食品机械课件

焙烤机械

第一節概述

一、什么是焙烤机械？完成焙烤操作的機械叫焙烤機械。特點：執行機構簡單設計內容：1、提供足夠的熱源。

2、熱源選擇、佈置合理。

3、保溫節能。

4、爐體結構尺寸合理。

5、爐溫可控制、爐內潮氣可排除。1、按熱源分：普通電爐電爐遠紅外電烤爐微波爐煤爐燃氣爐木炭爐二、分類2、按結構形式分：箱式爐鏈條隧道爐隧道爐網帶隧道爐鋼帶隧道爐風車爐水準旋轉爐1、熱傳導接觸傳熱2、熱對流介質傳熱自然對流

第二節加熱原理

一、熱交換形式3、熱輻射載能電磁波傳熱式中：C—輻射換熱係數

F1

—輻射體表面積

T1、T2—分別為輻射體積受熱體溫度當輻射體完全被加熱物包圍時式中：F2—受熱物表面積

ε1

、ε2

—分別為輻射體及受熱體的輻射率

Cb—黑體的輻射係數

Cb=4.88千卡/米2.時.K4

∵F2>>F1

∴C≈ε1Cb

∴1、紅外線可見光紅光端以外一段區域內不可見的光線波長：0.76-1000μm根據波長不同可將紅外線分為：近紅外線：0.76-1.4μm

中紅外線：1.4-3μm

遠紅外線：3-1000μm紅外線遵循可見光的反射、吸收、透射規律二、紅外線及其加熱原理2、紅外線加熱原理（1）物質吸收紅外線原理原子化學鍵物質內部的原子總是以它本身具有的固有頻率而不斷運動,當某種物質受到一束紅外線照射時，若：紅外線的傳輸頻率=物質的固有頻率則：物質中的彈簧就會吸收紅外線的能量而發生共振，即加速分子的熱運動，使物質的溫度升高。若紅外線的傳輸頻率=物質的固有頻率,則:紅外線就不會被物質吸收，而是串過分子或被分子反射。（2）物質吸收紅外線的條件必要條件：由於振動改變分子的對稱性，而使偶極矩發生變化。對雙原子的物質對紅外線不產生吸收。如：Cl2等,非對稱結構的物質，如：H2O，無論怎樣振動，都改變分子的對稱性，所以每一種振動都可以產生對紅外線的吸收。（3）選擇性吸收與選擇性輻射①選擇性吸收:物質只在幾個波長範圍內有強烈吸收的特性②選擇性輻射:輻射體的輻射能力按波長不同而變化的特性③匹配輻射加熱:當選擇性吸收與選擇性輻射當相一致時的加熱。④最佳匹配紅外線加熱物體的三種情況A、表層加熱正匹配B、表裏同時加熱偏匹配C、裏層加熱內匹配ελλαλλε正匹配偏匹配α1、擴散加熱過程中水分子的移動稱為擴散。內擴散：物料內部水分移動現象擴散外擴散：物料表面的水分向外移動的現象濕擴散：由於物料內部存在水分梯度而內擴散引起的水分移動熱擴散：由於物料內部存在溫度梯度而引起的水分移動四、水分擴散

如果物料中溫度梯度與水分梯度的方向一致時，則物料中熱擴散與濕擴散的方向一致，這將加速物料的水分脫出。如果物料中溫度梯度與水分梯度的方向相反時，則物料中熱擴散與濕擴散的方向相反，當熱擴散比濕擴散強烈時，物料內部的水分不但不能擴散到物料表面，反而把水分往內部趕，使水分不能脫出。熱源被加熱物熱對流熱輻射1、以供熱方式分旁熱式：由外部供熱給輻射體產生輻射能。如電熱絲供熱給輻射體。直熱式：電熱元件既是發熱體又是輻射體。如電阻帶2、以結構形式分燈狀輻射元件金屬氧化美管管狀輻射元件碳化矽管板狀輻射元件乳白石英玻璃管

第三節遠紅外輻射元件及塗料

一、遠紅外輻射元件的分類

1、金屬氧化鎂管基體材料：常用普通碳鋼熱源：電熱絲，管隙充填氧化鎂粉（具有良好的導熱性絕和緣性）。基體表面塗複遠紅外塗料在爐體上的安裝:二、管狀遠紅外輻射元件二、管狀遠紅外輻射元件性能特點①金屬基體，機械強度高，壽命長，更換維修方便。②容易製造出各種形狀③金屬基體高溫下（600。C）出現可見光，使紅外線所占比例減少。④1m以上金屬管高溫下易產生變形，易出現烘烤不均的現象。⑤遠紅外塗料易脫落。2、碳化矽管（1）結構基體：碳化矽管含碳化矽65%

粘土35%

混合、成型、燒結而成熱源：電熱絲碳化矽具有絕緣性，所以不需要添加充填物塗層：表面塗有遠紅外塗料特點：（1）碳化矽是一種良好的遠紅外輻射材料，遠紅外區的輻射率較高，與食品的吸收光譜匹配可達到較好的匹配效果，節能較明顯。（2）製造工藝簡單，成本低、塗層不易脫落。（3）抗機械振動性能差，易斷裂。（4）隧道爐更換較困難，箱式爐用的較多（5）熱慣性較大，升溫時間較長。3、矽碳棒原料：高純度的碳化矽（98%），經高溫擠壓成型，予燒、再經高溫矽化而成。特點：（1）通電自熱，不用電熱絲。（2）單位面積發熱量大，溫升快，節電效果明顯。（3）成本高。（4）使用安裝技術性強4、乳白石英玻璃管基體：乳白石英玻璃管特點：（1）光譜輻射率高，ελ

