食品机械与设备复习题.docx
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食品机械与设备复习题
食品机械与设备复习题
1、按照食品加工的单元操作的不同,可以分为:
食品输送机械、食品清理与分选机械、食品粉碎机械、食品分离机械、食品混合机械、食品浓缩机械、食品干燥机械、食品杀菌机械、食品熟化机械、食品冷冻机械和食品包装机械等。
2、我国食品机械工业与国外先进技术水平的差距具体表现在以下几个方面:
（一产品质量方面:
发达国家的食品机械产品无论从内在质量还是外观质量都大大超过我国的食品机械产品。
内在质量主要表现在产品性能差、关键零部件和易损件寿命短、稳定性和可靠性差;外观质量主要是造型不美观、表面粗糙。
（二产品技术水平方面:
国外食品机械在技术上的先进性主要表现在:
①基础工业通用技术的先进性及不同技术的有效组合;②高新技术的推广应用。
发达国家食品机械工业的主要特点:
是高新技术实用化、产品节能化,以及食品加工生产线安全卫生、运行可靠、高度机械化和自动化。
我国生产的食品机械主要产品中,技术水平60%处于发达国家20世纪60年代末、70年代初的水平,20%处于70年代末、80年代初的水平,只有5%~10%达到了80年代末、90年代初的水平极;少数可能达到当代世界先进水平。
从整体上讲,产品的技术水平比发达国家落后约20年。
（三产品种类方面:
目前国外食品机械产品品种有3000多种,成套数量多,基本上可满足当前食品工业的需要。
我国食品机械产品的品种及成套数量都较少,新产品的开发还处于跟在发达国家之后进行消化吸收的阶段。
（四行业科研水平方面:
发达国家食品机械企业科研开发费用占企业销售额的8%~10%,科研人员占企业总人数的比例也相当高,而我国食品机械的科研与开发能力十分薄弱,大部分企业基本上没有自己的科研力量,科研投入平均不到销售额的1%。
我国其他行业极少数科技型企业科研投入有的已经达到5~10%。
食品机械行业如果达到5%就很好了。
3、高新食品加工技术主要有:
（一冷杀菌技术:
美国FDA1995年7月通过了Coolpure公司的冷杀菌法,该法适用于液态或可泵送食品的杀菌,采用短时高电压脉冲杀灭液体和粘性食品中的生物。
冷杀菌技术包括物理冷杀菌和化学冷杀菌。
近年来发展较快的物理冷杀菌技术包括:
超高压杀菌、脉冲电场杀菌、脉冲磁场杀菌、电子射线杀菌、强光脉冲杀菌等。
目前有关冷杀菌的机理研究较多,开发了不少不同规格的小型试验设备,但技术实施的共同困难是设备的放大问题。
（二超临界流体萃取技术:
超临界流体萃取技术是利用某些物质（主要是一些低沸点、在常温常压下呈气态的物质处于超临界状态下所具有的优良溶解特性,来分离混合物中目标组分的一种高新分离技术。
我国已经研制出了萃取容积达1000L的超临界流体萃取设备,25L以下的试验设备比较普及,且性能基本可以满足试验的需要,生产型的设备还有待完善。
我国已进口多套大型超临界流体萃取生产设备,单只萃取釜的容积最大达3500L。
（三超声波技术:
超声波技术在食品加工中有多种应用,例如超声强化革取技术、超声波均质机细化技术、超声波细胞破碎技术等
（四挤压技术:
挤压技术是借助螺杆挤压机完成输送、混合、加热、加压、质构重组、熟制、杀菌、成型等多加工单元,从而取代食品加工的传统生产方法。
（五真空技术:
真空技术在食品工业的应用潜力很大。
目前食品工业普遍采用真空浓缩、真空包装、真空充氮气包装、真空贴体包装、真空干燥、真空油炸、真空熏蒸、真空输送、真空浸渍、真空冷却等技术。
（六、食品超高压杀菌技术:
