食品加工机械与设备：第3章 清理、清洗机械与设备

1、食品工厂机械与设备 第三章 清理、清洗机械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 第三章 清洗机械与设备 l 食品加工过程中，需要对包括原料、加工设备、包装容器、加工场 所和生产人员等在内的各种对象进行清理或清洗。清理和清洗是从源头 上保证和提高食品质量安全性的重要措施。 l 第一节 清理机械与设备 l 第二节 清洗机械与设备 l 第三节 CIP系统 l 本章小结 思考题 自测题 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 第一节 清理机械与设备 清理机械的作用、原理： l 食品原料在收集、运输和贮藏过程中混入泥土、砂石、杂 草等杂物。在进行产品的加工之前，必须对这些杂物进行 清理

2、，否则会影响成品质量，损害人体健康，对后序加工 设备造成不利影响。 l 食品原料的清理机械是根据原料中杂物的不同而设计的。 例如各种谷物、豆类、咖啡等粉粒料中含有泥土、金属等 杂物；甜菜糖厂的加工原料甜菜中不仅含有泥土、砂石、 金属等，还有杂草、茎叶等杂物；乳品厂的原料牛乳中可 能含有毛、毛屑等。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 清理机械分类 l 根据食品原料中杂物性质的不同，清理机械可分为 除石机、除草机、除铁机、过滤器等。 （一）除石机（一）除石机 用于除去原料中的砂石。常用的方法有筛选法或密度法。 1. 筛选法是利用砂石的形状和体积大小与加工原料的不同， 利用筛孔形状和大小的

3、不同除去砂石。 2. 密度除石机是利用砂石与原料密度的不同，在不断振动或 外力（如风力、水力、离心力等）作用下，除去砂石。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 清理机械分类 （二）除草机（二）除草机 用于除去原料中的杂草、茎叶等。常用的方法是 风选法和浮选法。 1. 风选法是利用杂物与食品原料在空气中的悬浮速度不同， 通过风力进行除杂的方法。 2. 浮选法是利用杂草、茎叶在水中与食品原料所受的浮力 不同，把漂浮在水中的轻浮杂物除去。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 清理机械分类 （三）除铁机（三）除铁机 l 除铁机用于除去原料中的铁质磁性杂物，如铁片、 铁钉、螺丝等。常用的

4、方法是磁选法。 l 磁选法是利用磁力作用除去夹杂在食品原料中的 铁质杂物。磁力除铁机有电磁式和永磁式两种形 式。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 清理机械分类 （四）过滤器（四）过滤器 l 过滤器用于除去液体食品原料中的杂物，如原料 乳中的牛毛、毛屑等。 l 常用方法是过滤法，可在容器的入口或出口装上 滤网或滤布过滤，也可安装过滤器过滤。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 1.筛选法清理机 l 筛选法清理机广泛应用于食品加工企业，多用于 清理含有大杂、小杂及轻杂的颗粒状食品原料。 l 工作原理:原料从筛子的一端移动 到另一端过程中，尺寸小于筛孔 的物料落下；而尺寸大于筛孔

5、的 物料经筛面从筛的另一端排出。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 小麦清杂机 l 小麦清杂机是一种典型的振 动筛清理机。 l 主要装置有：进料装置、筛 体、吸风除尘装置、振动装 置和机架等。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 小麦清杂机 l 物料 由进料斗1控料闸第一层筛面(筛孔较大) 第二层筛面(筛孔中等)第三层筛面(小) 细杂 l 三层筛的筛孔依次减小，在吸风除尘等装置的配合下， 把物料中质轻的杂质也能清理出来。 2.除石机 (1)粒状原料密度除石机 l 豆制品厂常用的QSC型密度除石 机，用来对豆类等物料清除密 度比原料大的并肩石等重杂质 的一种先进装备。 l 该机

6、主要由进料装置、筛体、 风机、偏心振动机构等部分组 成。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 筛孔形状 l筛孔形状筛孔形状 除石筛面一般用薄钢板冲压成双面突 起鱼鳞形筛孔。除石机的筛孔不通过 物料，只作通风用。 鱼鳞形冲孔除石筛面的孔眼均指向石 子运动方向(后上方)，对气流进行导 向和阻止石子下滑，它并不起筛选作 用。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 密度除石机工作原理 l 除石机工作时，物料进入除石筛面中部，在振动和气流作 用下，密度较小的物料颗粒浮在上层，密度较大的石子沉 入底层与筛面接触，形成自动分层。因除石筛面前方略微 向下倾斜，上层物料在重力、惯性力等作用下，以下

7、层物 料为滑动面，向下滑动。下层石子在振动和气流作用下沿 筛面向后上滑，到达筛面末端，从排石口排出。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 石子石子 气流气流 除石机 （2 2）块根类原料除石机）块根类原料除石机 l 该机是用来除去块根类原料中的石块泥砂。图为甜菜糖厂 用来除去夹杂在甜菜中砂石的转筒式除石机。 l 主要由扬送轮和转鼓两部分组成。 l 其工作原理是砂石与甜菜的密度差较大，从而利用它们在 水中不同的沉降速度进行分离。 3.除草机 l 除草机是用来除去原料中的杂草、茎叶、麦杆等杂物（杂 物漂浮在流送槽的水面上）的设备。其形式多种多样，图 为块根类食品原料在清洗过程中除去杂草的典

