食品机械考研资料

1、3.1 概述3.1.1 食品分选分级的作用(1)保证产品的规格和质量指标;(2)降低加工过程中原料的损耗率，提高原料利用率;(3)提高劳动生产率，改善工作环境;(4)有利于生产的连续化和自动化;(5)有利于降低产品的成本。3.1.2 食品分选分级常用的方法1.1.按物料的宽度分选、分级按物料的宽度分选、分级 按物料的宽度分级一般可采用筛分，通常圆形孔可以根据颗粒物料的宽度差按物料的宽度分级一般可采用筛分，通常圆形孔可以根据颗粒物料的宽度差别进行分选和分级，长形筛孔可以针对颗粒物料的厚度差别进行分选和分级别进行分选和分级，长形筛孔可以针对颗粒物料的厚度差别进行分选和分级2.2.按物料的长度分选、

2、分级按物料的长度分选、分级 按物料的长度分级是利用旋转工作面上的袋孔按物料的长度分级是利用旋转工作面上的袋孔( (一般称为窝眼一般称为窝眼) )对物料进行对物料进行分选和分级，长颗粒因重心位置不能进人袋孔而跌出，短颗粒则被袋孔带上分选和分级，长颗粒因重心位置不能进人袋孔而跌出，短颗粒则被袋孔带上去另行倒出。去另行倒出。3.3.按物料的密度分选、分级按物料的密度分选、分级 按物料的密度分选和分级主要用按物料的密度分选和分级主要用于颗粒的粒度或形状相仿但密度于颗粒的粒度或形状相仿但密度不同的物料，利用颗粒群在相对不同的物料，利用颗粒群在相对运动过程中产生的离析现象运动过程中产生的离析现象( (或称

3、或称为自动分级为自动分级) )进行分选和分级。颗进行分选和分级。颗粒群的相对运动可以由工作面粒群的相对运动可以由工作面4.4.按物料的流体动力特性分选、分级按物料的流体动力特性分选、分级 利用物料流体动力特性的差别，在垂直、水平或者倾斜的利用物料流体动力特性的差别，在垂直、水平或者倾斜的气流或水流中进行分选和分级，实际上是综合了物料的粒度、气流或水流中进行分选和分级，实际上是综合了物料的粒度、形状，表面状态以及密度等各种因素进行的分选和分级。形状，表面状态以及密度等各种因素进行的分选和分级。5.5.按物料的电磁特性分选按物料的电磁特性分选 按物料的电磁特性分选主要用于食品原料中去除铁杂质。按物

4、料的电磁特性分选主要用于食品原料中去除铁杂质。6.6.按物料的光电特性分选、分级按物料的光电特性分选、分级 按物料的光电特性分选和分级是利用物料的表面的颜色差异，分选按物料的光电特性分选和分级是利用物料的表面的颜色差异，分选出物料中的异色物料，如花生仁光电色选机、大米色选机和果蔬出物料中的异色物料，如花生仁光电色选机、大米色选机和果蔬分选机等。分选机等。7.7.按物料的内部品质分级按物料的内部品质分级 按物料的内部品质分选和分级是根据物料的质量指标按物料的内部品质分选和分级是根据物料的质量指标( (如水分、糖如水分、糖度、酸度等化学含量度、酸度等化学含量) )进行分选和分级，采用的方法往往是物

5、料的进行分选和分级，采用的方法往往是物料的某些成分对光反射、透射和吸收，对电特性的影响，对磁特性的某些成分对光反射、透射和吸收，对电特性的影响，对磁特性的影响，对力学特性的影响，对温度特性的影响等无损检测的方法。影响，对力学特性的影响，对温度特性的影响等无损检测的方法。从食品的安全性和营养性考虑，内部品质的分选和分级比其他的从食品的安全性和营养性考虑，内部品质的分选和分级比其他的分选和分级更具有广泛的意义，但由于涉及相关领域的技术较多，分选和分级更具有广泛的意义，但由于涉及相关领域的技术较多，因此分选和分级的难度更大，其关键问题是的如何获得可靠的信因此分选和分级的难度更大，其关键问题是的如何获

