連續(xù)式果蔬高壓滲透膨化設(shè)備設(shè)計(jì)及研究.pdf

1、水果和蔬菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其成分中包含的各種維生素、植物纖維和生物酶等對(duì)人體健康十分有利。我國(guó)是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，果蔬資源在世界范圍內(nèi)位居首位。近年來(lái)果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2011年蔬菜總產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)糧食，成為我國(guó)第一大農(nóng)產(chǎn)品，果蔬產(chǎn)業(yè)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)中的支柱型產(chǎn)業(yè)。但果蔬品在儲(chǔ)藏和運(yùn)輸環(huán)節(jié)由于方法不當(dāng)損耗較大，造成果蔬資源大量浪費(fèi)。因此開(kāi)展和研發(fā)果蔬深加工技術(shù)，對(duì)提高果蔬資源利用率，增加果蔬產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展具有重要的意義。低溫高壓氣

2、流膨化干燥技術(shù)是近年來(lái)新興的一種果蔬加工技術(shù)，由于果蔬膨化產(chǎn)品無(wú)油脂無(wú)添加劑，口感酥脆，較好地保存了果蔬原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這項(xiàng)深加工技術(shù)也越來(lái)越受到大家的關(guān)注。
　　本文以低溫高壓膨化干燥技術(shù)為研究對(duì)象，總結(jié)分析了近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于該技術(shù)的研究進(jìn)展。針對(duì)現(xiàn)有的膨化工藝和設(shè)備中存在的不足，從改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和能量利用率等角度出發(fā)，提出改進(jìn)方案。
　　對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，提出了氮?dú)飧邏簼B透膨化工藝方案。即由氣爆脫殼技術(shù)

3、聯(lián)想到利用氮?dú)夥肿釉诟邏旱淖饔孟?，通過(guò)果蔬毛細(xì)孔緩緩滲入到組織內(nèi)部，保持高壓一定時(shí)間，迅速泄壓后由于果蔬內(nèi)外壓差和毛細(xì)孔的阻滯作用，使得果蔬發(fā)生膨化。為驗(yàn)證新工藝的可行性，采用蘋(píng)果片為膨化原料，搭建起相應(yīng)的試驗(yàn)平臺(tái)，試驗(yàn)結(jié)果表明采用氮?dú)鉂B透膨化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果片膨化過(guò)程。通過(guò)單因素試驗(yàn)，初步確立了工藝操作參數(shù)。之后進(jìn)行二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)，建立了膨化壓差、膨化溫度和抽空時(shí)間對(duì)含水量，復(fù)水比，膨化度的二次回歸方程模型，分析結(jié)果表明該數(shù)學(xué)模

4、型可靠。通過(guò)響應(yīng)面分析得出了操作參數(shù)的交互作用對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響規(guī)律，最后進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化得到氮?dú)鉂B透膨化的最佳工藝參數(shù)值。
　　對(duì)膨化設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)現(xiàn)有間歇式設(shè)備存在的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)產(chǎn)量低等問(wèn)題，提出一種連續(xù)式滲透膨化設(shè)備方案。簡(jiǎn)要地闡述了新型連續(xù)式膨化設(shè)備的工作原理，設(shè)計(jì)確定連續(xù)設(shè)備的總產(chǎn)量。結(jié)合前期試驗(yàn)確定的操作參數(shù)值，對(duì)連續(xù)式設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對(duì)膨化殼體、旋轉(zhuǎn)料框、端面和徑向密封件、真空罐和支座等部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及對(duì)傳動(dòng)

5、機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)等。
　　采用ANSYS軟件對(duì)連續(xù)式高壓膨化設(shè)備的膨化殼體、旋轉(zhuǎn)料框及支座進(jìn)行了有限元分析。根據(jù)分析結(jié)果，殼體的最大等效應(yīng)力發(fā)生在出料口位置，其值小于材料的許用應(yīng)力值，最大變形量較?。辉趯?duì)不同厚度擋板的旋轉(zhuǎn)料框逐一進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析后得出，當(dāng)厚度選擇20mm和30mm時(shí)，最大等效應(yīng)力值超過(guò)材料需用應(yīng)力值且最大變形量過(guò)大，而當(dāng)厚度為40mm，50mm時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，為減輕設(shè)備重量考慮，優(yōu)先選擇了40mm厚度的料框結(jié)