食品加工机械与设备课件

食品加工机械与设备内容第一章绪论一．基本内容

1、食品机械特点、类型和食品机械设计基本要求

2、食品机械工作的经济参数

3、食品机械结构材料二．教学基本要求

1.了解食品机械的基本类型、发展趋势

2.了解食品机械材料的种类及用途三．教学重点

1.食品机械材料的选择

2.食品机械的基本类型、发展趋势第一节概述什么是食品机械?食品机械是把食品原料加工成食品(或半成品)过程中所应用的机械设备和装置。食品加工生产线图1纯净水生产工艺流程图食品加工生产线图2碳酸饮料生产工艺流程图第一节概述图3PET果汁饮料生产工艺流程图

食品加工生产线图4果汁、酱类生产工艺流程图食品加工生产线图5冰淇淋、酸奶、含乳饮料生产线图

任何机械设备能否得到推广应用，取决于它的技术经济指标。技术经济指标包括：（一）生产能力（二）消耗系数（三）设备价格（四）管理费用（五）产品总成本一、技术经济指标1、生产能力生产能力是指机械设备生产食品产品的能力，即生产速度。2、消耗系数消耗系数是对设备生产每单位产品所消费的原料及能量的一种度量指标。消耗系数越低越好。3、设备性能价格比机械设备的价格影响到食品生产企业投资的大小，一般情况下：达到同样或相近的工艺效果，应该采用价廉设备，特殊情况例外。

除上述机械通行方法之外，食品机械设计还必须具备一些与其他机械设备不同的特殊要求（食品卫生．材料防腐），就形成了我们研究和设计食品机械的指导思想：即要力求用最低的成本制造出最适用的食品机械设备，并能用这些机械设备以最低的成本生产满足要求的各种食品。（一）生产能力指食品机械设备单位时间内生产食品产量的一个技术参数，也就是生产食品的速率。

食品生产一般为流水线作业，流水线由若干台机械设备按照一定顺序完成产品加工，例如饼干生产线中就由配料、混合、搅拌、成型、烘烤、包装等设备组成，为顺利完成生产，还必须设置各种输送及辅助设备。

各台机器设备在生产能力方面必须取得平衡和一致。否则，一部分机器设备的能力不能得到充分发挥，而另一部分则处于超负荷工作状态。一般流水线的生产能力只能以生产能力最低的一台设备为基准进行配置。（二）技术经济问题技术经济问题：技术上可行性，经济上可获取较好的效益。机械设备的技术是否先进，不仅决取于生产能力，还与食品厂的生产规模有关，也取决于产品品种、原料供应、消费范围、运输条件等一系列因素。即使生产同一种产品的机器设备，各种不同因素的影响往往存在不同的生产能力和效益。

（二）技术经济问题消耗系数是指机械设备生产单位重量或单位体积的产品所需耗费的原材料及能量，包括原料、燃料蒸汽、水、电能、润滑剂、零配件损耗、机器折旧等。

消耗系数不仅与生产工艺路线有关，而且与机械设备的设计有着密切关系。例如食品生产中经常伴随有蒸发、干燥、烘烤等过程，且都消耗大量的热能，在食品机械中采用不同的热源和结构，就存在不同技术经济指标，从经济效益角度来说，消耗系数越低越好。（三）设备价格

机械设备的价格直接影响食品工厂投资的规模。一般情况下，达到同样的或相近的工艺效果，应该采用价廉的设备。但有时设备虽然复杂些，价格高一些，但却有好的性能，能确保产品质量，并且操作控制都能达到自动化，则在进行全面经济分析后较高的价格也可以被接受。（四）管理费用

管理费用在生产成本中占相当大的比例，但管理费用并不是孤立的。某些机器设备尽管结构比较简单，设备费用和维修费用很低，但生产使用劳动力消耗大。如果采用高度自动化的生产流水线，尽管投资增加但管理费用可以降低。自动化的机械设备所需要的管理人员数量少，但对管理人员的技术文化素质要求较高。包括员工工资，操作维护以及检修费用等。（五）产品总成本产品总成本是生产活动一切经济效果的综合反映。是食品企业选用食品机械的基本要求。

食品机械设计是一个十分复杂的技术课题，由于食品原料和产品的多样性和复杂性，不仅需要掌握一般机械设计所应具备的知识和技巧，而且必须了解食品及其原料的化学和物理性质、食品加工的工艺过程和有关工程问题。（一）满足既定的食品生产工艺要求，体现生产工艺的适用性和先进性（二）食品机械结构的合理性、可靠性和耐用性（三）机器的能耗（四）卫生要求二、设计要求（一）满足既定的食品生产工艺要求，体现生产工艺的适用性和先进性

食品机械设计必须满足功能要求，保证其以一定的速度加工规定质量的产品，同时产品质量必须保持稳定。食品机械常用于生产不同产品。因此一台机器设备或一条生产流水线，当采用不同配方、工艺参数或者设备的某些工作条件时，就能制造出不同的食品。如杀菌装置不能只用于某一种食品的杀菌，在更换不同杀菌时间和温度后，可用于不同食品杀菌，也是杀菌机械的必备要素。

从机械角度来考虑，机器结构的合理性包括：制造和装配关系、传动方式的选择及为操作维修提供的方便等。

在满足工艺要求的前提下，应力求简化机器的结构。

机器的可靠性和耐用性

指机器在规定的工作条件下，在规定的使用寿命内，保持原定功能的程度。(二)食品机械结构合理性、可靠性和耐用性

与机器的整体结构及零件的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性、抗干扰性等因素有着密切的关系，是现代机械工程中的一项重要技术经济指标。机器零部件的寿命并不是磨损或疲劳到破坏的时间，而是在即将不能保持其规定性能时，即认为其使用寿命终止。

一般机械的能耗常反映传动机械效率。在食品机械中能量用来处理和改变食品的形态或特性，例如浓缩、干燥、烘烤操作中，大部分能量是用于加热物料和蒸发水分，在粉碎、分割操作中，能量的有效部分是用于减小物料的形体尺寸。除此之外还必然有部分能源变成摩擦热能损耗于机器或环境中，或者被介质带走，成为热损失。节省能源、提高能量的利用率，设计机器时考虑的因素之一，同时应结合地区条件，多使用天然能源和廉价能源。(三)机械能耗1.食品机械基本特征。《食品卫生法》对食品生产提出卫生要求：食品机械中凡与食品物料直接接触的零部件，一定要选用无毒、耐腐蚀的材料。2.机器与食品接触部分必须便于拆装、清洗或清扫，并在结构上不能存在清洗死角，避免物料的积存和防止微生物在这些部位生长繁殖。(四)卫生要求3.食品机械传动润滑和其他机器不同，传动密封安全可靠，防止润滑剂进入食品。开启式传动件用食用油脂、无毒油脂润滑或采用具有自润滑性能的材料。食品机械中的液压传动为防止污染应尽可能改为气压传动。(四)卫生要求第二节食品机械分类

食品原料和产品品种繁多、加工工艺各异；因此食品机械设备的品种门类十分繁杂，目前国家尚未制订食品机械分类标准。中国目前食品机械分类是按机械工业部制定的分类标准(JB3750—84)进行，即是按食品加工专用机械和食品加工通用设备进行分类。一、按中华人民共和国行业标准分类二、按产品分类三、按机械设备功能分类1、按中华人民共和国行业标准，食品机械型号编制方法SB/T10084-922.1食品机械分类（1）饮食加工机械（2）小型食品加工机械（3）糕点加工机械（4）豆制品加工机械（5）糖果加工机械（6）饮料加工机械（7）肉类蛋品加工机械（8）酿造加工机械