3-8μm,11-25μmελ=0.92

（2）電能輻射能轉化率高η=0.65-0.7

（3）熱慣性小，通電到熱平衡時間為2-4分鐘（4）不需塗層，基體直接輻射遠紅外線，無塗層脫落。（5）節電明顯，優於金屬管、碳化矽管。（6）成本高，易碎。節電機理:（1）電能輻射能轉化率高

η=0.65-0.7

（2）可達到最佳匹配三、板式熱元件特點：（1）可使爐內溫度分佈均勻（2）安裝方便（3）製造簡單、成本低（4）輻射率高（5）抗機械振動性差，易碎（6）熱慣性大，升溫時間長

能夠輻射遠紅外線的材料很多，如各種金屬氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等。根據被加熱物的吸收特性及最佳匹配的要求，可選擇單一物質或多種物質的混合物，作為輻射塗料。遠紅外輻射塗料的選擇原則（1）“最佳匹配”原則（2）塗料的輻射率要高（3）無毒、熱膨脹係數與基體相近（4）導熱性、冷熱穩定性好（5）原料價格低四、遠紅外塗料1、磚砌爐體材料：耐火磚、保溫磚特點：簡單、成本低、熱慣性大、體積大、不能移動2、金屬構件爐體材料：型鋼：構成框架鋼板：內壁：採用反射率高的材料，如拋光鋁板、拋光不銹鋼板等外壁：普通鋼板，表面噴漆等處理保溫材料：填充在內外壁之間，起絕熱保溫作用

第四節食品烤爐的爐體設計

及結構尺寸確定

一、炉体的结构形式

特點：爐體輕、靈活，可製成各種形狀，便於運輸、熱慣性小、成本高、用鋼材多。爐體設計應注意以下幾點（1）提高熱阻，取決於保溫層厚度及保溫材料的性能。（2）加強爐內壁的反射。

∵內壁ρ∴α(=1-ρ)以減少爐體吸熱（3）加強密封，以減少對流熱損失（4）儘量減少爐膛、爐體尺寸和爐體總重，以減少加熱空間、散熱表面及自身畜熱二、爐體保溫

1、保溫材料的選擇一般小於0.2千卡/米.時.。C

都叫保溫材料保溫材料的選擇：導熱係數低、容重輕、成本低。2、保溫層厚度的確定（1）確定保溫層厚度的依據：傳熱學原理

在穩定傳熱的條件下，熱流體對右避面的對流換熱量，必然等於通過平壁的導熱量，也必然等於左壁面冷流體的對流換熱量。則聯立整理一般保溫材料的導熱係數k較小，而保溫層厚度L較大差別很小設計時假設：則：（2）通過爐壁保溫層的散熱損失t2——爐外壁的溫度tf2——爐外空氣溫度α2——爐外空氣對流換熱係數室內空氣α2=7千卡/米.時.。C

室外（有風）α2=12千卡/米.時.。C（3）保溫層厚度計算1、箱式爐（1）爐膛尺寸確定①爐膛高度確定分層佈置式熱元件，溫度場的均勻性是一個重要問題溫度場的均勻性取決於上下輻射元件的輻射距離。上輻射距離要求較高，因其直接照射食品一般，當管間距離一定時輻射距離均勻性輻射能量結構尺寸輻射距離確定原則：保證烘烤均勻的前提下，輻射距離越小越好三、爐體尺寸確定

一般經驗數據：下輻射距離：A=30-40mm(板式元件）

60-70mm(管式元件）上輻射距離：

d=B+CB=2AC—被烘烤物品的高度則：h=A+B根據生產能力，烤盤面積，烤盤層數為n則：H1=a+nh+b式中：a、b—分別為上下熱元件至爐頂與爐底的距離

a=b=50-70mm②爐膛寬度與深度對管狀熱元件其發熱部分沿管長方向的溫度分佈並不均勻，所以應將食品放在熱元件溫度均勻處。Bi=Si+(150-100)mm（2）爐門尺寸確定爐門尺寸應在滿足取放食品方便的前提下，取最小尺寸，以減少熱量損失。（3）總體尺寸確定爐寬：B=B1+2L1

爐深：B’=B2+2L1

爐高：H=H1+L2+L3+L4

注：此尺寸不包括電控箱尺寸及熱元件安裝尺寸LL總L1L12、隧道爐（1）爐長的確定

隧道爐的爐長主要取決於生產能力，烘烤時間及輸送裝置的運行速度①根據生產能力確定爐長例：鋼、網帶式隧道爐的生產能力計算公式如下式中：G—生產能力(kg/h)L—加熱區長度（m)R—爐帶縱向每米長度上的製品數N—爐帶橫向每米長度上的製品數M—每公斤製品的個數t—烘烤時間η—成品率，餅乾爐η=0.9則：隧道爐總廠

L總=L1+L+L2

L1、L2—由結構設計定一般：L1=

L2=1m隧道爐爐體一般分節制造，在計算得L後應圓整為每節爐體長的整數倍，每節爐長常見有：1m、2m。②根據成型機輸出生坯的速度和烘烤時間確定爐長

∴L=VtV—成型機輸出生坯的速度

t—烘烤時間

L總=L1+L+L2（2）爐膛尺寸確定①爐膛高度確定

H=A+d+a+b②爐膛寬度確定

B1=S+（100-150）

S—食品排放寬度因考慮與成型機配套（3）總體尺寸

①爐總寬B=B1+2L1+2L4

L1—側壁保溫層厚度L4電熱空間，由電熱管尺寸確定②爐體總高

H=H1+L1+L2+L5L5

—支架高度③輸送食品的離地高度H2

設計時應考慮與之配套的成型機輸出生坯的離地高度,以使整個生產線工作協調。為擴大使用範圍可將支腳設計成可調的。隧道爐：需要密封處（1）每節爐體的接合部，通常采用有彈性密封墊。