8、型设备：胶 带式除草机。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 水流方向水流方向 流送槽 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 4.除铁机 l 原料在加工前必须经过严格的磁选，除去夹在原料中的铁 性杂质，食品原料中中混入的磁性金属杂质。除铁机又称 磁力除铁机，它的主要工作部件是磁体。每个磁体都有两 个磁极，其周围存在磁场，磁体分为电磁式和永磁式两种 型式。 l 磁选设备有：永磁溜管、胶带式除铁机、永磁滚筒等。 （1）永磁溜管 l 永久磁铁装在溜管上边的盖 板上。 l 原料从流管上端流下，磁性 物体被磁铁吸住。工作一段 时间后取下盖板进行清理。 l 永磁溜管结构简单、不占地 方。 食

9、品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 旋转式永磁除铁机 l 主要由半圆形磁铁和旋转滚筒组 成，物料落在滚筒上时，物料随 滚筒一起转动，而后自由排出， 铁性杂质被吸附在滚筒表面，当 滚筒转至磁场作用之外时，自动 落入铁盒中。 （2）永磁滚筒 l 滚筒由非磁性材料制成，磁心 固定不动。 l 永磁滚筒能自动排除磁性杂质， 除杂效率高。 l 物料通过磁极面的速度不宜过 快。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 第二节 清洗机械与设备 l食品原料表面的杂质和污物在加工前必须 用清洗的方法去除。 l为了保证食品卫生，包装的容器、和食品 相接触的设备表面、管道也必须进行清洗。 食品工厂机械与设备

10、第三章 清洗机 械与设备 l 清洗分类 n 清洗可分为湿洗与干洗。湿洗是利用水作清洗介质的清洗 过程，就清洗的质量来说，以湿洗的效果最好；干洗相对 于湿洗而言，诸如利用空气流、筛分、磁选等方法原理去 泥尘、异质物和铁质等污染物的操作都属干洗范畴，干洗 效果有局限性，只能作为湿洗的辅助手段。 n 为了提高清洗效率和保证清洗质量，食品加工生产过程应 尽可能采用机械清洗方法。至今为止，食品工厂中可以利 用机械设备完成清洗操作的对象主要有原料、包装容器和 加工设备三大类。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l 清洗原理 n 清洗过程的本质是利用清洗介质将污染物与清洗对象分离 的过程。各种清洗

11、机械与设备一般用化学与物理原理结合 的方式进行清洗。 n 物理学原理主要利用机械力（如刷洗、用水冲等）将污染 物与被清洗对象分开；而化学原理是利用水及清洗剂（如 表面活性剂、酸、碱等）使污染物从被清洗物表面溶解下 来。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 原料清洗机械 l食品原料在其生长、成熟、采收、包装和贮运过程中， 会受到尘埃、砂土、肥料、微生物、包装物等的污染。 因此，加工前必须进行有效的清洗。 l湿洗方式与机械设备 l一、滚筒式清洗机 l二、鼓风式清洗机 l三、刷洗机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l湿洗方式与机械设备 n 由于食品原料的性质、形状、大小等多种多样

12、， 洗涤方法和机械设备的型式也很繁多，但所采用 的手段不外乎刷洗、浸洗、喷洗刷洗、浸洗、喷洗和和淋洗淋洗等。 n 有代表性的果蔬原料清洗设备：滚筒式清洗机、 鼓风式清洗机、刷洗机和刷果机。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 一、滚筒式清洗机 l这是一类适合于质地较硬、块状原料的清洗机, 常用于甘薯、马铃薯、生姜、马蹄等的清洗。 l 结构 l 分类 l（一）间歇式滚筒清洗机 l（二）连续式滚筒清洗机 l讨论 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l结构 这类清洗机的主体是滚筒滚筒，其转动可以使筒内 的物料自身翻滚、互相摩擦和与筒壁发生摩擦作用， 从而使表面污物剥离。但这些作用只是

13、清洗操作中 的机械力辅助作用。因此，这类清洗机需要与淋水、 喷水或浸泡配合。喷淋式、浸泡式清洗机也因此而 取名。 滚筒一般为圆形筒，但也可制成六角形筒。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l分类 n 按操作方式，滚筒式清洗机可以分为连续式和间 歇式两种。 n 按滚筒的驱动方式，可分为齿轮驱动式、中轴驱 动式和托辊-滚圈驱动式三种。但目前，采用最多 的是托辊托辊-滚圈滚圈驱动方式，中轴驱动还有使用，齿 轮驱动已经淘汰。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 托轮-滚圈式 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （一）间歇式滚筒清洗机 l 间歇操作的滚筒式清洗机两端加有挡板，周

14、向开 有带盖板的进出料口。料口向上时，可打开料口 盖板向里加料；洗净后，筒体转至料口朝下，打 开盖板便可卸料。为便于物料在筒内翻滚，加料 不可太满。一般这种清洗机采用喷水管连续或间 歇地向筒内喷水以便使污物浸润而迅速剥离和排 走。 l 间歇式清洗的特点是清洗时间可以视清洗效果加 以控制，但生产效率不高。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （二）连续式滚筒清洗机 l 连续式滚筒清洗机的滚筒两端为开口式，原料从一端进 入，另一端排出。物料在筒内的轴向运动，可以通过使筒 倾斜安装，也可通过在筒体内壁设置螺线导板或抄板的方 式实现。为提高清洗效果，有的滚筒式清洗机内安装了可 上下、左右调节的