6、得可靠的信息和对获得信息的提取与处理。息和对获得信息的提取与处理。8.8.按物料的其他性质分级按物料的其他性质分级 按物料的其他性质分级是指采用某些与物料的品质指标按物料的其他性质分级是指采用某些与物料的品质指标有关联的物理方法检测物料的内部品质并进行物料的分选、有关联的物理方法检测物料的内部品质并进行物料的分选、分级。如采用嗅觉传感器检测物料的味道，采用计算机视分级。如采用嗅觉传感器检测物料的味道，采用计算机视觉系统检测物料的纹理、灰度等。觉系统检测物料的纹理、灰度等。3.2 3.2 果蔬分选机械果蔬分选机械3. 2. 1滚筒式分级机适用：适用：这种分组机分级效率较高，目前广泛用于蘑菇和青这

7、种分组机分级效率较高，目前广泛用于蘑菇和青 豆等的分级。豆等的分级。工作过程：工作过程：滚筒式形状分级设备的主体是几组滚筒，滚筒滚筒式形状分级设备的主体是几组滚筒，滚筒上分布有孔眼。每组滚筒上的孔眼直径不同，后组比前组上分布有孔眼。每组滚筒上的孔眼直径不同，后组比前组的孔径大。工作时滚筒转动，使物料在滚筒内滚转并向出的孔径大。工作时滚筒转动，使物料在滚筒内滚转并向出口移动，在移动过程中实现分级。小于第一组孔的物料从口移动，在移动过程中实现分级。小于第一组孔的物料从第一组掉出用漏斗收集为一个级别第一组掉出用漏斗收集为一个级别, , 以下依此类推。以下依此类推。(4)传动装置传动装置 滚筒滚动由电

8、机经减速器、链传动至摩擦轮。摩擦滚筒滚动由电机经减速器、链传动至摩擦轮。摩擦轮与滚圈产生的摩擦力驭动滚筒旋转。轮与滚圈产生的摩擦力驭动滚筒旋转。摩擦轮装在一根长轴上，滚筒两边均有摩擦轮，并且摩擦轮装在一根长轴上，滚筒两边均有摩擦轮，并且互相对称，其夹角为互相对称，其夹角为90度。度。电动机将动力经减速器、链传动至摩擦轮，主动轴与电动机将动力经减速器、链传动至摩擦轮，主动轴与传动系统相连，另一端装有托轮，不与传动系统相连。传动系统相连，另一端装有托轮，不与传动系统相连。主动轴带动其上的摩擦轮转动，摩擦轮紧贴滚圈，滚圈主动轴带动其上的摩擦轮转动，摩擦轮紧贴滚圈，滚圈固定在转筒上，摩擦轮与滚圈互相间

9、产生的摩擦力驱动固定在转筒上，摩擦轮与滚圈互相间产生的摩擦力驱动滚筒转动。滚筒转动。 (5)(5)清筛装置清筛装置 工作时，滚筒上的小孔往往被原料堵塞而工作时，滚筒上的小孔往往被原料堵塞而影响分级效果。常在滚简外壁装置木制滚影响分级效果。常在滚简外壁装置木制滚轴，滚轴的弹性迫使其压紧滚筒外壁，把堵塞轴，滚轴的弹性迫使其压紧滚筒外壁，把堵塞于小孔中的原料挤进滚筒中。也可是原料于小孔中的原料挤进滚筒中。也可是原料不同，采用水冲式或安装毛刷清筛。不同，采用水冲式或安装毛刷清筛。滚筒式分级机工艺参数的确定滚筒式分级机工艺参数的确定 滚筒式分级机的工作参数一般根据原料和工艺要求确定。滚筒式分级机的工作参

10、数一般根据原料和工艺要求确定。 主要设计参数包括主要设计参数包括滚筒的倾斜角度滚筒的倾斜角度、长度与直径的比值长度与直径的比值、筛筛孔的排列和转速孔的排列和转速等。等。(1)(1)筛孔总数的确定筛孔总数的确定滚筒上筛孔的大小和形状根据原料的形状确定滚筒上筛孔的大小和形状根据原料的形状确定(2)(2)滚筒直径滚筒直径D D和长度和长度L L的确定的确定 滚筒总孔数确定之后，由于原料中各个级别的物料含量不同，滚筒总孔数确定之后，由于原料中各个级别的物料含量不同，各级筛筒的孔数不同，导致各级滚筒直径不同，各级筛孔数各级筛筒的孔数不同，导致各级滚筒直径不同，各级筛孔数不能平均分配到各个级中，而应按工艺

