畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紅薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

1、由于部分原因，說(shuō)明書(shū)已刪除大部分，完整版說(shuō)明書(shū)，cad圖紙等，聯(lián)系153893706 紅薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠等場(chǎng)所使用的紅薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理和設(shè)備組成。不管任何形式的紅薯加工，去皮都是一項(xiàng)重要的操作環(huán)節(jié)。因此，根據(jù)不同需求，開(kāi)發(fā)了一系列的紅薯去皮機(jī)。它們的性能也被不斷的評(píng)估。去皮用于多種水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物質(zhì)，并改善成品的外觀。主要的考慮因素包括通過(guò)盡可能減少去掉的部分以及可能降低能源、勞力和物質(zhì)成本來(lái)降低總成本。這里，介紹摩擦去皮方法：食品被放置在金剛砂滾軸上或內(nèi)壁排列著金剛砂的轉(zhuǎn)筒中，在磨損力的表面除去食品的表

2、皮后又被大量的水沖洗干凈。該方法的優(yōu)點(diǎn)是由于過(guò)程是在溫室下進(jìn)行而具有的能源成本低以及資本成本低、無(wú)熱損傷，食品外觀良好的優(yōu)點(diǎn)，不規(guī)則食品表面（如紅薯上的“孔眼”）會(huì)破壞去皮產(chǎn)品的外觀，需要手工去除。關(guān)鍵詞：紅薯去皮機(jī)；摩擦；去皮；傳動(dòng)the design of the sweet potato peelers abstract：mainly introduces the principle based on friction, suitable for food processing factory and other places of use of the sweet potato ski

3、n-peeling-off machine the main points of design, working principle and composition of equipment. no matter in any form of sweet potato processing, to age is an important part of the operation. therefore, according to the different demand, the development of a series of sweet potato skin-peeling-off

4、machine. their performance was constant evaluation.skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. the main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, re

5、duce the total cost. here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. the advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and t

6、he energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (sweet potato holes) destroys peel product appearance, need manual removal.key words：sweet potato;friction;peeling;transmission1 前言1.1 目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況世界紅薯 97.9%的面積集中在發(fā)展中國(guó)家。日本、美國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)栽培面積一直呈下

7、降趨勢(shì)。目前栽培面積僅相當(dāng)于60年代的5%。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)世界上共有111個(gè)國(guó)家栽培紅薯.中國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó).中國(guó)薯類生產(chǎn)相對(duì)比較集中，以2003年為例，9個(gè)省份的產(chǎn)量就占全國(guó)的74%。紅薯消費(fèi)包括飼料、種子、廢料、食物、其他用途等。2002年， 中國(guó)紅薯的總消費(fèi)量是11693.9萬(wàn)噸，用作飼料的有5510.8萬(wàn)噸 ，用作種子的有0.03萬(wàn)噸，,成為廢料的有584.5萬(wàn)噸 ，用作食物的5598.6萬(wàn)噸，其他用途有0.07萬(wàn)噸，其中直接食物占總消費(fèi)的比重為47.9% ，飼料占消費(fèi)的比重為47.1% ，總消費(fèi)占當(dāng)年總產(chǎn)量的比重為94.9%。食物消費(fèi)一直高于其他的消費(fèi)。隨著食品工業(yè)的發(fā)

8、展，食品深加工已經(jīng)越來(lái)越被世界重視，特別是便餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中紅薯原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó)。但在我國(guó)絕大部分紅薯被直接用作飼料和食用。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過(guò)剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。究其原因主要是缺少加工設(shè)備，特別是去皮機(jī)械。而從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，致使國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。紅薯的食品深加工及其產(chǎn)品發(fā)酵類食品主要有： 醬油 、食醋 、果啤飲料乳酸發(fā)酵紅薯飲料 、紅薯格瓦斯。非發(fā)酵類食品主要有 ：粉條、 粉絲類、 蜜餞

9、類 （連城紅心薯干）、 紅薯果脯、 紅薯果醬 、小食品類 （如： 香酥薯片 、油炸紅薯片 、蝦味脆片）、 糕點(diǎn)類（紅薯點(diǎn)心、薯蓉）、糖果類（軟糖 、飴糖）、 飲料類 （紅薯乳）、 雪糕等。紅薯可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、造紙等10多個(gè)行業(yè)，利用紅薯可以制成數(shù)百種工業(yè)產(chǎn)品和數(shù)百種食品。在鮮紅薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以進(jìn)一步加工成粉條、粉絲、粉皮等粉制品。另外用紅薯淀粉還可以制成變性淀粉、檸檬酸、酒精等，在醫(yī)藥上可以用來(lái)生產(chǎn)醫(yī)藥用的包裝塑料、藥片填劑和青霉素及核苷類物質(zhì)。紅薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉條可以增值1.