密封處四、爐體密封作用：密封；緩衝爐體的熱脹冷縮（2）電熱管道管處密封箱式爐：密封處：爐門口，通常採用耐熱矽橡膠

熱平衡法是烤爐進入穩定狀態後，熱元件發出的總熱量應該與進入烤爐的生坯、載體、爐壁散熱等總熱量之和相平衡。即：被烘烤物總吸熱量+熱損失=爐所需的熱量（熱元件的總功率）

Q=Q1+Q2+Q3+Q4式中：Q—熱元件發出的總熱量（千卡/時）

Q1—各種物料升溫吸熱（千卡/時）

Q2—水分蒸發吸熱（千卡/時）

第五節電功率計算

一、熱平衡法Q3—水分蒸發後繼續過熱時吸熱（千卡/時）Q4—全部散熱損失（千卡/時）

Q4=Q41+Q42+Q43其中：Q41—烤盤吸熱（千卡/時）

Q42—傳送裝置（鏈條、鋼、網帶）吸熱（kcal/h）

Q43—爐外壁散熱損失（千卡/時）1、各種熱量計算（1）各種物料升溫熱量Q1Q1=∑G1iC1i△t

(kcal/h）

式中：G1i—每小時入爐的各種物料的重量（kg/h）

C1i—各種物料的比熱(kcal/kg.。C）

△t—各種物料的升溫溫差（。C）（2）水分蒸發吸熱Q2Q2=q

G2(kcal/h）式中：q—氣化潛熱(kcal/kg）q=539(kcal/kg）

G2—小時水分蒸發量（kg/h）

（3）水分蒸發後過熱吸熱量

Q3Q3=G2C3△t

(kcal/h）式中：C3—水蒸氣比熱(kcal/kg.。C）

△t—水蒸氣過熱溫度與蒸發溫度的溫差(。C)(4)全部散熱損失Q4①烤盤系熱量Q41Q41=G41C41△t

(kcal/h）G41—每小時入爐的烤盤重量（kg/h）

C41—烤盤比熱(kcal/kg.。C）

△t

—烤盤升溫溫差（。C）②傳送裝置（鏈條或鋼帶、網帶）吸熱量

Q42=G42C42△t

(kcal/h）

G42—每小時入爐的傳送裝置重量（kg/h）

C41—傳送裝置比熱(kcal/kg.。C）

△t

—傳送裝置升溫溫差（。C）③爐壁散熱量G43式中：F—爐外壁總表面積(m2)t1—爐外壁各散熱面平均溫度（。C）

T1—爐外壁各散熱面平均絕對溫度（。K）

T2—室溫絕對溫度（。K）

ε—爐壁全輻射率

K—放熱係數K=2.2（平均值）2、電功率計算式中：P—烤爐應配置的電功率（kw）

K1—電壓波動係數與電壓有關

K1與電壓有關：一般：K1=0.826K2—功率儲備係數一般：K2=1-1.3K2選取時應考慮的因素：（1）計算數據不准時產生的誤差（2）烘烤最大產品時對功率的增加需求（3）生產條件變化式（生產任務、氣候）或發展需要當數據不足或簡化計算時，可根據爐的熱效率進行估算爐的熱效率式中：Q1

、Q2、Q3符號意義同前

η—爐的熱效率一般爐的熱效率η=0.5-0.55標準規定小型爐η>0.5

大型爐η>0.55二、估算法

1、輻射元件的間距確定管狀輻射元件的溫度分佈情況

第六節食品烤爐的其他設計

一、輻射元件的工藝佈置

當輻射距離不變時，只改變熱元件間的距離，溫度場分佈將發生變化。熱元件間距越小，溫度分佈越均勻，且溫度越高；熱元件間距越大，溫度分佈越不均勻，且溫度降低管狀元件的一般取：150-250mm當輻射距離不變時，只改變熱元件間的距離，溫度場分佈將發生變化。熱元件間距越小，溫度分佈越均勻，且溫度越高；熱元件間距越大，溫度分佈越不均勻，且溫度降低管狀元件的一般取：150-250mm管間距離可根據輻射距離選取：若輻射距離較大，則管間距離可取大值若輻射距離較小，則管間距離可取小值板狀輻射元件溫度分佈特點：沿整個輻射板面的輻射強度均勻,

溫度場均勻組合方便，一般板間距離為20-50mm管間距離可根據輻射距離選取：若輻射距離較大，則管間距離可取大值若輻射距離較小，則管間距離可取小值2、輻射元件的佈局（1）箱式爐輻射元件的佈置①分層佈置熱元件特點：a、以輻射加熱為主b、熱效率高c、熱元件佈置要求高

