第一节　食品设备基本要求

一、技术经济指标

任何机械设备在社会生产中所能够得到推广使用的程度，首先决定于它的技术经济指标，食品机械也不例外。当然，对各类食品机械来说，还有一些与其他机械设备不同的要求。所有这些要求的总和，就形成了我们研究和设计新的食品机械的指导思想。归根到底，就是力求用最低的成本造出最适用的食品生产机械设备，并能用这些机械设备以最低的成本制造出最合乎要求的各种食品。

1.单位生产能力

这是指机械设备生产食品产品的能力，也就是生产某种食品的速率。例如一台隧道式烤炉每单位时间（小时）内可以烘烤出多少月饼。食品生产往往是流水线作业，在生产流水线中总是有许多台机器设备按照一定的顺序共同完成一个产品。例如月饼生产线中就由配料、混合、搅拌、成型、烘烤、包装等设备组成，中间还有各种输送及辅助设备。各台机器设备在生产能力方面，必须取得平衡和一致。否则，一部分机器设备的能力不能得到充分发挥，而另一部分则处于能力不足的状态。整个生产流水线的生产能力只能以流水线中生产能力最低的一台设备为基准。

机器技术的先进与否，不决定于生产能力或生产速率。食品厂的生产规模有大有小，这取决于产品的品种、原料的供应、消费范围、运输条件等一系列因素。即使生产同一种食品产品的机器设备，也往往要求各种不同的生产能力，形成一定的系列。

一般来说，生产规模越大，经济效益越高，对产品质量的管理也越有利。但是对保质期有限的食品来说，生产受市场消费的制约，还要考虑食品安全储存的货架寿命以及原料供应的季节性。同时，人们对食品的需求，趋向于品种越来越多，因此，食品机械的最合理规模，必须要根据需求作具体的分析。

食品生产的参数往往多变，所以生产能力也常常需要允许作多种速率的调节，采用调速电动机来带动整条生产线。

2.消耗系数

消耗系数是指机器设备生产每单位重量或单位体积的产品所需耗费的原材料及能量，包括原料、燃料、蒸汽、水、电能、润滑剂、零配件磨耗、机器折旧等。消耗系数不仅与所采用的工艺路线有关，而且与机器设备的设计有密切关系。例如食品生产中经常有蒸发、干燥、烘烤等操作，都消耗大量的热能，在机器设计中采用不同的热源和结构，就可能在技术经济指标上取得不同的效果，一般来说，消耗系数越低越好。

3.设备价格

机械设备的价格影响到食品工厂投资的大小。一般情况下，如果能达到同样的或相近的工艺效果，应该采用价廉的设备。但有时设备虽然复杂些，价格高一些，但却有好的性能，能确保食品产品有较高的质量，并且操作控制都能达到自动化，则在进行全面经济分析后较高的价格也可以被接受。

设备价格的高低要与设备的寿命联系起来考虑，因为计入产品成本的是设备的折旧费用，设备寿命越长，则折旧费越低。同时还要考虑到设备的技术更新年限，有些设备并不需要太长的寿命，因为过了几年之后，随着科学技术的发展，即使设备寿命未到，也要加以更新，这样在技术经济上更加合理。

4.管理费用

这里面包括劳动工资、操作维护以及检修费用等。管理费用在生产成本中占了相当大的比例，但管理费用不是一个孤立的因素。某些机器设备比较简单，设备费用和维修费用很低，但生产中使用劳动力多，不见得合理。反之，如果用高度自动化的生产流水线，投资增加了，但管理费用可能降低。

高度自动化的机器设备所需要的管理人员数量虽少，但是对管理人员的素质要求高得多。

5.产品总成本

这是生产中一切经济效果的综合反映，也是食品厂选用食品机械的基本出发点。

二、设备设计要求

食品机械的设计是一个十分复杂的技术课题，由于食品原料和产品的多样性和复杂性，不仅需要掌握一般机械设计所必需具备的知识和技巧，而且必须了解食品及其原料的物理和化学性质、食品工艺过程和有关的工程问题，甚至于还需要了解人机工程以及造型设计等知识。作为食品机械的基本设计要求可归纳为以下几点。

1.满足既定的食品工艺要求，反映工艺的适用性和先进性

任何机械设计必须符合功能要求。要保证以一定的运行速度，生产一定质量的产品，产品的质量必须保持均一性和稳定性。

食品机械常常被要求生产不同品种或不同质量的产品，一台机器或一条流水线上采用不同的原料配方，改变工艺参数或者设备的工作条件，可以制造出多种多样的食品。例如，一条饼干生产线不能只生产单一品种的饼干，要能够配换各种饼干成型印模，允许变换烘焙时间和温度是饼干机械的必备条件。制粉机械在制造各种专用面粉或者在改变小麦原料品种时，也必须要改变磨粉机的工作参数和调整粉路配置。

