2025年食品加工機(jī)械與設(shè)備考試題與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種設(shè)備屬于食品加工中的粉碎設(shè)備？A.板式換熱器B.膠體磨C.真空濃縮鍋D.離心分離機(jī)答案：B（膠體磨通過高速旋轉(zhuǎn)的定轉(zhuǎn)子對物料進(jìn)行剪切、研磨，屬于粉碎設(shè)備；其他選項(xiàng)分別為換熱、濃縮、分離設(shè)備）2.斬拌機(jī)工作時(shí)，物料受到的主要作用力是？A.擠壓與摩擦B.剪切與沖擊C.重力與離心力D.對流與傳導(dǎo)答案：B（斬拌機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)刀片對物料產(chǎn)生強(qiáng)烈剪切和沖擊，實(shí)現(xiàn)碎肉與混合）3.巴氏殺菌機(jī)的典型工藝參數(shù)是？A.121℃/15minB.72℃/15sC.135℃/2sD.60℃/30min答案：B（巴氏殺菌主要針對液態(tài)食品，常用72-75℃保持15-20秒，或63℃保持30分鐘）4.真空干燥設(shè)備的核心優(yōu)勢是？A.溫度低，適合熱敏性物料B.干燥速度快，能耗低C.設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低D.可同時(shí)完成殺菌與干燥答案：A（真空環(huán)境降低水的沸點(diǎn)，物料在低溫下干燥，減少營養(yǎng)損失，適合果汁、藥品等熱敏性物料）5.高壓均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)閥座通常采用哪種材料？A.普通碳鋼B.不銹鋼C.陶瓷D.塑料答案：C（均質(zhì)閥座需承受高壓和物料磨損，陶瓷硬度高、耐磨損，是常用材料；不銹鋼次之但易磨損）6.螺旋輸送機(jī)的輸送能力主要取決于？A.螺旋直徑與轉(zhuǎn)速B.電機(jī)功率C.物料密度D.輸送傾角答案：A（根據(jù)公式Q=47D2Snρ，輸送能力Q與螺旋直徑D平方、轉(zhuǎn)速n、螺距S及物料填充系數(shù)ρ相關(guān)，其中D和n為主要因素）7.以下哪種設(shè)備屬于連續(xù)式殺菌設(shè)備？A.高壓蒸汽滅菌鍋B.隧道式殺菌機(jī)C.間歇式夾層鍋D.超高溫瞬時(shí)滅菌機(jī)（UHT）答案：D（UHT設(shè)備可連續(xù)處理物料，如液態(tài)奶通過板式或管式換熱器實(shí)現(xiàn)135-150℃/2-8秒的連續(xù)殺菌；隧道式殺菌機(jī)多為間歇或半連續(xù)）8.帶式干燥機(jī)的干燥介質(zhì)流動(dòng)方向通常為？A.與物料流動(dòng)同向B.與物料流動(dòng)逆向C.垂直穿透物料層D.水平掠過物料表面答案：C（帶式干燥機(jī)通過網(wǎng)帶輸送物料，熱空氣垂直穿透物料層，提高傳質(zhì)效率）9.旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)適用于哪種物料的灌裝？A.高粘度果醬B.含氣飲料C.顆粒狀固體D.粉末狀奶粉答案：B（旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)通過等壓或負(fù)壓原理實(shí)現(xiàn)含氣飲料（如可樂）的快速、定量灌裝，避免氣體溢出）10.以下哪種設(shè)備可實(shí)現(xiàn)物料的分級與除雜？A.振動(dòng)篩B.斬拌機(jī)C.膠體磨D.均質(zhì)機(jī)答案：A（振動(dòng)篩通過不同目數(shù)的篩網(wǎng)對物料進(jìn)行分級，同時(shí)去除雜質(zhì)；其他設(shè)備為粉碎或混合設(shè)備）二、填空題（每空1分，共15分）1.錘片式粉碎機(jī)的主要工作部件是（錘片）和（篩板），其粉碎原理是（沖擊破碎）與（摩擦破碎）的聯(lián)合作用。2.板式換熱器的核心部件是（波紋板片），其主要優(yōu)點(diǎn)是（傳熱效率高）、（結(jié)構(gòu)緊湊）、（清洗方便）。