通過改變烤盤支架的位置，可使箱式爐的烘烤範圍擴大，以適應不同厚度食品的烘烤。②側壁佈置熱元件特點：a、以對流加熱為主b、需風機及引風系統c、熱元件佈置要求低（2）隧道爐輻射元件的佈置①均勻排布熱元件：特點：各熱元件間距均勻相等，應用最廣。②分組排布熱元件：溫度場分組熱元件被烘烤食品食品運動方向食品移動通過多個升溫、降溫過程，可破壞製品表面的蒸汽膜，改善水分蒸發狀態。③根據食品烘烤工藝排布熱元件1、箱使爐∵爐內空間較小，熱氣流一般流向上方∴熱元件功率分配應呈“上低下高”的趨勢2、隧道爐上層直接照射食品，下層通過載體間接傳給食品。一般功率分配：上層功率<下層功率如:烤盤烘烤的餅乾爐：上層：下層=75-80%

聽形麵包爐：上層：下層=50-60%

多用爐：上層：下層=100%（通過溫度控制系統調溫)二、功率分配

一般控制爐內氣氛溫度，通過溫度感測器、溫控儀及電器元件等實現自動控制。三、溫度控制

隧道爐一般有多個溫區，多個感溫探頭、溫控儀實現自動控制。感溫探頭的安裝位置，應儘量放在爐內中心、且接近食品表面，注意應儘量離開熱元件表面。（1）作用：減少水蒸氣對紅外輻射的吸，提高熱效率。有利食品的造色。（2）箱式爐：排潮孔的位置:應佈置在水蒸氣排放順利的地方，一般在爐頂火爐後壁上方。四、排潮系統排潮孔直徑：一般10-15mm

個數:一次烘烤每公斤麵粉0.8-1個（3）隧道爐排氣量大，應排出車間外，形勢多為蝶形閥。設計時要確定：H：排氣管高度，由廠房確定。

D:排氣管直徑，一般D=120-200mm排氣管個數：一般15m爐安裝兩個排氣管，若爐體長可多裝。隧道爐排潮管安裝情況排潮管佈置：應佈置在有大量水蒸氣排出的部位，並設有集氣槽。集氣槽對某些食品烤爐，排潮管位置應根據工藝要求佈置。如：麵包烤爐在有大量水蒸氣排出的爐中區不裝排潮管，而將排潮管佈置在排出水蒸氣較少的爐前區，可式爐中取得水蒸氣引入道路前去，以潤濕麵包表面，避免麵包表皮過早結殼，影響體積長大。（1）驅動裝置的位置：應放在出爐端。（2）設計師除有電機驅動外，還應設有一套手動驅動系統。（3）鋼帶爐、網帶爐驅動滾筒直徑的確定鋼帶爐：鋼帶最外層表面達到屈服極限時滾筒的最小直徑(mm)式中:E—鋼帶的彈性模量（kg/mm2）

δ—鋼帶的厚度（mm）

σs—鋼帶的屈服極限（kg/mm2）五、隧道爐的傳動系統

推薦鋼帶爐滾筒直徑：D=2Dmin鋼帶爐一般15MnTi低合金鋼，不用普通碳素鋼。網帶爐：網呆撓性好，可不考慮變形，只考慮滾筒直徑能產生足夠的摩擦力矩即可。一般:D=500-600(mm)輥壓操作：由旋轉的壓輥，對物料施以擠壓、摩擦，使通過輥隙的物料在此作用下形成一定形狀、規格的操作。

輥壓機械理想輥壓條件：1、每對壓輥直徑相等，速度相同，且同時啟動。2、被壓物料等速運動。3、物料僅受壓輥的作用力。4、物料連續，機械性質均勻5、物料被壓前後的體積不變。第一節輥壓理論

一、理想辊压过程α—接觸角（即物料變形區對應的中心角）D—壓輥直徑e—壓輥間隙理論上e=h1絕對壓下量：△h=h0

—h1二、輥壓參數

1、物料輥壓前後的變形量2、接觸角根據圖可求得一般情況下α很小3、變形係數(1)壓下係數δδ=h1/h0

∵h0

＞h1∴δ＜1δ變形（2）延伸係數λλ=L1/L0∵L0

＜L1∴λ＞1λ延長量（3）寬展係數ββ=b1/b0∵b0≈b1∴β≈1（4）δ、λ、β之間的關係由理想輥壓條件V0=V1則：h0b0L0=h1b1L1或：∴δλβ＝1∵β≈1∴δλ≈1如設輥壓次數為n，則輥壓厚度上的變化為h1

=δ1h0h2

=δ2

h1

=δ1δ2

h0……hn

=δn

hn-1

=δ1

δ2……

δnh0

令總壓下係數為δ

則：δ=hn

/h0=δ1

δ2……

δn同理得：λ=λ1

λ2……

λn根據理想輥壓條件：輥壓前後物料體積不變（V0=V1)則：Q0=Q1(輥壓前後流量不變）∴h0b0u0=h1b1u1式中：u0—物料在壓輥入口處的速度

u1_—物料在壓輥出口處的速度

∵

b0≈b1

h0u0=h1u1

或u1=λ1u0

三、輥壓過程的運動計算第二次輥壓出口速度：u2=λ2u1=λ1λ2u0設經n次輥壓：un=λ1λ2……λnu0=λ總u0∴λ總>1un>u0（1）導入條件接觸區內物料A點的受力情況如圖F—壓輥對物料的合力T—壓輥對物料的摩擦力P—壓輥對物料的正壓力φ—摩擦角α—導入角Px、Tx—P、T水準分力Py、Ty—P、T垂直分力四、導入條件與壓輥直徑的確定物料能被順利導入輥隙，必須滿足

