食品加工机械与设备 教案.docx
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食品加工机械与设备教案
课程简介
一、课程的性质和任务
《食品加工机械与设备》是讲述有关食品加工机械与设备的结构、性能、工作原理、应用特点以及参数的选择与确定等内容的课程。
本课程是食品科学与工程专业学生通过学习过物理学、工程力学、机械原理、食品工程原理等课程基础上一门重要的专业必修课。
通过本课程的学习，使学生具备一定的机械设备选型基础，掌握工艺设备的一般设计方法，了解目前该领域的最新技术和初步把握发展动态的能力，为今后能完全胜任食品科学与工程技术工作打好基础。
二、课程目标
本门课程的主要教学目标是：
1.使学生掌握典型食品机械设计的基础理论、基本知识、工作原理和正确选型；
2.使学生具有对食品机械进行研究、设计和研究开发新设备的初步能力；
3.使学生了解通用型食品机械设计的基础理论、力学知识、工作原理、结构及参数计算；
4.培养根据工艺要求正确选择通用食品机械的能力；
《食品加工机械与设备》教学大纲
课程编号：
4011209-4011210
英文课程名：
FoodProcessingMachineryandEquipment
总学时：
90学时
学分：
5学分
课程类别：
专业必修课
适用专业：
食品科学、食品质量与安全
先修课程：
机械制图、机械设计基础、化工原理、食品工艺学
一、课程性质与目的、要求
《食品加工机械与设备》是食品科学专业和食品质量与安全专业学生的专业必修课。
该课程讲述有关食品加工机械与设备的结构、性能、工作原理、应用特点以及参数的选择与确定等内容。
通过本课程的学习，使学生具备一定的机械设备选型基础，掌握工艺设备的一般设计方法，了解目前该领域的最新技术和初步把握发展动态的能力，为今后能完全胜任食品科学与工程技术工作打好基础。
二、教学内容及学时分配
本课程的教学内容共分四章。
第一章绪论4课时
第一节概述1课时
1、技术经济指标
2、设计要求
第二节食品机械与设备分类1课时
1、按原料或产品分类
2、按食品机械设备的功能分类
3、食品机械与设备发展趋势
第三节食品机械设备的构件材料2课时
1、食品机械构件对材料的一般要求
2、不锈钢的用途
3、钢铁材料的用途
4、有色金属的用途
5、非金属材料的用途
6、材料的耐蚀抗磨表面处理
第二章物料输送机械10课时
第一节固体物料输送机械6课时
1、带式输送机
2、斗式提升机
3、螺旋输送机
4、刮板输送机
5、气力输送装置
第二节液体物料输送机械4课时
1、水力流送槽
2、真空吸料装置
3、液料泵
第三章固体物料分选机械10课时
第一节概述2课时
1、固体物料分选的意义
2、固体物料分选要素
3、分选机械性能评价
4、分选机械分类
第二节散粒体物料分选机械4课时
1、气流分选机械
2、筛选机械
3、重力分选机械
4、精选机械
5、其他分选设备
第三节块状物料分选机械4课时
1、尺寸式分选机械
2、重量式分级机
3、果蔬图象处理分级机
4、内在品质分选设备
第四章切割与粉碎机械8课时
第一节概述2课时
1、目的
2、基本方法及适用性
3、常见食品物料尺寸的表示及测定方法
第二节切割机械3课时
1、切割原理
2、切割器的基本类型与刀片性能分析
3、生产中常见刀片结构形式
4、典型切割机械
第三节粉碎机械3课时
1、粉碎理论与工艺
2、冲击式粉碎机
3、研磨式粉碎机
第五章物料分离机械10课时
第一节概述1课时
1、物料特性、分离形式及特点
2、食品工业产品分离的技术要求
第二节压榨机械与设备2课时
1、压榨原理与应用
2、典型压榨机械
第三节过滤设备2课时
1、过滤分离原理及应用
2、典型过滤机械
3、过滤机的选择与应用
第四节离心机2课时
1、离心分离原理与离心机分类
2、典型离心机
3、离心机的选用
第五节萃取、膜分离、蒸馏操作方法及设备3课时
1、萃取
2、蒸馏设备
3、膜分离技术
第六章物料混合机械10课时
第一节物料混合的基本概念1课时
1、目的和要求
2、混合原理
第二节粉体混合机3课时
1、粉体混合机理及混合均匀度的表示方法
2、固定容器式混合机
第三节液料搅拌器3课时
1、目的
2、搅拌器形式及液流流型
3、搅拌器安装形式
4、搅拌器的结构与选型
第四节均质机、静态混合器、捏合机3课时
1、均质机
2、静态混合器
3、捏合器
第七章食品熟制设备5课时
第一节蒸煮熟制设备1课时
第二节烘烤熟制设备2课时
1、远红外加热原理及元件
2、远红外食品烤炉
