豆腐皮—機(jī)械化生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)

1、豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)摘要：豆腐皮的生產(chǎn)，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，至今已有1300多年的歷史。隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)觀念的改變，傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)加工方式已不符合們對(duì)豆腐皮品質(zhì)和衛(wèi)生指標(biāo)越來(lái)越高的要求。因此急需開(kāi)發(fā)豆腐皮加工的成套設(shè)備，同時(shí)研究其相應(yīng)的加工工藝，從而使其生產(chǎn)、加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善成品質(zhì)量，使豆腐皮的生產(chǎn)能夠滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。本文首先闡述了豆腐皮傳統(tǒng)手工生產(chǎn)的加工流程及其機(jī)械化生產(chǎn)的研究現(xiàn)狀，論述了豆腐皮的成膜機(jī)理和成膜過(guò)程中的關(guān)鍵影響因素。然后按照豆腐皮的加工工藝流程，考慮到對(duì)加工過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的控制，首先制定了豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線的總體設(shè)計(jì)方案，包括生產(chǎn)

2、線的機(jī)械部分和控制部分兩大部分，然后分別對(duì)機(jī)械部分、控制部分的軟、硬件各個(gè)具體模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：豆腐皮、機(jī)械化、工藝設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)效益前言豆腐皮的生產(chǎn)在浙江歷史悠久，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，至今已有1300多年的歷史，也是我國(guó)的傳統(tǒng)特產(chǎn)之一。據(jù)傳富陽(yáng)東塢山豆腐皮是浙江豆腐皮的發(fā)源地。東塢山豆腐皮薄如蟬翼，輕如絹紗，能透視背面的物體，500g豆腐皮有130多張，厚度是20-25um，全國(guó)獨(dú)一無(wú)二。它色澤潔白、油潤(rùn)潔凈、落水不糊，有“金簍玉衣”之美稱。它是豆?jié){中的蛋白質(zhì)與空氣中的氧份自然結(jié)合而形成的膠質(zhì)膜，含有豐富的植物蛋白質(zhì)和人體所需多種維生素，是豆制品中的精華。其中蛋白質(zhì)含量約占42%-50%左右，脂

3、肪占28%，且絕大部分是不飽和脂肪酸，碳水化合物約13%，還有人體所需的各種微量元素，不含膽固醇。常食豆腐皮不僅可以提供豐富的營(yíng)養(yǎng)，而且能改善心血管功能，增強(qiáng)免疫力。在烹飪方法上，可煎、可炒、可煮、可炸、可涼拌、又可做食品包裹物。中醫(yī)理論認(rèn)為，豆腐皮性平味甘，有清熱潤(rùn)肺、止咳消痰、養(yǎng)胃、解毒、止汗等功效。明代偉大的藥物學(xué)家和博物學(xué)家李時(shí)珍所著的本草綱目中對(duì)豆腐皮做法就有描述，該書(shū)上說(shuō)，大豆用水浸泡、碾碎、濾渣、煎成，其面上凝結(jié)者揭取晾干，便制作成豆腐皮。這種制作方法和現(xiàn)在的制作工藝有著驚人的相似，只是后期處理有所不用而已。因此可知，古人很早就知道豆腐皮的制作方法。豆腐皮的生產(chǎn)加工長(zhǎng)期以來(lái)一直采

4、用手工的方式，傳統(tǒng)手工制作的豆腐皮厚薄不均、破損嚴(yán)重、成品合格率一般在65%左右，并且由于采用手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，成品質(zhì)量特別是衛(wèi)生指標(biāo)較難保證，從而制約了該行業(yè)的發(fā)展。 隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)觀念的改變，對(duì)豆腐皮品質(zhì)和衛(wèi)生指標(biāo)相對(duì)有了更高的要求，手工作坊的豆腐皮生產(chǎn)方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代食品生產(chǎn)的要求，因此急需開(kāi)發(fā)豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)的成套設(shè)備，同時(shí)研究與之相應(yīng)的加工工藝，并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵加工工藝參數(shù)的自動(dòng)控制，從而在保證豆腐皮產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使豆腐皮生產(chǎn)加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。本文在詳細(xì)分析豆腐皮加工工藝流程基礎(chǔ)上，進(jìn)行豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線

5、的設(shè)計(jì)研發(fā)工作，并從提高效率和質(zhì)量的角度入手，采用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)化控制。一、 豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線研究1、豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)研究現(xiàn)狀首先說(shuō)一下傳統(tǒng)手工制作豆腐皮的加工工藝，從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，主要有選料、浸泡、磨漿、濾漿、煮漿、提竹、烘干、回軟等主要工藝流程。（1）.選料：制作豆腐皮的主要原料為大豆，選擇皮色淡黃的大豆，通過(guò)過(guò)篩清除劣豆、雜質(zhì)和砂土，使其純凈，然后置于電動(dòng)磨中，去掉豆衣。（2）.浸泡：把去衣后的大豆放入缸或桶內(nèi)，加入清水浸泡，讓豆粒膨脹。浸水時(shí)間根據(jù)溫度的高低而有所不同。（3）.磨漿：采用砂輪磨把大豆磨碎，此過(guò)程需加水，加水量的多少會(huì)直接影響到蛋白質(zhì)提取率以及豆

6、漿液的濃度，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。（4）.濾漿：用熱水沖洗豆?jié){，并攪拌均勻，把豆?jié){倒入吊袋內(nèi)，搖晃吊袋進(jìn)行濾漿，經(jīng)過(guò)三次濾漿就可以把豆?jié){瀝盡。（5）.煮漿：煮漿是豆腐皮制作過(guò)程中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。煮漿的目的是通過(guò)高溫清除大豆的豆腥味和苦澀味，增加大豆的香味，并且提高蛋白質(zhì)消化率。此外，通過(guò)高溫作用，能夠使蛋白質(zhì)得到充分變性，為后續(xù)過(guò)程創(chuàng)造必要的條件。（6）.提竹：將豆?jié){倒入平底鍋內(nèi)，大約5分鐘后，豆?jié){表面就會(huì)自然結(jié)成一層薄膜，即學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論為豆腐皮。用竹竿沿著鍋邊挑起，使豆腐皮成竹條狀。（7）.烘干：烘干是為了除去豆腐皮中過(guò)多的水分，保持60左右的溫度對(duì)豆腐皮進(jìn)行烘干。溫度過(guò)高，會(huì)影響

