物料管理_食品工程設(shè)備教材

1 食品工程設(shè)備 數(shù)理與生物工程院學(xué)院蔣海明jhmhn 2 課程安排課堂講授 32課時(shí)學(xué)習(xí)要求課堂出勤率和課堂紀(jì)律成績評定標(biāo)準(zhǔn) 平時(shí)30 期末考試70 參考教材許學(xué)勤主編 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 第一版 中國輕工業(yè)出版社 2014年 食品工程設(shè)備 課程簡介 3 課程授課內(nèi)容 物料輸送機(jī)械清洗機(jī)械與設(shè)備分選分離機(jī)械與設(shè)備粉碎切割機(jī)械混合均質(zhì)機(jī)械與設(shè)備熱交換熱處理機(jī)械與設(shè)備濃縮設(shè)備干燥機(jī)械與設(shè)備包裝機(jī)械設(shè)備 4 第一章物料輸送設(shè)備 5 授課內(nèi)容 固體物料的輸送設(shè)備帶式輸送機(jī)斗式提升機(jī)螺旋輸送機(jī)氣力輸送系統(tǒng)其它輸送設(shè)備液體物料的輸送設(shè)備離心泵往復(fù)泵旋轉(zhuǎn)泵氣體輸送設(shè)備空氣壓縮機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī) 6 第一節(jié)固體物料輸送機(jī)械與設(shè)備 帶式輸送機(jī)斗式提升機(jī)螺旋輸送機(jī)氣力輸送系統(tǒng)其它輸送設(shè)備 7 食品工廠中應(yīng)用最廣泛的一種連續(xù)輸送機(jī)械 輸送物料 塊狀 顆粒狀物料及整件物料 功能 水平輸送 傾斜輸送 特點(diǎn) 一 帶式輸送機(jī) 輸送量大 動(dòng)力消耗少 運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù) 工作平穩(wěn) 輸送距離大 8 一 帶式輸送機(jī)構(gòu)造與工作原理 構(gòu)造 輸送帶 滾筒 料斗 托輥 卸料裝置 驅(qū)動(dòng)裝置 1 輸送帶 2 上托輥 3 緩沖托輥 4 導(dǎo)料板 5 加料斗 6 改向滾筒 7 張緊裝置 8 尾架 9 空段清掃器 10 下托輥 12 彈簧清掃器 13 頭架 14 傳動(dòng)滾筒 15 頭罩 圖1 1帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 9 大傾角帶式輸送機(jī) 移動(dòng)帶式輸送機(jī) 水平帶式輸送機(jī) 10 主要構(gòu)件 1 輸送帶 特點(diǎn) 牽引和承載功能的構(gòu)件 輸送帶應(yīng)具有強(qiáng)度高 質(zhì)量輕 延伸率小 吸水性小 耐磨性好特點(diǎn) 材料 食品工業(yè)常用橡膠帶 纖維編織帶 網(wǎng)狀鋼絲帶及塑料帶 工作表面有平向和花紋兩種 后者適宜于內(nèi)摩擦力較小的光滑顆粒物料的輸送 還常采用不銹鋼帶 其強(qiáng)度高 耐高溫 耐腐蝕 適用于邊輸送 邊清洗 瀝水 炸制 通風(fēng)凍結(jié) 干燥的場合 11 1 橡膠帶 橡膠帶是由若干層纖維帆布作為帶芯 層與層之間用橡膠加以粘合而成的其上下兩面和左右兩側(cè)還附有橡膠保護(hù)層帆布帶芯是膠帶承受拉力的主要部分 而橡膠保護(hù)層的主要作用是防止帆布磨損及腐蝕橡膠帶按其用途不同可分為強(qiáng)力型 普通型和耐熱型三種帶寬也有一系列的規(guī)格尺寸 200 250 300 400 450 500 650 800 1000 1200 1600mm等 橡膠帶越寬 帆布層越多 承受的總拉力越大 但隨著帆布層數(shù)的增多 其柔性變小 