第三节油炸熟制设备1课时
第四节微波加热原理与设备1课时
1、微波加热原理
2、微波加热设备
第八章杀菌设备5课时
第一节加热杀菌设备类型1课时
1、目的
2、方法
3、加热杀菌设备类型
第二节后包装加热杀菌设备2课时
1、特点
2、管式杀菌装置
3、板式杀菌机
4、其他类型杀菌设备
第三节罐装食品加热杀菌设备2课时
1、罐装食品加热杀菌特点及设备分类
2、间歇式杀菌锅
3、连续式杀菌机
第九章浓缩设备6课时
第一节浓缩的基本原理及其设备分类2课时
1、浓缩的基本原理
2、料液特性对于浓缩设备选择的影响
3、浓缩设备的分类
4、常压蒸发设备
第二节真空浓缩设备2课时
1、非膜式真空蒸发器
2、膜式蒸发器
第三节真空浓缩系统及其附属设备2课时
1、真空浓缩系统附属设备
2、真空浓缩系统
第十章物料干燥设备6课时
第一节干燥原理及对干燥设备的技术要求1课时
1、干燥过程
2、干燥设备技术要求
3、干燥设备的选用
第二节通风干燥设备2课时
1、厢式干燥机
2、带式干燥机
3、流化床干燥器
第三节喷雾干燥设备2课时
1、喷雾干燥原理
2、喷雾干燥设备的主要构成
3、喷雾干燥设备系统配置
第四节滚筒干燥设备、真空干燥设备、升华干燥设备1课时
1、滚筒干燥设备
2、真空干燥设备
3、升华干燥设备
第十一章速冻与制冰设备5课时
第一节压缩制冷原理与系统2课时
1、压缩制冷原理
2、制冷压缩机
3、压缩制冷系统的主要附属设备
4、常见制冷系统
第二节食品速冻设备2课时
1、速冻方法与特点
2、常见速冻设备
第三节冷藏库1课时
1、冷藏库的作用、分类和组成
2、冷藏库的制冷系统及其设备选择
第十二章食品包装机械11课时
第一节食品包装技术方法与包装机械的类型1课时
1、食品包装技术方法
2、包装机械类型
第二节袋装机械3课时
1、袋装机的工作过程
2、袋的基本形式
3、袋装机的种类
第三节液体灌装机3课时
1、罐装机的分类
2、液体罐装的工作过程
3、液体灌装的基本工作原理及其选择
第四节固体物料充填机2课时
1、容积式充填机
2、称重式充填机
3、计数式充填机
第五节真空包装机与真空充气包装机2课时
1、工作原理
2、真空包装机和真空充气包装机的分类
三、教学方法
以教师讲授为主，多媒体辅助教学，并结合学生的大量练习与实践
四、成绩考核方式
考试共分期中与期末两次，均以闭卷形式进行；平时则以书面作业形式进行考查。
五、教材与参考资料
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社20XX年出版。
参考资料：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年出版；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年出版。
授课时间第次课
授课章节
第一章绪论
第一节概述
任课教师
及职称
讲师
教学方法
与手段
多媒体辅助讲授
课时安排
1课时
使用教材和
主要参考书
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社出版20XX年；
主要参考书：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年
教学目的与要求：
了解食品机械工作的技术经济参数及结构要求
教学重点，难点：
重点
食品机械与设备设计选择原则
难点
食品机械与设备选择要求
教学内容：
第一章绪论
第一节概述
食品机械是把食品原料加工成食品（或半成品）的技术装备。
食品机械学是研究食品机械设计、结构、原理、应用的一门课程。
食品机械的特点：
食品原料和产品的品种繁多，大部分原料都来自生物体，产品必为人们的生理和习惯所接受，处理过程十分复杂，加工这些原料的食品机械门类繁多，要求和功能各不相同。
食品机械的设计、制造、选型、管理、维修涉及的知识面十分广泛，既要掌握一般机械设计制造的共性，又要深入了解各种食品加工工艺的要求，才能研究和设计出比较完善的食品机械。
一、技术经济指标
（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。
（二）消耗系数
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。
（三）设备价格
机械设备的价格影响食品工厂投资规模。
在技术、市场及资金允许的情况下，应选用先进的食品机械。
（四）管理费用