Tx≥PxFsinφcosα≥Fsinαcosφ∴tgφ≥tgα或f≥tgαφ≥αf—物料與壓輥表面的摩擦係數2、壓輥直徑確定由導入條件：tgφ≥tgα

導入條件經推導得：由式可之當φ一定時，△hD結構尺寸思考題：為什麼連續輥壓機中第一對壓輥的直徑一般較大，且開有溝槽？1、橫壓力的概念物料通過壓輥間隙時，物料將對壓輥產生經向作用力和切向作用力。徑向作用力叫橫壓力；切向作用力叫接觸應力。

五、橫壓力橫壓力始終垂直輥面，其作用結果是將兩輥分離。橫壓力的大小是隨物料厚度的變化而變化的。在輥隙稍前處橫壓力值最大。接觸應力把物料拉入輥隙中，但方向取決於物料相對壓輥的速度，由於b-b介面處物料與壓輥相對速度為零，所以該截面處的接觸應力為零。2、橫壓力的計算橫壓力時設計輥壓機械的重要參數，其大小影響輥壓機的結構參數和功率消耗，影響橫壓力的因素很多。試驗測得：物料硬度越大，溫度越低，輥隙越小，橫壓力越大。目前要從理論上準確的計算橫壓力很難，僅能借助於與食品物料相近的理論進行計算。根據材料的蠕變理論計算橫壓力假設物料為牛頓流體，根據流體力學原理進行推導，得橫壓力計算公式：式中：P—橫壓力（kg）

μ—粘度（kg.s/cm2

）

u—壓輥線速度（cm/s)R—壓輥半徑（cm）

L—壓輥有效長度(cm）

e—壓輥間隙（cm）

h0—物料在輥壓前的厚度（cm）理論計算有一定的誤差，有條件可對類似設備進行實測。2、超前係數ρ有圖可知：huH=h2uρ=∵uH=ub∴u=ρub

設：h2=e(輥隙）∴h=h2+2(R-Rcosθ)=h2+2R(1-cosθ)=h2+4Rsin2(θ/2)∵

當θ很小時

∴第二節輥壓機械1、按物料通過壓輥的位置分臥式輥壓機立式輥壓機一、輥壓機械的分類2、按操作性質分間歇式輥壓機連續式輥壓機間歇式輥壓機連續式輥壓機2、輥隙調整（1）直線移動軸承座（2）偏心套調整法輥隙最大調節範圍為：2e

3、壓輥傳動齒輪採用大模數齒輪,模數m=8-10

其目的是為了增加齒高齒高h=2.25mmh調節範圍當單對齒輪嚙合傳動時，隨著輥隙的增加，齒輪傳動的側隙加大，使傳動平穩性降低，產生衝擊，為避免此現象的產生，一般採用雙排齒輪，通過調節，消除齒側間隙。

4、壓輥材料：通常採用A3

、HT200厚壁管，焊接後精車，以保證兩端軸孔的同心度。壓輥直徑：D=120-300mm壓輥長度：應考慮與後續設備配套例如：餅乾機L有1000、560、480、360、320、220三、麵包壓片機1、工作原理是一種間歇式輥壓機2、傳動原理2、輥隙調整利用杆機構使偏心套旋轉。3、特點（1）利用三個輥實現兩次輥壓，減少空間、壓輥及傳動。（2）壓輥由鏈條帶動，無需大模數齒輪，調節範圍廣。（3）上下輸送帶可實現物料的自動迴圈，減少勞動強度。1、起酥線概述1）生產產品的特點（1）主要生產多層次的夾酥點心。（2）產品特點：層次多、均勻、清晰。一塊點心可達120層之多（3）生產線有多種成型頭，可生產多種食品四、M-M起酥線2）、生產線的佈置夾酥壓片折疊輸送壓片折疊輸送壓片成型

3）、MM起酥線工藝流程烘烤2、夾酥機夾酥原理構思MM起酥線輥壓機輥壓原理圖MM起酥線輥壓及輥壓頭結構多層次面帶輸入輥壓頭多層次面帶輸出輥壓頭

為什麼起酥線壓輥組輥壓過程可保證多層次製品層次均勻清晰？分析（1）物料變形區長、變形時間長，變形緩和。2）輥壓操作是由多個小輥和三條輸送帶完成的，三條輸送帶的速度u3>u2>u1，並與壓輥組組成楔形空間，物料順利導入，不產生堆積，保持原層次形態。（3）受力分析，三條輸送帶的速度增加與物料的厚度減薄使流速增加相一致。因此物料與輸送帶間幾乎無相對滑動。

壓輥組壓輥的速度

u4>u3

，各壓輥空套，可自由轉動，u5轉至與面帶運動速度相同時停止轉動，因此壓輥與面帶之間幾乎無相對滑動。面帶在壓輥組與輸送帶夾持作用下，幾乎在受純拉力的狀態下產生變形，受力緩和，無撕裂作用，因此可使面帶內外層次均勻一致。據資料介紹：這種壓輥組只受70g/cm2

對輥式輥壓受力：20kg/cm24、成型

換熱器

第一節概述

一、換熱器的分類：混合式：熱介質與加熱物料直接接觸間壁式：熱介質通過金屬板或管壁傳熱蛇形管式換熱器管式套管式

列管式換熱器間壁式板式板式換熱器螺旋板式換熱器夾套式換熱器二、傳熱速率方程：Q=KF△tm管式換熱器三、新型列管事換熱器三、新型列管事換熱器管式換熱器管式換熱器第二節板式換熱器一、板式換熱器的應用於結構壓板中間接管支架換熱片密封圈冷熱流體進出管1、板式換熱器的組成二、板式換熱器的特點1、傳熱效率高，∵K2、結構緊湊，占地面積小，但傳熱面積大3、適應性強，當需改變工藝條件即生產能力時，只需增建板片數即可4、適宜處理熱敏性物料5便於清洗，拆卸方便6、衛生安全。7、熱利用率高，可同時進行加熱與冷卻。8、連續生產，勞動強度低9、密封圈宜脫落、產生洩漏。四、板式換熱器的流程組合與表達方法（a）並聯流程17塊板、8流道、單程（b）串聯流程17塊板、單流道、8程（c）混聯流程13塊板、3流道、2程流程組合運算式