12 2 鋼帶 鏈節(jié)式 便于維護(hù) 成本低 衛(wèi)生條件差 整體式 成本高 難維護(hù) 衛(wèi)生條件好 3 鋼絲網(wǎng)帶 耐磨 耐酸堿 耐油 耐腐蝕 不適用溫度變化范圍大一般有單層和多層結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu)塑料帶與普通型橡膠帶相似 造價(jià)高 4 塑料帶 13 2 驅(qū)動(dòng)裝置 傳動(dòng)滾筒和改向滾筒 驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī) 減速器 驅(qū)動(dòng)滾筒 驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件 其長度略大于帶寬 呈鼓形結(jié)構(gòu) 即中部直徑稍大 用于自動(dòng)糾正輸送帶的跑偏 轉(zhuǎn)向滾筒 改向 14 3 托輥 作用 用于承托輸送帶及其上面的物料 避免作業(yè)時(shí)輸送帶產(chǎn)生過大的撓曲變形 托輥分為上托輥 即載運(yùn)托輥 和下托輥 即空載托輥 兩種上托輥 平托輥和凹面托輥 又有單輥式和多輥 下托輥 平托輥托輥間距 一般0 4 0 5m物料輕取1 2m 20kg成件品間距 物料在運(yùn)輸方向長度1 2 15 帶的四種支撐形式入圖所示 16 4 張緊裝置 功能 調(diào)節(jié)輸送帶的松緊程度型式 螺旋式 利用螺桿拉 壓 力重錘式 利用懸垂重物的重力 圖1 3張緊裝置簡圖 17 5 卸料擋板 型式 犁式 18 6 清掃器 為了清除卸料后仍粘附在輸送帶上的粉狀物料 要安裝清掃器 一般輸送帶的工作面用彈簧清掃器 非工作面用刮板清掃器 刮板清掃器的結(jié)構(gòu)和工作原理與刮板卸料器相似 19 二 主要參數(shù)的確定 1 輸送能力 連續(xù)輸送散狀物料 1 1 輸送成件物品 式中Q 輸送能力 t h m 單件物品質(zhì)量 kg v 帶速 m s L 帶上物品的間距 m 1 2 20 2 輸送帶寬度 輸送散物料時(shí)帶寬可由下式求出 式中 Q 輸送能力 t h B 輸送帶寬 m Ks 截面系數(shù) 物料在帶上的容積密度 t m3 v 帶速 m s c 輸送機(jī)傾斜度修正系數(shù) 求出B值后 圓整為整數(shù) 再從帶寬系列中選用標(biāo)準(zhǔn)值 1 3 輸送成件物品時(shí) 帶寬應(yīng)比物品的寬度尺寸大50 100mm 21 3 帶速的確定 通過對輸送能力的討論可知 帶速越高 輸送能力越大 但是帶速過大 輸送帶的抖動(dòng)也越大 物料容易從帶上拋出 而且 輸送帶也容易因磨損而損壞 所以 合理地選擇帶速很重要 一般可根據(jù)下列原則選定帶速 1 較長及水平輸送機(jī) 可選用較高的帶速 2 輸送易揚(yáng)塵的粉狀物料 應(yīng)使 1m s 3 刮板卸料時(shí) 一般 2m s 4 人工檢選時(shí) 0 3m s 5 輸送成件物品時(shí) 1 25m s 22 三 帶式輸送機(jī)的使用與維護(hù) 1 加料要均勻 料應(yīng)加在輸送帶的中心線附近 防止帶的振動(dòng)或走偏 2 盡量使加料的初速方向與帶的運(yùn)動(dòng)方向相同 減小加料高度 以減輕對帶的沖擊 3 輸送散物料時(shí) 注意清掃輸送帶的正反兩面 保持帶與滾筒及托輥間的清潔 減少磨損 4 保證潤滑 及時(shí)加注潤滑劑 以減小摩擦阻力 5 向上輸送物料的傾角過大時(shí) 最好選用花紋輸送帶 以免物料滑下 6 經(jīng)常檢查和調(diào)整帶的張緊程度 防止帶過松而使輸送帶產(chǎn)生振動(dòng)或走偏 23 二 