7、產(chǎn)品色澤。（8）.回軟：采用自然降溫、回軟。對(duì)于過(guò)干的豆腐皮，也可以采用適當(dāng)噴水回軟。后來(lái)，為了進(jìn)一步提高豆腐皮產(chǎn)品的質(zhì)量以及加工生產(chǎn)效率，人們對(duì)其機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)行了一定程度的研究。豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)加工基本上是在遵循傳統(tǒng)手工加工豆腐皮制作工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)機(jī)械化加工設(shè)備的設(shè)計(jì)研制以及對(duì)相應(yīng)工藝參數(shù)的自動(dòng)控制，達(dá)到豆腐皮的機(jī)械化生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于豆腐皮的連續(xù)結(jié)皮工藝和機(jī)械化生產(chǎn)設(shè)備的研究方面已有一些相關(guān)的報(bào)道，豆腐皮加工設(shè)備從單一的結(jié)皮鍋至具有一定自動(dòng)化程度的生產(chǎn)機(jī)械均有。歸納起來(lái)，主要有以下三類:1.連續(xù)結(jié)皮鍋：豆腐皮連續(xù)結(jié)皮鍋是對(duì)傳統(tǒng)的間歇性結(jié)皮鍋進(jìn)行改進(jìn)后的產(chǎn)品。該結(jié)皮鍋的主要組成部分是

8、一個(gè)盛放豆?jié){的容器，容器為一長(zhǎng)槽，將豆?jié){倒入槽中，使得豆?jié){表面呈長(zhǎng)條形，有利于豆腐皮的連續(xù)生產(chǎn)，并且能夠保證豆腐皮形狀的要求。在長(zhǎng)槽形容器內(nèi)用隔板將容器分為兩個(gè)結(jié)皮區(qū)，隔板端開(kāi)有空隙。此外，在隔板上還裝有泵，能夠加快豆?jié){的流動(dòng)。容器外配有加熱裝置，由蒸汽管、夾套、保溫層和罩殼組成。該結(jié)皮鍋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，豆?jié){流動(dòng)性較好，與空氣接觸效果較好，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)結(jié)皮，從而在一定程度上減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。配有烘干設(shè)備，可以使豆腐皮實(shí)現(xiàn)自動(dòng)烘干。2.改進(jìn)工藝采用連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備;此種連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備主要是采用改進(jìn)工藝對(duì)豆腐皮進(jìn)行生產(chǎn)，方法主要包括懸浮法、噴淋法、滾筒法和澆注法等。用這些方法生產(chǎn)出

9、來(lái)的最終產(chǎn)品主要是一些類似于豆腐皮的薄膜狀豆制品，而并非傳統(tǒng)意義上的蛋白質(zhì)與空氣中的氧份自然結(jié)合形成的膠質(zhì)膜。3.傳統(tǒng)工藝采用連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備此種連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備采用傳統(tǒng)工藝，但是由于沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與工藝的具體配合，以及針對(duì)性地解決豆腐皮生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題，因此大部分的設(shè)備脫離生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)整體機(jī)械化研究水平還不高，缺乏對(duì)整個(gè)成膜過(guò)程的有效控制。從以上專利申請(qǐng)情況中可以看出，目前豆腐皮生產(chǎn)加工行業(yè)在機(jī)械化及產(chǎn)業(yè)化方面仍然存在許多巫待解決的問(wèn)題。比如，如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的機(jī)械化、自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率，如何在豆腐皮生產(chǎn)加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)豆?jié){的溫度和濃度，等關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制，從而

10、保證豆腐皮的產(chǎn)品質(zhì)量等等。2、豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)工藝技術(shù)研究2.1豆腐皮成膜機(jī)理豆?jié){是一種含有乳濁液、膠體、真溶液三種分散體系的復(fù)雜分散系，在此分散體系中，蛋白質(zhì)是決定豆腐皮整個(gè)結(jié)皮過(guò)程成功與否的關(guān)鍵。豆?jié){在正常情況下不會(huì)發(fā)生凝結(jié)，處于一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)。對(duì)豆?jié){進(jìn)行加熱處理后，豆?jié){中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。若豆?jié){長(zhǎng)時(shí)間保持在較高的溫度條件下，一方面，豆?jié){表面的水分不斷蒸發(fā)，表面蛋白質(zhì)的濃度相對(duì)提高;另一方面，蛋白質(zhì)分子獲得較高的內(nèi)能，運(yùn)動(dòng)加劇，這樣使得蛋白質(zhì)分子間的接觸、碰撞機(jī)會(huì)增加，蛋白質(zhì)分子之間互相碰撞發(fā)生聚合反應(yīng)而聚結(jié)，同時(shí)以疏水健與脂肪結(jié)合從而形成大豆蛋白一脂肪薄膜，即豆腐皮。

11、隨著時(shí)間的推移，薄膜越結(jié)越厚，達(dá)到一定的機(jī)械強(qiáng)度后便可揭起，而后經(jīng)人工干燥即成產(chǎn)品。豆腐皮的形成過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量的好壞及豆腐皮的產(chǎn)率受大豆的質(zhì)量、使用的水質(zhì)、蛋白質(zhì)濃度的高低、溫度變化等諸多因素的影響。2.2成膜過(guò)程關(guān)鍵因素豆腐皮的成膜過(guò)程受到許多因素的影響，比如豆?jié){液的溫度、濃度、深度等。其中影響豆腐皮成膜過(guò)程的主要工藝參數(shù)如下:1.大豆組分大豆組分對(duì)豆腐皮的凝膠強(qiáng)度具有很大的影響，主要是對(duì)豆腐皮抗拉強(qiáng)度、延伸率和水蒸汽透過(guò)率的影響。脂肪比例升高，豆腐皮的抗拉強(qiáng)度、延伸率和透水率都下降;蔗糖比例升高，豆腐皮抗拉強(qiáng)度下降，延伸率上升，透水率先增后降;含有11S蛋白亞基多的豆腐皮，其抗拉強(qiáng)度和阻水