11、要求先确定分多少级、不能平均分配到各个级中，而应按工艺要求先确定分多少级、每级筛孔的排数及每排孔数。每级筛孔的排数及每排孔数。(3)(3)滚筒转速滚筒转速 滚筒转速直接影响生产能力和分级效率，它与滚筒直径有滚筒转速直接影响生产能力和分级效率，它与滚筒直径有密切关系密切关系3.2.2 3.2.2 三辊筒式分级机滚轴式形状分级设备是按原料直径大小进滚轴式形状分级设备是按原料直径大小进行分级的设备。行分级的设备。主要用于球形体或近似球形的果蔬原料，主要用于球形体或近似球形的果蔬原料，如苹果、柑橘、番茄和桃子等的分级如苹果、柑橘、番茄和桃子等的分级三辊筒式分级机主要由辊筒三辊筒式分级机主要由辊筒1,驱

12、动链驱动链2、链轮、链轮3、出料输送带、出料输送带4,理理料辊料辊5等组成等组成工作原理工作原理：3. 2. 33. 2. 3带式分级机带式分级机 带式分级机由一对长橡胶带所组成，带面相对成带式分级机由一对长橡胶带所组成，带面相对成“V”V”形，橡胶带之间，在物料进口端的距离较形，橡胶带之间，在物料进口端的距离较窄，延至末端出口处逐步加宽。整个过程分为儿窄，延至末端出口处逐步加宽。整个过程分为儿段，每段为一个等级。物料进入以后，落在成对段，每段为一个等级。物料进入以后，落在成对且并行速度相同的橡胶带上，如果直径小于两带且并行速度相同的橡胶带上，如果直径小于两带之间的距离就落下，由输送带送出。之

13、间的距离就落下，由输送带送出。适用于杏、桃、苹适用于杏、桃、苹果等圆形水果的分果等圆形水果的分级。级。标准机有标准机有5 5组分级组分级带，选别带用不锈带，选别带用不锈钢，带表面用橡胶钢，带表面用橡胶包覆，以保护水果包覆，以保护水果不致损伤。不致损伤。采用回转带式的分级机采用回转带式的分级机3. 2.43. 2.4光电分级分选设备光电分级分选设备 光电分级分选设备就是通过对颜色的检测来对物料进光电分级分选设备就是通过对颜色的检测来对物料进行分级的。行分级的。 因为果蔬表皮颜色与其成熟度、食味、糖分与维生素含量因为果蔬表皮颜色与其成熟度、食味、糖分与维生素含量等有密切关系，如番茄、苹果、香蕉、柠

14、檬、草每等，所等有密切关系，如番茄、苹果、香蕉、柠檬、草每等，所以我们可以通过农产品的颜色变化，识别、评价它们的品以我们可以通过农产品的颜色变化，识别、评价它们的品质质( (包括内部的成分含量，如糖度、酸度、淀粉、蛋自质包括内部的成分含量，如糖度、酸度、淀粉、蛋自质等成分含量等成分含量) )特性。特性。 家禽以及禽蛋也具有不同的表面颜色，并且它们的表面颜家禽以及禽蛋也具有不同的表面颜色，并且它们的表面颜色往往与品质有着密切的关系。色往往与品质有着密切的关系。1.1.光电分级分选原理光电分级分选原理 (1(1）利用光反射特性来鉴别）利用光反射特性来鉴别 水果表皮的颜色可以利用光反射特性来鉴别，用

15、一定波长的光或水果表皮的颜色可以利用光反射特性来鉴别，用一定波长的光或电磁波照射水果，根据其反射光的强弱可以判别其表面颜色。电磁波照射水果，根据其反射光的强弱可以判别其表面颜色。(2)(2)利用延迟发光特性来鉴别利用延迟发光特性来鉴别在暗室内，将光照射到高等植物的叶绿体上，若将光线遮挡数秒至在暗室内，将光照射到高等植物的叶绿体上，若将光线遮挡数秒至数分钟时，被照物上会出现微弱的发光现象，这种现象称为延迟数分钟时，被照物上会出现微弱的发光现象，这种现象称为延迟发光现象发光现象( (简称简称DLEDLE）。）。由于由于DLEDLE强度值强度值( (用电压表示用电压表示) )显示了果实叶绿素的含量，

