2024年华中农业大学自考食品加工机械与设备试题标准答案.doc

华中农业大学试题标准答案
课 程 名称 食品加工机械与设备
专业、班级 学号 姓名
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题 号 一 二 三 四 五六七八九十总计核查人署名
得分
阅卷人签
名
􀒰􀉽名词解释（6）
（1）CIP 装置
CIP 是Cleaning In Place 的简称。乳业辞典将其定义为：“不用拆开或移动装置，即可
用高温、高浓度的洗涤液，对装置加以强力的作用，把与食品的接触面洗净的措施”。可
见，CIP 即为完全不用拆开机械装置和管道，就可进行清洗工作。适合用于与流体物料直接
接触的槽、罐、管道等的清洗，假如汁饮料、乳品、浓缩果汁、豆浆等。
CIP 装置的特点如下：
（1） 清洗效率高。
（2） 卫生水平稳定。
（3） 操作安全、节约劳动力。
（4） 节约清洗剂、水、蒸汽等的用量。
（5） 自动化程度高。
（2）混合均匀度
混合物的混合均匀程度是衡量混合机性能好坏的重要技术指标之一。一般用混合物中
定量统计组分含量的变异系数CV（%）来衡量。变异系数是指混合物中定量统计组分的含
量偏离配方要求含量的程度。通过充足混合后，混合物为无秩序的，不规则排列的随机完
全混合状态。这时，在混合物内任意处的随机取样中，同一个组分的摩尔分数应当接近一
致。从混合机中取n个样品，每个样品中定量统计组分的摩尔分数分别为X1、X2…XN，当测
定次数为有限次数n时，定量统计组分摩尔分数的算术平均值为：
n
x x x
x n + + +
= ...... 1 2
标准偏差为：
1
( )
1
2
−
−
=
Σ=
n
x x
s
n
i
i
则变异系数为：
(%) = ×100
x
CV s
混合物的变异系数愈大，则混合均匀程度愈差。
􀳋􀉽填空（30）
（1）带式输送机的带速视其用途和工艺要求而定，用作输送时一般取 0.8～2.5m/s ，用
B 卷
2
作检查性运输时取 0.05～0.1m/s 。
（2）斗式提升机的装料方式分为挖取式和 撒入式，卸料方式可分为离心式、 重力
式和 离心重力式三种形式，其中重力 卸料方式适合用于提升大块状、密度大、磨损性
大和易碎的物料，适合用于低速运输物料的场。
（3）膜分离是近二十年来在分离领域迅速崛起的高新技术，请举三种较常使用的膜分离
措施： 超滤 、 反渗透 、 电渗析 。
(4) 将料液雾化所采取的雾化器是喷雾干燥设备的核心组件。用于食品工业的雾化器重要
有三类，即压力式雾化器 、 离心式雾化器和 气流式雾化器。
(5) 在搅拌罐容器壁内常要加设挡板。挡板有两个作用，一是变化切向流动，二是增大
被搅拌液体的湍动程度，从而改进湍动效果。
(6) 在带式式输送机中赔偿输送带伸长量的装置称为张紧装置，常用的张紧装置有下列三
种形式： 重锤 式、 螺杆 式和 压力弹簧式。
(7) 超微粉碎设备有许多个，请举出三种你学过的超微粉碎设备精磨机、 行星磨、 双
锥磨。
(8) 依照食品的形态，分装机械能够分为液体装料机、 酱体装料机和 固体装料机三种
型式。
(9) 既有固体装料机的定量措施，大多采取容积 定量法和 称量 定量法。
(10) 在筛分机械中，常见的筛面组合方式有： 筛余物法、 筛过物法和 混合法
三种形式。
􀡾􀉽简答题（40）
（1）光电检测和分选技术与老式手工分选相比，具备那些明显的优越性？
食品物料在种植、加工、贮藏、流通等过程中难免会出现缺陷，例如含有异种异色颗粒、
变霉变质粒、机械损伤等，因而在工业生产中有必要对产品进行检测和分选。然而，常规
伎俩无法对颜色变化进行有效分选。大多依托眼手配合的人工分选，其重要特点是：生产
率低、劳动力费用高、轻易受主观原因的干扰、精准度低。
光电检测和分选技术克服了手工分选的缺陷，具备如下明显的优越性：
①既能检测表面品质，又能检测内部品质，并且检测为非接触性的，因而是非破坏性的，
通过检测和分选的产品能够直接出售或进行后续工序的处理；
②排除了主观原因的影响，对产品进行全数（100%）检测，确保了分选的精准和可靠性；
