食品机械用材料

1、MICROSOFT材料工程概论结课论文食品机械用材料食品 111 李枫 20111209932012/5/25食品机械用材料摘 要 ：食品机械设备中广泛使用各种材料，除各种金属材料和合金材料外， 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。食品生产的工艺条件相当复杂，对材料有着不同的要求，必须掌握材 料的各种性能，才能做出正确的选择，才能做了正确的选择，以取得良好的使 用效果和经济效益。关键词：材料性能；金属材料；非金属材料；表面处理1、绪论食品机械设备在生产过程中在各种不同的条件下与各种介质接触，为了食品 在这些接触中不被污染，为了设备能够长久使用，对于食品机械用材有着很 大的讲究。因为这关系到食品安全，关系到人们的身体健康。2、食品机械用材料对材料性能的要求2.1 机械性能食品机械设备一半属于轻型机械设备，大多数零部件受力较小。但由于轻型 机械设备要求尽量降低整机重量和体积，零部件的尺寸要尽量小，所以对材 料的机械性能要求也并不降低除了强度、刚度和硬度以外，还有一些其他的 要求。例如，在食品机械设备中处理大批量成件物品的机会较多，因此常遇 到高速往

2、复运动的构件，就要从疲劳强度来要求机件的性能。食品机械设备中的一些零部件上常常要和大量的物料相接触，而接触时，物 料的不同会对零部件有不同的损伤。如，锤片与坚硬物料的高速度撞击，会 造成强烈的磨损，因此，锤片对材料的耐磨性能要求很高。食品挤压机螺杆 和套筒与物料相对运动的速度不高，但工作压力高达200MPa,工作温度也 高达200C因此，此类机械不仅要求较高的抗扭强度，而且还要有很高的耐 磨强度和较高的抗蠕变的能力。有的食品机械设备在高温下工作（如烘烤机械）或是在低温下工作（如冷冻 机械，温度可达-40C左右，以液氮为介质的冷冻机械的工作温度会更低） 这就必须考虑机械设备的材料在高温和低温写的性能。2.2 物理性能食品机械设备性能常和材料的物理性能有关。例如：材料的相对密度、比热 容、导热系数、软化温度、线胀系数、热辐射波普、磁性表面摩擦特性、抗 粘着性等。在不同的使用场合，要求材料有不同的物理性质，有如热装置要 求有较高的导热系数，食品的成型装置则要求有好的抗粘着性，以便脱模。2.3 耐腐蚀性能食品机械设备接触的食品物料一般带有酸性或弱碱性，有些本身就是酸类或碱类，例如：醋酸、柠檬酸

3、、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、盐酸、纯碱、小苏打等。这些物料对许多金属材料都有腐蚀作用。即使普通食 品对许多金属材料也有腐蚀作用，如有些物料本身没有腐蚀性，但是在微生 物繁殖时会产生带有腐蚀性的代谢物，如碳酸等。食品机械设备所用材料选择不当而遭受腐蚀，不仅容易造成机器本身的破 坏，更重要的是会造成食品污染。有些金属离子溶进食品中，有损于人体健 康和食品风味，或者破坏食品的营养。设计食品机械设备时，材料的耐腐蚀性对选择结构材料常起着决定作用。机 械设备的耐腐蚀程度取决于：（1）材料的化学性质和表面状态以及受力状 态；（2）物料介质的种类、浓度和温度等参数。机械设备材料的机械物理性能和化学性能有时发生矛盾，难以十全十美，可 以通过复合材料或表面涂层的方法来加以解决。2.4 制造工艺性材料制造工艺性能至关重要，否则设计出来的零件有时难以加工，甚至无法 加工。例如焊接件的材料要有好的可焊性和切削性能，表面要求硬度高的零 件要有好的热处理性能，表面要求涂装的零件要有好的附着性能。3、食品机械常用材料食品机械设备中广泛使用各种材料，最常用的就是各种各样的金属材料和合 金材料。除此以外，还

4、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。3.1 金属材料及合金材料3.1.1 钢铁材料普通碳钢和铸铁耐腐蚀性都不好，容易生锈，不宜直接接触有腐蚀性的介质。但由于钢铁材料在耐磨、耐疲劳、耐冲击力等方面有其独特的优越性，因此在食品机械与设备中大量应用，特别是在制粉、制面、膨化等机械中大量使用钢铁材料。钢铁材料主要用在机座、压轴以及要求耐振动、耐磨损的 结构件上。球墨铸铁则用于综合性能要求较高的结构件上。此外钢铁材料可 以通过表面处理的方法提高其耐腐蚀性。3.1.2 有色金属食品机械中主要的有色金属材料是铝合金、铜合金等。铝合金具有耐腐蚀性和良好的导热性能、低温性能、加工性能以及密度小等 优点。但有机酸等腐蚀性物质在一定条件下可以造成对铝及合金的腐蚀。食 品机械中铝及铝合金的腐蚀，一方面影响机械的使用寿命，另一方面因腐蚀 物进入食品而有害人们的健康。纯铜又称紫铜，具有热导率高的特点，是良好的导热材料，常被用于制造换 热器等。铜具有一定的耐腐蚀性，但铜对于一些食物成分（如维生素C）有 直接的破坏作用。另外铜与某些产品（如乳制品）直接接触会产生异味。所 以，铜