随着科学技术的不断发展,高压处理技术在食品领域的应用正迅速扩大,正以更高效率、使用更方便更新着人们的理念。
据《粤港信息报》报到,高压处理是将食物放在专门容器中,施加2000~5000个大气压。
在高压下,食品内部组织中的蛋白呈凝固状,淀粉呈胶凝状,酶停止活动,生物分子处于极其稳定的状态,故可长期保存而不变质。
由于高压处理过程中,只有物理变化,没有化学变化,所有微生物都被消灭,而不会破坏食物的维生素和营养成分,保证了食品的味道鲜美不变。
在风味和营养成分要求高的食品生产方面超高压处理食品具有极好的发展前景。
关键是设备的价格目前还比较高。
食品超高压杀菌技术适用于所有含液体成分的食品,如水果、蔬菜、奶制品、鸡蛋、鱼、肉、禽、果汁等。
也可用于成品肉食、水果罐头等,经高压处理的食物库存期可延长数倍。
目前,美国、日本、欧洲一些国家等均已采用高压技术处理食物,日本外销的高压食品达10多种,如草莓酱、猕猴桃酱、橘子汁、咖啡和大豆制品等,由于他们的色、香、味均优于传统方法加工的食品,所以在世界各地颇受欢迎。
日本高压处理的牛肉,肉质鲜嫩并富有弹性,出口欧美很受欢迎,比当地牛肉价高2成还供不应求。
据报道,使用方便压力达8000大气压力的高压处理设备正在开发研制之中,不久可投入使用,整个加工过程可用电脑控制,生产成本亦大大降低。
4、（1沉降速度和悬浮速度:
沉降速度Vf:
是粒子在静止流体中自由下落,最终达到匀速沉降时粒子的速度称为沉降速度。
即作用于粒子的重力、浮力、阻力之和为零时的速度。
悬浮速度Vα:
粒子在匀速气流中保持静止或悬浮状态时气流的速度称为该粒子的悬浮速度。
Vα=Vf输送物料的悬浮速度可以查有关资料。
（2输送量、气流速度、输送浓度比:
输送量:
单位时间内输送物料的重量。
气流速度:
兼顾输送的可靠性及工作的经济性所选的气流速度。
输送浓度比:
单位时间内输送物料重量Gs与所需空气量Ga的之比。
与物料性质、输送方式、条件、距离和管道直径等因素有关。
5、离心泵的工作原理及特点:
离心泵的优点:
①传动结构简单,一般采取二极或四极的电动机直联。
②液体输出量可任意调节。
③操作维修清洗容易。
离心泵的应用范围:
低粘度物料如:
清水、牛奶、澄清果汁等。
是食品工厂常用设备。
离心泵的缺点:
①泵的安装要求低于液体贮槽出口之处或预先灌水,因为必须保证泵体内及吸液管内充满液体才能正常运行。
②操作不妥或设计不善时,易引起泡沫现象,发生气蚀。
6、散粒体的含义及性质参数:
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。
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。
7、筛分效率:
物料经筛选一定时间后,筛过物的重量占原料中可过筛物料重量的百分比叫筛分效率。
筛理曲线:
以标准筛的各层筛孔直径为横坐标,以各层筛上物占物料总重量的百分比为纵坐标绘出的曲线图叫筛理曲线。
8、旋液分离器和旋风分离器的比较:
相同点:
①原理相同,都采用离心分离的方法除去内部杂质。
②结构相同,就单个分离器而言,其结构大致相同。
不同点:
①用途不同,旋液分离器用于从液体中分离固体杂质,旋风分离器用于从气体中分离固体杂质。
②设备体积不同,旋液分离器由于用于液体分离,其密度较大,固单个分离器的体积较小;而旋风分离器由于用于气体分离,其密度较小,固分离器的体积较大。
③设备组装方式不同。
为了提高生产率,旋液分离器一般多个分离器并联使用,而旋风分离器一般单个分离器即可使用。
9、为什么滑切省力?