12、性明顯提高，阻水性的提高使其防腐效果更好，貨架期更長(zhǎng)，11S蛋白亞基含量影響程度要比脂肪和蔗糖大得多。2.豆?jié){液溫度在豆腐皮成膜過(guò)程中，豆?jié){液的溫度是影響豆腐皮品質(zhì)和產(chǎn)率的重要因素之一。豆?jié){液保持在合適的溫度能夠?yàn)榇蠖沟鞍鬃冃蕴峁┳銐虻臒崃?，即大豆蛋白聚合所需的聚合能，從而影響蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)以及豆腐皮的品質(zhì)和產(chǎn)率。合適的豆?jié){液溫度應(yīng)該控制在85。3.豆?jié){液濃度豆?jié){是一種復(fù)雜的分散體系，含有大量蛋白質(zhì)和脂肪及少量無(wú)機(jī)鹽和糖類，其中對(duì)豆?jié){性質(zhì)其決定作用的是蛋白質(zhì)膠體分散系。在低濃度時(shí)，豆?jié){濃度增大，蛋白含量變大，產(chǎn)率也隨著增大;但當(dāng)濃度增大到一定值后，隨著豆?jié){表面水分的蒸發(fā)，特別是后期豆?jié){進(jìn)一步

13、濃縮，內(nèi)部二硫鍵之間無(wú)法相互結(jié)合，蛋白也就不能聚合，在豆?jié){表層就無(wú)法形成蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而也就無(wú)法成膜，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。豆?jié){液的濃度應(yīng)該控制在5.5%比較合適。4.豆?jié){液深度豆腐皮的產(chǎn)率隨著豆?jié){液深度的增加在不斷增大，這主要是由于最后無(wú)法成膜的豆?jié){所占的比例減少的緣故。但是，當(dāng)豆?jié){液的深度超過(guò)5cm后，雖然產(chǎn)率還在增加，但是幅度大大降低，成膜速度也在下降。為了能夠同時(shí)保證豆腐皮的產(chǎn)率以及品質(zhì)，成型槽中的豆?jié){液深度應(yīng)該控制在5cm。5.豆?jié){液pH值豆?jié){液pH值升高有利于豆腐皮的形成，豆腐皮的產(chǎn)率顯著提高;但是，豆?jié){液pH值不宜過(guò)高，否則在結(jié)皮后期會(huì)造成豆腐皮顏色加深，影響質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，豆?jié){

14、液pH值應(yīng)以7.0為宜。綜上，皮成膜過(guò)程的關(guān)鍵因素如圖1一1所示。二、 豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)1、 豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)總體要求豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)加工工藝與傳統(tǒng)手工豆腐皮生產(chǎn)加工工藝大致相同，在遵循此工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的研制以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)豆腐皮的機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)。本文針對(duì)從豆?jié){液進(jìn)入結(jié)皮裝置開(kāi)始的各個(gè)環(huán)節(jié)所組成的生產(chǎn)線進(jìn)行了研究。1、1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)加工出的豆腐皮產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到以下指標(biāo):1. 感官指標(biāo)a)外光：呈一定幾何形狀，呈半透明狀，厚薄均勻，質(zhì)地細(xì)膩;b)色澤:呈淡黃色或金黃色，色澤均勻，無(wú)深色焦斑;c)氣味和滋味:具有豆制品特有的香氣、無(wú)異味。2. 物理指標(biāo) a)

15、厚度:超薄型0.2一0.5mm;b)抗拉強(qiáng)度:2一2.5 Mpa/cm2;e)延伸率:20一30%。3化學(xué)指標(biāo)水分20%，蛋白質(zhì)40一50%，脂肪20一25%。4.衛(wèi)生指標(biāo)砷(以As計(jì))0.5mg/kg，鉛(以Pb計(jì)) 1.0mg/kg，食品添加劑附合GB2760要求。整條生產(chǎn)線應(yīng)達(dá)到以下指標(biāo):a)采用熱循環(huán)利用，比傳統(tǒng)方法節(jié)省能源30一40%;b)加熱采用密閉式設(shè)計(jì)，提高制品衛(wèi)生質(zhì)量，同時(shí)改善車間的工作環(huán)境和衛(wèi)生環(huán)境;c)采用人工通風(fēng)和降溫，適合于全天候生產(chǎn);d)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;1、2豆腐皮生產(chǎn)加工工藝參數(shù)要求 本系統(tǒng)中，豆?jié){液溫度控制在85oC，控制精度士1“C，豆

16、漿液濃度控制在5.5%，控制精度士0.2%。2、豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的總體方案 機(jī)械化生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，其生產(chǎn)加工工藝與傳統(tǒng)手工豆腐皮生產(chǎn)加工工藝大致相同，具體如圖2一1所示。根據(jù)上述豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)加工工藝，本文將豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線按功能和流程分布分為五大系統(tǒng)，分別為進(jìn)漿系統(tǒng)、結(jié)皮系統(tǒng)、回漿系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)和切割系統(tǒng)。五大系統(tǒng)的關(guān)系如圖2一2所示。1.進(jìn)漿系統(tǒng)進(jìn)漿系統(tǒng)中，豆?jié){液存放在儲(chǔ)漿桶中，新鮮豆?jié){液與系統(tǒng)的回漿不斷注入儲(chǔ)漿桶，在其中充分混合均勻后進(jìn)入結(jié)皮槽。在豆腐皮的結(jié)皮過(guò)程中，雖然豆?jié){液表面不斷結(jié)皮使豆?jié){液的濃度略有降低，但是在85的溫度下，豆?jié){液中的水分蒸發(fā)得更

17、快，因此造成豆?jié){液的濃度沒(méi)有降低反而升高。高濃度的豆?jié){液通過(guò)回漿系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)漿桶與新鮮豆?jié){液混合，使得儲(chǔ)漿桶中豆?jié){液濃度變高。為了保證進(jìn)入結(jié)皮槽的豆?jié){液濃度控制在結(jié)皮最佳濃度，在儲(chǔ)漿桶上方安裝進(jìn)水裝置，包括進(jìn)水管道及電磁閥。進(jìn)漿系統(tǒng)中安裝濃度檢測(cè)裝置，采集豆?jié){液濃度信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)控制電磁閥的通斷從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)漿濃度的自動(dòng)控制。進(jìn)漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電磁閥的選擇以及濃度檢測(cè)及控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2.結(jié)皮系統(tǒng)結(jié)皮是豆腐皮生產(chǎn)加工過(guò)程中的一道重要工序，傳統(tǒng)的圓鍋形手工制作方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化，而且豆腐皮厚薄不均勻，有一定的破損現(xiàn)象，無(wú)法保證豆腐皮的質(zhì)量。結(jié)皮系統(tǒng)主要包括結(jié)皮槽和加熱裝置兩大部分。