式中：n1、n2——熱流體的程數

m1、m2——冷流體的程數

a1、a2——熱流體每程的流道數

b1、b2——冷流體每程的流道數原則上分子為熱流體，分母未冷流體六、板式換熱器規格型號表達方法B板式換熱器代號波紋代號組合形式總換熱面積設計壓力Pa×105設計溫度0C單片公稱換熱面積X——斜波紋

R——人字波紋

P——平直波紋

J——鋸齒形波紋例：下式為一板式換熱器的型號，試問其反映了哪些技術參數？板式換熱器流程組合五、板式換熱器在乳品加工中的應用

板式殺菌機流程管式超高溫外形管式超高溫流程管式超高溫流程

搅拌机械第一節概述一、攪拌操作

依靠外力使被攪拌物質產生流動，以達到兩種或兩種以上物質在彼此之中相互均布的一種操作。二、攪拌的基本目的（1）取得均勻的混合物（2）強化熱交換過程三、混合的對象（1）牛頓流體

液—液混合物

固—液混合物（2）非牛頓流體

高粘度糊狀物粘滯性麵團（3）幹散物料混合機攪拌機調和機第二節攪拌機

一、攪拌機結構與組成

組成：攪拌器電動機減速器排料管容器擋板適用物料：低粘度物料二、混合機理利用低粘度物料流動性好的特性實現混合1、對流混合

在攪拌容器中，通過攪拌器的旋轉把機械能傳給液體物料造成液體的流動，屬強制對流。包括兩種形式：（1）主體對流：攪拌器帶動物料大範圍的迴圈流動（2）渦流對流：旋渦的對流運動液體層介面強烈剪切旋渦擴散

對流混合速度取絕被混合物料的湍動程度，湍動程度混合速度

液體分子間的運動微觀混合2、分子擴散混合

作用：形成液體分子間的均勻分佈對流混合可提高分子擴散混合3、剪切混合

攪拌槳直接與物料作用，把物料撕成越來越薄的薄層，達到混合的目的。高粘度過物料混合過程，主要是剪切作用。主體對流渦流對流宏觀混合三、混合效果的度量ABABab1、調勻度I

設A、B兩種液體，各取體積vA及vB置於一容器中

容器內液體A的平均體積濃度CA0為：經過攪拌後，在容器各處取樣分析實際體積濃度CA，比較CA0、CA，若各處CA0=CA則表明攪拌均勻若各處CA0=CA則表明攪拌尚不均勻，偏離越大，均勻程度越差。（理論值）

引入調勻度衡量樣品與均勻狀態的偏離程度定義某液體的調勻度I為：或（當樣品中CA

CA0時）（當樣品中CA

CA0時）顯然I

≤1

若取m個樣品，則該樣品的平均調勻度為當混合均勻時2、混合尺度設有A、B兩種液體混合後達到微粒均布狀態ABABab

設備尺度混合尺度微團尺度分子尺度

在設備尺度上：兩者都是均勻的（宏觀均勻狀態）在微團尺度上：兩者具有不同的均勻度在分子尺度上：兩者都是不均勻的當微團消失

分子尺度的均勻或微觀均勻兩種狀態

如取樣尺寸遠大於微團尺寸，則兩種狀態的平均調勻度接近於1。如取樣尺寸小到與b中微團尺寸相近時，則b狀態調勻度下降，而a狀態調勻度不變。即：同一個混合狀態的調勻度隨所取樣品的尺寸而變化，說明單平調勻度不能反映混合物的均勻程度四、攪拌機主要結構1、攪拌器攪拌器由電動機帶動，物料按一定規律運動（主體對流），槳型不同，物料產生的流型不同。槳作用於物料，物料產生三個方向的速度分量：促進混合

軸向分量經向分量切向分量當

，槳對中安裝，n液體繞軸整體旋轉，不利於混合a、流型：軸流型，以軸流混合為主，伴有切向流，經向流，湍動程度不高。b、迴圈量大，適用於宏觀混合c、適用低粘度物料混合，≤2000cp。d、槳轉速較高，圓周速度u=5～15m/sn=100～500rpme、dj=(0.2～0.5)D(以0.33居多)特點：（1）旋槳式攪拌器類似於無殼的軸流泵結構：（2）渦輪式攪拌器

相似於無殼的離心泵組成：圓盤、軸、葉片（4～8）特點：

①流型：徑向流型伴有軸向流切向流

②有兩個回路

③易產生“分層效應”（不適於混合含有較重固體顆粒懸浮液）④dj=（0.2~0.5)D(0.33居多)dj

：L：b=20：5：4⑤適合混合中低粘度的物料，

≤5000cu=4-8m/sn=10-300rpm。

⑥回路較曲折，出口速度大，湍動程度強剪切力大，可將微團細化。（3）槳式攪拌器當

攪拌器提供的機械能因粘性阻力而消耗湍動程度主體流動範圍例：同一規格的渦輪式攪拌器，混合不同粘度的物料，混合效果差別很大。

水的攪動範圍為4D當

＞5000cp時，其攪動範圍為0.5D，離槳較遠處流體流動緩慢，甚至靜止，混合效果不佳。∴當

時，應採用Dn的槳①槳葉尺寸大,dj/D=0.5～0.8寬度大,b：dj=0.1-0.25②轉速低,u=1.5～2m/s;n=1～100rpm③流型：徑向流切向流如槳葉傾斜，可產生小範圍軸向流④適合低粘度物料μ＞5000CP⑤當容器內液位較高時，可在同一軸上安裝幾個槳葉。槳式攪拌器特點：（4）錨刪式攪拌器結構：特點：