③劳动强度低，自动化程度高，生产费用减少，便于实目前线检测；
④机械的适应能力强，通过调整背景光或比色板，即能够处理不一样的物料，生产能力大，
适应了日益发展的商品市场的需要和工厂化加工的要求。
（2）请简明论述分子蒸馏的原理；
蒸馏是分离均相液体混合物最常用的单元操作，对于溶剂和溶质都有挥发性的均相液体混
合物，虽然各液体组分都能挥发，但有难有易，于是，在部分汽化时，汽相中所含的易挥
发组分将比液相中的为多，使本来的混合液达成某种程度的分离。而当混合蒸汽部分冷凝
时，冷凝液中所含有的难挥发组分将比汽相中为多，也能达成一定程度的分离，这就是化
工操作中利用蒸馏来分离混合液的原理。分子蒸馏就是利用分子运动平均自由程的原理在
高真空状态下将液体混合物稍稍加热，使液体分子从液面逸出，轻分子落在冷凝面而重分
子又返回，从而将液体中的不一样物料分离。
3
（3）摆动筛惯性力的平衡有哪几个措施，并对所用的平衡措施作简明的阐明。
摆动筛的特点是人为地用机械的措施带动微振动，使物料在振动中移动和分级。但振
动带来了噪音以及影响零部件的寿命，则必须控制。这就是摆动筛中振动和平衡一对矛盾。
为了预防发生激烈的振动，除了在制造、安装中确保其精度外，设计上还必须采取措施，
一般的措施是采取平衡重平衡，即在偏心装置上加设平衡重物，或对称平衡，即采取双筛
体的措施平衡。
图4-16 平衡重的平衡作用
（a）平衡重在水平位置时；（b）平衡重在垂直位置时
图 4-17 平衡轮
(a)
(b)
a. 平衡重平衡
该措施是以平衡轮来平衡单筛体惯性力的措施。图4-16 为平衡重平衡作用的示意图。
平衡重装置的方位应与筛体运动方向相平行，当曲柄连杆机构转到水平位置时，平衡重所
产生的离心惯性力恰好与筛体产生的惯性力方向相反而起平衡作用，如图4-16（a）所示。
不过，当转到垂直方向，如图4-16（b）所示的位置，反而会产生不平衡的惯性力。
采取平衡重平衡，需要确定平衡重物的重量和相位。
b. 对称平衡法
该法是在偏心轴上装置两个偏心轮，用两个连杆带动上下筛体运动。同向双筛体一上
一下，如图4-18 所示。因为上下两个偏心轮的偏心方向相反，则上下两筛体的运动方向也
相反，使筛体水平方向的惯性力得以抵消而平衡。垂直方向的不平衡则不能防止。
图 4-18 同向双筛体平衡
（4）均质阀是均质机的核心部件，由高压泵送来的高压液体，在通过均质阀时完成均质，
请简明论述均质阀的工作原理。
均质机工作时，脂肪球或带有细小颗粒的物料，经高压泵的排料阀被压入均质阀阀座
入口处。在压力作用下，阀芯被顶起，阀芯与阀座之间形成了极小的环形间隙（一般小于
0.lmm）,当物料在高压下流过此极小的间隙时，受到两侧压力作用，速度增大，在缝隙中
心处速度最大，而附在阀座与阀芯表面上的物料速度最小，形成了急剧的速度梯度。因为
速度梯度引起的剪切力，物料流过均质阀时的高速（200～300m/s）撞击，以及高速液料
在通过均质阀缝隙时因为压力剧变引起迅速交替的压缩与膨胀作用在瞬间产生的空穴现
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象，这么物料中脂肪球或软性、半软微粒就在空穴、撞击和剪切力的作用下被粉碎得更小，
达成均质目标。
（5）请扼要论述图1 中蘑菇定向切片机的工作原理；
图 1 磨菇定向切片机
1—支架；2—边片出料斗；3—正片出料斗；4—护罩；5—挡梳轴座；
6—下压板；7—铰杆；8—定向滑料板；9—上压板；10—铰销；
11—进料斗；12—进料斗架；13—偏摆轴；14—供水管；
15—电动机；16—垫辊轴承
蘑菇进入料斗后，受上压板的控制，定量进入弧形槽滑料板。滑料板有一定倾角并因
偏心轴的传动而轻微振动，加上水流的作用蘑菇自动下滑。因为菇盖的体积和重量都比菇
柄大，在水力作用和轻微振动情况下，下滑过程中，形成菇盖向下或向前实现定向进入切
片区。几十片圆形切刀装在一个旋转轴上，圆刀的间距能够调整，两片圆刀之间有固定不
动的挡梳板。刀片则嵌入垫辊之间。圆刀和垫辊转动，对蘑菇切片，切下的菇片由挡梳板