3.噴霧干燥設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)包括（進(jìn)風(fēng)溫度）、（出風(fēng)溫度）、（霧化壓力），其中（霧化壓力）直接影響霧滴大小和干燥效率。4.離心分離機(jī)按分離原理可分為（過濾式離心機(jī)）和（沉降式離心機(jī)），前者適用于（固液兩相密度差大、固體顆粒較大）的物料，后者適用于（固液兩相密度差小、固體顆粒細(xì)?。┑奈锪?。5.真空濃縮設(shè)備中，為防止物料焦糊，通常采用（薄膜蒸發(fā)）技術(shù)，使物料在加熱面上形成（薄膜），縮短受熱時(shí)間。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理及主要應(yīng)用場景。答案：高壓均質(zhì)機(jī)通過柱塞泵將物料加壓至20-100MPa，然后通過均質(zhì)閥（由閥座、閥芯組成）的狹窄間隙（約0.1-0.3mm）。物料在高壓下高速噴出時(shí)，受到空穴效應(yīng)（高壓突然釋放產(chǎn)生氣泡破裂）、剪切力（高速流體與閥座的摩擦）和撞擊力（流體撞擊沖擊環(huán)）的綜合作用，使顆?；蛞旱纹扑橹廖⒚准壱韵隆Ｖ饕獞?yīng)用于乳飲料（如牛奶、豆奶）、果汁（防止分層）、醬料（如番茄醬）等液態(tài)物料的均質(zhì)，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性和口感。2.比較滾筒干燥機(jī)與噴霧干燥機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用物料。答案：滾筒干燥機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、能耗較低（熱效率約60-70%），可處理高粘度物料（如淀粉漿、麥芽糊精）；缺點(diǎn)是干燥時(shí)間較長（5-15秒），物料受熱時(shí)間長，易破壞熱敏性成分，產(chǎn)品呈片狀或粉狀，粒度不均勻。適用物料：高粘度、非熱敏性物料（如薯泥、谷物漿）。噴霧干燥機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是干燥速度快（物料停留時(shí)間僅數(shù)秒），溫度低（進(jìn)風(fēng)150-250℃，出風(fēng)60-100℃），適合熱敏性物料（如果粉、奶粉），產(chǎn)品為均勻細(xì)粉，溶解性好；缺點(diǎn)是設(shè)備投資高、能耗大（熱效率約30-50%），對高粘度物料需預(yù)處理（如稀釋），否則霧化困難。適用物料：低粘度、熱敏性液體（如果汁、蛋液、酶制劑）。3.列舉三種常見的殺菌設(shè)備，并說明其適用的食品類型及工藝參數(shù)。答案：（1）板式殺菌機(jī)（巴氏殺菌）：適用于液態(tài)食品（如牛奶、果汁），工藝參數(shù)72-75℃/15-20秒，通過板式換熱器實(shí)現(xiàn)連續(xù)加熱與冷卻，熱回收效率高（可達(dá)90%）。（2）管式超高溫滅菌機(jī)（UHT）：適用于長保質(zhì)期液態(tài)奶、植物蛋白飲料，工藝參數(shù)135-150℃/2-8秒，物料在不銹鋼管內(nèi)流動(dòng)加熱，避免板式換熱器的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，適合高粘度或含顆粒物料（如果粒飲料）。（3）高壓蒸汽滅菌鍋（間歇式）：適用于罐裝食品（如罐頭、軟包裝醬菜），工藝參數(shù)121℃/15-30分鐘（根據(jù)罐頭大小調(diào)整），通過飽和蒸汽在密閉容器內(nèi)實(shí)現(xiàn)高壓高溫殺菌，確保商業(yè)無菌。4.簡述螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及使用注意事項(xiàng)。