2、按产品分类（1）面制品机械（2）糖果巧克力制品机械（3）乳制品机械（4）豆制品机械（5）肉制品机械（6）罐头制品机械（7）饮料机械（8）调味品机械（9）饮食机械（10）其他机械3、按机械设备功能分类（1）筛分与清洗机械（2）粉碎和切割机械（3）搅拌混匀及均质机械（4）成型机械（5）分离机械（6）蒸发与浓缩机械（7）干燥机械（8）烘烤机械（9）冷冻机械（10）挤压膨化机械（11）输送机械（12）泵（13）换热设备（14）容器（15）包装机械食品机械发展趋势1.用于食品工业化生产的食品机械，如饮料、罐头、淀粉及其制品、饼干、方便面、食糖、糖果、啤酒等食品的加工机械由于生产批量大，它们向专业化、连续化、自动化向发展。2.除继续发展适合于各种用途的间隙式生产设备外，各种适应生产要求的连续式食品加工机械应运而生，且完善和提高，成功地应用于生产中，各种各样的连续式混合机得到成功的应用。

3.浓缩、干燥、消毒、分离、粉碎和保藏等单元操作除使用传统的机械生产外，相继采用了新原理、新技术和新设备。

4.为尽可能保留食品中的营养成分，避免因高温破坏和氧化变质，采用低温、低压，特别是低压加工，广泛采用真空脱气、真空冷却、真空蒸发、真空结晶、真空造粒、真空成型、真空包装、真空冷冻浓缩、真空冷冻干燥等方面的技术和设备。

5.生物技术与食品机械结合，使食品机械发展前景更广阔。细胞和酶的固化技术、酶的载体开发利用技术及发酵工程的发展将使食品机械的服务面加大，出现新一批食品机械设备。

6.食品机械向节能、节水、省汽、高得率、无污染或少污染的方向发展。

7.膨化食品的花色品种日益增多，风味向多元化、美味化方向发展。

8.食品机械与包装机械组合在一条生产线上，并采用相应的包装材料，不但提高了食品的内在卫生质量、保存期，且使食品外观美丽诱人，提高了食品质量和企业经济效益。

第三节食品机械材料

食品机械使用的材料，除各种金属和合金材料外，尚有木材、石材、金刚砂、陶瓷、搪瓷、玻璃、纺织品以及各种各样的有机合成材料。食品生产的工艺条件十分复杂，各种原料对材料有不同的要求，设计和选用必须掌握各种材料的基本性能，才能作出正确的选择。

食品生产方式特点为：与水接触多，机械所承受的湿度大；常在高温或低温下操作，机械处于温差大的环境下工作；与食品和腐蚀性介质直接接触，对机械的材质磨损较大等。在选择食品机械设备用材时、特别是与食品接触的材料，除考虑一般的机械设计所需满足的如强度、刚度、耐震动等的机械特性外，还需注意下列原则：

①不应含有对人体健康有害的元素或与食品可能产生化学反应的元素。

②应有高的耐锈蚀性。

③应易于清洗且能长期保持不变色。

④应能在高、低温中保持较好的机械性能。一、食品机械对材料的一般要求二、不锈钢三、钢铁材料四、有色金属五、非金属材料六、材料的耐蚀抗磨表面处理第三节食品机械设备的材料主要内容

一、食品机械对材料的一般要求

凡与食品物料及介质相接触的部分，要求材料:对食品品质无影响，不污染食品；在物料介质的作用下不腐蚀破坏。

(一)机械性能要求

(二)物理性能要求

(三)耐腐蚀性能要求

(四)制造工艺性要求

(一)机械性能

食品机械处理大批量成件物品的机会较多，要求机件具有足够的抗疲劳强度以满足工作要求。零部件常常与大量物料相接触，而接触的条件又非常恶劣，如材料达不到要求，它们成为非常容易磨损的易损件。

(一)机械性能

锤片式粉碎机中，锤片高速度撞击，造成强烈磨损，对材料的耐磨性和抗冲击性有极高的要求。食品的分切机中，刀片材料要求硬度高、耐磨性好。食品挤压膨化机的螺杆应具有很高的耐磨性和机械强度。有的食品机械在高温下或是在低温下工作，必须考虑材料在高温和低温下的机械性能。

(二)物理性能

食品机械的性能常常和材料的物理性能有关。例如，材料的相对密度、比热容、导热系数、软化温度、线膨胀系数、热辐射波谱、磁性、表面摩擦特性、抗粘着性等。在不同的使用场合，要求材料有不同的物理性能，如传热装置要求有高的导热系数，食品的成型装置则要求有好的抗粘着性，以便脱模。(三)耐腐蚀性能

食品机械接触的食品物料带有酸性或弱碱性，有些原料本身就是酸或碱，例如:醋酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、脂肪酸、盐酸、纯碱等；对许多金属材料都有腐蚀作用。普通食盐，对许多金属也有腐蚀作用。有些食品物料本身没有腐蚀性，但是在微生物生长繁殖时会产生带有腐蚀性的代谢物，如碳酸等。

设计选用食品机械时，材料的耐腐蚀性对选择结构材料常起决定性作用。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、物料介质的种类、浓度和温度等参数。食品机械材料的物理性能和化学性能有时发生矛盾，可以通过复合材料或表面涂层的方法解决，这样不论是抗腐蚀还是抗磨损，都有可能发挥不同材料的优点。(四)制造工艺性能

材料的制造工艺性能至关重要，否则设计的零件可能难以加工，甚至无法加工，例如焊接件的材料要有好的可焊性和切削性能。要求表面硬度高的零件要有好的热处理性能；要求表面涂装的零件要有好的附着性能。二、不锈钢

不锈钢具有耐蚀、不锈、不变色、附着食品易于去除、高温、低温机械性能好等优点，因而在食品机械中得到广泛的应用。

不锈钢主要应用于食品机械的泵、阀门、管、罐、锅、热交换器、浓缩装置、真空容器等方面。除食品机械外，食品清洗机械和食品运输、保存、贮藏罐以及因其生锈将会影响食品卫生的器具，也使用不锈钢。

机械名称

零部件名称

材料加热灭菌器水洗分类机水洗分类机消沫泵消沫泵油分离机牛奶分离机胶体磨液体灌装封盖机装瓶压盖机浸油设备热交换器全部主轴叶片、叶轮泵壳、叶轮消沫筒转子分离片定子、转子灌装罐酒阀冷凝器管子板、片1Cr18Ni9Ti0Cr14Ni6MoNb1Cr18Ni9TiZG1Cr171Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti2Cr131Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti

表1我国部分食品机械中不锈钢的使用情况

续表l我国部分食品机械零件中不锈钢使用情况

机械名称零部件名称材料过滤机和面机冰淇淋机磨浆机上、下盖搅拌轴、料桶料斗支承座主轴1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9TiZG1Cr133Cr13

三、钢铁材料

钢铁材料在耐磨、耐疲劳、耐冲击力等方面有独特的优越性。仍大量地应用于食品制粉、制面、膨化机械等。钢材主要用于食品机械的结构件。铸铁用得最多的是灰口铸铁，用在机座、压辊及其它要求耐振动、耐磨损的地方。球墨铸铁和白口铸铁则分别被用于综合机械性能要求较高和耐磨性要求较高的地方。表2我国部分食品机械零部件中钢铁材料使用情况类别

机械名称

钢铁材料

钢

铁食品机械冷藏柜

饼干机、糕点机和面机旋转压片机馒头机桃子自动去皮机绞肉机灌肠机切片机16Mn,39CrMnSi

4545GCr15A3,45A3,4545,T8,40Cr45A3,45,65MnHT200HT250KT350HT200HT200QT500HT200HT250HT200HT200HT150续表2我国部分食品机械零部件的材料使用情况