①適合μ可達10000cp②dj/D=09-0.98;b/D=0.1;h/D=0.48-1③轉速u=0.5-1.5m/sn=1-100rpm④攪動範圍大,不會產生死區

⑤流型：主要是切向流基本不產生軸向流2、攪拌容器（1）形狀：圓弧底：有利於產生流型，迅速混合，沒有死角，功耗低錐型底：有利於底部排料，流型差底部易產生停滯現象，均勻程度差（2）設計容器壁厚按壓力容器設計標準及技術條件進行設計。（3）容器容量及結構尺寸

①容器長徑流比H/D根據實驗一般：H/D=1-3液—固相液—液相H/D=1-2氣—液相H/D=1.7～2.5發酵容器攪拌容器裝滿程度用裝滿係數η表示

η=Vg/V式中:Vg----實際盛裝物料的容積

V---容器全容積

η=0.6-0.85如攪拌過程中起泡沫或呈沸騰狀態

η=0.6-0.7(取低值)當物料反映平穩或粘度較大時

η=0.8-0.85(取高值)②攪拌容器裝料量③容器直徑與高度確定方法:先初算(忽略封頭容積),

後較核計算.直徑計算:將H/D及V=Vg/η代入注:D應圓整為標準直徑容器高度計算:式中:v—

封頭部分容積∴注:H應圓整校核:H/D及η值是否在推薦範圍內3、擋板

（1）打漩當被攪拌液料出現沿圓周做整體旋轉運動時，這種流動狀態叫打旋（2）打旋的危害

①幾乎不存在軸向混合，會出現分離現象

②液面下凹，有效容積降低。

③當旋渦較深時，會發生從液體表面吸氣現象，引起液體密度變化或機械振動（3）常見消除打旋的方法

①偏心安裝

②傾斜安裝③側壁安裝

消除打旋最簡單常用的方法是在容器內加設擋板（4）擋板的結構與作用結構假設擋板作用：

①消除打旋

②將切向流改變為軸向流和徑向流

③增大液體的湍動程度Wb—擋板寬度dj—液輪直徑nb—擋板數目通常（5）充分擋板化實踐證明：實現充分擋板化的條件

是否所有液體攪拌機無論混合物料的粘度多大都應加設擋板？

A、低粘度物料，轉速較高，槳對中按裝時，應加擋板，擋板緊貼內壁

B、中粘度物料，擋板離開壁面安裝，防止死區

C、高粘度物料（μ=12000cp）流體粘度足以抑制打旋，可不加擋板4、軸封

（1）填料密封特點：

①結構簡單

②成本低

③對軸磨損大

④摩擦功耗大

⑤需經常調解泵軸泵殼密封填料(盤根)壓蓋（2）機械密封

特點：

①密封可靠

②對軸無磨損

③摩擦功耗小

④使用壽命長

⑤無需調整

⑥結構複雜

⑦成本高5、傳動系統

組成：電機、減速器、聯軸器、攪拌器五、功率計算1、計算方法結構參數：dj、D、H、Wb

運動參數：n

物性參數：ρ、μ

影響功率因素：N=f(n,dj,ρ,μ,g)找出無因次數群攪拌功率關聯式式中：K—同一幾何構形攪拌器的總形狀因數注：K、X、Y由試驗求得功率准數：雷諾准數：弗魯德准數：用因次分析法找出三者之間的關係用式中：φ—功率因素當加設擋板時，消除打旋，Y=0,Fr=1.∴φ=Np=kRex

對數式：logNp=logK+XlogRe

以φ或Np為縱坐標，以Re為橫坐標繪製功率曲線（1）Re<10時，(層流區）為直線,斜率為-1∴logNp=logK－logRe

將Np,Re代入得N=Kn2dj3

試驗測得：k≈1當n=C，N∝μ.dj3（2）10<Re<104時，(過渡流區）（3）Re>104時，(湍流區)曲線呈水準無擋板,功率消耗少,易打旋,效果差有擋板,功率消耗增加,效果好。注：∵為無因次數群，不針對特定尺寸

∴與曲線描述的攪拌器幾何尺寸相近的均可用該曲線計算第三節調和機一、概述1、調和機混合對象粘性高的非牛頓物料2、∵μa流動性對流混合作用渦流對流混合

∴混合效果主要依靠攪拌器與物料的直接接觸作用達到混合的目的。

∵μa流動性

∴要求調和機的攪拌器必須經過容器各個部位，以免造成混合不均的現象，這一點與液體攪拌機不同。注意：3、分類：

按操作主要用途及習慣分：打蛋機調和機（調粉機或和麵機）二、打蛋機1、打蛋機結構工作原理組成：電動機、傳動系統、攪拌器、攪拌容器、容器升降機構、機座等2、攪拌器（1）攪拌頭組成：1—內齒輪2—行星輪