答案：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）螺旋直徑D：根據(jù)輸送量Q=47D2Snρ（S為螺距，n為轉(zhuǎn)速，ρ為填充系數(shù)）確定，通常D=0.2-1.2m；（2）轉(zhuǎn)速n：需低于臨界轉(zhuǎn)速（避免物料因離心力過大而拋起），一般n≤900/D（D單位m）；（3）螺距S：常用S=0.8D（輸送干燥物料）或S=D（輸送粘性物料）；（4）驅(qū)動(dòng)功率：需考慮物料與螺旋、機(jī)殼的摩擦阻力，公式P=KQ（L+10H）/367（K為功率系數(shù)，L為水平長度，H為垂直高度）。使用注意事項(xiàng)：（1）避免輸送大塊、堅(jiān)硬物料（如石塊），防止螺旋葉片磨損或卡死；（2）控制填充系數(shù)（一般0.25-0.4），過高會導(dǎo)致堵塞；（3）定期清理機(jī)殼內(nèi)殘留物料，防止霉變（尤其輸送潮濕物料時(shí)）；（4）檢查螺旋軸的連接螺栓，防止松動(dòng)導(dǎo)致螺旋變形。5.分析真空包裝機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及其對包裝效果的影響。答案：關(guān)鍵參數(shù)包括：（1）真空度：通常-0.08至-0.1MPa（絕對壓力10-20kPa），真空度越高，殘留空氣越少，保鮮效果越好，但需匹配包裝材料的耐負(fù)壓能力（如薄塑料袋易抽破）；（2）熱封溫度與時(shí)間：溫度過低（<120℃）導(dǎo)致封合不牢，過高（>180℃）會燙穿材料，需根據(jù)包裝材料（PE、PA/PE復(fù)合膜等）調(diào)整；（3）抽氣時(shí)間：一般5-30秒，時(shí)間不足則殘留空氣多，時(shí)間過長影響效率；（4）冷卻時(shí)間：熱封后需短時(shí)間冷卻（1-3秒），防止封合處因高溫軟化導(dǎo)致漏氣。影響：真空度不足會導(dǎo)致食品氧化變色（如肉類）、微生物繁殖（需配合殺菌）；熱封參數(shù)不當(dāng)會直接導(dǎo)致包裝泄漏；抽氣時(shí)間過短則無法達(dá)到預(yù)期真空度，影響保質(zhì)期。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某果汁廠需用板式殺菌機(jī)對蘋果汁進(jìn)行巴氏殺菌，處理量為5000L/h（密度1050kg/m3），初始溫度20℃，需加熱至72℃后保持15秒，再冷卻至25℃。已知板式換熱器的熱回收率為85%，蒸汽加熱段的熱負(fù)荷為多少？（蘋果汁比熱容c=3.8kJ/(kg·℃)，忽略熱損失）解：（1）計(jì)算加熱段需提供的熱量：總處理量m=5000L/h×1050kg/m3=5250kg/h（1L=0.001m3，5000L=5m3）需加熱的溫差ΔT=72℃-20℃=52℃理論需熱量Q1=m×c×ΔT=5250kg/h×3.8kJ/(kg·℃)×52℃=5250×3.8×52=1,037,400kJ/h（2）熱回收量：熱回收率η=85%，即冷卻段釋放的熱量可回收用于預(yù)熱物料。冷卻段溫差為72℃-25℃=47℃，釋放熱量Q2=m×c×47℃=5250×3.8×47=941,850kJ/h回收熱量Q回收=η×Q2=0.85×941,850=800,572.5kJ/h（3）蒸汽加熱段實(shí)際熱負(fù)荷Q=Q1-Q回收=1,037,400-800,572.5=236,827.5kJ/h≈65.8kW（1kW=3600kJ/h，236827.5/3600≈65.8）答案：蒸汽加熱段熱負(fù)荷約為65.8kW。2.某企業(yè)使用錘片式粉碎機(jī)粉碎玉米，已知玉米顆粒初始平均粒徑為5mm，粉碎后平均粒徑為0.5mm，粉碎機(jī)功率為30kW，處理量為2t/h。若需將玉米粉碎至0.2mm，根據(jù)邦德（Bond）粉碎定律，計(jì)算所需功率（邦德功指數(shù)Wi=12kW·h/t）。解：邦德定律公式：W=10Wi(1/√d80-1/√D80)，其中d80為產(chǎn)品中80%通過的粒徑（mm），D80為原料中80%通過的粒徑（mm）。