18、結(jié)皮槽為一長(zhǎng)方形槽，豆?jié){液不斷流入結(jié)皮槽內(nèi)并在其中緩慢流動(dòng)，在此過(guò)程中，豆?jié){液中的蛋白質(zhì)與空氣中的氧結(jié)合，液面逐漸形成一層膠質(zhì)膜，即為豆腐皮。由于結(jié)皮過(guò)程中溫度的要求，需要在結(jié)皮系統(tǒng)中設(shè)計(jì)豆?jié){液加熱裝置，使豆?jié){液溫度保持在最佳結(jié)皮溫度，以保證結(jié)皮質(zhì)量。豆?jié){液加熱采用蒸汽加熱的形式，在結(jié)皮槽下面鋪設(shè)蒸汽管道，在管道上均勻地打孔，蒸汽通過(guò)這些孔注入到蒸汽加熱室，給結(jié)皮槽中的豆?jié){液加熱。蒸汽加熱室下面多加一層石棉板，減少熱量流失。為了實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，在豆?jié){液中放置溫度傳感器，采集溫度信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥的通斷，從而實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。結(jié)皮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括結(jié)皮槽尺寸的設(shè)計(jì)、蒸汽閥的選擇以及

19、溫度檢測(cè)及控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。3.回漿系統(tǒng)回漿系統(tǒng)的主要部件是泵，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選用離心泵。泵的安裝位置為遠(yuǎn)離進(jìn)漿口而靠近干燥系統(tǒng)的位置，即結(jié)皮系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)之間。系統(tǒng)回漿通過(guò)泵的作用回到儲(chǔ)漿桶，在儲(chǔ)漿桶中回漿與新鮮豆?jié){液充分混合。回漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括泵的選型以及回漿管道的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)。4.烘干系統(tǒng)烘干是為了除去豆腐皮中過(guò)多的水分，是豆腐皮結(jié)皮過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的烘干方法，時(shí)間長(zhǎng)，衛(wèi)生條件差，因此需要采用自動(dòng)、連續(xù)、封閉的烘干方式，這樣，不僅可以減少能量的損失，還可以保證豆腐皮產(chǎn)品的質(zhì)量。烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括傳動(dòng)裝置和加熱裝置的設(shè)計(jì)兩大部分組成。其中，以傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)為主體，包括傳

20、動(dòng)方案的制定、電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、鍵與軸承的強(qiáng)度校核、鏈條傳動(dòng)及鏈輪的設(shè)計(jì)等。5.切割系統(tǒng)對(duì)于已經(jīng)過(guò)烘干處理的豆腐皮按照產(chǎn)品的要求進(jìn)行切割。切割系統(tǒng)主體為一個(gè)有切槽的滾筒，切割刀按一定頻率壓入滾筒切槽，使豆腐皮的長(zhǎng)度符合相應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的要求。本次設(shè)計(jì)中，切割過(guò)程仍然是由手工操作完成。3、總體結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)豆腐皮加工工藝流程以及加工過(guò)程中各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的要求，設(shè)計(jì)豆腐皮機(jī)械化生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)如圖2一3所示。4、豆?jié){液溫度、濃度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4、1控制系統(tǒng)方案控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖2一4所示，主要包括主機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤(pán)輸入與顯示模塊和控制執(zhí)行模塊?？刂葡到y(tǒng)工作過(guò)程如下:1.數(shù)據(jù)采集

21、模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)豆?jié){液溫度值和濃度值的測(cè)量，通過(guò)傳感器把各個(gè)參數(shù)值非電量轉(zhuǎn)換成電量，通過(guò)放大電路將其放大為0一5伏標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后傳給主機(jī)模塊。2.主機(jī)模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，通過(guò)控制執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)豆?jié){液溫度和濃度的控制，當(dāng)檢測(cè)到的參數(shù)值超出設(shè)置的適宜參數(shù)范圍時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉相應(yīng)的控制設(shè)備，從而保證溫度和濃度的穩(wěn)定。3.豆?jié){液溫度值和濃度值的顯示分別采用2位共陰LED動(dòng)態(tài)顯示方式，顯示內(nèi)容為溫度值的十位和個(gè)位以及濃度值的個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)后一位。定義7個(gè)有效鍵，功能如表2一1所示。4、2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 溫度傳感器的選擇目前，溫度傳感器主要分為四類:熱電阻，熱敏電阻，熱電偶和集成溫度傳感器。

22、1.熱電阻式傳感器是利用金屬的電阻率隨溫度而變化的效應(yīng)制成的傳感器。其缺點(diǎn)在于:響應(yīng)較慢;工作時(shí)需要提供穩(wěn)定的電流源;本身電阻小，且電阻變化小，容易形成誤差;需要標(biāo)定溫度;有自熱效應(yīng)，影響測(cè)量結(jié)果。 2.熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料電阻率隨溫度而變化的效應(yīng)制成的傳感器。其缺點(diǎn)在于:工作時(shí)需要提供穩(wěn)定的電流源;需要標(biāo)定溫度;線性度差，測(cè)量結(jié)果需要進(jìn)行線性補(bǔ)償，造成后級(jí)電路復(fù)雜;有自熱效應(yīng)，影響測(cè)量結(jié)果。3.熱電偶就是把兩種金屬線在一端接在一起，而在另一端打開(kāi)的一種器件。其缺點(diǎn)在于:線性度差，輸出電壓低，需要基準(zhǔn)，穩(wěn)定性和敏感性最差。 4. 集成溫度傳感器是將傳感器以及相關(guān)處理電路集成在一起的溫度傳感

23、器，根據(jù)輸出信號(hào)的不同可以分為電壓、電流和數(shù)字三類。其中數(shù)字型集成溫度傳感器可以直接讀取溫度值，可靠性高，硬件連接簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)在于:測(cè)溫范圍較小，一般在250oC以下;是有源器件，需要提供供電電源;數(shù)字型集成溫度傳感器編程復(fù)雜。本系統(tǒng)要求豆?jié){液的溫度控制在85”C，控制精度士1”C;由于本系統(tǒng)中豆?jié){液溫度具有以下特點(diǎn): a)變化較慢，響應(yīng)速度要求不高;b)傳感器浸入豆?jié){液中，自熱效應(yīng)影響不大;c)穩(wěn)定性較好。因此根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，綜合考慮成本、精度、線性度和數(shù)字化誤差等各個(gè)方面，采用集成溫度傳感器。同時(shí)為了能進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路，提高測(cè)量精度和可靠性，降低綜合成本，選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器