5、一般用于不直接接触食品物料的机械与设备。3.1.3 不锈钢不锈钢是指在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的合金钢。不锈钢的基 本成分为 Fe-Cr 合金和 Fe-Cr-Ni 合金，另外，还可以添加其他合金元素， 如锆、钛、锰、鈮、钼、钨等由于合金的成分不同，耐腐蚀性与耐高温性能 也有所不同， Fe-Cr 是不锈钢中最基本的成分，当钢中的铬含量超过 12% 时，就可以抵抗介质中的腐蚀，但铬的含量一般不超过 28%。不锈钢具有具有耐腐蚀、不生锈、不变色和所附着食品容易去除以及良好地 高、低温机械性能等优点，在食品机械中广泛应用于泵、阀、管、罐、锅、 热交换器、真空容器等器具。不锈钢的耐腐蚀能力随其化学组成、加工状 态、使用条件和环境介质类型而改变。一些型号的不锈钢一般情况下具有良 好的抗腐蚀能力，但条件改变就会生锈。例如， 304 和 316 型不锈钢是食品 接触构件常用的不锈钢， 304 型不锈钢可以满足一般的耐腐蚀要求，但耐盐 性能差；316型不锈钢因在化学成分中Ni含量较304高，其耐腐蚀性就比 304 型好。3.2 非金属材料使用于食品机械设备上的非金属材料主要是塑料。常用的塑料有

6、聚乙烯、聚 丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯塑料以及含粉状和纤维填料的苯醛塑料、压层 塑料、环氧树脂、聚酰胺、各种规格的泡沫塑料、聚碳酸酯塑料、氯化聚醚 有机玻璃等。此外，还使用各种天然和合成的橡胶。3.2.1 塑料的优点与不足（ 1 ）密度小，平均为黑色金属的 1/5 到 1/8.（ 2）机械加工余量小，是生产成本降低。（ 3）化学稳定性高。（4）有较好的抗摩擦特性。（5）有较好的抗震性和抗附着性。（ 6）耐热性和导热性低（7）在液体环境中工作时有老化和膨胀的趋势。3.2.2 对塑料的要求在食品机械上选用塑料和聚合物材料，应根据食品介质卫生检疫的要求和国家卫生检疫机关的有关规定，允许使用的材料才能选用。一般的，凡直接与食物接触的聚合物材料应该确保对人体绝对无毒无害，不能给食品带来不良气味，不能影响食品的味感，不能在食品介质中熔化或膨胀，更不能与食品 产生化学反应。因而，食品机械中不宜使用含水或含硬质单体的低分子聚合 物，因为这类聚合物往往都有毒性。某些塑料在老化或高温下工作时，能够 分解为可溶性单体扩散到食品内，使食品变质。3.2.3 塑料材料的应用塑料材料在食品机械上有着广泛的应用。例如

7、：在输送机械上，使用在螺旋 式和刮板式斜槽、吸力式和磁力式塔、风机罩、风筛式框架、料斗中等；食 品加工机械、包装机械的套筒、圆盘叶轮、漏斗、分瓶螺旋、星轮等部件上 也广泛使用塑料。4、材料的耐腐蚀抗磨表面处理食品通常是酸性、中性或弱碱性，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。4.1 食品中的腐蚀性物质食品中的腐蚀性物质有醋酸、柠檬酸、苹果酸等低级脂肪酸，以及酒石酸、 琥珀酸、乳酸、酪酸；食盐、无机盐类；部分食品添加剂；在制造过程中使 用的腐蚀性物质。这些腐蚀性物质与食品加工机械零部件相互接触时，会造 成零部件材料的腐蚀，并造成金属离子溶入食品中，可能会损害人的健康或 破坏食品的风味。在腐蚀坏境中，机械还会发生摩擦腐蚀。4.2 机械材料表面处理对于腐蚀的防护，通常对材料进行腐蚀抗磨的表面处理，及对金属或非金属 的食品加工零部件进行喷涂和涂装以及电镀和刷镀等表面处理。4.2.1 喷涂、涂装、电镀、刷镀喷涂主要指热喷涂，它将金属、塑料或陶瓷等粉末通过火焰，以半熔融状态 被吸附到工件表面，形成了具有耐腐蚀、耐磨等特性的涂层。食品机械大量 地采用不锈钢，成本较高，故以一部分涂层材料代替。涂装是在金属表面用 手工或简单器械涂上涂料，使之干燥硬化，形成连续的涂层与外界隔绝，以 达到防腐蚀、装饰的目的。电镀和刷镀在食品机械的应用相对较少，但有发 展的趋势。电镀和刷镀原理相似，只有在工艺和应用对象上有区别，电镀以 制造为主，刷镀一般用来修复工件。4.2.2 对镀层的要求（1）镀层的材料不能有毒，不能传给食品异味或影响食品的风味。（2）为避免锈蚀和镀层的脱落，镀层不应具有多孔性。（3）镀层应有较高的机械特性，并与基体牢固地结合。（4）必须达到均匀地晶粒镀层和要求的镀层厚度。（5）镀层应对食品介质、洗涤剂成分和大气的影响具有较高的化学稳定性 以及良好地装饰和保护特性5、结论食品生产的工艺条件相当复杂，所以食品机械对材料有着较高的极其复杂的的要求，因此必须掌握材料的各种性能，在食品机械设备的选材上才能做出正确的选择，才能做了正确的选择，以取得最佳的使用效果和最多的经济效、n益。参考文献1胡继强.食品工程技术装备.北京：科学出版社，20042唐伟强.食品通用机械与设备.广州：华南理工大学出版社，2010

《食品机械用材料》由会员M****1分享，可在线阅读，更多相关《食品机械用材料》请在金锄头文库上搜索。