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食品機械與設(shè)備,緒論一、食品生產(chǎn)對機械設(shè)備的基本要求二、食品機械的分類三、食品機械與設(shè)備的常用材料四、我國食品機械的發(fā)展方向,一、食品生產(chǎn)對機械設(shè)備的基本要求,任何機械設(shè)備在生產(chǎn)中所能夠得到推廣使用的程度，首先決定于其技術(shù)經(jīng)濟指標，食品機械也不例外。總之，我們的要求就是力求用最低的成本制造出最合用的食品廠生產(chǎn)設(shè)備，并能用這些生產(chǎn)設(shè)備以最低的成本制造出最合乎要求的各種食品。,（一）技術(shù)經(jīng)濟指標,一般有如下五項：單位生產(chǎn)能力。指機械設(shè)備生產(chǎn)食品產(chǎn)品的能力。消耗系數(shù)。機械設(shè)備生產(chǎn)每單位重量或單位體積的產(chǎn)品所需消耗的原材料及能量。設(shè)備價格。管理費用。包括勞動工資、維修和檢修費用等。產(chǎn)品總成本。是生產(chǎn)中一切經(jīng)濟效果的綜合反映。,（二）結(jié)構(gòu)上的要求,機械結(jié)構(gòu)的目的是滿足功能的要求，對于結(jié)構(gòu)而言，要滿足：1、滿足食品工藝的要求工藝上的先進性和適用性是考慮研究和設(shè)備一臺（套）食品機械的首要因素。2、衛(wèi)生要求是食品機械區(qū)別于其他機械的基本特征之一。食品污染有兩個方面：①有毒物質(zhì)的污染，包括各類有毒化合物和重金屬離子。②有害致病微生物的污染。,二、食品機械的分類,為了更好地系統(tǒng)掌握食品機械與設(shè)備，加強食品企業(yè)管理，必須科學地對它們進行分類。我國國家標準（GB7635-87）對食品機械分類做了有關(guān)規(guī)定，把它們分為通用食品機械和專用食品機械兩大類。1、通用食品機械。包括食品泵，離心機，過濾機，均質(zhì)機，混合機，破碎機，壓榨機，分選機，干燥機，清洗機，熱交換器，濃縮蒸發(fā)設(shè)備，脫氣機，殺菌機，食品容器等。2、專用食品機械。它是根據(jù)專用食品工藝要求而專門設(shè)計或選用的一組機械，這些工藝往往不是一臺機械能完成的，它包括的機械種類很多，就不一一講述了。,三、食品機械與設(shè)備的常用材料,（一）對一般材料的要求1、機械性能主要包括機械強度、彈性強度和硬度等。在穩(wěn)定性計算或動載荷的情況下，彈性強度是設(shè)計的主要依據(jù)。硬度是說明材料的耐磨性及切削加工的可能性。,2、耐腐蝕性,食品生產(chǎn)中所處理的物料常常帶有對金屬材料的腐蝕性，有些本身就是酸堿，以及常用的食鹽等。設(shè)計食品機械時，材料的耐腐蝕性對選擇材料常起到?jīng)Q定因素。機械設(shè)備的耐腐蝕程度決定于：（1）材料的化學性質(zhì)和表面狀態(tài)。（2）物料介質(zhì)的種類、濃度和溫度等。材料的腐蝕速度可用重量損失率K（g/m2h）或腐蝕速度Ka（mm/年）來表示。,3、物理性能,主要的物理性能指標有：密度ρ（kg/m3）、導熱系數(shù)λ（kcal/m℃h）、比熱c（kcal/kg℃）、熔點hm（℃）、線膨脹系數(shù)α（1/℃）、加熱輻射波譜、磁性、表面摩擦特性、粘著性等。在不同的使用場合，應(yīng)該要求材料有不同的物理性能。4、制造工藝性材料的制造工藝性能很重要，否則設(shè)計的零件難以加工，甚至無法加工。如焊接件要有好的焊接工藝性能，要求高精度的零件要有好的切削性能等等。,（二）食品機械與設(shè)備的金屬腐蝕,1、電化腐蝕各種金屬具有不同的電極電位，金屬或合金在電解質(zhì)溶液中形成原電池，一部分金屬以離子形式溶于電解質(zhì)就形成了電化腐蝕。如碳素鋼在水是構(gòu)成的電池，鐵素體的電極電位低于滲碳體的電極電位，負電性較強，為陽極，滲碳體為陰極。電子由Fe向Fe3C移動，從而形成Fe2+，引起腐蝕，碳鋼在水中的腐蝕方程式可以表示如下：,2Fe→2Fe2++4e-4e-+2H2O→4OH-整個過程可寫作：2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2,2、濃差腐蝕,同一種金屬浸于濃度不同的溶液之中，也會形成不同的電位，如果在盛有介質(zhì)的容器中，各部分介質(zhì)的濃度不同，此時即形成濃差電池。在這種電池中，與較稀的溶液相接觸的電極負電性較強，而與較濃的溶液接觸的部分正電性較強，如敞口容器會形成氧的濃差電池。在液面附近氧的溶解度較高，可以是陰極，與液面較遠處氧的濃度較低，是陽極，電子由陽極向陰極轉(zhuǎn)移，而在貧氧區(qū)與富氧區(qū)的交界面上形成腐蝕。3、化學腐蝕即化學反應(yīng)。,（三）常用的金屬材料,這里主要指與食品物料介質(zhì)相接觸的部分，有兩點要求：一是對食品必須無害，不至于污染食品；二是不受或少受物料介質(zhì)的腐蝕破壞，藉以延長使用壽命。,1、銅及銅合金,（1）純銅：紫紅色，故稱為紫銅墻鐵壁。