15、毛刷。 l 1喷淋式滚筒清洗机 l 2浸泡式滚筒清洗机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 1喷淋式滚筒清洗机 l 这是一种连续式清洗机，结构较简单，适用于表面污 染物易被浸润冲除的物料。 l 结构如图图3. 1所示。它主要由栅状滚筒、喷淋管、机 架和驱动装置等构成。滚筒是清洗机的主体，可由角 钢、扁钢、条钢焊接成，必要时可衬以不锈钢丝网或 多孔薄钢板。 l 滚筒的驱动滚筒的驱动 l 清洗过程清洗过程 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 l滚筒的驱动 滚筒的驱动可有两种形式。 n 一种是在滚筒外壁两端配装滚圈。滚筒（通过滚 圈）以一定倾斜角度（3 5）由安装在机架 上的支承托轮支

16、承，并由传动装置驱动转动。喷 水管可安装在滚筒内侧上方。 n 另一种是在滚筒内安装（由结构幅条固定的）中 轴，驱动装置带动中轴从而带动滚筒转动。这种 形式的清洗机，喷水管只能装在滚筒外面。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l清洗过程 物料由进料斗进入落到滚筒内，随滚筒 的转动而在滚筒内不断翻滚相互摩擦，再加 上喷淋水的冲洗，使物料表面的污垢和泥砂 脱落，由滚筒的筛网洞孔随喷淋水经排水斗 排出。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 2浸泡式滚筒清洗机 l图3. 2所示为一种浸泡式滚筒清洗机的剖面 示意图。这是一种通过驱动中轴使滚筒旋 转的清洗机。 l工作原理 l清洗过程 食品

17、工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 浸泡式转筒清洗机 l工作原理 l转动的滚筒的下半部浸在水槽内，滚筒的主轴由 电动机通过齿轮驱动。水槽内安装有振动盘，通过偏 心机构产生前后往复振动，使水槽内的水受到冲击搅 动，加强清洗效果。滚筒的内壁固定有按螺旋线排列 的抄板。 l物料从进料斗进入清洗机后落入水槽内，由抄板 将物料不断捞起再抛入水中，最后落到出料口的斜槽 上。在斜槽上方安装的喷水装置，将经过浸洗的物料 进一步喷洗后卸出。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l讨 论 l 滚筒式清洗机，由于物料在其中翻滚碰撞激烈，除了能使 表面污物剥离外

18、，有时还会损伤皮肉。故它只适合于块状 硬质果蔬的清洗，对于叶菜和酱果类物料的清洗不适用。 l 有时该设备可以作为硬质块状物料的清洗和去皮两用，但 经这样去皮后的物料，其表面已不光滑，只能用在去皮后 进行切片和制酱的罐头生产中，不适用于整只果蔬罐头的 制造。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 二、鼓风式清洗机 l 滚筒式清洗机，由于物料在其中翻滚碰撞激烈，很可能损 伤皮肉。所以滚筒式清洗机不适合软质果蔬的清洗。对软 质果蔬宜采用鼓风式清洗机。 l 鼓风式清洗机，也称气泡式、翻浪式和冲浪式清洗机等。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备

19、鼓风式清洗机主要由洗槽、输送机、喷水装置、鼓风机、 空气吹泡管、传动系统等构成。 l 结 构 l输送机 n 鼓风机式清洗机一般采用链带式装置输送清洗的物料。链 带可采用辊筒式（承载番茄等）、金属丝网带（载送块茎、 叶菜类原料）或装有刮板的网孔带（用于水果类原料等） 作为物料的载体。 n 输送机的主动链轮由电动机经多级皮带带动。下面的水平 段，处于洗槽水面之下，原料在此首先得到鼓风浸洗；中 间的倾斜段是喷水冲洗段；上面的水平段则可用于对原料 进行拣选和修整。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l吹泡管 鼓风机吹出的空气由管道送入吹泡管中。吹泡 管安装于输送机的工作轨道之下。被浸洗的原料

20、在 输送带上沿轨道移动，移动过程中在吹泡管吹出的 空气搅动下翻滚。由洗槽溢出的水顺着两条斜槽排 入下水道，因此需要新水补充。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l清洗原理 用鼓风机把具有一定压头的空气送进洗槽中， 使清洗原料的水产生剧烈地翻动，物料在空气对水 的剧烈搅拌下进行清洗。利用空气进行搅拌，可使 原料在较强烈翻动而不损伤的条件下，加速去除表 面污物，保持原料的完整性和美观，因而最适合于 果蔬原料的清洗。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 三、刷洗机 l 滚筒式和鼓风式清洗机是主要以流体力学原理达到清洗 效果的设备，而对于某些果蔬的清洗则需要增加机械力（刷 子刷洗）以

21、提高洗涤效果。 （一）XG-2型洗果机 （二）GT5A9型柑橘刷果机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （一）XG-2型洗果机 l 这是一种具有浸泡、刷洗和喷淋作用的果蔬清洗 机，主要由清洗槽、刷辊、喷水装置、出料翻斗、 机架等构成。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 如图图3. 5所示。由进料口进入清洗槽内的原料，首先在两个转 动刷辊产生的涡流中得以清洗，同时，由于两个刷辊间隙较窄， 故其间的水流有较高流 速从而该压力降低，被 清洗物料在压力差和刷 辊摩擦作用下通过刷辊, 进一步得到刷洗。而后， 被清洗物料在出料翻斗 中又经高压水