机器的设计必须提供改变生产条件的可能性，为使用者提供方便。

2.机械结构的合理性、可靠性和耐久性

这是单纯从机械角度来考虑的问题。机器结构的合理性包括制造和装配关系、传动方式的选择以及为操作维修提供的方便等。在满足工艺功能要求的前提下，力求简化机器的机构和结构。

机器的可靠性和耐久性是不可分割的概念，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。它与机器的整体结构及零件的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性、抗干扰性等因素有关。在现代机械工程中，可靠性是一项不可忽视的重要指标，对食品机械来说，其工作要求往往是自动化、连续化的生产线，如果在某一个环节出现故障，就将导致整条生产线的停工，甚至所投入的原料全部报废。

食品机械所处理的物料常常是数量很大的，某些工作部件时时刻刻受到物料的摩擦和磨损，如磨粉机的磨辊、食品挤出机的螺杆和套筒。正确确定机器零部件的寿命及组合方式，以达到机器最可靠的使用性能是十分必要的。但是机器零件的使用寿命往往难以在设计时用理论计算得出，而必须在实测的基础上加以确定。

需要指出一个可能的错误观念，机器零部件的寿命并不是磨损或疲劳到破坏的时间，而是在即将不能保持其规定性能时，即认为其寿命中止，不能等到造成破坏再去更换。

3.机器的能耗

一般机械的能耗常常反映在传动机械效率上。在食品机械中大量能量用来处理改变食品的形态和性能。例如浓缩、干燥、烘烤操作中能量的有效部分是用来加热物料和蒸发水分，在粉碎、分切操作中，能量的有效部分是用来减小物料的形体尺寸。除此之外还必然有部分能源变成摩擦热能损耗于机器或环境中，或者被介质带走，成为热损失。

我国不是一个能源充裕的国家，节省能源、提高能量的利用率也是设计机器要考虑的因素之一，也是我们选购机械设备要考虑的因素之一。同时，还应结合地区条件，多使用天然能源和廉价能源。

4.卫生要求

这是食品机械区别于其他机械的基本特征之一，国家已经颁布了“食品卫生法”，对食品生产提出了严格的卫生要求。

食品机械中与食品物料直接接触的零部件，一定要选用无毒、耐腐蚀的材料。机器与食品接触部分必须便于拆装，以便随时清洗或清扫，并在结构中不允许有任何清洗不到的死角，以避免物料的积存和防止微生物在这些部位生长繁殖。

食品机械的传动润滑也和其他机器有不同的要求，传动密封要可靠，防止润滑剂进入食品。有些开启式传动件要用食用油脂或无毒油脂润滑，也有的构件完全不用润滑而采用有自润滑性能的材料，如聚四氟乙烯。以前食品机械中有用液压传动的，为防止污染，现也都改为气压传动。

三、设备选型原则

选型就是根据食品企业经济实力选择新设备，这是企业设备管理的第一个环节，也是设备全过程管理的开始，不管是新上马项目的设备选择或是旧设备技术更新，都应坚持设备选择三原则，即选取技术上先进、经济上合理、生产上适用的新设备，以促进企业生产发展，提高经济效益，实现技术进步。

实际上这是从生产出发选择设备的技术经济原则。但是，这三原则仅是定性的原则指引，具体操作时不够清晰，难以实施，有必要进一步细化，使尽可能定量地分析选择，便于操作，易于说清楚。这里将“三原则”细化为十个参数，即生产性、可靠性、维修性、节能性、安全性、耐用性、环保性、成套性、灵活性、兼容性，我们称之为设备选择的“三原则”“十个参数”。

（1）生产性　指设备的生产能力，可用单位时间如年、月或日的产量来衡量。

（2）可靠性　一是生产的成品可靠，成品率高；二是运行可靠，事故、故障少。

（3）维修性　检修时拆卸、安装的难易程度。有些设备，设计者只考虑功能的实现，少注意检修方面的问题，有时拆一个简单部件也很费力，显然是维修性差。

（4）节能性　指单位产品的能耗，节约用电。

（5）安全性　指防护装置的完善程度，既防护人身安全，也防护设备本身安全，如故障监测、自动报警等。

（6）耐用性　指设备的工作寿命，主要是经济寿命或安全寿命。

（7）环保性　指对周围环境的污染程度，包括粉尘与有害气体、液体的排放造成的污染与噪声污染等。

（8）成套性　指随机附件的成套性。附件齐全，能生产的产品品种就多，如月饼成型机的各种规格模具。

（9）灵活性　指转换产品品种的难易程度。一般来说，万能类设备转换产品较易，但效率较低；专用设备则相反，转换产品难，但效率较高。

（10）兼容性　为保证企业可持续发展，要选用通用型好，一机多用的设备，便于在市场需求发生改变的时候对产品进行改型。

只要我们选择设备时，十个参数都充分考虑了，选出的设备就应是技术上先进的、经济上合理的、生产上适用的。除此之外，在设备选择上还应该注意供应商的售后服务、当地的备件供应以及其他技术支持，如技术文件、设备的使用说明、设备保养维护指南、维修人员的培训等条件。