（1）原工況：d1=0.5mm，D=5mm，實(shí)際功率P1=30kW，處理量Q=2t/h，實(shí)際比功耗w1=P1/Q=15kW·h/t（2）根據(jù)邦德定律，原工況比功耗應(yīng)滿足：w1=10Wi(1/√d1-1/√D)代入數(shù)據(jù)：15=10×12×(1/√0.5-1/√5)計(jì)算右側(cè)：10×12×(1/0.7071-1/2.236)=120×(1.4142-0.4472)=120×0.967=116.04（與實(shí)際w1=15不符，說明題目假設(shè)邦德指數(shù)適用簡化計(jì)算，可能忽略d80與平均粒徑的差異，直接用平均粒徑計(jì)算）簡化處理：假設(shè)比功耗與(1/√d-1/√D)成正比，設(shè)原工況比功耗w1=k(1/√0.5-1/√5)，目標(biāo)比功耗w2=k(1/√0.2-1/√5)則w2/w1=(1/√0.2-1/√5)/(1/√0.5-1/√5)計(jì)算分子：1/√0.2≈2.236，1/√5≈0.447，分子=2.236-0.447=1.789分母：1/√0.5≈1.414，分母=1.414-0.447=0.967w2=w1×(1.789/0.967)=15×1.85≈27.75kW·h/t所需總功率P2=w2×Q=27.75×2=55.5kW答案：所需功率約為55.5kW。五、綜合分析題（15分）某企業(yè)計(jì)劃新建一條年產(chǎn)1萬噸的濃縮蘋果汁生產(chǎn)線（原料為新鮮蘋果，出汁率75%，濃縮倍數(shù)為5倍，即濃縮汁濃度為50°Brix，原料汁濃度為10°Brix）。請?jiān)O(shè)計(jì)該生產(chǎn)線的主要設(shè)備流程，并說明各設(shè)備的選型依據(jù)及關(guān)鍵參數(shù)。答案：生產(chǎn)線流程：蘋果→清洗分級→破碎→榨汁→粗濾→澄清→精濾→預(yù)熱→真空濃縮→殺菌→無菌灌裝→冷藏1.清洗分級設(shè)備：選型：鼓式清洗機(jī)+帶式分級機(jī)依據(jù)：蘋果表面需去除泥沙、農(nóng)藥殘留，鼓式清洗機(jī)通過旋轉(zhuǎn)滾筒與高壓水噴淋實(shí)現(xiàn)高效清洗；分級機(jī)按果徑分選（如60-80mm），確保破碎均勻。關(guān)鍵參數(shù)：清洗機(jī)處理量≥10t/h（原料蘋果量=10000t/年÷75%÷5倍=2666.67t濃縮汁/年，原料汁量=2666.67×5=13333.33t/年，原料蘋果量=13333.33÷75%≈17777.78t/年，按年工作300天、每天20小時(shí)，處理量≈17777.78/(300×20)=2.96t/h，取3t/h）；分級機(jī)篩孔直徑60、70、80mm。2.破碎設(shè)備：選型：錘片式破碎機(jī)（帶篩板）依據(jù)：蘋果需破碎至3-5mm顆粒，便于榨汁；錘片式破碎機(jī)通過高速錘片沖擊破碎，篩板控制出料粒徑。關(guān)鍵參數(shù)：篩板孔徑5mm，功率15kW，處理量≥3t/h。3.榨汁設(shè)備：選型：帶式榨汁機(jī)（連續(xù)式）依據(jù)：帶式榨汁機(jī)通過網(wǎng)帶擠壓，連續(xù)處理能力強(qiáng)（3-10t/h），出汁率高于間歇式螺旋榨汁機(jī)（75%目標(biāo)出汁率可實(shí)現(xiàn)）。關(guān)鍵參數(shù)：網(wǎng)帶寬度1.2m，壓榨壓力0.5-1.5MPa，處理量≥4t/h（破碎后蘋果含汁率約85%，需榨汁量=3t/h×85%≈2.55t/h，帶式榨汁機(jī)處理量需留余量）。4.過濾設(shè)備：（1）粗濾：振動(dòng)篩（100目）作用：去除果渣、大顆粒，保護(hù)后續(xù)設(shè)備。（2）澄清：酶解罐+離心分離機(jī)依據(jù)：蘋果汁含果膠，需添加果膠酶（0.02%）在45℃下酶解30分鐘，降低粘度；離心分離機(jī)（碟式）分離沉淀的果肉微粒。關(guān)鍵參數(shù)：酶解罐容積5m3，攪拌轉(zhuǎn)速50r/min；離心機(jī)分離因數(shù)≥8000，處理量3t/h。（3）精濾：板框壓濾機(jī)（濾布200目）作用：進(jìn)一步去除細(xì)小顆粒，確保果汁澄清度（透光率≥95%）。關(guān)鍵參數(shù)：過濾面積20m2，工作壓力0.4MPa。5.真空濃縮設(shè)備：選型：三效降膜式蒸發(fā)器依據(jù)：降膜