22、得到进一 步喷淋清洗。 l工作原理 该机生产能力可达2t/h，破碎率小于2% ， 洗净率达99。 该机效率高，清洗质量好，破损率低，结 构紧凑，造价低，使用方便，是目前国内 一种较为理想的果品清洗机。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 l 特点 （二）GT5A9型柑橘刷果机 l结构结构 l主要由进出料斗、纵横毛刷辊、传动系统、 机架等部分组成。 l该机原主要用于对柑橘类水果蔬进行表面泥 砂污物的刷洗。根据需要，可在毛刷辊上方 安装清水喷淋管，增加刷洗效果，从而可适 合于多种水果及块根类物料的清洗。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 l

23、毛刷 n 毛刷辊表面的毛束分组长短相间，呈螺旋线排列。相邻毛 刷辊的转向相反。 n 毛刷辊组的轴线与水平方向有 3 5的倾角，物料入口 端高、出口端低，这样物料从高端落入辊面后，不但被毛 刷带动翻滚，而且作轻微的上下跳动，同时顺着螺旋线和 倾斜方向从高端滚向低端。 n 在低端的上方，还有一组直径较大、横向布置的毛刷辊。 它除了对物料擦洗外，还可控制出料速度（即物料在机内 停留时间）。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 三、包装容器清洗机械 目前，可用机械方式进行清洗的空包装 容器主要有：玻璃瓶、塑料瓶和制造罐头用的 金属空罐等，包装后需要清洗的主要是实罐 。 一、洗瓶机 二、洗罐机

24、食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 一、洗瓶机 l 为何需要洗瓶? l （一）基本洗瓶方法与洗瓶机类型 l （二）双端式全自动洗瓶机 l （三）单端式全自动洗瓶机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l为何需要洗瓶? n瓶子种类:(1)回收使用瓶；(2)一次性使用。 n回收瓶常有食品残留物和各种其它污染物。一 次性容器在制造、存放和运输过程中，亦不可 避免地会在其内壁和外表面带上污染物（如尘 埃、金属或非金属杂物及微生物等）。 n可见，两种瓶均需要清洗，但回收瓶的清洗比 一次性使用的瓶复杂。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l基本洗瓶方法 n瓶中的污物:食物残液、污

25、垢和瓶外的旧商 标等。 n基本清洗方法:浸泡、喷射、刷洗。 n辅助手段:加热和洗涤剂等物理和化学手段 的辅助。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n浸泡 u将容器浸没于一定浓度和温度的洗涤液中 (一般为碱性溶液)软化、乳化或溶解黏附于 瓶上的不清洁物，并加以杀菌、浸泡后， 再将瓶中污水倒去。 u通常为洗瓶机流程的前道工序。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n喷射 u利用喷嘴将清水或洗涤液以一定压力 (0.20.5MPa)对瓶内(或瓶外)进行喷射，清 除瓶内(外)污物的清洗方法。 u喷射多用于小口径瓶子的清洗机。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n刷洗 u刷洗利

26、用旋转刷子将瓶内污物刷洗掉。 u由于是直接接触污物洗刷，故去除效果好。 u问题：较难实现连续洗瓶；转刷遇到油污瓶，会污 染刷子；若遇到破瓶，会切断转刷的刷毛，使毛刷失效 并污染其它净瓶；须经常更换毛刷。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l洗瓶机类型 目前各类洗瓶机应用均较多。 按操作的机械化程度可分为：半机械、机械化和全 自动洗瓶机。 按瓶子在设备中的行进方式，可以分为回转式和链 带载运式两种。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n回转式洗瓶机 u 回转式洗瓶机是一类利用一个垂直（或水 平）转盘（轮）完成洗瓶过程的机器。 u 这类清洗机结构简单，但清洗功能单一， 生产效率

27、低，且多为半机械方式。 u 适用于小规模生产。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n链带载运式洗瓶机 u相对于回转式洗瓶机，这是一种瓶由输瓶 链带运送的洗瓶机。 u大型全自动洗瓶机均采用这种输瓶方式。 u全自动洗瓶机中，按被清洗瓶子在机内的 走向又可分成单端式和双端式。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （二）双端式全自动洗瓶机 l 双端式洗瓶机亦称直通式洗瓶机，因其进、出瓶分别在机 器的前后两端。 l 一种双端式自动洗瓶机 n 内部结构 n 洗瓶过程 l 其它结构形式 l 双端洗瓶机特点 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 双端式全自动洗瓶机 l内部结构 上述洗瓶

28、机的内部结构如图3. 8所示。它主要由箱式壳体、进出瓶 机构、输瓶机构、预泡槽、洗涤液浸泡槽、喷射机构、加热器以及具有 热量回收作用的集水箱及其净化机构等构成。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 l洗瓶过程 n 由给瓶端进入机器的瓶子，先后经过预冲洗、预浸 泡、洗涤剂浸泡、洗涤剂喷射、热水预喷、热水喷 射、温水喷射和冷水喷射等清洗作用，最后从出瓶 端离开洗瓶机。 n 预冲洗是为了将瓶子外附着的污垢除去，以降低后 面洗涤液消耗量。洗液喷洗区位于洗液浸泡槽上方， 这样从瓶中沥下的洗液又回到液洗槽。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l内部结构 n 后面的几个喷洗区域采用不同的水温