产生滑切,切割速度V可分解为垂直刃口的法向速度Vn和沿刃口的切向速度Vτ。
Vn称为正切速度,Vτ称为滑切速度。
V和Vn的夹角叫滑切角τ。
刀刃滑切作用的大小,可用Vτ和Vn的比值来表示。
当τ=0时,只有砍切或正切。
此时,没有滑切速度,只有砍切速度。
当0<τ<时,称为斜切。
物体与刀刃间没有切向相对滑动,在正压力下切割物体,需用动力较大。
当τ≥时,称为滑切,刀刃既对物体施加正压力,又沿着物体滑切,其切割阻力减小。
滑切比砍切（正切省力,这是一种物理现象。
1.滑切时,实际参与切割的刃口角小于切刀的实际刃口角。
2.滑切时,刃口上微小的锯齿将起到切断植物纤维的作用。
3.砍切时,茎杆只受到压应力,而滑切时,物料既受压应力,又受张应力。
而这类物料的切碎,张应力远小于压应力。
但省力不一定省功。
滑切使切割行程增大。
10、粉碎比:
物料经过破碎和磨碎之后,其产物的粒度与原料粒度之比,减少的倍数叫做粉碎比。
粉碎比可用公式表示为I=D/d,D指原料中最大颗粒尺寸,d指产品中最大颗粒尺寸。
粉碎比是检验破碎设备的一个非常重要的性能指标。
粉碎比用平均粒重表示。
11、对混合和均质机的一般要求
①混合物的混合均匀度高;
②物料在容器内的残留量少;
③均质物的颗粒微小,质地细腻;
④设备结构简单,坚固耐用,操作方便,便于检视,取样和清理;
⑤机械设备要防锈,耐腐蚀,容器表面光滑,工作部件能拆卸清洗;
⑥电机设备和电控装置应能防爆,防湿,防尘,符合环境保护和安全运行的要求.
12、双螺杆食品膨化机的特点
①输送物料的能力强,很少产生物料回流和漏流现象;②螺杆的自洁能力较强;③螺杆和机筒的磨损量较小;④适用于加工水分较低和较高（8%~80%的物料,对物料适应性广,而单螺杆食品膨化机加工时,若物料水分超过35%,机器就不能正常工作;⑤生产效率高,工作稳定。
13、食品膨化机的工作原理
又称食品挤压蒸煮机,它是将物料在装有螺杆的机筒内,在螺杆产生的压缩力和剪切力的联合作用下,使机械能变为热能和物料的变形能,同时由于机筒外围设有预热器（电加热或蒸汽加热,更增加了机筒内物料的温度,温度高达160-240℃,又因为物料处于密封状态,由此产生的机筒内压力可高达6~26MPa。
在高温和高压作用下,食物发生淀粉糊化和蛋白质变性等一系列的理化反应,然后通过出料口瞬时降压,使物料中的过热水分急剧汽化喷射出来,物料失水膨胀,体积增大若干倍,产品内部组织出现许多小的喷口,象多孔的海绵体,然后被旋转的刀片切割成所需的长度。
典型的食品膨化机由料箱、螺旋送料器、混合调理器、螺杆、蒸汽注入孔（或电加热器,压模、切刀、齿轮变速箱和电动机等部分组成。
根据螺杆式食品膨化机结构,可以分为单螺杆和双螺杆两种型式。
14、加热方式基本有三种:
①利用热源或燃烧燃料产生烟气,直接或间接对物料加热;
②利用热源产生的蒸汽,通过换热器,将空气,水或油等先进行预热,成为载热体（介质再直接或间接对物料加热,前者主要是介质与物料进行对流传热的过程,后者主要是介质再通过设备中的器件（管,壁等对物料进行传导加热的过程;
③物体被加热产生电磁波,以辐射方式对物料加热.