10、52倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，綜合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉絲、或精制粉絲、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。還有紅薯的莖尖、葉柄等制成蔬菜進(jìn)行綜合加工效益更高。總之，紅薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。1.2 深加工處理流程1.2.1 紅薯的分級(jí)果蔬的分級(jí)可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級(jí)方式分級(jí)，包括大小分級(jí)、成熟度分級(jí)和色澤分級(jí)等幾種。在我國(guó)成熟度分級(jí)常用目視估測(cè)的方法進(jìn)行，而大小分級(jí)是分級(jí)的主要內(nèi)容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級(jí)，分級(jí)的方法有手工分級(jí)和機(jī)械分級(jí)1。1.2.2 紅薯的清洗果蔬原料清洗的目的在于洗

11、去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的化學(xué)農(nóng)藥，保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于農(nóng)藥殘留的果蔬，洗滌時(shí)常在水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。1.2.3 紅薯的去皮凡是果蔬原料果皮粗糙、堅(jiān)硬，具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮，以利于提高品質(zhì)，只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去皮，果蔬去皮方法如下：（1）手工去皮 用特別的刀、刨等工具人工削皮

12、，去皮干凈、損失少，但勞動(dòng)效率低。 （2）機(jī)械去皮 主要用于比較常規(guī)的紅薯。（3）堿液去皮 利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來(lái)使蔬菜表面中膠層溶解，從而使果皮分離。堿液去皮常使用氫氧化鈉，腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度，應(yīng)視不同紅薯種類、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)增加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感，口感無(wú)堿味為止。（4）熱力去皮 果蔬用短時(shí)間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂，與內(nèi)部果肉組織分離，然后迅速冷卻去皮，適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要有蒸汽和熱水。此法原料損失少，

13、色澤好，風(fēng)味好。（5）酶法去皮 在果膠酶的作用下，達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時(shí)間、ph值等。（6）冷凍去皮 將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。（7）真空去皮 將成熟的果蔬先行加熱，使其升溫后果皮和果肉分離，接著進(jìn)入有一定真空度的真空室內(nèi)，適當(dāng)處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動(dòng)去皮。1.2.4 紅薯的護(hù)色果品在加工過(guò)程中，將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進(jìn)化學(xué)變化，生成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)果品進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。1.3 國(guó)內(nèi)外典型的去皮設(shè)

14、備國(guó)內(nèi)外紅薯原料去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)去皮，三種去皮方法的工作原理為：(1)機(jī)械去皮是利用摩擦因數(shù)大、接觸面積大的工作構(gòu)件而產(chǎn)生的摩擦作用使表皮發(fā)生撕裂破壞而被去除。所得產(chǎn)品表面質(zhì)量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用強(qiáng)度差，一般需要首先對(duì)果蔬進(jìn)行必要的預(yù)處理來(lái)弱化皮下組織。常見(jiàn)到的機(jī)械摩擦去皮機(jī)如采用橡膠板作為工作構(gòu)件的干法去皮機(jī)。在圓筒形容器中，依靠帶有磨料的圓盤(pán)、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉(zhuǎn)中摩擦塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。(2)蒸汽去皮在高壓容器內(nèi)，通入高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開(kāi)容器蓋，突然釋放壓力，塊莖的表皮和果肉即自行分離。(3)化學(xué)去皮又稱堿液

15、去皮，即將果蔬在一定溫度的堿液中處理適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，果皮即被腐蝕，取出后，立即用清水沖洗或搓擦，外皮即脫落，并洗去堿液。此法適用于桃、李、杏、梨、蘋(píng)果等的去皮及橘瓣脫囊衣。桃、李、蘋(píng)果等的果皮由角質(zhì)、半纖維素等組成，果肉由薄壁細(xì)胞組成，果皮與果肉之間為中膠層，富含原果膠及果膠，將果皮與果肉連接。當(dāng)果蔬與堿液接觸時(shí)，果皮的角質(zhì)、半纖維素被堿腐蝕而變薄乃至溶解，果膠被堿水溶解而失去膠凝性，果肉薄壁細(xì)胞膜較能抗堿。因此，用堿液處理后的果實(shí)，不僅果皮容易去除，而且果肉的損傷較少，可以提高原料的利用率。但是，化學(xué)去皮用水量較大，去皮過(guò)程產(chǎn)生的廢水多，尤其是產(chǎn)生大量含有堿液的廢水。1.3.1 機(jī)械去皮裝置如圖

16、1所示，該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤(pán)的周?chē)g隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)2。圖1 機(jī)械式摩擦去皮機(jī)fig.1 mechanical friction peeling machine 1.3.2 蒸煮去皮裝置國(guó)內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，小型紅薯食品加工廠引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)紅薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮

17、裝置完全可以滿足要求。在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門(mén)外切片機(jī)附近。道軌上置放平板小車(chē)，小車(chē)上裝有方形籠屜若干層。塊莖切片后，依次放入籠屜。待所有的籠屜子都裝滿薯片后，將小車(chē)連同籠屜推入容器中，密封大門(mén)，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開(kāi)大門(mén)，拉出小車(chē)和籠屜，取出薯片。蒸煮容器為長(zhǎng)方形，下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥們，上部有排氣管。容器框架由角鋼制作，外壁由鋼板制造，并用隔熱材料涂抹保溫。1.3.3 化學(xué)去皮裝置在由防堿材料制成的容器中注入氫氧化鈉溶液，溶液濃度為15%25%。加熱溶液，溫度達(dá)到8795c，加入塊莖攪拌使溫度保持在70c左右；經(jīng)過(guò)26分鐘，塊莖的表皮開(kāi)始變松變軟；撈出塊莖

18、，用高壓水反復(fù)沖洗，知道表面無(wú)殘留物為止。撈出的塊莖也可放入機(jī)械式去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥?。本法的?yōu)點(diǎn)是對(duì)不同大小、不同形狀的塊莖適合性好，去皮快，不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專門(mén)設(shè)備。缺點(diǎn)是沖洗塊莖需要大量清水，皮屑不能利用，排出的廢液污染環(huán)境。由于去皮方法不同，國(guó)內(nèi)外紅薯去皮機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮差異較大，去皮率大致為7%-25%，其中機(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。2 紅薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 基本結(jié)構(gòu)該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤(pán)，機(jī)架，送料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)部分，見(jiàn)裝配圖2.1.1 工作圓筒此處已刪除軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對(duì)于鋼材，軸截面的極慣性矩，單位為mm，對(duì)于圓軸，階

19、梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長(zhǎng)度，單位為m.分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)綜合上式計(jì)算出為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，可?。粚?duì)于精密傳動(dòng)軸可取。對(duì)于精度要求不高的軸，可大于顯然對(duì)于本設(shè)計(jì)中所涉及的軸為一般的傳動(dòng)軸，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。綜上所述，設(shè)計(jì)的軸滿足工作要求。6 結(jié)論隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已越來(lái)越被世界重視，特別是快餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。美國(guó)是世界上最大的紅薯生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。該產(chǎn)業(yè)給美國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近二十年來(lái)，繼美國(guó)之后，德、法、荷蘭、英、瑞士、丹麥、加拿大、日本等國(guó)家，

20、也在致力于發(fā)展紅薯食品加工業(yè)，從而使世界紅薯食品加工業(yè)進(jìn)入到當(dāng)今興旺發(fā)達(dá)的階段。綜觀我國(guó)的紅薯加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國(guó)的紅薯種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國(guó)有巨大紅薯產(chǎn)量卻需要巨額進(jìn)口的強(qiáng)烈反差。一方面我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)需求，另一方面又是嚴(yán)重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)事物消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休閑食品的消費(fèi)將快速增長(zhǎng)，同時(shí)紅薯的消費(fèi)趨勢(shì)也將呈現(xiàn)多樣化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加。從宏觀上看，一方面加入wto提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇，另一方面還有著13億人口的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)，可見(jiàn)紅薯的加工將煥發(fā)無(wú)窮的魅力也勢(shì)在必行。本課題的提出就是基于上述的實(shí)際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一

21、種形式的紅薯加工，去皮都是其中一項(xiàng)必不可少且重要的操作環(huán)節(jié)。去皮效率的高低和安全衛(wèi)生性將直接影響紅薯加工的效益。針對(duì)這些特點(diǎn)所采取的設(shè)計(jì)方案不僅從實(shí)際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，以達(dá)到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計(jì)利用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，物料在圓筒形容器中，通過(guò)傳動(dòng)軸的作用，依靠帶有磨料的工作轉(zhuǎn)盤(pán)在中速或高速旋轉(zhuǎn)中形成與工作轉(zhuǎn)盤(pán)、筒壁及物料顆粒之間的翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果從而達(dá)到去皮的目的。因此可知本課題的設(shè)計(jì)方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。本課題的設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料基礎(chǔ)等多種學(xué)科的知識(shí)。主要內(nèi)容包括紅薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物

22、料的受力分析、主要參數(shù)的選擇確定、主要零件的校核及分析說(shuō)明，有完整的理論闡述和設(shè)計(jì)計(jì)算，并附有大量的裝配和零件圖，更加直觀的對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)加以論證。其中對(duì)紅薯去皮機(jī)的關(guān)鍵部件傳動(dòng)軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，并繪制出彎矩扭矩圖，通過(guò)理論以及大量的計(jì)算闡述了傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可行性和性能特點(diǎn)。同時(shí)工作圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是基于相應(yīng)的理論依據(jù)、計(jì)算，大量文獻(xiàn)資料的閱讀，對(duì)出售相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。由上可知，本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了紅薯去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)中有關(guān)設(shè)計(jì)方案的合理性分析，有以下幾點(diǎn)有待考慮的問(wèn)題：加工效率的問(wèn)題有待質(zhì)疑；有沒(méi)有去皮的標(biāo)準(zhǔn)；去皮的均勻性有待研究。參考

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