29、，主要是为 了防止瓶子因温度变化过大造成应力集中损坏。 喷洗由靠高压喷头对瓶内逐个进行多次喷射清洗 实现的。 n 可见，这种洗瓶机主要利用了刷洗、浸泡和喷射 三种方式对瓶子进行清洗。由于需要浸泡、并在 同一区域进行冲洗，所以瓶子需要在同一截面上 反复绕行，因此，设备的高度较高。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l其它结构形式 除了以上结合了刷洗方式的以外，有的双端式 洗瓶机采用浸泡结合喷射的方式进行清洗，它主要 经过热水、碱液的连续浸泡槽和喷射，或间隔地进 行浸泡和喷射；还有的全部采用喷射方式对瓶子进 行清洗。后者没有浸瓶槽，单用喷射清洗，因此结 构简单而成本低，但用水较多，动力消

30、耗高。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l双端洗瓶机特点 由于进瓶和出瓶分别在机器的两端进行，因此， 双端式洗瓶机生产卫生条件较好，且便于生产线的 流程安排。 但这种类型的洗瓶机，输瓶带的利用率较低 （有的只有一半），因此设备的空间利用率也低， 从而占地面积较大。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （三）单端式全自动洗瓶机 l 也称来回式洗瓶机，进、出瓶在机器同一端。 l 一种单端式全自动洗瓶机一种单端式全自动洗瓶机 n内部结构内部结构 n洗瓶过程洗瓶过程 l 特点特点 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 图图3. 9 单端式全自动洗瓶机单端式全自动洗瓶机 食品工

31、厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 这种洗瓶机无刷瓶机构，对瓶子的清洗主要靠洗涤液 浸泡和喷射实现，喷射时间约占工作循环的2/3，其余的1/3 为浸泡。 n内部结构 u 待洗瓶从进瓶处进入到达预泡槽1，预泡槽中洗液的温度为3040， 在此处对瓶子进行初步清洗与消毒。 u 预泡后的瓶子到达第一洗涤剂浸泡槽7，此处洗涤液温度可达 70 75。 通过充分浸泡，使瓶子上的杂质溶解，脂肪乳化。 u 当瓶子运动到改向滚筒10的地方升起并倒过来时，瓶内洗液倒出，流 在下面未倒转的瓶子外表，对其有淋洗作用。 u 在洗涤剂喷射区 9 处设有喷头，对瓶子进行大面积喷洗，喷洗后的瓶 子达到第二洗涤剂浸泡槽 8，在

32、此瓶上未被去除的少量污物得到充分软 化溶解。 u 从第二洗涤剂浸泡槽出来的瓶子，依次经过第一、第二次热水喷射区、 温水喷射区、冷水喷射区和新鲜水喷射区的喷射清洗。最后，洗净并 得到降温的瓶子由出瓶处出瓶。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n洗瓶过程 输送瓶的链带是匀速连续运动的，因此 所需的驱动力较低，且避免了磨损和较大的 噪声。平面槽形凸轮机构使得连续喷射区的 喷嘴与连续移动的瓶子同步运动。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n浸泡与喷射式洗瓶机特点 与双端式自动洗瓶机相比，单端式洗瓶机仅需 一人操作，输送带在机内无空行程，所以空间利用 率较高。但由于净瓶与脏瓶相距较近

33、，从卫生角度 来看，净瓶有可能为脏瓶污染。所以，现在一般不 采用。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n单端式洗瓶机特点 二、洗罐机 洗罐机是用于对未装料的空罐和对封口杀菌后的实 罐进行清洗的机械设备。因此，洗罐机分空罐清洗机和 实罐清洗机两类。 l洗罐的目的 l洗罐机类型 （一）空罐清洗机 （二）实罐清洗机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l洗罐的目的 l 用来直接盛装食品的空罐应确保其卫生。由于 在加工、运输和贮存过程中不可避免地会受到微生 物、尘埃、污渍甚至残留焊药水等的污染。因此， 所有的罐装容器，在装罐前必须得到有效地清洗和 消毒。 食品工厂机械与设备第三章 清

34、洗机 械与设备 l洗罐机类型 l空罐和实罐的清洗，可采用人工清洗 和机械清洗两种方法进行。采用何种方式 清洗要看容器的种类和企业的生产规模而 定。一般小型企业多采用人工方式清洗， 而大中型企业多采用机械方式进行清洗。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （一）空罐清洗机 l空罐的清洗与回收玻璃瓶的清洗相比要容易得多。空罐清洗 机有不同种类，但采用的清洗方法基本相同，多采用热水进行冲 洗，必要时再用蒸汽进行杀菌或用干燥热空气吹干。 l空罐清洗机之间的差异主要在于空罐的传送方式以及对空罐 类型适应性不同。各种洗罐机有一个共同的特点，即清洗过程中 罐内的积水可以自动流出。 1旋转圆盘式清洗机

35、 2滚动式洗罐机 3LB4Bl型空罐清洗机 4GT7D3型空罐清洗机 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 1旋转圆盘式清洗机 l结构如右图所示 l原理 l生产能力与特点 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备 l原理 l 清洗圆盘由连接杆3固定在天花板上。空罐经由进罐槽1进入 逆时针方向转动的星形轮10中。 l 洗罐用的热水通过星形轮10的空心轴，再由分配管送入8个喷 嘴9（喷嘴与星形轮是一体化的，即同步转动），喷出的热水 对空罐内部进行冲洗。 l 热水清洗过的空罐离开星形轮10后，即进入第二个星形轮4中， 在此空罐受到蒸汽喷射消毒。 l 消毒后的空罐最后由第三个星形轮5送到出罐轨道