挡出，正片和边片分别落入料斗。
（6）请扼要论述振动粉碎机的基本原理。
振动式粉碎的原理是利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生的冲击、摩擦和剪切
等作用力，来实现对物料颗粒的超微粉碎，并同时起到混合分散作用。振动磨是进行高频
振动式超微粉碎的专门设备，它在干法或湿法状态下均可工作。
（7）请指出真空干燥与真空浓缩有有那些不一样。
真空干燥：因为气压愈低，水的沸点也愈低，因此，只有在低气压条件下才有也许用
较低的温度来干燥物料，当压力低至（2～0.1）mmHg(或266～13Pa)的高真空度时，物体
内的水分以冰晶体状态直接升华干燥，这就是冷冻干燥，因为高真空干燥装置的设备造价
高，操作费用大，我们称之为真空干燥实际上是在非常稀薄的空气（低压）中进行，真空
干燥时的干燥速度取决于真空度和物料受热强度。真空干燥室内热量一般借助传导或辐射
向物料传递。真空干燥具备如下特点：
①物料在干燥过程中的温度低，防止过热。水分轻易蒸发，干燥时间短，同时可使用
物料形成多孔状组织，产品的溶解性，复水性，色泽和口感很好。
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合用性强，对不一样性质，不一样状态的物料，均能适应。
⑤与热风干燥相比，真空干燥的控制能达成较高的精准要求，然而设备投资和动力消
耗较大，产量较低。
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真空浓缩：溶液受热时，溶剂分子取得动能，当某些溶剂分子取得的能量足以克服分子
间的吸引力时，溶剂分子就会逸出液面进入上部空间，成为蒸汽分子。假如热能不停地供应，
生成的蒸汽被不停地排除，则可打破溶剂气相与液相之间化学势的平衡，溶剂的气化将连续
地进行。工程上为了提升这种气化速度，大多采取在沸腾状态下的气化过程，这种将溶液加
热至沸腾，使溶液中部分溶剂气化并排除的过程就是蒸发。食品产品的浓缩，大多是采取蒸
发的措施进行的。真空浓缩具备如下特点：
①成份复杂的食品原料大多具备热敏性，以及质量上对产品色、香、味的要求，使得食
品的浓缩力求“低温短时”，因为料液的沸点与外压有关，低压相对应于低温，真空浓缩对
产品的质量有保障。
②真空浓缩排除了溶解在料液中的空气、氧气，因为蒸发空间无氧，对易氧化物料的
加工品质有利。
③蒸发速度快，比常压浓缩省时。
④起到预杀菌或部分杀菌的作用。
⑤操作空间密闭，有利于减少微生物对物料的污染。.
（8）请举出四种固定容器式混合机，他们是以那种混合为主？
固定容器混合机：卧式螺带式混合机、卧式桨叶式混合机、立式搅龙混合机、行星搅龙
混合机。固定容器混合机的容器是固定的，物料依托装于容器内部的旋转搅拌器的机械作用
产生流动，在流动过程中发生混合。此类混合机是以对流混合作用为主。
四、分析题（24）
1. 图2 为单端式浸泡与喷射式洗瓶机，（1）请阐明其工作过程；（2）为了水的再利用和降
低热能消耗，水在洗瓶机中的流动是怎样进行的？（8 分）
图2 单端浸泡与喷射式洗瓶机
1—预泡池；2—新鲜水喷射区；3—冷水喷射区；4—温水喷射区；5—第二次热水喷射区；6—第一次热水喷射区；
7—第一次洗涤剂浸泡槽；8—第二次洗涤剂浸泡槽；9—洗涤剂喷射区；10—改向滚筒
（1）工作过程：
待洗瓶从进瓶处进入抵达预泡槽1，预泡槽中洗液的温度为30～40℃，在此处对瓶子进
行初步清洗与消毒。预泡后的瓶子抵达第一次洗涤剂浸泡槽7，此处洗涤液温度可达70～75
℃。通过充足浸泡，使瓶子上的杂质溶解、脂肪乳化。当瓶子运动到10 的地方升起并倒过
来时，把瓶内洗液倒出，落在下面未倒转的瓶子外表，对其有淋洗作用。在洗涤剂喷射区9
处设有喷头，对瓶子进行大面积喷洗，喷洗后的瓶子达成第二次洗涤剂浸泡槽8，其重要目
的是使瓶上未被清除的少许污物充足软化溶解。
从第二次洗涤剂浸泡槽出来的瓶子，依次通过第一次热水喷射区6，第二次热水喷射区
5、温水喷射区4、冷水喷射区3、新鲜水喷射区2 对瓶子上的洗液进行清洗，并减少瓶子温