15、贮槽式换热器
中小乳品、食品厂,用于液体物料的加热、冷却与保温。
由内胆9、外壳、保温层、行星减速器5和放料旋塞11等组成。
内胆用不锈钢制造,外壳采用优质碳素钢,外覆玻璃棉及镀锌铁皮保温层。
内胆与外壳间为传热夹层,当夹层内通人蒸汽或热水时,可对贮存在内胆中的物料进行升温或保温。
升膜式蒸发器:
由加热室、分离室和循环管等组成。
料液在加热管中部沸腾汽化。
在上部产生二次蒸汽,流速可达100—l60/s。
料液沿管内壁成膜状上升,并不断蒸发。
有循环型、非循环型
优点:
占地少,传热效率较高,料液受热时间短,在加热管内停留10—20s。
适于浓缩热敏、易起泡和粘度低的液料。
缺点是一次浓缩比低,进料量需严格控制。
降膜式蒸发器:
①利用重力作用成膜,能蒸发粘度较大的料液,且受热时间短,适于热敏性强的物料;②料液的沸点均匀,有效温差较大,传热效果好,节约蒸汽。
③蒸发管较长,沸腾泡沫易受热破裂,因此适于蒸发易生泡沫的物料;④清洗方便;⑤适于浓度较大,不易结晶、结垢的物料。
16、离心式蒸发器特点:
结构紧凑,传热效率高,蒸发强度高,料液停留时间极短,约1s,制品品质优良,能较好保持原有色、香、昧和营养成分。
适于热敏性物料,是一种新型、高效的浓缩设备。
但对粘度大、易结晶的料液不适用,其结构较复杂,造价高。
17、真空浓缩设备的选型要求和应考虑的因素
（1料液的性质:
包括成分组成、粘滞性、热敏性、发泡性、腐蚀性,是否含有固体、悬浮物、是否易结晶、结垢等。
（2工艺要求:
包括处理量、蒸发量二料液和浓缩液的进出口的浓度和温度、连续作业和间歇作业等。
（3产品质量要求:
符合卫生标准。
色、香、味和营养成分等。
（4当地资源条件:
包括热源、气象、水质、水量和原料供给情况等。
（5经济性和操作要求:
包括厂房占地面积和高度、设备投资限额和传热效果、热能利用、操作和维修是否方便等。
18、混合式隧道干燥机:
湿物料入隧道先与高温而湿度低的热风作顺流接触,可得到较高的干燥速率;随着料车前移,热风温度逐渐下降、湿度增加,然后物料与隧道另端进入的热风作逆流接触,使干燥后的产品能达较低的水分。
两段的废气均由中间排出,亦可进行部分废气再循环.
这种设备与单段隧道式干燥设备相比,干燥时间短、产品质量好,兼有顺流、逆流的优点,但隧道体较长。
19、真空干燥机的特征:
①物料在干燥过程中的温度低、避免过热。
水分容易蒸发,干燥时间短,同时可使物料形成多孔状组织,产品的溶解性、复水性。
色泽和口感较好;②能将物料干燥到很低的水分;③可用较少的热能。
得到较高的干燥速率,热量利用经济;④适应性强,对不同性质、不同状态的物料,均能适应;
⑤与热风干燥相比,设备投资和动力消耗较大,产量较低。
20、顺流式、逆流式隧道式干燥机的共同特点
（1构造简单,容易制做,投资较少,操作方便.
