐 蚀而不易产生碎片。 食品加工机械与设备第一章 绪论

16、 （二）不锈钢 1.不锈钢定义及其组成 2.不锈钢的标识 3.不锈钢特点与使用 食品加工机械与设备第一章 绪论 1. 不锈钢定义及其组成 n不锈钢是指在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗 腐蚀的合金钢。 n基本成分：铁铬合金和铁铬镍合金。 n其它元素，如锆、钛、钼、锰、铌、铂、钨、铜、 氮等。 n铁和铬是各种不锈钢的基本成分；实践证明，当 钢中含铬量在12以上时，就可以抵抗各种介质 的腐蚀，一般不锈钢中的含铬量不超过28。 食品加工机械与设备第一章 绪论 2. 不锈钢的标识 我国对不锈钢的标识规则 国外不锈钢标识 国内外不锈钢标识对应关系 食品加工机械与设备第一章 绪论 我国对不锈钢的标识规则 u

17、我国现有国家标准对不锈钢标识的基本方法是： 化学元素符号与含量数字组合。这种标识符号中，铁元 素及含量不标出，而主要标示出反映不锈钢防腐性和质 构性元素及其含量。 u不锈钢标识举例 食品加工机械与设备第一章 绪论 u不锈钢标识举例 pCr18、Ni9分别表示不锈钢中铬和镍的质量分数是18%和 9%。但是，碳元素及含量的标示较特殊，其元素符号“C” 不标示，而只标示代表其含量的特定数字，并且放在其它 元素标识符序列的前面。 p例如，1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9和00Cr17Ni14Mn2是三种铬 镍不锈钢标识代号中，第一个数字1、0和00分别表示一般 含碳量（0.15%）、低碳（0.0

18、8）和超低碳 （0.03%）。其后的元素符号及数字分别表示含铬18%和 17%，含镍9%和14%，含锰2%。 食品加工机械与设备第一章 绪论 国外不锈钢标识 国际上，一些国家常采用三位序列数字对不锈钢 进行标识。例如美国钢铁学会分别用200、300的400系 来标示各种标准级的可锻不锈钢。 食品加工机械与设备第一章 绪论 国内外不锈钢标识对应关系 食品加工机械与设备第一章 绪论 *L表示超低碳不锈钢，常用于采用焊接工艺制造的部件。表示超低碳不锈钢，常用于采用焊接工艺制造的部件。 3. 不锈钢特点与使用 n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。

19、 n因而在食品机械中广泛应用。 n但不锈钢的抗腐蚀能力的大小是 随其本身化学组成、加工 状态、使用条件及环境介质类型而改变的。 u如表1-1中所列的304钢可以满足一般的防腐要求，但耐盐（主要是 其中的氯离子）性差，后者因成分中镍元素含量较前者高而具有良 好的耐蚀性。 u因而，食品机械中，耐腐蚀要求较高的接触表面材料，多采用316 型或316L型不锈钢。 食品加工机械与设备第一章 绪论 （三）有色金属材料 l食品机械中的有色金属材料主要是铝合金、纯铜 和铜合金等。 l趋势：曾经用以上材料制造直接与食品接触的零 部件或结构材料，正日益为抗蚀和卫生性能良好 的不锈钢或非金属材料所取代。 食品加工机

20、械与设备第一章 绪论 n铝合金 u铝合金具有耐蚀和导热性能、低温性能、加工性能好以及 重量轻等优点。 u铝合金适用的食品种类主要是碳水化合物类、脂肪类、乳 类制品等。 u但有机酸等腐蚀性物质在一定的条件下可以造成对铝及铝 合金的腐蚀。食品机械中铝及铝合金的腐蚀，一方面影响 机械的使用寿命，另一方面因腐蚀物进入食品而危害人们 的身体健康。 食品加工机械与设备第一章 绪论 n纯铜 纯铜亦称紫铜，其特点是热导率特别高，所以常常被用 作导热材料，可以制造各种换热器。虽然铜具有一定的耐蚀 性，但铜对一些食品成分，如维生素C有破坏作用，另外， 有些产品（如乳制品）也因使用铜制容器而产生异味。所以， 一般不