类别机械名称钢铁材料

钢铁食品机械糕点烘烤机绞肉机面条机食品膨化机香肠拌料机牛奶分离器灭菌器烘干组合机水洗分离机压滤机洗瓶纲粉碎机45硅钢片45,65Mn20,45A3,45,AlA,38CrMo4508F,A3,40CrA340CrA3,4520A3,45,40CrA3,65Mo,45HT200

白口铸铁HT200HT150HT150HT200

HT200HT150,HT200

四、有色金属

食品机械中的有色金属材料，主要是铝合金和铜合金。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，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，另一方面因腐蚀产物进入食品而有害于人们身体健康。铜合金主要使用于管材。

表3铝材对于各种食品的适应性

食品名称

适、否食品名称

适、否酒类威士忌啤酒葡萄酒白兰地饮料类橙汁果汁苏打水葱汁柠檬汁樱桃汁BAA—BC

BBCABA食品类芥末脂肪类食盐醋鱼肝油巧克力蜂蜜面包曲人造黄油乳品、加糖制品含水碳酸BACB—CAAAAAA

续表3铝材对于各种食品的适应性食品名称适、否

食品名称适、否

咸菜类盐水或咸菜水咸黄瓜小咸鱼盐菜类醋泡元白菜BBBCB—C

糖块奶粉奶酪乳糖黄油牛奶AAACAA

五、非金属材料

使用在食品机械与设备上的非金属材料主要是塑料。常用的塑料有聚乙烯、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、环氧树脂、聚酰胺、各种规格的泡沫塑料、有机玻璃等。与传统的结构材料相比，塑料有一系列的优点：

密度小，平均为黑色或有色金属的1/5～1/8。机械加工量少，生产成本较低。例如，用注塑代替金属，工时可减少为1/5～1/6，工序减少为1/5～1/10。费用为1/2～1/6。化学稳定性高。具有良好的摩擦特性。有良好的吸收噪音和隔音性能。有好的耐震性和抗附着特性能。其缺点为：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。六、材料的耐蚀抗磨表面处理

食品原料通常属于弱酸、中性、弱碱性。食品中有机酸具有与强酸、强碱不同的腐蚀特性，具有独特的腐蚀作用。食品中的腐蚀性物质有：醋酸、柠檬、苹果酸等低级脂肪酸以及酒石酸、乳酸；食盐、无机盐类。这些腐蚀性物质与机械零部件相接触，使材料腐蚀，并造成金属离子溶入食品中，可能损害人体的健康或破坏食品的风味。机械还会发生摩擦腐蚀。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机械零部件进行喷涂、涂装以及电镀、刷镀等表面处理。喷涂主要指热喷涂，以金属、塑料或陶瓷粉末通过火焰以半熔融状态吹附到工件表面，形成了具有耐蚀、耐磨等特性的涂层。

1.镀层的材料不含毒性，不得给食品带来异味或影响食品的风味。2.工艺上应保证避免基体锈蚀和镀层的剥落。3.镀层应有高的机械特性，与基体延展性相同,与基体牢固地接合。4.必须得到均匀的晶粒镀层和要求的镀层厚度。5.镀层应对食品介质、洗涤剂成分、大气的影响具有高的化学稳定性、良好的装饰和保护特性。中国食品机械行业发展现状与2010年市场预测及分析（一）中国食品机械行业基本情况

中国食品机械行业起步于70年代末，形成于80年代，80年代末90年代初实现高速发展，平均增长率为30％左右。据1995年底不完全统计，全国食品机械行业拥有县以上企业1920家，共有科研单位70余个，科技人员4000多人，全行业职工人数40多万人，工业总产值110亿元，全员劳动生产率2万元／(人·年)，产品品种约1700种。近年来，整个行业一直保持稳定增长的势头，形成了一个按市场经济相对独立发展的工业体系，其主要发展标志是：（1）形成了一批重点骨干企业。（2）形成了一批既能满足国内市场需要，也能参与国际竞争的拳头产品，畅销国内。主要出口设备为方便面生产线、胶体磨、饺子机等十几种产品。（3）形成了以部属科研所为龙头，地方科研所为骨干，企业科技力量为基础的科技队伍及科技开发能力，为行业科技发展发挥了重要作用。（4）形成了一个配套的食品工程专业教育体系，造就了大批专业技术人员。

（二）中国食品机械发展面临的主要问题

食品机械工业仍然满足不了我国食品工业发展的需求，主要是产品品种少、技术水平低、产品质量差、成套性不强。与工业发达国家相比，则差距更大，产品品种缺30％～40％，技术水平落后20～30年，产品质量不稳定，寿命短，外观质量差，许多工程项目不能成套生产和供应装备。

在产品品种方面，单机比例大、成套数量少，新技术生化食品机械仍有许多空白，简单的或同类产品有多家生产，技术含量高、制造难度大的产品发展缓慢。在技术水平方面，我国食品机械技术水平还比较低，主要产品达到70年代国际水平的约占60％，达到80年代国际水平的约占20％，达到90年代初国际水平的约占5％，其余产品为60年代或以前的水平，从整体水平看，比发达国家几乎落后20年。在产品质量方面，仍存在着性能低、寿命短、稳定性和可靠性差等问题，特别是近年来，一些假冒伪劣产品不断充斥市场，给用户带来极大危害。

（三）2010年中国食品机械市场需求与发展目标预测

根据食品工业发展纲要提出的2000年食品工业总产值为7000亿～7600亿元，2010年达16600亿～21600亿元的总目标，2000年按食品工业总产值的3％来计算食品机械产值，2010年按食品工业总产值的3.5％(机械出口进一步扩大)来计算食品机械产值，则2000年食品机械产值将达210亿～228亿元，这比1995年的110亿元翻了一番；2010年食品机械产值将达580亿～756亿元，这比2000年的产值翻了一番多。2000年我国食品机械产品品种可达2200种，2010年可达2800多种。2000年我国食品机械产品平均水平达到发达国家80年代中期水平，与发达国家的差距缩短到15年左右。2010年食品机械产品平均水平达到发达国家2000年的水平，与发达国家的差距缩短到10年左右。

（四）2010年以前中国食品机械发展重点

1.粮油副产品的深加工设备利用低温脱溶和脱毒处理大豆粕；花生粕、菜籽粕、棉籽粕及玉米胚粕等的加工设备，以及米糠、麸皮等综合利用的加工设备。

2．油脂加工膨化浸出设备

“膨化浸出机”是目前国际上油脂加工中的先进技术，可替代传统油脂浸出成套设备中破碎、软化、轧坯、浸出四个工序中的分设备。

3．大型玉米深加工综合利用成套设备

（四）2010年以前中国食品机械发展重点4．大型淀粉加工成套设备5．高度自动化水果加工成套设备

其中包括电脑水果分级机和坏次果自动剔除设备、柑橘剥皮机、橘子分瓣机、果实去核机等。6.蔬菜深加工技术7．大中型番茄加工成套设备

番茄酱、番茄沙司、面包伴侣成套设备。8．大中型牲畜屠宰加工设备猪、牛等大牲畜

9．肉及肉制品加工配套设备冷却肉、配菜或调理肉食、火腿肠等熟肉制品，发展完善屠宰动物的内脏、血液、皮、骨、羽毛和各种腺体等的综合利用技术和设备，并应用分离、提纯技术处理废弃物，开发具有功能性和生理活性的物质。10.果胶加工成套设备水果加工中的副产品利用，果皮生产果胶11．果汁香味回收装置12．方便食品加工设备副食、小吃食品实现方便化，主食方便化，如方便面条、方便米饭、方便粥、方便水饺以及东方式传统方便食品。13．水产品加工及综合利用技术微冻保鲜、仿真工程食品、食品添加剂制备、废弃物综合利用技术和设备。14．食品冷杀菌技术15．超临界优选萃取技术16.超声波均质机细化技术17．挤压膨化技术