24、。DS18B20數(shù)字溫度傳感器的管芯內(nèi)集成了溫敏元件、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)器芯片和計(jì)算機(jī)接口芯片等多功能模塊，可以直接輸出二進(jìn)制溫敏信號(hào)，并通過(guò)串行輸出方式與單片機(jī)進(jìn)行通訊，具體特性如下:a)單線接口，只需要一根總線與CPU連接;b)不需要外部元件，不需要備份電源，可以用數(shù)據(jù)線供電;c)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) Dsl8B20可以并聯(lián)在唯一的三線上;d)溫度測(cè)量范圍從-50 +125;e)在-10 +85范圍內(nèi)，測(cè)量精度為士0.5;f)具有負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。濃度傳感器的選擇濃度傳感器選用蘭州科豐電子有限公司生產(chǎn)的KF一102型濃度計(jì)。該濃度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)非接觸

25、式在線測(cè)量，適用于本系統(tǒng)中高溫豆?jié){液濃度的測(cè)量，并且符合食品衛(wèi)生的要求。KF一102型濃度計(jì)具體特性如下:a)濃度測(cè)量精度為0.2%;b)可輸出0-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓;c)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，確保運(yùn)行精度。單片機(jī)型號(hào)的選擇 單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故又叫做單片控制器。單片機(jī)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):a)可靠性好。b)易擴(kuò)展。c)控制功能強(qiáng)。 目前的單片機(jī)種類繁多，功能各異。單片機(jī)的選擇遵循以下原則:優(yōu)先考慮熟悉的機(jī)型;功能和性能滿足需要的機(jī)型;優(yōu)先選用編程方便的機(jī)型;優(yōu)先選用開(kāi)發(fā)環(huán)境好的機(jī)型;優(yōu)先選用有豐富參考資料的機(jī)

26、型。本系統(tǒng)選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位AT89C51單片機(jī)。AT89C51是一種低功耗、低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，各個(gè)輸出引腳以及指令系統(tǒng)都與MCS一51兼容。AT89C51是一種功能強(qiáng)大，靈活性高而且價(jià)格合理的單片機(jī)，可以方便的應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。AT89C51具有以下特點(diǎn): a)AT89csl單片機(jī)內(nèi)Fo口的數(shù)量和種類較多且齊全，共有32根FO口線。尤其是它有一個(gè)全雙工的串行口，有四種工作方式，可以通過(guò)編程選定。 b)Af89C51具有較為完善的中斷系統(tǒng)。一般系統(tǒng)正常時(shí)，需要有處理緊急突發(fā)事件的能力，而且擁有實(shí)時(shí)控制能力。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在輸入輸

27、出異?；虺霈F(xiàn)緊急情況時(shí)應(yīng)報(bào)警和處理，處理這些問(wèn)題一般都采用中斷控制的方式。 c)AT89C51單片機(jī)有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)四種工作模式。這種單片機(jī)在內(nèi)部RAM中開(kāi)設(shè)了四個(gè)通用工作寄存器區(qū)，共32個(gè)通用寄存器，以適應(yīng)多種中斷或子程序嵌套的要求。 d)AT89C51單片機(jī)具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)功能，其指令系統(tǒng)中包含各種運(yùn)算操作和多種位操作指令。e)足夠的存儲(chǔ)容量。如果單片機(jī)有限的存儲(chǔ)容量不夠使用時(shí)，可以用擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的辦法，以保證采集來(lái)的數(shù)據(jù)在分析處理完之前有足夠的存放空間。4.2.4 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D轉(zhuǎn)換器的種類較多，性能也不盡相同，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇性能合適、性價(jià)比高的

28、A/D轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)有:分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換精度、輸入電壓范圍、輸入電阻、供電電源、數(shù)字輸出特性、工作環(huán)境等。影響A/D轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)的主要因素有:外接時(shí)鐘頻率和電源電壓的穩(wěn)定性、外界有無(wú)干擾等。 目前常用的A/D轉(zhuǎn)換器有雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜，但是轉(zhuǎn)換速度比較慢。逐次積分式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、精度高，是目前應(yīng)用較多的一種A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)選用ADC0809逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809是一種常用的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片。芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括8路模擬選通開(kāi)關(guān)、通道地

29、址鎖存器、8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存器。通過(guò)片內(nèi)設(shè)置的8路模擬選通開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的通道地址鎖存及譯碼電路，可以實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集轉(zhuǎn)換。之所以選擇ADC08O9主要基于以下考慮:a)可以滿足精度要求。ADC0809轉(zhuǎn)換器是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其相對(duì)精度完全可以滿足本系統(tǒng)測(cè)量和控制的要求。b)單一電源供電。ADC08O9轉(zhuǎn)換器只需單一的+SV電源供電。c)多通道。ADC0809轉(zhuǎn)換器是8通道A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置多路開(kāi)關(guān)，電路簡(jiǎn)單。d)價(jià)格便宜。ADC0809轉(zhuǎn)換器的價(jià)格大約在10元左右，成本較低。4、3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言工具的選取 本系統(tǒng)中，控制核心是單片機(jī)，所以選擇匯編語(yǔ)言為編

30、程工具。匯編語(yǔ)言由助記符、保留字和偽指令等組成，匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序可以被翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，即目標(biāo)代碼。采用匯編語(yǔ)言編程，用戶可以直接操作到單片機(jī)內(nèi)部的工作寄存器，能非常具體的表述出數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，可以在空間和時(shí)間上充分發(fā)掘微型計(jì)算機(jī)的潛力。本系統(tǒng)選用的是MCS一51匯編語(yǔ)言?？刂扑惴ㄟx擇 制算法決定了控制系統(tǒng)的精度，因此，控制算法的選擇便成為設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的發(fā)展歷程中，PID控制是應(yīng)用最為廣泛，也是最基本的一種控制方法。PID控制是比例積分微分控制的簡(jiǎn)稱，是經(jīng)典控制理論中最典型的控制方法。PID控制具有以下優(yōu)點(diǎn):a)原理簡(jiǎn)單，使用方便。PID控制的基本組成原理比較簡(jiǎn)單