16、而叶绿含显示了果实叶绿素的含量，而叶绿含量与果皮颜色间有着一定的关系，因而量与果皮颜色间有着一定的关系，因而DLEDLE强度值可强度值可用来进行颜色分选。用来进行颜色分选。3. 3 3. 3 振动分选机械振动分选机械3. 3. 13. 3. 1振动分选机械的基本常识振动分选机械的基本常识 振动分选是通过机械振动或其他形式的运动将原料通过振动分选是通过机械振动或其他形式的运动将原料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干个一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干个粒度级别的过程。粒度级别的过程。 1.1.筛分效率筛分效率 每一层筛面都可以将物料分成筛过物每一层筛面都可以将物料

17、分成筛过物( (筛下物筛下物) )和筛余物和筛余物( (筛上物筛上物) )两部分，但筛下级别不可能完全通过筛面成为筛两部分，但筛下级别不可能完全通过筛面成为筛下物，总有一部分残留在筛上物中，此时采用筛分效率刀下物，总有一部分残留在筛上物中，此时采用筛分效率刀来评价，即来评价，即: :式中，式中，为筛分效率，为筛分效率，%;%;G G为筛分物料总量，为筛分物料总量，kg;Gkg;G为筛过物料总量，为筛过物料总量，kg;kg;x x为可筛过物的质量分数，为可筛过物的质量分数，% %。2.2.开孔率或筛孔系数开孔率或筛孔系数开孔率是指整个筛面上筛孔所开孔率是指整个筛面上筛孔所占的面积与总面积之比。开

18、孔占的面积与总面积之比。开孔率与筛孔的间距和筛孔排列的率与筛孔的间距和筛孔排列的方式有关。方式有关。正三角形排列的开孔率比正方正三角形排列的开孔率比正方形排列可增加形排列可增加16%16%，同时，同时，正三角形排列的筛孔是错开排正三角形排列的筛孔是错开排列的，可增加物料在筛面运动列的，可增加物料在筛面运动过程中的过筛机会，有利于提过程中的过筛机会，有利于提高分级效率。高分级效率。3 .3.2 3 .3.2 摆动筛的结构及参数摆动筛的结构及参数从物料在筛面上受力来看，摆动从物料在筛面上受力来看，摆动筛与振动筛是不一样的。摆动筛筛与振动筛是不一样的。摆动筛是以往复运动为主，以振动为辅，是以往复运动

19、为主，以振动为辅，摆动次数在摆动次数在600600次次/min/min以下，一以下，一般为多层筛面结构，可获得几种般为多层筛面结构，可获得几种不同尺寸规格的物料，且不易发不同尺寸规格的物料，且不易发生破碎原料现象。生破碎原料现象。而振动筛在选矿和粮食筛选中，而振动筛在选矿和粮食筛选中，常是一次筛分产品，物料在筛面常是一次筛分产品，物料在筛面上是剧烈跳动的，是以振为主，上是剧烈跳动的，是以振为主，振动频率在振动频率在800800一一15001500次次/min/min范范围内。围内。2.2.摆动筛的主要技术参数摆动筛的主要技术参数 (1)(1)筛子筛子筛子主要有三种形式筛子主要有三种形式: :扁

20、钢纵横交错焊制，筛为正方形或长方形扁钢纵横交错焊制，筛为正方形或长方形; ;钢丝、钢丝或尼龙丝编织而成，多为方形孔钢丝、钢丝或尼龙丝编织而成，多为方形孔; ;薄钢板钻薄钢板钻( (冲冲) )孔而成孔而成，这种形式的筛面用途最广，这种形式的筛面用途最广泛，其特点是制作方便，孔的形状和大小可按泛，其特点是制作方便，孔的形状和大小可按工艺要求制造。为了减少筛孔被堵塞，常将筛工艺要求制造。为了减少筛孔被堵塞，常将筛孔做成圆锥形，孔由上向下逐渐增大，其圆锥孔做成圆锥形，孔由上向下逐渐增大，其圆锥角以角以7 7为宜。筛孔的形状有圆形、正方形和长为宜。筛孔的形状有圆形、正方形和长方形，圆形的比较常用，亦有长