18．膜分离技术

19．微胶囊化技术

20．高压处理技术

21．真空应用技术

22．食品生物技术

八、本课程的重要性、内容、目标及考核方式

（一）重要性1．食品机械与设备是食品科学与工程专业重要的专业课之一。2．食品加工工艺是由设备硬件实施完成的，没有硬件软件不可能实现。3．同一工艺可以有不同的设备配套，只有系统地掌握设备的结构、工作原理和分类，才可以对其进行优选与配套。

4．工作中直接面对的是工厂中现有的生产线设备，不可能也不允许把每个设备拆开来让你看一看，即使有机会打开某一设备，若缺乏理论知识，也很难弄懂。

5．硬件是由人控制的，只有掌握设备的结构、工作原理，才可以最大化、高效地利用硬件资源，从而保证产品的质量。

6．只有掌握设备的结构、工作原理，才有可能找出出现质量问题的症结之所在，并解决之。7．现代社会生活节奏越来越快，人的时间愈来愈显得不够用，任何人没有时间也不可能掌握所有知识；同时现代社会生产是高度专业化的，其分工愈来愈细，我们不可能有求其他专业人员掌握食品设备，只有食品专家才有必要也必须有时间并花时间掌握设备的结构、工作原理。8．食品工程技术人员在食品工厂的技术格局中处于核心地位，是指导全局的人，若缺乏硬件知识，乍能指导别人呢？斗式提升机斗式提升机bucketelevator

又称斗式升运机，是环绕在驱动轮（头轮）和张紧轮上的环形牵引构件（畚斗带或钢链条）上，每隔一定距离安装一畚斗，通过机头（鼓轮、链轮）驱使而带动牵引构件在提升管中运行，完成物料提升的专用设备。斗式提升机分类：按输送物料的方向可分为倾斜式和垂直式两种；按畚斗深浅分：深斗型、浅斗型、尖角斗型按不同的牵引机构，可分为皮带斗式和链条斗式

(单链式和双链式两种）；按输送速度可分为高速和低速两种。优点：占地面积小，可把物料提升到较高的位置(30-50m)，生产率范围较大(3-160m3/h)

结构简单，工作安全可靠，可以垂直或接近垂直方向向上提升，提升高度大。横向尺寸小，节约占地面积，有良好的密封性，能减少灰尘污染。

缺点：过载敏感，必须连续均匀地供料，结构上应设停电刹车装置。（一）应用范围及特点

在食品连续化生产中，有时需将物料沿垂直方向或接近于垂直方向进行输送。由于采用带式输送机倾斜输送时，倾角必须小于物料与输送带的静摩擦角，因此输送物料方向与水平方向的角度不能太大。当输送倾角大于静摩擦角时，应采用斗式提升机。如酿造食品厂输送豆粕、散装粉料、罐头食品厂把蘑菇从料槽升送到预煮机、番茄、柑橙制品生产线中经常采用。应用范围：（二）结构及工作原理1、结构

料斗是提升机的盛料构件，根据运送物料的性质和提升机的结构特点，料斗可分为三种不同的形式，即圆柱形底的深斗和浅斗及尖角形斗(如图所示)。深斗斗口呈650的倾斜，斗的深度较大，用于干燥、流动性好、能很好地撒落的粒状物料的输送(如图a所示)。料斗

（b）图所示为浅圆底斗，斗口呈450倾斜，深度小。它适用于运送潮湿的和流动性差的粉末、粒状物料。由于倾斜度较大和斗浅，物料容易从斗中倒出。深斗和浅斗在牵引件上的排列要有一定的间距，斗距通常取为2.3～3.0h(h为斗深)。斗一般用2～6mm厚的不锈钢板或铝板焊接、铆接或冲压而成。

如图（c）所示为尖角形料斗，它与上述两种斗不同之处是斗的侧壁延伸到底板外，使之成为挡边，卸料时，物料可沿一个斗的挡边和底板所形成的槽卸料。它适用于粘稠性大和沉重的块状物料的运送，斗间一般没有间隔。

料斗的主要参数是斗宽R、间距L、容积V和高度h,A及斗的形式，这些参数可从有关产品目录中查取。牵引构件

(1)斗式提升机的牵引件，一般有胶带和链条两种，胶带的结构和带式输送机的相同。料斗用特种头部的螺钉和弹性垫片固接在牵引带上，带宽比料斗的宽度大30-40mm。

(2)链条常用套筒链或套筒滚子链。其节距有150、200、250mm等三种。当料斗的宽度较小(160-250mm)时，可用一根链条固接在料斗的后壁上，斗的宽度大时，用两条链条固接在料斗两边的侧板上，即借助于角钢把料斗的侧边和外链板相联。牵引构件选择取决于升运机生产率，升运高度和物料特性。胶带用于中小生产能力工厂，中等提升高度，适合于体积和比重小的粉状及小颗粒物料。链条是在较高生产率和升运高度较高以及升运较重物料情况下采用。物料从提升机底部供入，通过以一定间隔安装在输送带上的料斗经过下端时，掏取物料向上提升至头部，绕过上部头轮时依靠离心力卸载，为了保证彻底卸出物料，料斗需要具有一定的速度，从而实现竖直方向内运送所物料。2、工作原理

如图所示为倾斜式斗式提升机。为了改变物料升送的高度，以适应不同生产情况的需要，料斗槽中部有一可拆段，保证提升机可以根据需要调整输送距离。支架也是可以伸缩，用螺钉固定。支架有垂直(如图中支架lA)和倾斜(支架2A)两种。倾斜支架固定在槽体中部，有时为了移动方便，机架装在活动轮子上。3、装料方式

斗式提升装料方式有吸取装入（即挖取法）和直接装入（撒入法）。

挖取法是将物料由底部加入，再被运动着的料斗所挖取提升。这种方法适用于中小块度或磨损小的粒状物料。

撒入法即物料由下部进料口直接加入到运动着的料斗中而提升。这种方法适用于大块和磨损性大的物料，料斗有密封装置，以防物料在料斗之间抛撒料，料斗速度低，一般不超过1m/s。

物料装入料斗后，提升到上部进行卸料。卸料时，要根据原料特性采用卸料方式，卸料方式有离心抛出、靠重力下落和离心与重力同时作用等三种形式，依靠离心力作用卸料的方式称离心式；靠重力作用卸料的方式称为无定向自流式；依靠重力和离心力同时作用的卸料式称为定向自流式。分别适应如下场合：4、卸料方式

①离心式如图a)，适用于物料提升速度在1～2m/s左右；利用离心力将物料抛出，斗与斗之间要保持一定的距离。离心式卸料适用于粒度较小而且磨损性小的物料；②无定向自流式如图b），物料靠重力作用卸出，适用于低速（0.4～0.6m/s）运送的物料，物料沿前一个料斗的背部落下。适合提升大块度、比重较大、磨损性大和易碎的物料；③定向自流式如图c），用于提升速度较低（0.6～0.8m/s），适用于流动性不良的散状、纤维状物料或潮湿物料。

重力和离心力合力R的大小与方向都随着料斗的位置改变而改变，但合力R作用方向的延长线总与驱动轮的垂直中心线相交于同一点P，这点叫做极点，极点至驱动轮中心距离称为极距h。