斗式提升機(jī) 結(jié)構(gòu)簡單 占地面積小 提升高度大 一般12 20m 最高可達(dá)30 60m 密封性好 不易產(chǎn)生粉塵 定義 在帶或鏈等撓性牽引件上 均勻地安裝著若干料斗用來連續(xù)運(yùn)送物料的運(yùn)輸設(shè)備稱為斗式提升機(jī) 用途 主要用于垂直 傾斜連續(xù)輸送散狀物料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 料斗和牽引件易磨損 對過載的敏感性大 一 斗式提升機(jī)的定義 用途及優(yōu)缺點(diǎn) 24 二 構(gòu)造和工作原理 類型 立式傾斜式 構(gòu)件 牽引件 傳動(dòng)滾筒 張緊裝置 料斗 加料及卸料裝置和驅(qū)動(dòng)裝置等組成 整個(gè)裝置封閉在金屬外殼內(nèi) 一般傳動(dòng)滾筒和驅(qū)動(dòng)裝置放在提升機(jī)的上端 25 26 2 料斗 承載部件 1 深斗流動(dòng)性好 干燥物料 2 淺斗 多用 潮濕 流動(dòng)差物料 3 三角形斗定向自流式卸料 1 牽引件膠帶 中小生產(chǎn)能力 中等提升高度 較輕料 鏈帶 提升高度高 重物料 27 三 裝料與卸料方式 1 斗式提升機(jī)的裝料方式 1 挖取法 物料加到提升機(jī)底部 被運(yùn)轉(zhuǎn)著的料斗的料斗直接掏取而提升 適用 適合于小或磨蝕性小的粉狀物料 特點(diǎn) 其運(yùn)行阻力較小 故料斗的速度較高 2 撒入法物料直接由裝料口加到運(yùn)行的料斗中 適用 適用于料塊較大及磨蝕 28 2 卸料方式 1 離心式利用離心力提升速度快場合 2 無定向自流式離心力 重力流動(dòng)性差 潮濕物料 3 定向自流式重力物料沿前一料斗背部落下大塊 比重大 易碎料 29 三 螺旋式輸送機(jī) 螺旋輸送機(jī)是密封輸送設(shè)備 主要用來輸送粉狀或粒狀物料 輸送 混合 擠壓作用 水平 傾斜 20 輸送 優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)造簡單 橫截面尺寸小 制造成本低 密封性好 操作方便 便于改變加料和卸料位置 缺點(diǎn) 輸送過程中物料易過粉碎 輸送機(jī)零部件磨損較重 動(dòng)力消耗大 輸送能力較低 傾斜輸送時(shí)傾角小于20 30 一 構(gòu)造和工作原理 31 1 構(gòu)件 1 螺旋軸 實(shí)體螺旋 帶式螺旋 葉片式螺旋 成型式 實(shí)體螺旋構(gòu)造簡單 效率高 適宜輸送松散 干燥 無粘性的物料 帶式螺旋加工制造較麻煩 強(qiáng)度較低 磨損大 腐蝕性較大及粒度較大的物料葉片式螺旋加工制造麻煩 效率低 用于物料輸送過程中伴隨攪拌及混合等工藝要求的場合 成型式螺旋加工復(fù)雜運(yùn)送韌性 可壓縮物料 32 圖1 11螺旋形狀 a 實(shí)體葉片 b 帶狀葉片 c 槳形葉片 d 齒形葉片 全葉式推動(dòng)力 輸送力大 效率高 帶式適合粘稠物料宜用帶式螺旋 葉片式和成型葉在輸送物料的同時(shí)對物料具有攪拌 揉捏及混合作用 33 2 料槽 形狀 密閉 內(nèi)徑要稍大于螺旋直徑 二者間有間隙 2 工作原理 利用螺旋把物料在固定的機(jī)殼 料槽 內(nèi)推移進(jìn)行輸送 物料不隨螺旋旋轉(zhuǎn) 滑動(dòng)形式移動(dòng) 34 二 主要參數(shù)的確定 1 輸送能力 2 螺旋軸的轉(zhuǎn)速 A 物料綜合系數(shù) 書表 D 螺旋直徑 m 35 k 為系數(shù) 查表 3 螺旋軸的直徑 4 功率 36 5 電機(jī)功率 式中k0 1 2 1 4 0 90 0 95 1 8 37 三 