21、方形与圆形混方形，圆形的比较常用，亦有长方形与圆形混合使用的合使用的 筛孔尺寸应大于所分级物料的尺寸。筛孔尺寸应大于所分级物料的尺寸。(2)(2)开孔率开孔率 开孔率是反映筛面上筛孔数量的参数，开孔率是反映筛面上筛孔数量的参数，是指筛孔的总面积与整个筛面面积的比值。是指筛孔的总面积与整个筛面面积的比值。这个比值越大，分级效率就越高，但比值过这个比值越大，分级效率就越高，但比值过高会影响筛面的强度，一般为高会影响筛面的强度，一般为50%50%60%60%(3)(3)生产率生产率 (4)(4)物料运动特性物料运动特性 物料在摆动的筛面上主要有两种运动，一种是使物料沿筛物料在摆动的筛面上主要有两种运

22、动，一种是使物料沿筛面倾斜方向向下移动，或称面倾斜方向向下移动，或称正向移动正向移动; ;一种是使物料沿筛面倾一种是使物料沿筛面倾斜方向向上移动，或称斜方向向上移动，或称反向移动反向移动。前者主要与倾斜。前者主要与倾斜 角度有关，后者与振幅、偏心轮转速和筛面倾斜角度有关。角度有关，后者与振幅、偏心轮转速和筛面倾斜角度有关。 物料正向移动速度快，可使物料层处于较薄状态，从而增加物料正向移动速度快，可使物料层处于较薄状态，从而增加过筛机会。若该速度过快，就需要较长的筛面，否则，就会过筛机会。若该速度过快，就需要较长的筛面，否则，就会造成来不及过筛的物料进入另一级中。另外，由于造成来不及过筛的物料进

23、入另一级中。另外，由于 料层太薄，物料会因在筛面上跳动过大而影响过筛机会。料层太薄，物料会因在筛面上跳动过大而影响过筛机会。 一般正向运动应大于反向运动，才能使物料不断向出料口移动。一般正向运动应大于反向运动，才能使物料不断向出料口移动。3 .4 3 .4 其他分选技术与设备其他分选技术与设备3 .4.1 螺旋精选机荞麦、野豌豆等球形颗料在荞麦、野豌豆等球形颗料在沿螺旋斜面向下滚动时越滚沿螺旋斜面向下滚动时越滚越快，因离心力的作用而被越快，因离心力的作用而被抛至外抛道，实现与小麦的抛至外抛道，实现与小麦的分离分离3.4.2 3.4.2 重量式分级机重量式分级机 重量式分级机可根据水果、重量式分

24、级机可根据水果、家禽、蛋类等的质量不同进家禽、蛋类等的质量不同进行分级。重量式分级机一般行分级。重量式分级机一般有称重式和弹簧式两种，称有称重式和弹簧式两种，称重式用得较多。重式用得较多。3. 4. 3 3. 4. 3 果蔬图像处理分级系统果蔬图像处理分级系统 果蔬图像处理分级系统一般由摄像机、无损伤检测装置、果蔬图像处理分级系统一般由摄像机、无损伤检测装置、输送带、计算机、电气控制系统等组成。该系统利用输送带、计算机、电气控制系统等组成。该系统利用CCDCCD摄像机进行非接触摄像，并进行形状判断。摄像机进行非接触摄像，并进行形状判断。3.4.43.4.4内在品质分选设备内在品质分选设备 果蔬

25、的品质检测包括表面品质检测和内部品质检测两项果蔬的品质检测包括表面品质检测和内部品质检测两项内容。内容。表面品质检测项目有表面品质检测项目有表面颜色表面颜色、果形、果形、表面损伤表面损伤等，等，内部品质内部品质包括包括水果的糖度、酸度、叶绿素和内部缺陷、病水果的糖度、酸度、叶绿素和内部缺陷、病变变等指标。等指标。 大多数情况，果实的成熟程度可以用果实的颜色间接地代大多数情况，果实的成熟程度可以用果实的颜色间接地代表表; ;但表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、但表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、叶绿素含量、果肉软硬程度等。叶绿素含量、果肉软硬程度等。 无损检测方法按检测手段大致可分为无损检测方法按检测手段大致可分为X X射线分析法、近红射线分析法、近红外分析法、力学分析法、可见光分析法、激光分析法等。外分析法、力学分析法、可见光分析法、激光分析法等。 按安