实验研究表明，当h≤r2时(如图所示)，即当极点的位置在驱动轮的圆周以内时，离心力F就大于重力P，这时物料将朝料斗的开口运动，从而使料斗作离心式卸料。当速度较低时，h≥r1时，即极点在料斗质心的圆周外，离心力F小于重力P(如图所示)，则料斗作无定向自流式卸料。当速度中等时，r1≥h≥r2，则料斗作定向自流式卸料。要使料斗按一定的形式进行卸料，必须按式h＝895／n2来决定驱动轮的转速和驱动轮的直径。生产率的计算

qm=3600Vυψρ/d

（t/h）

V为料斗容积（m3）

υ为料斗速度（m/s）

d为相邻两料斗中心距，可取=2.3-3.0h，斗连续布置时a=hρ为物料堆积密度(t/m3)ψ为料斗充填系数,为斗的实际容积与理论容积之比，其值的大小取决于物料种类、性状及充填方法。对于粉状及细颗粒状干燥物料ψ=0.75-0.95，谷物ψ=0.70-0.90，水果ψ=0.50-0.70

。计算时，一般先确定斗的的尺寸及间距，依式求出V，选定驱动轮半径，求驱动轮转速n，再校核极距h是否符合所需的卸料方式。

（三）生产率的计算五、振动输送机振动式输送机俗称振槽，主要由输送槽、激振器、主振弹簧、导向杆、平衡底架、进料装置、卸料装置等部分组成。输送槽用于输送物料，底架主要平衡槽体的惯性力，减小传到基础的动载荷。激振器是动力源，产生周期性变化的激振力，使输送槽与平衡底架持续振动。（一）构造主振弹簧3支撑输送槽，通常倾斜安装，斜置倾角为ß（振动角），其作用是使振动输送机有适宜的近共振工作点，便于系统的动能和势能相互转化，有效地利用振动能量。导向杆4的作用是使槽体与底架沿垂直于导向杆中心线作相对振动，它通过橡胶铰链与槽体和底架连接。进料装置1与卸料装置8用来控制物料流量，通常与槽体软连接。

输送机的槽是一个长方形浅盘，槽宽为400～800mm，槽长一般为8～10m，槽边高度为50～200mm，视生产率大小而定。弹性摇臂倾斜安装，其与铅垂线的夹角为a，间距约lm。曲柄半径为15～30mm，槽的振动频率为250～400r／min。由于曲柄半径远小于摇臂的长度，故糟的运动可近似地看作是往复直线运动，其方向与水平成α角（图1－13），α＝16°～20°。振动输送机工作时，激振力作用于输送槽体，槽体在主振板弹簧的约束下作定向强迫振动，装在槽体上的物品受到槽体振动的作用断续地被输送前进。（二）工作原理当槽体向前振动时，依靠物料与槽体间的摩擦力把运动能量传递给物料，使物料加速运动，此时物料的运动方向与槽体的振动方向相同。当槽体向后振动时，物料因受惯性作用，仍将继续向前运动，槽体则从物料下面往后运动，由于运动中阻力的作用，物料越过一段槽体又落回槽体上。当槽体再次向前振动时，物料又因受到加速而被输送向前。如此重复循环，实现物料的输送。振动输送机具有产量高、能耗低、工作可靠、结构简单、外形尺寸小、便于维修等优点；目前在食品、粮食、饲料等部门广泛用于输送块状、粒状和粉状物料；当制成封闭的槽体输送物料时，可改善工作环境；一般不宜输送粘性大的或过于潮湿的物料。（三）工作特点及应用范围六、气力输送装置运用风机（或其他动力设备）使管道内形成一定速度的气流，将散粒物料沿一定的管路从一处输送到另一处，称为气力输送。食品工厂散粒物料种类很多，如面粉、大米、糖、麦芽等。优点：与机械输送相比，其系统结构简单，只有通风机是运动部件，投资成本低；输送路线能随意组合、变更，输送距离达；输送过程中能使物料直接降温，有利于产品质量及物料贮存；密封性好，可有效地控制粉尘外扬，减少粉尘爆炸的危险性，保证了安全生产，改善了劳动条件；工艺过程容易实现自动化。（一）工作特点及应用范围缺点：（1）动力消耗较大，噪声高。（2）管道以及与物料接触的构件易于磨损。（3）对输送物料有一定的限制，不宜输送易于成块粘结和易破碎的物料。根据物料的流动状态，气力输送按基本原理分为：悬浮输送（利用气流的动能进行输送，输送过程中物料在气流中呈悬浮状态）；适宜于干燥的、小块状及粉粒状物料，气流速度较高，沿程压力损失较小，但功耗较大，且可能造成物料的破碎。推动输送（利用气体的压力进行输送，物料在输送过程中呈栓塞状态）；除能输送粉粒状物料外，还能输送潮湿的和黏度不大的物料。（一）分类及基本类型食品工业中多采用悬浮气力输送装置其基本类型包括吸送式压送式混合式1、吸送式气力输送装置是借助于压力低于0.1MPa的空气流来输送物料的。工作时，系统的输料段内处于负压状态，物料被气流携带进入吸嘴1，并沿输料管移动到物料分离器3中，在此装置内，物料和空气分离，而后由分离器底部卸出，而空气流被送入除尘器4，回收其中的粉尘。经过除尘净化的空气排入大气。吸送式气力输送装置按系统工作压力可分为低真空吸送式（工作压力在-20kPa以内）高真空吸送式（工作压力在-20kPa--50kPa范围）。特点：吸送式气力输送装置无尘土飞扬，可以从一处或数处获取物料向一处输送。其供料器简单，但谢料器和除尘器的密封性要求高。处于对净化排风因素的考虑，有些装置配置成循环式系统，通过在风机出口处设旁通支管，部分空气经过布袋除尘器净化后排入大气，而大部分空气则返回接料器再循环。循环式气力输送系统适用于输送细小、贵重的粉状物料。2、压力式气力输送装置是在高于0.1MPa的条件下进行工作的。进料端的鼓风机1运转时，把具有一定压力的空气压入导管，物料由密闭的供料器2输入输料管3。空气与物料混合后沿着输料管运动，物料通过分离器4、卸料器卸出，空气则经过除尘器5净化后进入大气。压送式气力输送装置按系统工作压力可分为低压输送式（工作压力在50kPa以下）中压输送式（工作压力在0.1MPa左右）高压输送式（工作压力在0.1—0.75MPa范围内）。压送式气力输送装置便于设置分支管道，可同时将物料从一处向几处输送，适合大流量、长距离输送，生产效率高。但管道磨损较大，密封性要求高，供料器较复杂。3、混合式气力输送装置混合式气力输送装置由吸送式和压送式两部分组合而成。在吸送段，通过吸嘴1将物料由料堆吸入输料管2，并送到分离器3中，从这里分离出的物料，又被送入压送段的输料管6中继续输送。优点：兼具气送式和压送式的优点，既可以从几处吸取物料，又可以把物料同时输送到几处，输送的距离较长。缺点：是带粉尘的空气要通过风机，使工作条件变差，整个装置结构复杂。由供料器、输送管道及管件、分离器、卸料器、除尘器、风机等组成。（二）主要构件气力输送系统中供给或排放物料的装置，同时要闭风。供料器用于向负压输送管中供料，常用吸嘴诱导式接料器。吸嘴：有单筒吸嘴和双筒吸嘴等多种不同形式。常用的为双筒式直吸嘴。吸送式供料器双筒式直吸嘴主要由与输料管连通的内筒和可以上下移动的外筒构成。物料和空气混合物在吸嘴的底部，沿内筒进入输料管，而促进料气混合的补充空气由外筒顶部经两筒环腔后，从底部的环形间隙导入内筒。通过改变环形间隙即可调节补充风量的大小，获得较高的效率。吸嘴适用于输送流动性好的物料，如小麦、豆类、玉米等。诱导式接料器：广泛用于低压吸送系统。物料沿矩形截面自流管1下落，经过圆弧淌板的诱导，转向上抛，在接料器底部进入气流的推动下直接向上输送。混合物流先通过气流速度较高的小截面通道，然后进入输料管。在进料管的下端，安装插板活门4以便接料器堵塞时，清除堆积的物料。特点：诱导式接料器具有料、气混合好，阻力小的特点，适宜输送粉状及颗粒状物料。诱导式接料器：使用于低压系统，料气混合好，阻力小三通式接料器：有水平三通式、直立式三通式应具有良好的密封性，以避免空气泄漏。按其作用原理可分为叶轮式喷射式螺旋输送器式容积式。压送式供料器叶轮式供料器：物料由加料斗自流落入叶轮3的上部叶片槽内，当叶片槽转到下部位置时，物料在自重作用下进入输料管中。装置中设有与大气相通的均压管2，使叶片槽在到达装料口前，将槽内高于大气压力的气体排出，降低槽内压力，便于装料。特点：这种供料器气密性好，不损伤物料，可定量供料，供料量可通过叶轮转速调节，常用于粉状和小块物料的中、低压输送。喷射式供料器：压缩空气从喷嘴的一端高速喷入，因料斗下方的通道狭窄，气流速度较高，静压低于大气压力，使得料斗内的物料进入供料器。在供料出口端有一段渐扩管，其作用是降低管内气流速度，提高静压，达到输送物料所必需的压力能。其料斗下部处于负压状态，所以没有空气上吹现象，这样料斗可以为敞开式的。特点：由于气流速度变化而导致能量转换的这部分损失很大，使得整个系统的输送量和输送距离均受影响，该供料器适用于低压短距离输送。螺旋输送器式供料器：适用于粉料输送，螺旋叶片的螺距沿出料口方向逐渐变小，物料逐渐充满机槽，并被压实而形成气密结构，压实部分一般有3-4个螺距。输料管是连接供料器和分离器的管道，并用来输送物料，一般采用圆管。输料管的布置形式及结构尺寸的选择对气力输送装置的生产率、能耗和可靠性等有重要影响。在设计、选择输料管及其管件时，应力求密封质量好、运动阻力小、拆装方便和不污染物料。气力输送的输料管直径通常为50-200mm，其内径取决于空气流量和所取得气流速度。输料管的厚度根据被输送物料的物理性质和输送类型选定。输料管用于将被运送物料从混合气流中分离出来。分离器的形式很多包括：重力沉降的重力式冲击沉降的惯性分离式摩擦沉降的离心式其中离心式分离器最为常见。分离器离心式分离器：又称旋风分离器，利用两相流旋转时离心力的作用使料气分离。物料及空气两相流由上部进气口4沿切向方向进入，物料在离心力作用下，被抛向筒壁，同壁面撞击、摩擦而逐渐失去速度，并在重力作用下向下作螺旋线运动，最后滑落到圆锥筒下部出口。螺旋向下运动的气流在到达锥体的底部后，沿分离器的轴心转而向上，形成螺旋向上的气流从分离器上部的出口2排出。进入分离器的物料受离心力F和重力G的作用，二者之比为分离性能系数SS=F/G=υ2/gr其中，υ为颗粒切线速度，r为颗粒旋转半径，g为重力加速度。颗粒越小，越难以与空气分离。对于某粒径能够分离出的颗粒质量占实际含有的颗粒质量的百分比称为旋风分离器的分离效率，S越大，分离效率越高。旋风分离器的结构型式有圆柱型和涡壳型两种。提高旋风分离器分离效率和处理能力的措施包括：提高气流速度；缩小分离器直径；并联若干个旋风分离器，可在保证分离效率的同时，提高处理能力。用于将物料从分离器中连续或间歇卸出。因同时具有防止空气进入气力输送系统的功能，又被称为关风器。通常的卸料器有：叶轮式螺旋式双阀门式卸料器用于拦截或回收排出的含尘气流的微细粉粒。气力输送系统中常用的有：离心式除尘器布袋式除尘器水浴式除尘器其中离心式除尘器的构造及工作原理类似离心式分离器；水浴式除尘器则通过使含尘气流通过淋水空间或水体而将微细分离或纤维分离出来。除尘器袋式除尘器的是一种利用有机或无机纤维过滤布，将气体中的粉尘过滤出来的净化设备。过滤布多做成布袋形，因此又称为布袋除尘器。脉冲吸气式布袋除尘器具有完善的清理机构和反吹气流装置，因此除尘效率高达98%以上。是气力输送系统的动力源。悬浮输送的气力输送系统需要采用流量较大的离心式风机。风机根据排气压力不同，分为：高压（表压3-5kPa)中压（表压1-3kPa)低压（表压低于1kPa)