31、，參數(shù)的物理意義也比較明確。b)適應(yīng)性強(qiáng)?？梢詮V泛應(yīng)用于化工、熱工、冶金、煉油以及造紙、建材等各種生產(chǎn)部門(mén)。按照PID控制進(jìn)行工作的自動(dòng)調(diào)節(jié)器早已商品化。在具體實(shí)現(xiàn)上，它們經(jīng)歷了機(jī)械式、液動(dòng)式、氣動(dòng)式、電子式等發(fā)展階段，但始終沒(méi)有脫離PID控制的范疇。即使目前最新式的過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，其基本控制功能也仍然是PID控制。c)魯棒性強(qiáng)。其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，在過(guò)程控制中，人們首先想到的總是PID控制。這種控制規(guī)律對(duì)許多工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制時(shí)，都能得到滿意的效果，但是PID控制在其參數(shù)自整定方面仍然存在一定的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:第一，如果自整定要以模型為基礎(chǔ)，

32、為了PID參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過(guò)程模型是比較困難的。 第二，如果自整定是基于控制規(guī)律的，經(jīng)常難以把由負(fù)載干擾引起的影響和過(guò)程動(dòng)態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)，因此受到干擾的影響控制器會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生一個(gè)不必要的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。另外，由于基于控制律的系統(tǒng)沒(méi)有成熟的穩(wěn)定性分析方法，參數(shù)整定可靠與否存在很多問(wèn)題。 隨著傳統(tǒng)控制理論的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在上述復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制中的廣泛應(yīng)用，智能控制應(yīng)運(yùn)而生。而模糊控制是智能控制研究中最為活躍而又富有成果的領(lǐng)域，模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型，因而是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。此外，模糊邏輯是柔性的，對(duì)于給定的系統(tǒng)很容易處理以及直接增加新

33、的功能，易于與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相結(jié)合。但是，單純的模糊控制也存在控制品質(zhì)粗糙、精度不高、易產(chǎn)生極限環(huán)振蕩等問(wèn)題。從上述模糊控制和PD控制各自的優(yōu)勢(shì)和局限性來(lái)看，如果把傳統(tǒng)PID控制和模糊控制結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以使系統(tǒng)的控制性能得到提高，是一種很實(shí)用的控制方法。 人們運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則及有關(guān)信息作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)知識(shí)庫(kù)中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況，運(yùn)用模糊推理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的最佳調(diào)整。 本文中豆?jié){液溫度、濃度控制系統(tǒng)具有時(shí)變性、非線性和時(shí)滯性等特點(diǎn)，這幾個(gè)特點(diǎn)都嚴(yán)重影響傳統(tǒng)PID控制的效果，因此本系統(tǒng)中采用模糊

34、自適應(yīng)整定PID控制算法，對(duì)豆?jié){液溫度、濃度進(jìn)行自動(dòng)控制。三、 關(guān)鍵機(jī)械裝備詳細(xì)設(shè)計(jì)1、 進(jìn)漿系統(tǒng)設(shè)計(jì) 進(jìn)漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括儲(chǔ)漿桶及管道的設(shè)計(jì)、電磁閥的選擇以及濃度檢測(cè)及控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本節(jié)給出儲(chǔ)漿桶及管道的設(shè)計(jì)方案，如圖3一1所示。 儲(chǔ)漿桶為圓柱體狀，采用不銹鋼板制作，鋼板厚度為4mm。系統(tǒng)回漿回到儲(chǔ)漿桶中，與新鮮漿液和系統(tǒng)進(jìn)水充分混合后再次進(jìn)入結(jié)皮槽。單片機(jī)輸出控制信號(hào)，通過(guò)控制電磁閥的通斷，即系統(tǒng)進(jìn)水量的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入結(jié)皮槽的豆?jié){液濃度的自動(dòng)控制。2、 結(jié)皮系統(tǒng)設(shè)計(jì) 結(jié)皮系統(tǒng)主要包括結(jié)皮槽和加熱裝置兩大部分。豆?jié){液加熱采用蒸汽加熱的形式，在結(jié)皮槽下鋪設(shè)蒸汽管道，在管道上均勻地打

35、孔，蒸汽通過(guò)這些孔注入到蒸汽加熱室，給結(jié)皮槽中的豆?jié){液加熱。由于在結(jié)皮過(guò)程中，豆?jié){液的溫度和濃度會(huì)對(duì)此過(guò)程產(chǎn)生重要的影響，因此，采用溫度傳感器以及濃度傳感器，分別采集溫度信號(hào)和濃度信號(hào)，而后通過(guò)單片機(jī)控制蒸汽閥門(mén)以及進(jìn)漿閥門(mén)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)豆?jié){液溫度以及濃度的自動(dòng)控制。21結(jié)皮槽設(shè)計(jì) 結(jié)皮槽為長(zhǎng)方體狀，采用不銹鋼板制作，鋼板厚度為4mm。根據(jù)第二章中所述豆腐皮最佳生產(chǎn)工藝條件，當(dāng)豆?jié){液的溫度控制在85，豆?jié){液的深度控制在c=50mm，豆?jié){液的濃度控制在5.5%時(shí)，豆腐皮產(chǎn)品質(zhì)量最佳。 結(jié)皮槽的寬度根據(jù)豆腐皮產(chǎn)品規(guī)格的要求，設(shè)計(jì)為Bo=500mm，結(jié)皮槽的高度要略大于豆?jié){液最佳結(jié)皮深度，取c=7

36、0mm。主動(dòng)滾筒直徑D2=200mm，轉(zhuǎn)速n2=8r/min，計(jì)算得到豆腐皮的結(jié)皮速度v=· D2·n2=0.084m/s。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，豆腐皮整個(gè)結(jié)皮過(guò)程需要的總時(shí)間為t=1min，所以結(jié)皮槽的長(zhǎng)度大致需要M=v·t=0.084m/s·l min=5.04m=5040mm，取M=6000mm。22加熱裝置設(shè)計(jì) 加熱裝置的設(shè)計(jì)主要是確定豆?jié){液的加熱方案。根據(jù)目前企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)結(jié)皮槽中的豆?jié){液采用蒸汽加熱完全可以達(dá)到85oC的溫度要求，故本文采用蒸汽加熱的方式。蒸汽從蒸汽爐出來(lái)后，經(jīng)由蒸汽管道到達(dá)蒸汽加熱室。蒸汽管道采用公稱通徑為32mm的普通鋼管

