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文檔簡介
2025年食品加工機械與設備模擬試題+答案一、單項選擇題(每題2分,共20分)1.下列哪種殺菌設備屬于連續(xù)式殺菌設備?A.間歇式高壓蒸汽殺菌鍋B.隧道式殺菌機C.實驗室用手提式殺菌鍋D.靜置式殺菌釜2.錘片式粉碎機的主要工作部件是:A.篩網(wǎng)與齒板B.錘片與篩網(wǎng)C.磨盤與輥筒D.切刀與螺旋3.離心分離機中,用于分離乳濁液(如油水分離)的主要類型是:A.過濾離心機B.沉降離心機C.分離離心機D.三足式離心機4.高壓均質(zhì)機的均質(zhì)壓力通常設定在:A.0.1-1MPaB.5-10MPaC.20-40MPaD.50-80MPa5.噴霧干燥中,最適合處理高粘度物料的霧化器是:A.壓力式霧化器B.離心式霧化器C.氣流式霧化器D.旋轉式霧化器6.真空濃縮設備中,為避免熱敏性物料變質(zhì),通??刂屏弦簻囟仍冢篈.30-40℃B.50-70℃C.80-90℃D.100-110℃7.面包成型機的核心部件是:A.面團分割器B.搓圓輥C.成型模具D.輸送帶8.板式換熱器與管式換熱器相比,最顯著的優(yōu)點是:A.耐高溫高壓B.傳熱效率高C.適合高粘度物料D.結構簡單9.斬拌機工作時,物料溫度升高的主要原因是:A.電機散熱B.物料與刀軸摩擦C.斬拌刀高速剪切做功D.環(huán)境溫度影響10.下列哪類設備屬于非機械分離設備?A.板框壓濾機B.碟片離心機C.袋式過濾器D.膜分離裝置二、填空題(每空1分,共20分)1.巴氏殺菌的典型工藝條件為________(低溫長時間)或________(高溫短時間)。2.錘片式粉碎機的粉碎效果主要由________、________和________三個因素決定。3.離心機的分離因數(shù)計算公式為________,分離因數(shù)越大,分離效果越________。4.雙級高壓均質(zhì)機中,第一級均質(zhì)閥的作用是________,第二級均質(zhì)閥的作用是________。5.噴霧干燥系統(tǒng)主要由________、________、________和________四部分組成。6.真空濃縮設備中,常用的冷凝器類型有________和________,其作用是________。7.果蔬打漿機的核心部件是________,其結構設計需兼顧________和________。三、簡答題(每題8分,共40分)1.比較板式殺菌機與管式殺菌機的優(yōu)缺點及適用場景。2.簡述輥式粉碎機的工作原理,并說明其與錘片式粉碎機的主要區(qū)別。3.解釋離心分離機中“分離因數(shù)”的物理意義,說明提高分離因數(shù)的兩種主要方法。4.分析高壓均質(zhì)機在乳制品加工中的作用,并說明均質(zhì)壓力對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。5.說明真空濃縮設備中“真空度”對濃縮過程的影響,列舉三種常見的真空獲得設備。四、計算題(每題10分,共20分)1.某果汁廠采用超高溫瞬時殺菌(UHT)處理橙汁,要求殺菌F值(121℃為參考溫度)不低于5min。已知殺菌過程中物料溫度隨時間變化如下:10s升溫至135℃,維持15s,然后10s降溫至80℃。假設Z值為10℃,計算實際殺菌過程的等效殺菌時間(F實)是否滿足要求?(注:F實=Σ10^[(T-121)/Z]×Δt,時間單位統(tǒng)一為min)2.某奶粉生產(chǎn)線采用噴霧干燥工藝,進料量為1000kg/h,進料含水量為45%(濕基),要求產(chǎn)品含水量為3%(濕基)。計算每小時需蒸發(fā)的水量(保留兩位小數(shù))。五、論述題(20分)請設計一條年產(chǎn)1萬噸濃縮蘋果汁的加工生產(chǎn)線(日處理量按200噸原料果計,年生產(chǎn)天數(shù)150天),要求:(1)列出主要工藝步驟及對應的關鍵設備;(2)說明各設備的選型依據(jù)(如處理能力、物料特性適配性);(3)分析生產(chǎn)過程中需重點控制的參數(shù)(如溫度、壓力、時間)。答案詳解一、單項選擇題1.B(隧道式殺菌機為連續(xù)式,其余為間歇式)2.B(錘片高速旋轉撞擊物料,篩網(wǎng)控制出料粒度)3.C(分離離心機用于乳濁液精密分離,沉降離心機用于固液分離)4.C(20-40MPa為典型均質(zhì)壓力,過低無法破碎脂肪球,過高能耗大)5.C(氣流式霧化器利用高速氣流剪切,適合高粘度物料)6.B(真空環(huán)境下沸點降低,50-70℃可保護熱敏成分)7.C(成型模具決定面包最終形狀,分割、搓圓為前處理)8.B(板式換熱器板片間湍流強,傳熱系數(shù)是管式的2-4倍)9.C(斬拌刀轉速可達3000r/min,剪切做功轉化為熱量)10.D(膜分離基于孔徑篩分,無機械力作用)二、填空題1.62-65℃/30min;72-75℃/15-20s2.錘片線速度;篩網(wǎng)孔徑;物料特性(或喂料量)3.Fc=ω2R/g(ω為角速度,R為轉鼓半徑,g為重力加速度);好4.破碎脂肪球(或細化顆粒);防止顆粒團聚(或均勻分散)5.霧化系統(tǒng);干燥室;熱風系統(tǒng);分離回收系統(tǒng)6.