风机作为气力输送系统气源的风机是系统最重要的设备，系统的工作效率、容量、经济指标等在根大程度上都取决于风机的正确选择与操作管理。通风机的主要性能参数：流量、压力、功率、效率。它们之间的关系是相互联系又相互制约的，可通过试验方法求得。通风机的性能曲线是在风机试验标准所规定的条件下测得的风机压力、功率、效率与流量之间的关系曲线（图l－30）。（图l－30b）的压力性能曲线的最高点为K，K点左侧区域为不稳定工作区，易产生异常的噪音和较大的振动。为使风机安全稳定运转，应使风机在K点右侧稳定工况区运行。通风机还需要在较高的机械效率状态下运行，在实际工作中一般规定在不低于最高效率点的85%的工况下运行。气力系统的工作状况不仅与风机的性能有关，而且还与网路特性有关。气力系统的工作状况不仅与风机的性能有关，而且还与网路特性有关。网路的性能曲线为抛物线（图1-31），阻力系数越大，抛物线越陡。风机在气流输送系统中工作时，必须同时满足风机和网路的性能曲线，二者的交点A（图1-32）就是系统中风机的工作点。在A点处，网路的流量等于风机的流量qmA,网路的阻力损失等于风机的静压。因风机的工作点是由上述两条性能曲线来决定的，只要改变其中任意一条性能曲线，就可以改变风机的工作点，以调整风机的风量和风压。风机的调整就是利用网路和风机的性能曲线来改变风机的流量，以满足实际工作需要。具体有以下几种方法：（l）改变风机的转速因风量与转速成正比。这种调节方法虽无附加的压力损失，但需要有一变速装置，另外，电动机功率与转速成三次方的变化关系，所以增大转速，在经济上不一定可取，只宜在调节范围不大的，情况下采用。（2）用节流装置（闸门或孔板等）调节风量

在风机出口端节流只改变网路性能曲线，而入口端节流可同时改变风机及网路的性能曲线。采用节流装置调节时，风机的全压除用于克服网路阻力外，还有一部分用于克服节流装置的阻力。由于这种调节方法最简单得到普遍应用。（3）调整网路阻力当调节幅度过大时，需换用合适的风机。否则风机在非工作区运行，动力消耗过大，很不经济。