包括员工工资，操作维护以及检修费用等，自动化的机械设备所需要的管理人员数量虽少，但对管理人员的技术素质要求较高。
（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。
二、设计要求
食品机械设计是一个复杂的技术课题，食品原料和产品的多样性和复杂性，需要掌机械设计所必需具备的知识和技巧，了解食品及其原料的化学和物理性质、食品工艺过程和有关的工程问题，人机工程以及造型设计等知识。
（一）满足既定的食品生产工艺要求，体现工艺的适用性和先进性
食品机械设计必须满足功能要求。
（二）食品机械结构的合理性、可靠性和耐用性
机器的可靠性和耐用性是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。
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。
（三）机器的能耗
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，
（四）卫生要求
是食品机械区别于其他机械的基本特征。
机器与食品接触部分必须便于拆装、清洗或清扫，不能存在清洗死角。
食品机械的传动润滑有所不同，传动密封要安全可靠，防止润滑剂进入食品。
复习思考题、作业题：
配置食品生产线时，应如何考虑生产能力？
下次课预习要点
食品机械分类
实施情况及教学效果分析
已按计划完成教学，学生课堂反应良好。
学院审核意见
学院负责人签字
年月日
授课时间第次课
授课章节
第二节食品机械分类
任课教师
及职称
讲师
教学方法
与手段
多媒体辅助讲授
课时安排
1课时
使用教材和
主要参考书
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社出版20XX年；
主要参考书：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年
教学目的与要求：
食品机械的基本类型、发展趋势
教学重点，难点：
食品机械的基本类型、发展趋势
教学内容：
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。
一、按原料或产品分类
制米、制粉机械、油脂加工机械、制糖机械、淀粉机械、豆制品机械、面制品机械、乳制品机械、蛋品加工机械、肉类制品机械、水产品加工机械、果蔬加工和保鲜机械、罐头制品机械、糖果制品机械、酿造机械、饮料、方便食品机械等。
二、按机械设备的功能分类
原料处理、破碎和分切、分割机械；混合、分选机械、成型、分离、搅拌及均质机械；蒸煮煎熬机械；蒸发浓缩机械设备；干燥机械设备；烘烤机械；冷冻和冻结机械；挤压膨化机械；定量机械；包装机械；其他各种难以归类的机械。
通用设备，如输送机械也是食品工业中常用的机械设备。
三、食品机械发展趋势
1．用于食品工业化生产的食品机械广泛采用机、电、光、液、气相结合、计算机自动化控制技术而显著提高了劳动生产率，改善了劳动条件，降低生产成本，显著提高产品质量。
2．适应生产要求的连续式食品机械得到完善和提高，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，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。
6．食品机械继续向节能、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。
复习思考题、作业题：
选购食品机械设备时,应重点考虑哪些主要因素？
下次课预习要点
食品机械设备的材料
实施情况及教学效果分析
已按计划完成教学，学生课堂反应良好。
学院审核意见
学院负责人签字
年月日
授课时间第次课
授课章节
第三节食品机械设备的材料
任课教师
及职称
讲师
教学方法
与手段
多媒体辅助讲授
课时安排
2课时
使用教材和
主要参考书
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社出版20XX年；
主要参考书：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年
教学目的与要求：
食品机械材料的选择
教学重点，难点：
食品机械材料的选择
教学内容：
第三节食品机械设备的材料
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。