（2适应性强。
可用做多种果蔬、土特产、中草药与经济作物产品的干燥。
（3生产能力较大。
适于大中型生产规模。
（4隧道排出的部分废气,可与新鲜空气混合,经加热器,重新进入隧道,进行废气再循环,以提高热能的利用、调节热风湿度,适应物料的干燥要求。
（5物料干燥过程中处于静止状态,形状无损伤。
物料与热风接触时间较长,热能利用较好。
（6热耗大。
如胡萝卜干燥热耗,国外约8.36MJ/kg（H2O,国内约达12.54MJ/kg（H2O。
（7不能按干燥工艺分区控制热风的温度和湿度。
（8结构庞大。
如砖混结构的隧道干燥设备的总高约3m,宽2m,长数几米到十米。
21、影响干燥作用的因素
（1物料的组成和大小、多孔性和组织疏松的物料容易干燥。
物料切分越小,受热蒸发面积越大,干燥速度越快。
（2料盘装载量一般按料盘单位面积上的载重计量（kg/m2。
装载量小,干燥时间短,干燥程度均匀,但处理量小;装载量大则效果相反。
一般鲜菜的装载量为3~8kg/m2。
图9-9为干制甘蓝菜时装载量与生产能力、干燥时间的关系。
（3热风的温度和相对湿度热风温度越高,相对湿度越低,干燥速度越快,反之则干燥速度越慢;若热风温度过高,超过安全温度则导致物料变质,热风湿度较低,使干燥时间过长,对产品品质亦不利。
热风的安全温度由物料的种类、初始水分、干燥时间和产品要求确定。
一般在恒速干燥段,宜采用较高的风温,尽可能发挥最大干燥效率,物料的温度为其周围气流的湿球温度,但过高会使可溶性物质流失,糖分焦化或结壳。
在减速干燥段,质传递逐渐减少,干燥所需热量亦减少,故需降低风温。
（4热风的流速通过物料周围的热风流速大,能以迅速传热并带走水分,提高干燥速度。
但流速增大到一定程度,不能相应增加干燥强度,且增大动力消耗。
隧道干燥果蔬的热风流速为0.7~3.0m/s。
22、空气灭菌技术:
1、辐射灭菌:
α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能起到杀菌作用。
但应用较广泛的还是紫外线,它在波长为2265~3287A时杀菌效力最强,通常用于无菌室和医院手术室。
但杀菌效率较低,杀菌时间较长,结合甲醛蒸汽等来保证无菌程度。
2、加热灭菌:
空气中的细菌芽孢是耐热的,但温度足够高也能将它破坏。
例如悬浮在空气中的细菌芽孢在218°C下24s就被杀死。
但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气,以达到灭菌目的,这样太不经济。
利用空气压缩时产生的热进行灭菌对于无菌要求不高的发酵来说则是一个经济合理的方法。
3、静电除菌
悬浮于空气中的微生物,其孢子大多带有不同的电荷,没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒,直径很小的微粒所带的电荷很小,当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时,则微粒就不能被吸附而沉降,所以静电除尘对很小的微粒效率较低。
静电除菌装置按其对菌体微粒的作用可分成电离区和捕集区。
23、单级压缩制冷系统的构成
1、主要设备:
压缩机,冷凝器,膨胀阀,蒸发器。
2、附助设备:
油分离器,空气分离器,贮氨器,汽液分离器。
24、中间冷却器
在双级（或多级压缩制冷系统中,用以冷却低压级压缩机排出的过热气体进行级间冷却,以保证高压级压缩机的正常工作。
另外它具有分离低压级排气中挟带的润滑油,以及冷却制冷剂,使制冷剂获得较大过冷度的功用。
25、制冷系统压缩机一般选择原则
①负荷:
制冷压缩机的总负荷,按库房各冷间的耗冷量加以汇总修正确定。
②台数:
冷库所需制冷压缩机的总负荷较大时,宜选用大型压缩机,以减少台数,简化系统,但整个冷库中的压缩机,不得少于两台,以防因压缩机发生故障而停止供冷,且避免在淡季时压缩机长期在小负荷下运转。
③备件:
不同蒸发系统的压缩机,应考虑到各系统之间相互代替的可能性。
以便各零件的互换使用。
④技术条件:
选用压缩机应按其制造厂规定的技术条件计算。
如缺少资料可按前一机部部颁标准《中小型活塞式单级制冷压缩机型式与基本参数》（JB955—67考虑。
⑤压缩比:
按氨制冷压缩机的使用条件,高低压的压缩比小于8时,即-15℃蒸发温度的制冷系统,采用单级压缩机。
若压缩比大于8时,即-28~-33℃蒸发温度的制冷系统,则采用双级压缩机。
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