特點：導熱系數(shù)特別高（338kcal/m℃h），常用于導熱材料，制造各種換熱器。紫銅墻鐵壁的冷壓、熱壓加工性能好，對許多食品具有高耐蝕性，能抗大氣和淡水腐蝕，對中性溶液及流速不大的海水都具有抗蝕性，對一系列的有機酸及各種醇類都有好的抗蝕性，對氫氧化鈉也抗蝕。在處理介質(zhì)中存在氨、硫化氫及氧化物時，紫銅的腐蝕加快而無機酸、硫、硫化物則結(jié)紫銅呈現(xiàn)強腐蝕性。,（2）銅對食品的影響：銅完全不適于制造和保存乳制品，當乳中含銅達1.5ppb時（十億分之一），乳中就帶有不適味，奶油很快酸敗，加熱時也會加強氧化。Cu對維生素C的影響很大。（3）注意：用銅制造設(shè)備，應(yīng)盡量避免接觸其他金屬，以免產(chǎn)生原電池效應(yīng)。（4）鑄造性能：紫銅的鑄造性能不好，一般不用于鑄造件。但加入其他金屬后成為合金可以具有良好的鑄造性。,（5）銅合金：常用的銅合金有青銅和黃銅，青銅的調(diào)整成分有錫、鋁、錳、硅、鐵等。黃銅主要用硅黃銅，具有良好的澆鑄性和冷熱沖壓性及良好的焊接性能。,紫銅管,銅塑復合通水管,黃銅管,銅熱交換器,,銅熱交換器,,2、鋁及鋁合金,（1）鋁的特點：①比重小，導熱系數(shù)高（175kcal/m℃h），具有較好的冷熱沖壓性，焊接性好，但機械性能和鑄造性能差，切削加工不好，允許工作溫度在150℃以下。②鋁的抗腐蝕性能好，因為有一層Al2O3的氧化膜，白色無毒，在大氣中有高的耐腐蝕性，以致在含硫化物的水中也而蝕，在海水中鋁及鋁合金相當穩(wěn)定。如在許多有機酸中，如醋酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、葡萄糖酸、脂肪酸等，以及在酸性的水果汁、葡萄酒中，鋁及鋁合金的腐蝕是微弱的，但草酸及蟻酸例外。鋁在各種無機酸及堿溶液中迅速破壞。,3、碳鋼及鑄鐵,耐腐蝕穩(wěn)定性不好，大氣中易生銹，更不易直接接觸具有腐蝕性的食品介質(zhì)，通常用于機械設(shè)備承受載荷的結(jié)構(gòu)，以及傳動件等，表面需要用涂料或潤滑油等防銹。鐵對人體無害，但會污染食品色澤，食品中鐵的含量有限制。,4、不銹鋼,在食品機械中得到廣泛使用，因為不銹鋼幾乎能抵抗所有食品介質(zhì)的腐蝕，而且可以得到很高的表面光潔度，完全滿足食品對機械設(shè)備的衛(wèi)生要求。,常用不銹鋼：（1）鐵——鉻不銹鋼鐵和鉻是各種不銹鋼的基本成分，不銹鋼中鉻含量為12-28%。（2）鐵——鉻——鎳不銹鋼隨著Ni、Cr的含量不同，有不少品種。最廣泛使用的品種是1Cr18Ni9，其中Cr17～19%，Ni8～10%，C0.1%。,（3）鐵——鉻——鎳不銹鋼的特點這種鋼的缺點是有產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向。消除晶間腐蝕最好的辦法是在鉻鎳鋼中加入適當數(shù)量的鈦或鈮，鈦和鈮與碳的親合力比鉻大，因此可以保護鉻不與碳結(jié)合，稱為穩(wěn)定化鋼。此時不銹鋼稱為1Cr18Ni9Ti。（4）鐵——鉻——鎳不銹鋼的成分在食品機械中最廣泛使用的焊接結(jié)構(gòu)鋼1Cr18Ni9Ti的成分為：C<0.12%，Si<0.8%，Mn<0.7%，S<0.039%，P<0.03%，Cr17～19%，Ni8～10%，Ti<0.8%,不銹鋼管及配件,,,四、我國食品機械的發(fā)展方向,目前我國食品機械工業(yè)剛剛形成為獨立的行業(yè)，食品機械的設(shè)計、制造、研究、使用水平都很低，為了滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，必須著重在引進新技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制和開發(fā)適合于我國補票的新機種，努力完成技術(shù)改造和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，以及有目的的進行一些基礎(chǔ)理論方面的研究。,未來的食品機械研制和開發(fā)應(yīng)重點解決以下幾個問題：1食品機械與設(shè)備標準化、系列化和通用化的研究和推廣。2新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料的研究和應(yīng)用。3兒童小食品、大眾化食品和快餐方便食品機械和生產(chǎn)線的研制，提高生產(chǎn)率，降低成本。4微機和程序控制在食品生產(chǎn)線和單機研制上的應(yīng)用。5提高食品機械與設(shè)備的衛(wèi)生條件，探討現(xiàn)代的外觀造型設(shè)計，降低和消除噪聲和有害物質(zhì)的污染。6為上述諸項課題服務(wù)的基礎(chǔ)理論研究，如食品機械工作載荷的確定，食品物料的物性研究，外觀造型理論，食品機械微機控制的軟件研究以及高效食品加工刀具等。,綜上所述，我國未來的食品機械與設(shè)備應(yīng)該以滿足人民對食品的實際要求為前提，用現(xiàn)代科學技術(shù)武裝起來的具有我國特色的新型食品機械設(shè)備和生產(chǎn)線。,