36、进入装罐工 序。空罐在清洗机中回转时有一定的倾斜，因此可使罐内的 水流出。污水由排水管7排入下水道。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l生产能力与特点 n 洗罐机的生产能力与星形轮的齿数和每罐清洗时 间有关，星形轮越大，需要的清洗时间越短，则 生产能力越大，反之则越小。 n 特点： u优点：这类空罐清洗机结构简单，生产率较高，耗水、 耗汽量较少。 u缺点：对多罐型生产的适应性差。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （二）实罐清洗机 l 为什么要对实罐清洗? l 实罐清洗机的特点 l GCM系列实罐表面清洗机组 l 特点与技术性能 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备

37、 l为什么要对实罐清洗? 实罐加工（排气、封口和杀菌）过程中， 由于内容物的外溢或破裂外泄，会使实罐 （尤其是肉类罐头）外壁受到污染，所以需 要在进行贴标或外包装以前加以清洗。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l实罐清洗机的特点 实罐清洗机，又称实罐表面清洗机或洗油 污机。与空罐清洗机不同的是，实罐清洗机 一般需要与擦干或烘干机相配成为机组。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l GCM系列实罐表面清洗机组 该机组如图3. 15所示，由热水洗罐机、三刷擦罐机、擦干 机和实罐烘干机组成。工作过程如下：实罐以滚动方式连续经 过洗涤剂溶液浸洗、三刷擦洗、热水冲淋去污、布轮擦干和

38、蒸 汽烘干等过程处理，以去除实罐表面的油污和黏附物。整个机 组由一个电气控制柜控制。 l特点与技术性能 n 此机具有去污能力强，机械性能好，罐型适应性好、结构比 较紧凑、清洗过程连续化、改变罐型时调整比较方便以及造 价较低等优点。 n 机组的技术性能如下：生产能力范围为80100罐/min；适应 罐径范围52108mm、罐高范围54124mm的圆罐。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 第三节 CIP系统 l为什么要对设备清洗? l为什么用CIP清洗? 一、基本概念 二、CIP系统构成 三、CIP系统的控制 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l为什么要对设备清洗? l食品加工

39、生产设备，在使用前后甚至在使用中应进行 清洗。一是因为在使用过程中其表面可能会结垢，从而直接 影响操作的效能和产品的质量；二是因为设备中的食品残留 物会成为微生物的繁衍场所和产生不良化学反应，这种受到 微生物或不良化学作用过的食品残留物，如进入下批食品中， 会带来安全卫生质量问题。因此，食品加工设备必须得到及 时或定期的清洗。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l为什么用CIP清洗? l食品加工生产设备可有不同的清洗方式。 显然，小型简单的生产设备可以采用人工清 洗的方式。但对于大型或复杂的生产设备系 统进行人工清洗则既费时又费力，而且往往 难以取得必要的清洗效果。因此，现代食品 加

40、工生产设备，多采用CIP清洗技术。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 一、基本概念 lCIP概念 lCIP清洗的特点 lCIP清洗效果的相关因素 lCIP清洗对象 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 lCIP概念 n CIP为英文cleaning in place的缩写,是就地清洗或 现场清洗的意思。它是指在不拆卸、不挪动机械 设备的情况下，利用清洗液在封闭的清洗管线中 流动冲刷及喷头喷洗作用，对输送食品的管线及 与食品接触的机械表面进行清洗。 n CIP往往与SIP（Sterilizing in place，就地消毒）配 合操作，有的CIP系统本身就可用作SIP操作。 食品

41、工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 lCIP清洗的特点 （l）清洗效率高； （2）卫生水平稳定； （3）操作安全，节省劳动力； （4）节约清洗剂、水、蒸汽等的用量； （5）自动化程度高。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 lCIP清洗效果相关因素及洗净能 n CIP清洗效果与CIP清洗能及清洗时间有关。 n CIP洗净能有三种，即运动能、热能、化学能。一 般CIP系统均需围绕以上三种洗净能及清洗时间的 有机结合进行设计。 n 在清洗相同时，清洗时间越长则清洗效果越好。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n动能 u来自洗液的循环流动。流体动能否达到要求可以 用雷诺数（Re

42、）来衡量，增大雷诺数可缩短洗净 时间。 u雷诺数对 CIP 洗涤效果的影响如图3. 16所示。 u一般认为罐内壁面下淌薄液的Re应大于200；管道 内液流的Re应大于3000（Re 30000为效果最好） 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 雷诺数10-2 污物残留率% 图图3. 16 雷诺数对雷诺数对CIP洗涤效果的影响洗涤效果的影响 n热能 热能来自洗液的温度。洗液流量一定 时，温度升高其黏度会下降，而其Re数、 与污物的化学反应速度以及污物中可溶物 质的溶解量均会增大。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n化学能 化学能来自洗

43、液的化学性质。化学能是 三种清洗能中对洗净效果影响最大的一种。 所以，应针对污物的性质和量、水质、设备 材料和清洗方法等选用合适的洗涤剂。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 lCIP清洗对象 一般说来，输送食品的管路、贮存或加工食品 用的罐器、槽器、塔器、运输工具以及各种加工设 备都可应用CIP方式进行清洗。CIP特别适用于乳品、 饮料、啤酒及制药等生产设备的班前、班后清洗消 毒，以确保严格的卫生要求。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 二、CIP系统构成 l 典型CIP系统 l 系统构成元素 l 系统分类 （一）洗液贮罐 （二）加热器 （三）喷头 （四）供液系统 食品工厂