螺旋輸送機(jī)的使用與維護(hù) 1 安裝時(shí)要特別注意各節(jié)料槽的同軸度和整個(gè)料槽的直線度 否則 會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力消耗增大 甚至損壞機(jī)件 2 開機(jī)前應(yīng)檢查各傳動(dòng)部件 確保其運(yùn)轉(zhuǎn)靈活且有足夠的潤滑油 然后空載運(yùn)轉(zhuǎn) 如無異常方可添加物料 3 加料應(yīng)當(dāng)均勻 否則會(huì)在中間軸承處造成物料的堵塞 使阻力急劇升高而導(dǎo)致完全梗塞 4 定期檢查螺旋的工作情況 發(fā)現(xiàn)部件磨損過大時(shí)應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換 5 要特別注意轉(zhuǎn)動(dòng)部件的密封 嚴(yán)防潤滑油外溢污染食品和原料進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)部件而導(dǎo)致磨損加劇 6 停機(jī)前應(yīng)先停止進(jìn)料 待物料排空后再停機(jī) 7 停機(jī)后應(yīng)及時(shí)清潔機(jī)器 加油 以備下次使用 38 四 氣力輸送設(shè)備 1 輸送原理 借助空氣在密閉管道高速流動(dòng) 物料在氣流中被懸浮輸送到目的地 2 氣力輸送的特點(diǎn) 1 優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單 工藝布置靈活 輸送距離大 密封性好 適應(yīng)性廣 自動(dòng)化程度高 生產(chǎn)率高 2 缺點(diǎn)動(dòng)力消耗大 磨損嚴(yán)重 不宜輸送濕物料 系統(tǒng)噪音大 3 組成由供料器 輸送管道及管件 卸料器 除塵器 風(fēng)機(jī)等組成 一 氣力輸送設(shè)備輸送原理 特點(diǎn)及組成 39 1 吸引式輸送流程 二 氣力輸送設(shè)備分類及輸送流程1 分類吸送式 用風(fēng)機(jī)吸入口的負(fù)壓 將物料吸入管道壓送式 用風(fēng)機(jī)輸出的高壓氣流 將喂入的物料吹送混合式 吸送和壓送組合的輸送方式 2 輸送流程 40 41 2 壓力式輸送流程 42 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 旋風(fēng)分離器 43 五 其它固體物料輸送設(shè)備 一 懸掛輸送設(shè)備 懸掛輸送機(jī)由閉循環(huán)軌道 懸掛件 牽引鏈和驅(qū)動(dòng)裝置及張緊裝置等構(gòu)成 軌道可以靈活進(jìn)行立體布置 在平面方向 它最小可以半徑400mm進(jìn)行轉(zhuǎn)彎 最大轉(zhuǎn)彎角度達(dá)它最大可進(jìn)行180 在垂直方向可進(jìn)行陡峭的提升 它傾斜度僅僅受輸送器與被輸送物之間的間隙限制 通常以45 角度提升 懸掛件的單懸掛重量在20kg以上 典型應(yīng)用舉例 屠宰生產(chǎn)線 44 a 生豬屠宰線 b 家禽屠宰線 圖1 14懸掛輸送機(jī)在屠宰線中應(yīng)用 45 二 流送槽 利用水力輸送物料的裝置 主要用于塊狀或顆粒狀且可與水分離的物料輸送 由人工或機(jī)械把放在堆放場的原料放入水平輸送機(jī) 然后由輸送機(jī)將物料送到流送槽中 由于水的流動(dòng) 一方面將物料隨水流輸送到目的地 另一方面可以把原料外表的泥沙雜質(zhì)等浸泡及沖洗 再經(jīng)過濾篩板濾去泥漿 污水后進(jìn)入清洗機(jī)中 這樣水力輸送就有清洗和輸送的作用 污水從篩板流出 