蘋果片氦氣高壓滲透膨化試驗研究及設備設計.pdf

1、我國是農業(yè)生產大國，有著豐富的水果、蔬菜資源，但由于大部分水果種植在偏遠地區(qū)，交通不便利，導致果蔬大面積的腐爛、滯銷，造成了巨大的損失和浪費。因此，對果蔬進行深加工以延長其保鮮時間，提高產品附加值，具有很大的意義，一方面在很大程度上提高了農民的收入，另一方面也提高了果蔬的利用率。因此，大力開發(fā)水果、蔬菜深加工技術具有廣闊的市場前景和意義。在果蔬的各種深加工方法中，果蔬膨化是近些年興起的一種新的果蔬干制方法，膨化食品因其極大限度的保留了果

2、蔬的色、香、味，并且不含有任何的添加劑，贏得了廣大消費者的喜愛。
　　本文通過對近幾年來國內外對于果蔬低溫高壓氣流膨化干燥的研究成果進行分析，針對現(xiàn)有的果蔬膨化過程中存在的問題，結合氣爆脫殼的原理，提出了一種新的蘋果片氣流膨化工藝，并對其設備進行了設計計算。將氦氣分子量較小的特性利用到蘋果片的膨化過程中，利用高壓使氦氣滲入到蘋果片的內部組織結構，保持一段時間后泄壓，在壓差作用下，氦氣迅速噴出，帶動蘋果片組織結構變化，從而實現(xiàn)蘋果片

3、的膨化。
　　設計并搭建了蘋果片氦氣高壓滲透膨化的試驗平臺，對其膨化過程的可行性進行驗證，通過試驗證明利用氦氣進行蘋果片膨化是可行的，并在此基礎上進行了單因素試驗和正交試驗，進一步確定了工藝參數(shù)值。通過試驗得出，蘋果片氦氣高壓滲透膨化的主要工藝參數(shù)值為:預干燥含水率為10％～20％之間，切片厚度為5mm，最佳膨化溫度為60℃，最佳加壓時間為15min，最佳膨化壓力為1.5MPa。
　　根據(jù)試驗參數(shù)值對蘋果片氦氣高壓滲透膨化設

4、備進行設計計算，主要設計了膨化設備的簡體、兩端封頭、夾套以及各個附件，得出了設備的主要尺寸。在傳統(tǒng)的果蔬膨化加熱裝置的基礎上，結合氦氣膨化特性，對蘋果片氦氣高壓滲透膨化設備的加熱裝置進行了設計。換熱板代替了傳統(tǒng)的換熱管，換熱板增加了換熱面積，提高了傳熱效率;減少了設備內的有效空間，在一定程度上降低了真空階段真空泵的負荷，同時減少了氦氣的用量，降低了生產成本。
　　生產過程中蘋果片氦氣高壓滲透膨化設備內壓力較大，常規(guī)的螺栓連接不便于

5、設備的不斷開啟和關閉，因此在設備的進出物料端封頭選用的是三瓣式卡箍快開盲板裝置，依據(jù)HG/T20582-2011對卡箍連接裝置進行了設計計算和強度校核。
　　利用ANSYS Workbench對蘋果片氦氣高壓滲透膨化設備的主要承壓元件進行分析，主要分析了設備簡體、錐形封頭以及內部加熱裝置，得出了其應力分布云圖以及變形圖。結合分析結果，并考慮到生產成本，最終確定筒體厚度δ=10mm、錐殼厚度δ=12mm、加熱板厚度δ=4mm，在生產