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
食品机械一般均为轻型机械，大多数零部件受力较小。
食品机械中的一些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。
锤片与坚硬物料之间高速度撞击，造成强烈磨损，锤片的工作条件对材料的耐磨性就提出了极高的要求。
刀片与原料的高速相对运动，使刀片很快磨损，因此要求刀片材料硬度高、耐磨性好。
食品挤压膨化机的螺杆与物料的相对运动速度不高，但工作压力可以高达2OOMPa，工作温度也可以高达2O0℃，从工作条件考虑材料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。
（三）耐腐蚀性能
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。
（四）制造工艺性
材料的制造工艺性能至关重要，否则设计出来的零件有可能难以加工，甚至无法加工。
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。
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。
我国仍大量地应用于食品制粉、制面、膨化机械等。
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。
五、非金属材料
食品机械结构中，除使用良好的金属材料之外，还广泛地使用非金属材料。
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。
食品中的有机酸具有与强酸、强碱不同的腐蚀特性，在特殊的环境中具有独特的腐蚀作用，腐蚀性物质与食品加工机械零部件相接触，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。
在腐蚀环境中，机械还会发生摩擦腐蚀。
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，且与基体的延展性相同并与基体牢固地接合。
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。
复习思考题、作业题：
1.根据食品生产特点,选择食品机械的材料时应注意的原则；
2.食品机械结构合理性、可靠性和耐用性。
下次课预习要点
1带式输送机的组成
2带式输送机的设计计算
实施情况及教学效果分析
已按计划完成教学，学生课堂反应良好。
学院审核意见
学院负责人签字
年月日
授课时间第次课
授课章节
第二章物料输送机械
第一节固体物料输送机械
（一）
任课教师
及职称
讲师
教学方法
与手段
多媒体辅助讲授
课时安排
2课时
使用教材和
主要参考书
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社出版20XX年；
主要参考书：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年
教学目的与要求：
1.掌握带式输送机械的应用
2.了解带式输送机的参数计算
3.掌握常见固体物料输送机械种类及用途
教学重点，难点：
1.带式输送机的设计计算
教学内容：
第二章物料输送机械
第一节固体物料输送机械
（一）
食品工业生产中，物料输送是在一定的环境（空间）内进行的。
食品输送机械的作用是：
在单机或生产线中，将物料按生产工艺要求从一个工作地点传送到另一个工作地点或在传送中对物料进行工艺操作处理。
一、带式输送机
带式输送机是食品工厂广泛采用的一种连续输送机械。
用于块状、颗粒状物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送。
还可用作选择、检查、包装、清洗和预处理操作台等。
（一）带式输送机的组成
带式输送机是食品工厂广泛采用的一种连续输送机械。
用于块状、颗粒状物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送。
还可用作选择、检查、包装、清洗和预处理操作台等。
带式输送机的工作特点：
速度范围广（0.02～4.00m/s），输送距离长，生产效率高，所需动力较小，结构简单可靠，使用方便，维护检修容易，无噪音，能够在全机身中任何地方进行装料和卸料。