表面冷凝器;混合式冷凝器;冷凝二次蒸汽,維持真空7.打漿篩筒(或篩網(wǎng)與刮板);出汁率;果漿細度三、簡答題1.板式殺菌機:優(yōu)點是傳熱效率高(板片間湍流強)、清洗方便(可拆式結構)、體積?。蝗秉c是耐溫(≤150℃)耐壓(≤1.0MPa)能力弱,不適合高粘度或帶顆粒物料。適用于牛奶、果汁等低粘度液體殺菌。管式殺菌機:優(yōu)點是耐溫(≥150℃)耐壓(≥3.0MPa)性好,適合含顆粒(如果粒飲料)或高粘度物料;缺點是傳熱效率低、清洗困難(需CIP系統(tǒng))、體積大。適用于含果肉飲料、濃縮果汁殺菌。2.輥式粉碎機工作原理:兩輥以不同轉速相向旋轉,物料受擠壓、剪切作用破碎,出料粒度由輥間距控制。與錘片式粉碎機的區(qū)別:①破碎方式:輥式以擠壓剪切為主,錘片式以撞擊為主;②出料粒度:輥式更均勻(2-5mm),錘片式更細(0.1-2mm);③適用物料:輥式適合韌性或片狀物料(如谷物),錘片式適合脆性物料(如薯類、豆類)。3.分離因數(shù)物理意義:表示離心力與重力的比值(Fc=離心力/重力),反映離心機分離能力大小。提高方法:①增大轉鼓轉速(Fc與轉速平方成正比);②增大轉鼓半徑(Fc與半徑成正比)。但受材料強度限制,工業(yè)上通常通過提高轉速實現(xiàn)。4.均質(zhì)作用:將乳脂肪球由2-10μm細化至1μm以下,防止脂肪上浮,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性;同時破壞蛋白質(zhì)結構,改善口感。壓力影響:壓力過低(<20MPa),脂肪球細化不充分,易分層;壓力過高(>50MPa),能耗增加,且可能導致蛋白質(zhì)過度變性,影響產(chǎn)品風味;最佳壓力20-40MPa(乳制品)。5.真空度影響:真空度越高(壓力越低),料液沸點越低,可減少熱敏成分破壞;但真空度過高(<5kPa),二次蒸汽體積增大,冷凝器負荷增加,能耗上升。真空獲得設備:水環(huán)式真空泵、蒸汽噴射泵、羅茨真空泵。四、計算題1.解:(1)升溫階段(10s=1/6min):T=135℃,Δt=1/6minF1=10^[(135-121)/10]×(1/6)=10^(14/10)×0.1667≈25.12×0.1667≈4.187min(2)維持階段(15s=0.25min):T=135℃,Δt=0.25minF2=10^[(135-121)/10]×0.25≈25.12×0.25≈6.28min(3)降溫階段(10s=1/6min):T=80℃(假設降溫過程平均溫度為(135+80)/2=107.5℃,但嚴格需按時間分段,此處簡化為終點溫度)F3=10^[(80-121)/10]×(1/6)=10^(-4.1)×0.1667≈7.94×10^-5×0.1667≈1.32×10^-5min(可忽略)總F實=F1+F2+F3≈4.187+6.28≈10.467min>5min,滿足要求。2.解:進料干物質(zhì)質(zhì)量=1000kg/h×(1-45%)=550kg/h產(chǎn)品總質(zhì)量=550kg/h÷(1-3%)≈567.01kg/h蒸發(fā)水量=進料量-產(chǎn)品量=1000-567.01=432.99kg/h五、論述題生產(chǎn)線設計:(1)主要工藝步驟及關鍵設備:①原料清洗→鼓風式清洗機(處理量≥200噸/日,帶噴淋和振動篩除泥沙);②破碎→對輥式破碎機(輥間距20-30mm,避免過度破碎導致出汁率下降);③榨汁→帶式壓濾機(連續(xù)榨汁,處理量10-15噸/h,出汁率≥75%);④澄清→酶解罐+碟片離心機(加果膠酶45℃處理30min,離心機分離因數(shù)≥10000,去除果渣和膠體);⑤濃縮→降膜式真空濃縮機(蒸發(fā)量5-6噸/h,真空度85-90kPa,溫度55-65℃,保留風味物質(zhì));⑥殺菌→管式UHT殺菌機(135℃/5s,耐顆粒(≤2mm),處理量與濃縮機匹配);⑦灌裝→無菌灌裝機(自動定量,充氮保護,防止氧化,包裝規(guī)格200L無菌袋)。(2)設備選型依據(jù):-清洗機:原料果含泥沙,需鼓風翻動+高壓噴淋,處理量200噸/日(8-10噸/h);-破碎機:蘋果韌性強,對輥式擠壓破碎比錘片式更均勻,避免果汁過早流出;-帶式壓濾機:連續(xù)作業(yè),適合大規(guī)模生產(chǎn),榨汁壓力可調(diào)(0.5-2MPa),出汁率高于螺旋式;-碟片離心機:澄清果汁需分離細小顆粒(<10μm),高分離因數(shù)(≥10000)確保澄清效果;-降膜式濃縮機:蘋果汁熱敏性強(Vc易分解),降膜流速快(3-5m/s)、停留時間短(<2min),適合低溫濃縮;-管式UHT:含微量果肉顆粒(≤2mm),管式耐顆粒堵塞,135℃/5s可滅活酶和微生物,保留營養(yǎng);-無菌灌裝機:濃縮汁易氧化,需充氮(O2<2%),無菌環(huán)境(殺菌后冷卻至25℃以下灌裝)。(3)重點控制參數(shù):-破碎粒度:20-30mm(過細易褐變,過粗出汁率低);-榨汁壓力:1.5-2.0
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