1、调查研究：了解物料的性状、输送线路、距离等条件。2、确定输送方式和输送能力。3、确定系统中主要部件的类型，绘制网路布置示意图。4、确定各输送管道的计算输送量和输送浓度比。5、确定各输送管道的气流速度，按照各管道内不同性质的物料采用适当的气流速度。（二）设计计算程序6、计算各管道的输送空气量及系统总空气量。7、确定各管道内径，垂直高度，水平长度及弯头的数量，弯角，管路的结构和路线。8、确定三通，分叉管，汇集管及排风管，风帽等的形式，尺寸和数量。9、确定系统的压力损失，使各管阻力大致平衡。10、根据系统的总风量和总压损确定所需风机的型式和容量。11、确定所需电机的型号和容量。七、料仓与喂料器物料在输送过程中，为协调工作和暂时存储物料，需要设置料仓。1、料仓形状及尺寸设计常见几何形状有锥形、角锥形和带锥底的圆柱形。仓壁的倾角应能保证物料无停歇地卸出，其角度最小值取决于物料对仓壁的摩擦因数，一般比物料对仓壁的静摩擦角大5-10度。（一）料仓料仓的形状、尺寸设计必须满足：（1）足够的强度和刚度且轻便；（2）能最充分利用其有效容积；（3）物料在自重作用下，以流动方式通过料仓排料孔并完全卸出。2、物料从料仓卸出过程：不同粒度的散粒物料从料仓排料孔卸出时，会出现两种基本的排料形式：（1）“标准”排料形式——排料孔上方物料呈柱状运动，物料面呈漏斗状。出现于仓壁倾角较小的料仓，物料卸出的速度随排料孔尺寸的增大而提高。仅用于周期性存料的料仓；（2）“流体”排料形式——全部物料如流体般向下移动。出现于仓壁倾角超过“临界”值、料仓处于强烈振动状态下或料仓内具有类似流体物料的情况下，物料卸出速度与排料孔尺寸无直接关系。用于连续动作的料仓。排料形式的确定和存储仓的操作方式、工作条件及物料的状态等因素有关，必须进行具体分析。3、料仓排料孔上方的物料成拱现象及其消除措施：由于相互粘结或应力分布的原因，物料在料仓排料孔上方有时会形成坚固的拱，破坏了料仓工作的可靠性，甚至造成整个系统工作的中断。通过排料孔附近的料仓结构设计，可避免稳定拱结构的形成。料仓的排料孔尺寸必须大于成拱孔尺寸，对于圆形排料孔，颗粒物料的料仓排料孔最小直径为颗粒最大尺寸的3-6倍。避免成拱的料仓锥部形状可设计为非对称形状、象鼻形、二次料斗等，还可通过设置减压构件——嵌入体来实现，如在排料孔上方装设挡板，从而减少了排料孔附近物料所受的压力。为破坏已形成的拱，需要设法消除或削弱已成拱物料自由表面上的压应力，以及物料颗粒相互间和与仓壁间的摩擦力。常见的方法有：机械搅拌法——直接利用机械构件破坏拱结构；气动法——通过压缩空气的动力作用破坏拱结构；机械振动法——通过振动料仓壁来防止成拱，振动器有气动式、电磁式或超声波式等。喂料器是安装在料仓排料孔下方的一种能够稳定供给后续设备（包括计量填充、计量配料等工艺设备）物料的供料装置，通过改变其工作构件的运动或结构参数可准确调节物料流量。（二）喂料器1、喂料器分类：带式喂料器：一般长度为0.9-5m，速度较低，多为0.05-0.45m/s，适用于水平或微倾斜方向供送粉状以至中等块度、干的和潮湿的物料。螺旋式喂料器：一般采用变螺距螺旋，可提高排料的精度，通过改变螺旋转速可调节排料量，适用于不怕碎、研磨性小、易流动的粉粒状物料。盘式喂料器：利用刮板与旋转的圆盘来刮落物料。通过垂直移动装设在料仓排料孔处的套筒圈或改变刮板的位置，可方便地调节排料量。圆盘转速一般为4-7r/min，适用于料仓排料孔尺寸大、流动性不好的物料，一般用于粉状到中等粒度的干物料。滚筒式喂料器：当滚筒旋转时，物料在摩擦力作用下由料仓排料孔均匀地卸出，适用于各种类型的物料，一般滚筒圆周速度为0.025-1m/s。滚筒式蔗渣喂料器蔗渣依靠重力进行下落运动，进入喂料器。喂料器入口处有两向内旋转的小滚筒，强制蔗渣进入，下部是大滚筒,大滚筒、小滚筒上均有齿状条，依靠锯齿的转动力矩把蔗渣带动,通过调速电机调节滚筒转速的快慢，就可改变蔗渣的投放量。叶轮式喂料器：用于粉状、粉粒物料，密封性好，生产率为10-20m3/h。振动式喂料器：因振幅小，频率高，物料在槽内可作一定的跳跃运动，具有较高的生产率，适用于供送块度达50-100mm，研磨性的物料。**固体物料分选机械固体物料分选机械**第一节概述第二节散粒体物料分选机械第三节块状物料分选机械**物料分选：将一种混合物料按照一定的原则分成两种或两种以上具有不同特点的物料的操作过程。目标：产品品质控制生产过程控制设备安全操作：原料预处理成品分离残次品剔除**第一节概述一、固体物料分选的意义：1保证产品统一规格；2提高原料利用率；3便于加工，提高质量；4降低成本；5便于机械自动化。**第一节概述

**

在食品物料质量评定和管理中，要对物料进行多种方法的检测，并根据检测结果对产品分级分类。食品物料分级分类的主要目的是商品达到标准。原料在种植、采收、贮藏、加工过程中，受到外界因素影响，地域的差别，同一品种产品的品质有较大不同。只有通过分级分类，才能按级定价，有利于收贮、销售、包装和消费。

食品物料分级分类不仅可以贯彻优质优价的原则，推动食品物料生产管理新技术的应用和发展，进一步提高产品质量。对于果蔬产品，通过分级分类，剔出病虫害果和技术装备损伤果，可以减少贮运输中的损失，减轻病虫害的传播。对不同成熟度和新鲜度的果蔬分别贮藏，以降低成本和减少浪费。**食品物料的一般质量特性包括：大小、形状、密度、表面和内部颜色、水分含量、油含量、弹性、坚实性、气味等。分选技术装备是根据被分选物料中不同等级品之间的一种或几种性质的差异来进行分离的技术装备。物料分选的基本思路：利用物料间在物理、化学、生物性状等方面存在的差异，加以适用可行的方法进行分选。二、固体物料分选要素：1物理性状：水分含量、粒度、重量、表面形状、质地、颜色、磁性。2化学性状：成分、游离脂肪酸指数、含脂肪食物的酸败度、风味、气味。3生物性状：发芽情况、虫害、病害、成熟度、含菌数。**三、分选机械性能评价评价分选机械的性能一般主要从分选效率和生产能力两个方面进行，不同的分选机械具体评价指标不同，以含有大小两种粒子的物料分选机械为例说明：假设将由粗粒A和细粒B组成的二元物料体系，按照粒子的实际大小分成A’和B’两组，其性能指标包括：**1粗粒回收率ηc

：也称为筛上成分回收率，筛上效率，此值越接近1，表示A的回收效果越好；ηc=A’中的A质量/A的总质量2细粒回收率ηf

：也称为筛下成分回收率，筛下效率；ηf=B’中的B质量/B的总质量3细粒残留率：ηr=A’中的B质量/B的总质量**4Newton分级效率ηn

：ηn=ηc+ηf-1=ηc

（粗粒回收率）–ηr（细粒残留率）与机械效率不同，不仅与机械本身有关，还受到被分选物料的影响，即使是同一分选机，其ηn也不同。5产品中的成分含有率q：

q=A’中的A质量/A’的质量q值越接近1，表明产品的质量越高。**6部分回收率ηp

：其基准为粒径，分选具有曲线a粒度分布的混合物，粗粒侧为具有曲线b粒度分布的A’组，任意粒径径处被A’中所回收的百分比即称为部分回收率。若在粒径dp处的混合物质量为ma,其中的粗粒质量为mb，则部分回收率ηp为：ηp=mb/ma

×100%通常将部分回收率为50%时的粒径称为50%粒径，以dp50表示，并将它作为分选机的实际分级点。对于全粒径求得的部分回收率曲线称为部分回收率曲线。该曲线越陡，表明分选越精确。理想分选机的部分回收率曲线为通过基准点的垂线。**7生产率：生产率为1小时处理的原料量。对于多数分选机，在提高上述诸效率的同时每小时的处理量有所下降。有时因原料的种类、组成不同，其效率、生产率也要发生明显的变化。因此，在表示分选机的性能、生产力时，应注明被分选物料的种类、组成，当时的各效率值，当时的生产率等三个部分。**四、分选机械分类