44、机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 清洗液 进罐产品 出罐产品 图图3. 17 CIP清洗系统清洗系统 图中三个容器为CIP清洗的对象设备，它们与管路、阀门、泵以及清洗液贮罐等构成了 CIP循环回路。同时，借助管阀组的配合，可以允许部分设备或管路在清洗的同时，另一 些设备正常运行。图中的容器1正在进行就地清洗；容器2正在泵入生产过程中的用料；容 器3正在出料。管路上的阀门均为自动截止阀，根据控制系统的讯号执行开闭动作。 l系统构成元素 l必要构成部件:清洗液（包括净水）贮罐、 加热器、送液泵、管路、管件、阀门等。 l可选构成部件:过滤器、清洗头、回液

45、泵、 待清洗的设备以及程序控制系统等组成。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l系统分类 n固定式:指洗液罐是为固定不动的，与之配 套的系统部件也保持相对固定，多数生产 设备可采用固定式CIP系统。 n移动式:通常指只有一个洗液罐，并且与泵 等构成一个可移动单元的CIP装置，多用于 独立存在的小型设备清洗。（图图3. 18） 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （一）洗液贮罐 l 用途:洗液和热水的贮存。 l 单罐式与多罐式CIP系统:单罐式一般为移动CIP清 洗装置采用。多罐式CIP系统供多台设备清洗用。 l 贮罐数量:一般由（包

46、括热水在内的）清洗液种类 和系统对贮罐洗液进出操作控制方案决定。 l 贮罐型式:立式立式和卧式。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 12 3 456 7 图3. 19 三罐式CIP系统 1.控制柜；2.酸液罐；3.碱液罐；4.热水罐； 5.片式热交换器；6.过滤器；7.供液泵 卧式 卧式贮液槽通常是由隔板隔成若干 区的卧放圆筒。有时一个CIP系统的贮 液容器既有卧式，也有立式。图图3. 20 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 1 2 3 4 5 图3. 20 卧式贮液槽CIP系统 1.配

47、管板；2.控制柜；3.酸液槽；4.碱液槽；5.清水罐 l卧罐分为两间，可分 别贮存酸性洗液（如 1 3 %HNO3 溶液）、 碱性洗液（如 13 % NaOH溶液）， l立式罐为热水罐。 内设加热器 （二）加热器 l 可独立于贮液罐而串联在输液管路上(形式可用 片式也可用套管式热交换器)。 l 也可以装在贮液罐（槽）内。 l 与蒸汽冷水直接混合加热器(单机清洗用的单罐 式CIP系统的常采用这种加热器)。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （三）喷头 l使用场合与安装方式 l清洗用喷头形式 l讨论 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l使用场合与安装方式 n 贮罐、贮槽和塔器等

48、的清洗，均需要清洗喷头。 n 可以固定安装在需要清洗的容器内，也可以做成 活动形式，需要清洗时再装到容器内。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l清洗用喷头形式 n按洗涤时状态，喷头可分为固定式和旋转 式两种。 n无论是哪种形式的喷头，最需要关心的是 它的射程和喷头覆盖的角度两个方面。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n固定式喷头 u 清洗时喷头相对于接管静止不动。 u 一般为球形喷头:在球面上按一 定方式开有许多小孔。清洗时， 具有一定压力（13atm）的清 洗液从球面小孔向四周外射，对 设备器壁进行冲洗。喷头水流的 方向由喷头上的小孔位置与取向 决定，常见的喷洗角度有

49、120、 240 、180和360等。由于 开孔较多，这种喷头喷出的水射 程有限（一般为13m），所以 一般用于较小的设备清洗。 u 也可根据设备的具体情况进行专 门设计，例如，图图3. 21 (3)所示 为一种用于清洗布袋过滤器的喷 头。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 (1) (2) (3) 图图3. 21 固定式固定式CIP喷头喷头 (1)喷射角=120/240 (2)喷射角=180/360 (3)用于布袋过滤器的喷头 n旋转式喷头 u对于体积较大的容器，往往需要采用旋转式喷头。旋转式 喷头的喷孔数较少，因此，在一定的压力（一般为 310atm）作用下，可以获得射程较远（最远

50、可达10m以 上）和覆盖面较大（270360）的喷射。 u除了射程和覆盖面以外，旋转式喷头的旋转速度也对清洗 效果有较大影响。一般说来，旋转速度低能获得的冲击清 洗效果较好。 u旋转式喷头可进一步分为单轴式和双轴旋转式两种类型。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 u单轴旋转式喷头 p 单轴旋转式一般为单个球形 或柱形喷头。 p 在球面上适当位置开孔（孔 的形状多为偏形），可以得 到270360覆盖面不等的喷 射。 p 单轴旋转喷头的喷射距离一 般不大（一般淋洗距离约为 5m，清洗距离约为3m）。 p 单轴旋转喷头在容器内喷洗 情形。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 图图3

51、. 22 单轴旋转式不锈钢单轴旋转式不锈钢CIP喷头喷头 图图3. 23 单轴旋转式工程塑料单轴旋转式工程塑料CIP喷头喷头 。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 图图3. 24 单轴旋转单轴旋转CIP喷头的喷清情形喷头的喷清情形 u双轴旋转式喷头 p 喷嘴可作水平和垂直两个方向的圆周运动。 p 可对设备内壁进行360的全方位喷洗。 p 喷嘴数不多，一般只有2、3、4和6等。 p 所以喷射距离较远（淋洗12m，清洗7.5m）。 p 三喷嘴双轴旋转喷头的喷射运动情形。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 图图3. 25 双轴旋转式双轴旋转式CIP喷头喷头 食品工厂机械与设备第三