3—轉臂4—攪拌槳公轉與自轉之間的關係nz

—

攪拌槳自轉轉速（150～500rpm)nG—

攪拌槳公轉轉速（70～270rpm)（2）攪拌槳3、調和容器及容器升降機構

材料：不銹鋼容器升降機構4、傳動系統

作業：已知：n電=1450rpm

帶輪直徑:D小=120mm、D大=240mm

齒輪齒數如圖示求：攪拌器的三種自轉與公轉轉速？三、調粉機

1、概述（1）適用對象:粘度較高的物料，如：各種麵團功率消耗大；工作轉速較低

n=20～80rpm,常用：n=30～40rpm

（2）麵團種類：①液體面漿：水調和粘度常用打蛋機②酥性麵團：含油含水麵筋含量彈性可塑性③韌性麵團：含油含水麵筋含量彈性可塑性④水面團：油水調和麵筋含量彈性可塑性調粉機按容器軸線分臥式：容器軸線水準單軸式雙軸式切分式重疊式立式：容器軸線垂直（3）分類2、臥式調粉機

組成：攪拌槳、容器、傳動系統、容器翻轉機構、機架等調粉機：

臥式雙軸重疊式

4變速可翻轉調粉機：

臥式雙軸溫控冷卻水套3、攪拌槳不同形式的攪拌槳：攪拌效果適合麵團功率消耗調和時間不同

（1）Z形與∑形攪拌器整體鍛造強度大有利於麵筋形成水面團、韌性麵團

（2）槳葉式攪拌器對面團有剪切作用，不利於麵筋形成酥性麵團

（3）滾籠式攪拌器有利於麵筋形成，作用緩和，時間稍長水面團、韌性麵團容器推薦尺寸:R、L、h與調和容量有關參考值：一次調份量為25kg;R=150mm,L=500mm,h=300mm

一次調份量為50kg;R=240mm,L=700mm,h=400mm

一般：h>R;最大h=2R;以防止麵粉飛濺注：攪拌器回轉半徑<R,小於10～20mm4、調和容器5、攪拌功率目前尚無理論計算公式，有關和麵機技術條件規定：

N空≤25%N電機額定功率

N負載≥

N

額定功率推薦不同容量調粉機功率調粉機容量（kg)配用電機功率（kw)2550751002.23.04.05.56、立式調粉機混合對象：固體物料（鬆散性↑流動性↑）如：穀物、麵粉等種類：回轉容器型、固定容器型二、回轉容器型第四節混合機一、混合機理三、固定容器型

均質是一種特殊的混合操作，包括粉碎、混合雙重作用。作用：

通過乳化均質處理，使兩種通常不相容的液體進行密切混合，使一種液體粉碎成為極細微粒或小液滴，分散在另一種液體中，其產物為乳狀液。應用：乳品、果汁、冰激淋等。

第五節均質機

一、均質及均質操作的作用1、剪切學說：二、均質機工作原理目前均質機工作過程機理有三種假說：一般：在縫隙中心處液體流速最大，在縫隙避面處液體流速最小速度梯度剪切力脂肪球破裂均質均質頭結構均質前後的脂肪球分類：高壓均質機膠體磨噴射均質機離心均質機超聲波均質機

三、均質機分類與結構２、撞擊學說高壓作用脂肪球與均質閥發生高速撞擊脂肪球破裂均質３、空穴學說高壓液料高速流動高頻振動液料交替壓縮與膨脹引起空穴脂肪球破裂均質1、高壓均質機

（1）結構：往復泵+均質閥均質機的結構工作原理①往復泵→單作用泵②往復泵→雙作用泵雙作用泵排量圖

單作用泵排量圖均質頭的結構雙級均質閥第一級：高壓流體區壓力：200～250大氣壓作用：使脂肪球破碎第二級：低壓區：壓力：35大氣壓作用：使脂肪球均勻分散M3/h（2）高壓均質機生產能力計算式中：d—柱塞直徑（m)s—柱塞衝程（m)z—柱塞個數

n—柱塞往復次數（次/分）

φ—

工作體積填充係數，φ=0.8～0.92、膠體磨臥式膠體磨立式膠體磨3、噴射均質機操作原理：利用蒸汽或壓縮空氣提供物料均質所需的能量，利用高速運動物料間的相互碰撞及顆粒與金屬表面的高速撞擊，顆粒被粉碎達到均質。4、超聲波均質機

將20-25千赫/秒的超聲波發生器放入料液中或使料液高速流過過程中，由於超聲波複雜的攪拌作用使料液均質。

離心機

第一節概述一、離心機在食品工業中的應用分離對象：懸浮液乳濁液離心分離過程1、離心過濾特點：1)轉鼓有孔

2）適合用於含固量大、粒徑大的懸浮液

3)懸浮液濾餅濾液2、離心沉降特點:：1）轉鼓無孔

2）固相密度>液相密度

3）適合含固量低，粒徑小的懸浮液

4）懸浮液沉渣澄清液3、離心分離特點：1）轉鼓無孔；2）轉速更高

3）適合乳濁液；4）乳濁液:

輕液重液少量沉渣

二、离心力场特点及分离因数

三、离心机分类

離心力場重力場分離因數物理意義:分離因數越大，離心力越大，分離能力越大

1、按分離因數分（1）常速離心機

Fr<3500常見Fr=400~1200特點：轉鼓有過濾式、沉降式轉鼓直徑較大、轉速較低2）高速離心機Fr=3500~5000特點：轉鼓為沉降時，直徑較小，轉速較高3）超高速離心機Fr>5000特點：轉鼓為沉降式轉速很高直徑很小，呈管狀2、按結構特點分

1）三足式離心機

2）