21、用于直接接触食品，而是用于诸如制冷系统中的换热 器或者空气加热器等的设备中。 食品加工机械与设备第一章 绪论 （四）非金属材料 目前食品机械中的非金属材料主要是塑料。 l常用的塑料 l塑料的特点 l应用举例 l安全卫生性考虑 食品加工机械与设备第一章 绪论 l常用的塑料 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、各种规格的泡沫塑料、聚碳酸酯塑料、氯化 聚醚有机玻璃等。 此外，还使用各种天然和合成的橡胶。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l塑料的特点 n优点：密度不大，平均为黑色或有色金属的 1/8

22、1/5； 机械加工余量少，使生产成本降低。例如，用注塑塑料代 替金属，工时可减少为1/61/5，工序减少为1/101/5，加工 费用也减少为1/61/2；化学稳定性高；有良好的摩擦 特性；有良好的吸收噪音和隔音性能；有好的耐振性 和抗附着特性等。 n缺点，主要表现为： 耐热性和导热性低； 在液体环境 中工作时，有老化和膨胀的趋势等。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l应用举例 n例如：在输送机械上，使用在螺旋式和刮板式斜槽、吸力 式和磁力式塔、风机罩、风筛式框架、料斗等；在食品加 工机械、包装机械中的套筒、圆盘、叶轮、漏斗、分瓶螺 旋、星轮等零部件上也广泛地使用塑料。 n对于不能使用润滑剂的饼

23、干模子、轧面机轴衬、空心面压 制机的型模以及用于高温或要求耐磨的零件，则聚四氟乙 烯塑料为理想的非金属材料。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l安全卫生性考虑 n应根据食品介质在卫生检疫方面的要求和国家卫生检疫机 关的有关规定选用 。 n 凡直接与食品接触的聚合材料应该确保对人体绝对无毒无 害，不应给食品带来不良的气味和影响食品的味感，不应 在食品介质中溶化或膨胀，更不能和食品产生化学反应。 n 不宜使用含水或含硬质单体的低分子类聚合物，因为这类 聚合物往往都有毒性。 n某些塑料在老化或高温下工作时，例如高温消毒，能够分 解出可溶性单体并扩散到食品内，使食品被污染。 食品加工机械与设备第一章

24、绪论 三、食品机械设备材料的表面处理 l食品的腐蚀性。 l对于腐蚀的防护，通常可以对材料进行耐蚀抗磨的表 面处理，即对金属或非金属的食品加工机械的零部件 进行喷涂和涂装以及电镀、刷镀等表面处理。 l食品机械对镀层的要求 食品加工机械与设备第一章 绪论 l食品对金属的腐蚀性 食品通常具有弱酸、中性、弱碱性。有机酸在 特殊的环境中具有独特的腐蚀作用。 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；在制造过程中使用的腐 蚀性物质。 腐蚀的表现：零部件材料的腐蚀，金属离子溶 入食品中，可能会损害人体的健康或破坏食品的 风味。在腐蚀环境中，

25、机械还会发生摩擦腐蚀。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l喷涂 喷涂主要是指热喷涂，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。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l涂装 涂装是在金属表面用手工或用简单器械涂上涂料， 使之干燥硬化，形成连续的涂层将金属表面与外界隔绝， 达到防蚀、装饰的目的。 食品机械大量地采用不锈钢，势必会提高设备的成 本，故对一些不与食品介质直接接触的部件，如机架等 可用涂装材料代替，从而可以降低设备的造价。 食品加工机械与设备第一章 绪论 l电镀和刷镀 电镀和刷镀在食品机械的应用相对较少，但有发展 的趋势