經(jīng)過處理進(jìn)行循環(huán)使用 例如 番茄 蘋果 蘑菇 菠蘿和其它塊莖類原料的輸送多用流送槽 圖1 15流送槽原理 46 47 第二節(jié)液體輸送裝置 一 真空吸料裝置二 泵 48 一 真空吸料裝置 用途 將流體短距離輸送或提升一定高度 適用 醬類或含固體料液的輸送 避免用泵缺點(diǎn) 效率低輸送距離和高度小 49 1 原理 50 2 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 避免了液料通過泵體而帶來的腐蝕 污染 清洗等問題 由于物料處于抽真空貯罐內(nèi) 比較衛(wèi)生 同時(shí)把物料組織內(nèi)的部分空氣排除 減少了成品的含氣量 可直接利用系統(tǒng)真空作為動(dòng)力 簡化了動(dòng)力裝置 缺點(diǎn) 但輸送距離近 提升高度低 效率較低 只適合于黏度較低的液料 51 二 泵 圖1 17離心泵結(jié)構(gòu)示意圖 一 離心泵依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪對被泵送液料的動(dòng)力作用 把能量連續(xù)傳遞給料液 實(shí)現(xiàn)連續(xù)地液體輸送 1 種類 52 2 工作原理 53 54 3 適用輸送中低粘度的料液 含懸浮物及腐蝕性也可 4 特點(diǎn) 1 離心泵的優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單 一般采取二極或四極的電動(dòng)機(jī)直聯(lián) 液體輸出量可任意調(diào)節(jié) 操作維修清洗容易 2 離心泵的缺點(diǎn) 泵的安裝要求低于液體貯槽出口之處或預(yù)先灌水 因?yàn)楸仨毐ＷC泵體內(nèi)及吸液管內(nèi)充滿液體才能正常運(yùn)行 操作不妥或設(shè)計(jì)不善時(shí) 易引起泡沫現(xiàn)象 55 二 齒輪泵1 適用主要用于輸送不含固體的粘稠液體 2 結(jié)構(gòu)多用外嚙合泵 56 3 原理 圖3 19齒輪泵工作原理示意圖 57 4 特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 重量輕 能自吸 工作可靠 應(yīng)用范圍較廣 缺點(diǎn) 流量及壓力有脈動(dòng) 噪聲大 所輸送的液體必須具有潤滑性 以免齒輪磨損 58 三 雙螺桿泵 回轉(zhuǎn)式容積泵 1 適用用于高黏度液體及帶有固體的料液 2 結(jié)構(gòu)與原理 單螺桿泵為例 圖1 20單螺桿泵結(jié)構(gòu)簡圖 59 雙螺桿泵 圖1 21齒輪泵工作原理示意圖 60 四 往復(fù)泵 1 組成 泵缸 活塞 或隔膜 活塞桿及閥門 3 特點(diǎn)往復(fù)泵的流量由活塞截面積 活塞沖程及活塞往復(fù)次數(shù)所決定 而與系統(tǒng)所需壓頭無關(guān) 即流量與壓頭無關(guān) 這是往復(fù)泵的一大特點(diǎn) 4 應(yīng)用適合于黏度大 或壓頭需求高的液體 2 工作原理 圖1 22單柱塞往復(fù)泵工作原理示意圖 61 雙動(dòng)往復(fù)泵動(dòng)畫 62 單柱塞往復(fù)泵 三柱塞高壓往復(fù)泵 流量 85m3 h 壓力 100MPa 63 隔膜泵外觀 64 五 旋渦泵 1 結(jié)構(gòu)旋渦泵外觀上與離心泵差不多 里面的葉輪結(jié)構(gòu)是不同的 流體入口不是在葉輪中心處位置 而是與出口成對稱的泵殼邊緣 65 2 工作原理 圖1 23旋渦泵工作原理示意圖 66 第三節(jié)氣體輸送設(shè)備 提供2 3kg cm2 表壓 的壓縮空氣供發(fā)酵罐通氣之用 故常用渦