37、，管道置于加熱室的中間位置，并對(duì)加熱室內(nèi)的鋼管進(jìn)行打孔，高溫蒸汽從管道孔中噴出，充滿整個(gè)蒸汽加熱室，蒸汽加熱室位于結(jié)皮槽正下方，高溫蒸汽均勻加熱結(jié)皮槽，給結(jié)皮槽上方豆?jié){液提供熱量，使豆?jié){液溫度升高到85，并保持相對(duì)穩(wěn)定。具體打孔方式如圖3一2所示。在6000mm長(zhǎng)的管道上每間隔 100mm對(duì)管道進(jìn)行打孔，每個(gè)打孔位置孔數(shù)為三個(gè)，其中兩個(gè)位于管道的左右兩側(cè)，為蒸汽孔，另一個(gè)位于管道的正下方，為出水孔。蒸汽孔的大小隨著打孔位置到蒸汽入口距離的增加而不斷增大，出水孔直徑不變。如上圖所示，蒸汽孔1一20的直徑為 0.5mm，而后依次增大為1mm和1.5mm，出水孔的直徑均為1mm。3、 回漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

38、回漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是泵的選型以及回漿管道的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)，進(jìn)漿管道和出漿管道的通徑在選定泵的同時(shí)選定。 31泵的選擇泵的選擇主要考慮以下幾個(gè)方面:1.計(jì)算流量Q 流量Q是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力和輸送能力。豆?jié){液橫截面積S=Bo·c=0.5*0.05=0.025 m2，在不考慮結(jié)皮過(guò)程中流量損失的情況下，計(jì)算出最大回漿流量Q=1/2·S·v=1/2*0.025 m2 *0.084 m/s=3.78 m3/h2.計(jì)算揚(yáng)程H裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程H是選泵的另一個(gè)重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%一10%余量后的揚(yáng)程來(lái)選型。豆腐皮生產(chǎn)設(shè)備高度約為Ao

39、=2m，則H=Ao· (l+10%)=2.2m 。3.泵的選型本設(shè)計(jì)中，液體介質(zhì)為豆?jié){液，因此，主要應(yīng)考慮豆?jié){液的溫度和食品衛(wèi)生狀況。豆?jié){液的最佳結(jié)皮溫度為85，根據(jù)這一溫度要求可以排除一些耐溫性能較差的泵，并且所設(shè)計(jì)的豆腐皮生產(chǎn)設(shè)備屬于食品機(jī)械，必須要求所選的泵能夠達(dá)到食品衛(wèi)生的要求。綜上考慮，選擇一種氟塑料襯里耐腐泵。氟塑料襯里耐腐泵是將聚四氟乙烯樹(shù)脂采用模壓(或鑲嵌)的方法置于鋼質(zhì)或鐵質(zhì)的泵承壓件的內(nèi)壁或管件的外表面，利用其在抗強(qiáng)腐蝕介質(zhì)方面的獨(dú)特性能制作成各類泵。由于聚四氟乙烯在抗腐蝕方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)異性能，將聚四氟乙烯內(nèi)襯于泵內(nèi)壁，既克服了聚四氟乙烯材料強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，又

40、解決了泵主體材料抗腐蝕性能差、成本高的不足。 此外，聚四氟乙烯除了具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性外，其防污、防粘性良好，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)值極小且相近，減摩潤(rùn)滑性能良好。綜合考慮以上計(jì)算所得的流量Q和揚(yáng)程H，選擇型號(hào)為FS一32一25一100的泵，具體參數(shù)如圖3一3所示。根據(jù)上述泵的技術(shù)參數(shù)，可以確定進(jìn)漿口管道的通徑為32mm，出漿口管道的通徑為25mm，流量Q二4m3/h，揚(yáng)程H=8m。 根據(jù)流量公式反推得:32管道的布置泵安裝在遠(yuǎn)離進(jìn)漿口而靠近干燥系統(tǒng)的位置，即結(jié)皮槽和干燥系統(tǒng)之間。管道從結(jié)皮槽末端經(jīng)過(guò)泵之后回到儲(chǔ)漿桶，即回漿進(jìn)入儲(chǔ)漿桶，而后與新鮮漿液混合一同再次進(jìn)入結(jié)皮槽中，如圖3一1所示。之所以設(shè)計(jì)

41、回漿到儲(chǔ)漿桶中，是因?yàn)槎節(jié){液表面在不斷的結(jié)皮的同時(shí)，豆?jié){液中的水分在高溫狀態(tài)下較快地蒸發(fā)，使結(jié)皮槽內(nèi)的漿液濃度不斷升高，如果回漿直接進(jìn)入結(jié)皮槽，就無(wú)法通過(guò)控制進(jìn)漿口的豆?jié){液濃度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)皮槽中豆?jié){液濃度的有效、及時(shí)的控制。因此，選擇回漿入儲(chǔ)漿桶，通過(guò)控制進(jìn)水閥門(mén)的通斷，從而保證儲(chǔ)漿桶中豆?jié){液濃度恒定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)皮槽進(jìn)漿口漿液濃度的恒定。由于豆?jié){液會(huì)與普通鋼管內(nèi)壁產(chǎn)生粘著，導(dǎo)致回漿管道阻塞，因此，選用直徑為25mm的塑料管作為系統(tǒng)的回漿管道。4、 烘干系統(tǒng)設(shè)計(jì)烘干系統(tǒng)主要包括兩大部分:傳動(dòng)裝置和加熱裝置。傳動(dòng)裝置的作用是將結(jié)皮槽中的豆腐皮傳送到加熱裝置中，對(duì)豆腐皮進(jìn)行烘干，而后再傳送到切割系統(tǒng)

42、，對(duì)烘干后的豆腐皮進(jìn)行切割。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)方案的確定、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)以及校核等。加熱裝置的作用是完成對(duì)豆腐皮的烘干，加熱裝置的設(shè)計(jì)主要是加熱方式的確定。41傳動(dòng)方案烘干系統(tǒng)傳動(dòng)方案如圖3一4所示。42電動(dòng)機(jī)的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的類型，必須適應(yīng)機(jī)械負(fù)載特性、平穩(wěn)或沖擊程度、運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)速范圍以及起動(dòng)、制動(dòng)的頻繁程度等要求。本設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)速度要求為n1=20r/min。由于減速比很大，符合設(shè)計(jì)所需減速比的減速箱需要三級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器，其傳動(dòng)比范圍可以達(dá)到40-200，但是體積和重量都偏大，不符合要求。因此，這里直接選擇體積小、重量輕的齒輪減速電機(jī)，型號(hào)為YYCJ一250一3。