水果、蔬菜是按颜色、损伤情况、大小和重量进行分级；**谷物和坚果的清理和分级一般利用下列原理和方法:1.空气动力学特性的不同--气流清选法;

2.颗粒大小的不同--筛选法;

3.颗粒形状的不同--精选;

4.比重的不同--干法比重分选和湿法比重分选;5.磁性的不同--磁选法;

6.弹性的不同--撞击法;

7.颜色的不同--光电分选法。****第二节散粒体物料分选机械一、气流分选机械气流清选:

利用物料的空气动力学特性特性进行分选的方法叫气流清选。气流分选一般是直接利用气流中颗粒的沉降速度或飞行轨迹等力学行为的差异进行分选的。在不同环境中，作用于气流中粒子上的力可能有重力、浮力、惯性力、静电力、磁力、摩擦力、附着力等，气流分选就是这些力的单独或组合利用。**空气动力特性：是指不同尺寸、表面状态、密度的物料与空气产生相对运动时受到空气的作用力也不同，以致它们在外力（包括空气作用力、重力及浮力）作用下表现出不同的运动状态。物料的空气动力特性常常用悬浮速度表示。物料悬浮速度愈小其获得气流方向加速度的能力愈强。因此，可以利用物料与杂质悬浮速度的不同进行分选。****气流分选机是一种利用空气悬浮原理将混合粉状物料分离为轻、重两部分的分选设备。

主要有重力型分级机、冲击力型分级机和离心力型分级机。**1、垂直气流清选机在垂直气流清选机中，气流沿铅垂方向由下向上流动。在异物清除操作中，气流常用于谷物中轻杂物的清选分离。**垂直气流中当P>G时,物料向上运动;当P<G时,物料向下运动;当P=G时,物料在气流中既不上升也不下降,而呈悬浮状态，那么这时的气流速度V为该物料的悬浮速度。**物料的悬浮速度是气流清选的主要理论依椐。由于谷粒与杂质的密度、大小和阻力系数不同，其选悬浮速度也不同，因此，只要控制气流速度大于轻杂质的悬浮速度，而小于谷粒的悬浮速度，则可将二者分离。

**2、水平气流分选机在水平气流分选机中，气流沿水平方向流动，颗粒在气流和自身重力的共同作用下因着陆位置不同而完成分选。当物料在水平气流作用下降落时，大的颗粒获得气流方向加速度的能力小，落在近处，小的颗粒被吹到远处，而更细小的颗粒则随气流进入后续分离器（如布袋除尘器、旋风分离器）被分离收集。水平气流重力型分级机适合较粗颗粒（≥200μm）的分级，不适于具有凝聚性

的微粉的分级。****水平气流中：物料在稳定水平气流中,同样受到重力G和气流作用力P的作用，物料必然沿合力方向运动，轨迹为抛物线。常用水平气流作用力与重力的比值表示物料在其中的空气动力学特性，并称其为物料的飞行系数，即

合力与重力的夹角越大，物料被气流带走的距离就越远。由于物料与杂质的飞行系数不同，其飞行的轨迹和距离就不同，从而达到分离的目的。3、旋风分选机旋风分选机是利用作用于气流中粒子的离心力进行分级的设备，通过作用于粒子的离心力与气流产生的阻力间的平衡进行粗粉、微粉的分级。旋风分离机通常用于微粉的分选，即从粉碎物中提取粒度合格的成品。**如果将处于这种平衡时的粒子视为球形粒子，则Dp2=18μυ/ρprw2Dp——粒子的直径（cm）；μ——空气的黏性系数[g/(cms)];υ——空气的流速（cm/s)；ρp——粒子的密度（g/cm3);r——分级场的半径（cm);w——转子的旋转速度（1/s).**以Dp为分级径，大于Dp的大粒子的离心力大，进入粗粉侧，小于Dp的小粒子由于空气产生的阻力大，进入细粉侧。要改变分级径，只要改变转子的旋转速度或空气的流速即可。

Dp2=18μυ/ρprw2**作为施加离心力的手段，可以让气流沿分级室切线方向进入，产生旋转气流，也可以在分级室内设置旋转机构。根据回转运动即涡流产生的条件，涡流可分为自由涡流和强制涡流两种；其中旋转速度与旋转半径成反比的涡流为自由涡流；旋转速度与旋转半径成正比的涡流为强制涡流。**筛选：根据物料几何形状及其粒度的不同，利用一层或数层静止的或运动的带有孔眼的筛面对物料进行分选的方法。由于筛选和重力分选的主要对象是谷物，就其性质而言，介于固体和液体之间而被称为散粒体。散粒体具有流动性和自动分级性能。**二、筛选机械（一）筛分原理筛选的任务：清理和分级筛选的原理：根据物料粒度（厚度、宽度）或形状的不同进行分选。根据物料粒度大小进行筛选，须配备适当的筛孔，使物料与筛面充分接触，并且具有适当的相对运动速度。**组成散粒体的颗粒都是固体，散粒体能在一定的限度内保持其原有的形状，这是它与固体相同之处；散粒体具有流动性，其保持形状的能力较小，这是它与液体相似之处。散粒体具有自动分级的性质。由粒度和比重不同的颗粒组成的散粒体，其各种颗粒相互均布，在受到振动或以某种状态运动时，散粒体的各种颗粒会按它们的粒度、比重、形状和表面状态的不同而分成不同的层次。**比重小、颗粒大而扁、表面粗糙的颗粒浮于上层；比重大、颗粒小而圆、表面光滑的颗粒趋于下层；中间层为混合物料。物料颗粒之间的摩擦力越小，空隙度越大，越易形成自动分级；物料的比重、粒度、形状和表面差别越大，分级而形成的层次越清楚，反之，各层界限就不十分明显，特别是中间层。

**自动分级的特性为筛选和重力分选创造了有利的条件。产生自动分级的原因，一般的看法是：1)流动的谷粒具有液体的性质，颗粒受浮力作用比重小而颗粒大的上浮。

2)谷物在流动时松散，孔隙度变大，颗粒之间的摩擦力变小使性质不同的颗粒产生分级。**（二）筛面结构筛体多为平面结构，也有少数是柱面（圆柱面和棱柱面）结构；筛有冲孔筛、编织筛、栅筛等；常见的筛孔形状有圆形、正方形和长方形；筛面材料有金属、蚕丝、锦纶丝等。**冲孔筛面是在金属板材上按一定排列形式冲制出所需要的筛孔，其规格直接用孔径标出，这种筛面的孔径精确、均匀，可冲制的孔型较多，适宜于筛分精度要求高的场合，专用筛分机械多采用这种筛面。**编织筛面采用金属丝或非金属丝编织而成，通常为正方形筛孔，其规格一般用网目（即单位长度筛面上的筛孔数量）来表示，网目数字越大，筛孔越小。这种筛面简单易造，开孔率高，凹凸不平的表面对物料的摩擦作用较强，便于物料自动分层，有利于进行筛理。但因网丝易滑动，引起筛孔变形，影响筛分的准确性。**物料一般由长、宽、厚三维尺寸组成，一般是长＞宽＞厚。筛选一般是根据颗粒的宽度和厚度的不同来进行的。以清选粮粒为例，长方形筛孔是根据厚度的不同进行分离的。**根据物料宽度、厚度或形状不同进行分离：1、按颗粒厚度不同分离：长方形筛孔是根据物料厚度不同进行分离的。2、按颗粒宽度不同分离：圆形筛孔主要是根据物料宽度不同进行分离的。3、按颗粒的形状不同分离：三角形筛孔主要根据物料的形状分离。****1.长方形筛孔按粒度厚度不同分离：筛孔只限制谷粒的厚度，而谷粒的长度和宽度不受限制，谷粒不需要