6
度。最后，洗净的瓶子由出瓶处出瓶。
（2）水在洗瓶机中的流动：新鲜水→冷水池→温水池→热水池→预泡槽→排水沟。
2. 图3 为HTST 板式杀菌装置的流程图，HTST 板式杀菌装置适合用于各种食品、乳品和饮料
的杀菌。（1）HTST 板式杀菌装置的结构由哪几部分组成2）并请以牛奶为例简介高温
短时(HTST)板式杀菌装置的工艺流程。（8 分）
图 3 高温短时板式杀菌装置系统图
（1）热互换部用作液料与液体制品之间的热互换，如图中R 段；
（2）加热部用热水或蒸汽加热杀菌。图中H1 为预热段，H2 为杀菌段；
（3）冷却部用水或冷水冷却成品，图中C 段；
（4）保持槽保持槽的型式有多个，槽内有特殊装置。液料能够滞留在槽内一定的时
间。最近有使用槽内真空来提升脱腥、脱气效果的方式；
（5）分流阀设在加热杀菌后物料的出口部。液料达成杀菌温度后，经分流阀从成品
流路流出，未达成杀菌温度的液料，则被分流阀切向(由切换器控制)回流流路至平衡槽
以牛奶为例简介高温短时(HTST)板式杀菌装置的工艺流程。
（1）5℃的原料奶从贮奶罐流入平衡槽。
（2）由泵1 将牛奶送到加热回收段R，使5℃的牛奶与刚受热杀菌后的牛奶进行热交
换到60℃左右。杀菌后的牛奶被冷却。得到预热后的牛奶，通过过滤器、预热器H1，加热
到65℃左右，通过均质机后，进入加热杀菌段H2，被蒸汽或热水加热到杀菌温度。
（3）杀菌后的牛奶通过温度保持槽。在85℃的环境中保持15～16s．然后流到分流阀(切
换阀)。若牛奶已达成杀菌温度，分流阀则将其送到热回收段。若未达成杀菌温度，分流阀
则将其送回平衡槽。
（4）杀菌后的牛奶经热回收后，温度约为20～25℃，再进入冷水冷却段C，使其温度
降到10℃左右，成为产品流出。在此阶段中，也能够用5℃的原料牛奶替代盐水或冰水与
20～25℃的产品牛奶进行传热冷却，则更有利于热回收。
3．筛分机械工作过程的基础是物料与筛面的相对运动，筛面运动形式诸多，请例举五种筛
面运动形式与其合用的场所。（8 分）
筛分机械工作过程的基础是物料与筛面的相对运动，筛面运动形式诸多：
（1）静止筛面：静止筛面一般是倾斜筛面，变化筛面的倾角，能够变化物料的速度和
逗留时间。因为物料在筛面上的筛程较短，因此筛分效率不高。当筛面比较粗糙时，物料在
运动过程中产生离析作用。这是最简单而原始的筛分装置。
（2）往复运动筛面：筛面作直线往复运动，物料沿筛面作正反两个方向的相对滑动。
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筛面的往复运动能促进物料的离析作用，且物料相对于筛面运动的总旅程（筛程）较长，因
此能够得到很好的筛分效率。当筛面的往复运动具备筛面的法向分量，而筛面法向运动的加
速度等于或不小于重力加速度时，物料也许跳离筛面跳跃前进。这种情况下，能够防止筛孔堵
塞现象，对于某些筛分要求是十分有利的，例如当要求筛孔尺寸比较接近筛余级别的粒度时，
常常需要清除筛孔堵塞现象。这种情况称作高频振动筛面。
（3）垂直圆运动筛面：垂直圆运动的筛面是在其垂直平面内作频率较高的圆运动或椭
圆形运动，效果与高频率的往复运动筛面差不多。高频振动筛面可破坏物料颗粒的离析现象，
使物料得到强烈的翻搅，适宜处理难筛粒含量多的物料。
（4）平面回转筛面：平面回转的筛面是在水平面内作圆形轨迹运动。物料也在筛面上
作对应的圆运动。平面回转筛面能促进物料的离析作用，物料在这种筛面上的相对运动旅程
最长，并且物料颗粒所受的水平方向惯性力在3600 的范围内周期地变化方向，因而不易堵
塞筛孔，筛分效率和生产率均较高。这种筛面常用于粉料和粒料的分级和除杂，尤其是在生
产能力要求较大的情况。
（5）旋转筛面：旋转的筛面成圆筒形或六角筒形绕水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒
内相对于筛面运动。这种筛面的利用率相对较小，在任何瞬时只有小部分筛面接触物料，因
此生产率低，但适合用于难筛粒含量高的物料，在粮食加工厂常用来处理下脚物料。__