主要缺点是输送轻质粉状物料时易产生粉尘飞扬现象，倾斜角度大于200时，工作不可靠。
1.输送带
输送带既是牵引构件，又是承载构件。
常用的输送带有：
橡胶带、各种纤维编织带、塑料、尼龙、强力锦纶带、板式带、钢带和钢丝网带。
2.驱动装置
带式输送机的驱动装置主要由电动机、减速装置和驱动辊等组成。
在倾斜式输送机上设有制动装置。
驱动滚筒的牵引力，应根据传送带与滚筒表面不打滑为条件来确定。
根据欧拉公式，驱动滚筒对输送带的牵引力为：
Ft=Si一S1≤S1（efα一1）（N）
在S1为某一定值时，efα值越大，滚筒对输送带的牵引力越大。
可以通过增大包角α和摩擦系数f的方法增大滚筒对输送带的牵引力。
3.张紧装置
输送带具有一定的延伸率，在拉力作用下，本身长度增大,输送带未张紧时，不仅承载能力下降，且物料运行不平稳。
增加的长度需要得到补偿，否则带与驱动滚筒间不能紧密接触而打滑，使输送带无法正常运转。
这种补偿装置就是张紧装置。
4.机架和托辊
带式输送机的机架多用槽钢、角钢和钢板焊接而成。
可移式输送机的机架装在滚轮上。
（二）带式输送机的设计计算
1.生产能力及带宽的计算
2.运动阻力的计算
3.输送带张力计算
4.输送带长度及带速
5.输送机功率
复习思考题、作业题：
说明带式输送机的设计原理
下次课预习要点
1.斗式提升机的结构和工作原理
2.斗式提升机的主要构件
3.斗式提升机的计算
实施情况及教学效果分析
已按计划完成教学，学生课堂反应良好。
学院审核意见
学院负责人签字
年月日
授课时间第次课
授课章节
第一节固体物料输送机械
（二）
任课教师
及职称
讲师
教学方法
与手段
多媒体辅助讲授
课时安排
2课时
使用教材和
主要参考书
教材：
《食品加工机械与设备》崔建云主编中国轻工业出版社出版20XX年；
主要参考书：
《食品加工机械》程凌敏主编中国食品出版社1988年；
《食品工厂机械与设备》无锡轻院等编中国轻工业出版社1981年
教学目的与要求：
1.斗式提升机的结构和工作原理
2.斗式提升机的主要构件
3.斗式提升机的计算
教学重点，难点：
重点：
1.斗式提升机的结构和工作原理
2.斗式提升机的计算
难点：
斗式提升机卸料
教学内容：
第一节固体物料输送机械
（二）
二、斗式提升机
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。
采用带式输送机倾斜输送的角度必须小于物料与输送带的静摩角，当输送带倾角大于静摩角时，应采用斗式提升机。
（一）斗式提升机的结构和工作原理
斗式提升机的装料方式分为挖取式和撒入式，前者适用于粉末状、散粒状物料，输送速度可达2m/s,料斗间隔排列。
卸料时，可以采用离心抛出、靠重力下落和离心与重力同时作用等三种型式，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，靠重力和离心力同时作用的卸料式称为定向自流式。
①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定向自流式适用于流动性不良的散状、纤维状物料或潮湿物料。
由于离心式卸料是利用料斗通过顶部驱动轮所产生的离心力作用把物料抛出，直接落入提升机外壳上部的卸料流管中，为保证卸料正常进行，必须正确地选择下列参数：
料斗的运动速度、驱动轮直径、卸料管安装位置和料斗间距。
极距的大小只与驱动轮的转速有关，随着转速n的增大，极距将减小，而离心力与重力的比（F/P）也增大。
极距L的实际意义在于它可以校核斗式提升机的卸料方式。
反之，当决定了卸料方式后，可根据极距的大小来决定驱动轮转速n和驱动轮半径rb的范围，所以极距是决定斗式提升机转速n及驱动轮半径rb等参数的主要因素。
（二）斗式提升机的主要构件
1.料斗料斗的主要参数是斗宽B、间距A、容积V和高度h及斗的形式，这些参数可从有关产品目录中查取。
2.牵引构件
3.制动器
为防止停电时提升机在负荷作用下倒车而发生事故，常在提升机的驱动装置安装制动器，制动器的规格可以查阅机械设计手册。
（三）斗式提升机的计算
1.生产能力的计算
2.电动机功率
⑴把提升高度为H所消耗的能量
⑵克服牵引件及传动机构的运动阻力
复习思考题、作业题：
某垂直斗式提升机，如驱动轮半径为200毫米，斗质量中心到驱动轮的旋转中心的距离为350毫米，如用该机输送苹果，驱动轮的转速应为多少？
下次课预习
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