52、章 清洗机 械与设备 1个喷嘴水平旋转2个喷嘴垂直 +水平旋转 图图3. 26 三喷嘴双轴旋转喷头的喷射情形三喷嘴双轴旋转喷头的喷射情形 l讨论 n 同一个喷头，在同样条件下，射得越远，其对污 物的清洗力就越弱。因此，有些喷头，较远的喷 射只能对设备作淋洗用。如果设备直径较小，则 同样的喷头可以作（利用冲击力的）清洗用。具 体要求应视被清洗场合的清洗难易程度而定。 n 喷头的式样和结构关系到清洗质量的好坏，应根 据容器的形状和结构进行选择。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 （四）供液系统 CIP的供液系统由管道、泵、管件与阀等构成 。 1管道 2泵 3阀和管件 食品工厂机械与设备第

53、三章 清洗机 械与设备 1管道 l CIP系统的管道由两部分构成，一是被清洗的物料 管道，二是将清洗液引入被清洗系统的管道。 l 这些管道对产品应有安全性，内表面光滑，接缝 处不应有龟裂和凹陷。CIP清洗系统的水平管路有 一定的倾斜度要求。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 2泵 l CIP系统中的泵分供液泵和回液泵两类。 l 供液泵用于将清洗液送到需要清洗的位置，为清洗液提供 动能，以便以一定速度在管内流动和提供喷头所需的压头。 一般系统均带有独立的供液泵。 l 回液泵用于将清洗过的液体回收到贮液罐，供洗液回收使 用，一些简单的系统可以不设回液泵。 l CIP系统一般采用不锈钢或耐

54、腐蚀材料制造的离心泵。泵 的规格由 CIP 清洗系统所需要液体循环流量、管路长度和 喷头所需压力决定。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 3阀和管件 l 起控制各种液流（清洗液、料液等）流向作用。 l 阀的形式:不锈钢蝶阀、球阀、座阀和组合座阀等。 l CIP系统可以采用手动阀或自动阀。简单系统采用 手动阀，复杂清洗系统往往采用自动阀。 l CIP系统供液管路上还需要有弯头、活接头。这些 管件均应满足卫生要求。 l 手动控制的CIP系统中，为了将不同清洗液分配到 各个需要清洗的设备，常采用管路分配板。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l控制方式与成本 l 自动控制除了控制

55、器本身成本以外，其它 要求的硬件配置（如传感器、自动阀等）相 对于人工控制而言，成本也将成倍地增加。 这是需要投资者与设计人员加以注意的。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 三、CIP系统的控制 l 控制因素任务 l 控制方式 n 手动:对于简单系统，可以用人工方式进行调控。人工调控的系统， 对于系统的阀门配置要求较简单。 n 自动方式:用于程序复杂、清洗设备较多场合的清洗系统。CIP 系 统可用继电器、PLC 和工控机等3种方式进行自动控制。 n 手动与自动结合。 l 控制方式与成本 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n继电器控制方式 l继电器控制由于其分立元件多，接 线

56、复杂，易出故障且不易查找等原因， 将逐渐淘汰。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 nPLC控制 uPLC由于其运行可靠性高、利于顺序控制等特点, 在CIP系统中应用较多。 u但是该方式也有它的缺陷，即模拟量控制成本较 高，在线参数设定困难等。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 n工控机 u随着计算机技术的飞速发展，国外采用工业控制计算机的 CIP 控制系统越来越多。 u工控机可以通过各种工业I/ O 模板，将各个模拟量(如罐温、 液位等) 进行A/ D 转换后，在屏幕上直接显示，也可以用 动态图线非常直观地显示各罐的液位、各阀门的状态和液 体的流动方向及流动路线等。 u工控

57、机系统的另一个优点是在线修改参数非常方便，针对 不同的生产过程，工控机系统可以同时提供几种不同的清 洗程序，并且提供具体参数在线修改对话框，且每次配置 参数均可以保存下来，供下次启机时使用。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l控制因素任务 CIP操作总体上需要控制的因素或完成的控制任务有： CIP贮液罐的液位、浓度和温度等。 各洗涤工序（如酸洗工序、碱洗工序、中间清洗工序、 杀菌工序、最后洗涤工序等）的时间（见表3- 1）。 不同被清洗设备的清洗操作时段切换。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l本章小结 n 对各种与食品加工过

58、程相关的对象进行清洗是保证食品质 量安全性的重要操作。大规模生产需要机械方式进行清洗 的对象有原料、包装容器和食品加工设备三大类。 n 各种清洗机械一般运用化学与物理原理结合的方式对清洗 对象进行清洗。 n 常见的原料清洗机械设备有滚筒清洗机、鼓风式清洗机和 刷洗机等。它们分别运用滚筒的转动、空气鼓泡作用和刷 子的洗刷作用，使食物表面污染物剥离，但多需要与浸洗 和喷洗结合。 食品工厂机械与设备第三章 清洗机 械与设备 l本章小结 n 自动洗瓶机主要用于回收旧瓶清洗，可分为单端式和双端 式两种。清洗流程由冲洗、浸泡等手段选择性组合而成， 并且均采用液体温度逐渐升高和降低及能量回收利用的设 计模式。从使用角度看，单端式和双端式特点