43、具體技術(shù)指標(biāo)如下:a)輸出功率(W):250b)電壓(V):380c)電源頻率(HZ):50d)速度可調(diào)范圍(轉(zhuǎn)/分):20一65HZe)電流(A):1.00效率(%):63g)減速器規(guī)格:減速比17743軸設(shè)計(jì) 軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法主要有按照許用切應(yīng)力計(jì)算方法、按照許用彎曲應(yīng)力計(jì)算方法和安全系數(shù)法。在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常按照許用切應(yīng)力方法初步估算軸的直徑。對(duì)于以傳遞轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸和不重要的軸，也可以作為最后計(jì)算結(jié)果。按照許用彎曲應(yīng)力計(jì)算主要適用于主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均己確定的軸。一般重要的、彎扭復(fù)合的軸采用這一方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算己經(jīng)足夠可靠。安全

44、系數(shù)法的校核計(jì)算要在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成以后進(jìn)行，目的是在計(jì)入應(yīng)力集中、尺寸效應(yīng)和表面狀態(tài)等各種因素后，精確地確定各個(gè)危險(xiǎn)截面的安全程度。這一方法計(jì)算精度高，通常用于重要軸的計(jì)算Is0。根據(jù)以上各種方法的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用許用切應(yīng)力方法計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度。 以主動(dòng)滾筒主軸為例，滾筒直徑D1=200mm，電機(jī)輸出功率p。=0.25kw，傳動(dòng)效率=0.95，則軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)軸直徑的的d1100mm時(shí)，單鍵應(yīng)增大5%-7%，雙鍵應(yīng)增大10%-15%。本設(shè)計(jì)中，軸上開(kāi)有雙鍵，按直徑增加15%計(jì)算，則d1 = d1 min(l+15%)=34.7x(l+15%)=39.9

45、mm，圓整為d1=40mm。44鍵的強(qiáng)度校核 本設(shè)計(jì)中，鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩T=283.5N·m，軸的直徑d1=40mm，鍵的類型為圓頭平鍵，聯(lián)接工作方式為靜聯(lián)接，載荷性質(zhì)為靜載荷。 對(duì)于普通平鍵聯(lián)接(靜聯(lián)接)，其主要失效形式是鍵、軸上鍵槽和輪毅上鍵槽三者中較弱者工作面被壓潰。由于輪毅上的鍵槽深度較淺，輪毅的材料強(qiáng)度通常在三者中也最弱，所以，平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算通常以輪毅為計(jì)算對(duì)象，按照其工作面上的擠壓應(yīng)力來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。假設(shè)載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為45鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):a)與帶傳動(dòng)相比，沒(méi)有彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比精確，傳

46、動(dòng)可靠，張緊力小，裝配容易，軸與軸承的載荷較小，傳動(dòng)的效率較高，可達(dá)98%;b)與齒輪傳動(dòng)相比，可以有較大的中心距;c)可在高溫或潤(rùn)滑油環(huán)境中工作，也可用于多灰塵的環(huán)境。本設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)功率PL=0.16kw;主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1=20r/min;傳動(dòng)速度v<3m/s;傳動(dòng)種類:傾斜傳動(dòng);傳動(dòng)比i=2.5，設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下:1. 鏈輪傳動(dòng)速度v<3m/s，推薦齒數(shù)Z1min=15一17，由于鏈節(jié)通常取偶數(shù)，考慮到均勻磨損問(wèn)題，鏈輪齒數(shù)最好選用質(zhì)數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù)目，故選取主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z1=170根據(jù)傳動(dòng)比，則從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z2=i·Z1=2.5*17二42.5，選取Z2=43。

47、2. .在工作情況為平穩(wěn)載荷，輸入動(dòng)力為電動(dòng)機(jī)時(shí)，工況系數(shù)KA=1.0，求得計(jì)算功率3. 在沒(méi)有張緊裝置的情況下，a<25 P，由中心距計(jì)算公式得:選取a=20P，計(jì)算鏈節(jié)數(shù)為4. 單根鏈傳遞功率為根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速，查表得:根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速以及單根鏈傳遞功率，查圖，選擇鏈號(hào)10A。由鏈號(hào)，查表得到鏈節(jié)距p=15.875mm。5. 中心距a中心距減小量=(0.002一0.004)a=0.65-1.3lmm則實(shí)際中心距6. 驗(yàn)算鏈輪速度與已知條件相符。7.鏈輪結(jié)構(gòu)采用整體式鋼制小鏈輪，其主要結(jié)構(gòu)尺寸有:分度圓直徑dl，齒頂圓直徑da，齒根圓直徑df，輪毅厚度h，輪毅長(zhǎng)度l，輪毅直徑dh，齒寬

48、bf，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1。對(duì)于大鏈輪，齒數(shù)Z2=43，孔徑dk=40mm，計(jì)算得:對(duì)于小鏈輪，同理得8.潤(rùn)滑方式的選定根據(jù)滾子鏈節(jié)距p=15.875mm和鏈條的運(yùn)動(dòng)速度v=0.09m/s，查圖，選用潤(rùn)滑方式I，即用油刷或油壺人工定期潤(rùn)滑。46加熱裝置設(shè)計(jì) 烘干系統(tǒng)的加熱裝置采用蒸汽管道加熱的方式，管道鋪設(shè)在傳送帶的上下兩側(cè)，依靠管道散發(fā)出來(lái)的熱量將豆腐皮烘干，如圖3一5所示。5、 切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是切割滾筒的設(shè)計(jì)，滾筒上有切槽，便于切割刀壓入切槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)豆腐皮成品的切割，如圖3一6所示。四、設(shè)備清單： i. 過(guò)濾凈化桶 兩個(gè). ii. 殺菌凈化桶 一個(gè) iii. 脫皮機(jī). 一臺(tái)iv. 浸泡桶 一個(gè)v. 磨漿機(jī) 一臺(tái)vi. 漿液分離機(jī) 一臺(tái)vii. 煮漿鍋 一個(gè) viii. 儲(chǔ)漿桶 一個(gè)ix. 蒸汽閥 一個(gè)x. 保溫罐 一個(gè)xi. 結(jié)皮槽 一個(gè)xii. 烘干機(jī) 一臺(tái)xiii. 切割機(jī) 一臺(tái)