連續(xù)式果蔬高壓滲透膨化設備設計及研究.pdf

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

2、流膨化干燥技術是近年來新興的一種果蔬加工技術，由于果蔬膨化產(chǎn)品無油脂無添加劑，口感酥脆，較好地保存了果蔬原有的營養(yǎng)物質，這項深加工技術也越來越受到大家的關注。
　　本文以低溫高壓膨化干燥技術為研究對象，總結分析了近幾十年來國內(nèi)外關于該技術的研究進展。針對現(xiàn)有的膨化工藝和設備中存在的不足，從改善產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率和能量利用率等角度出發(fā)，提出改進方案。
　　對生產(chǎn)工藝進行改進，提出了氮氣高壓滲透膨化工藝方案。即由氣爆脫殼技術

3、聯(lián)想到利用氮氣分子在高壓的作用下，通過果蔬毛細孔緩緩滲入到組織內(nèi)部，保持高壓一定時間，迅速泄壓后由于果蔬內(nèi)外壓差和毛細孔的阻滯作用，使得果蔬發(fā)生膨化。為驗證新工藝的可行性，采用蘋果片為膨化原料，搭建起相應的試驗平臺，試驗結果表明采用氮氣滲透膨化技術可以實現(xiàn)蘋果片膨化過程。通過單因素試驗，初步確立了工藝操作參數(shù)。之后進行二次正交旋轉組合試驗，建立了膨化壓差、膨化溫度和抽空時間對含水量，復水比，膨化度的二次回歸方程模型，分析結果表明該數(shù)學模

4、型可靠。通過響應面分析得出了操作參數(shù)的交互作用對產(chǎn)品品質的影響規(guī)律，最后進行參數(shù)優(yōu)化得到氮氣滲透膨化的最佳工藝參數(shù)值。
　　對膨化設備進行改進，針對現(xiàn)有間歇式設備存在的生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)產(chǎn)量低等問題，提出一種連續(xù)式滲透膨化設備方案。簡要地闡述了新型連續(xù)式膨化設備的工作原理，設計確定連續(xù)設備的總產(chǎn)量。結合前期試驗確定的操作參數(shù)值，對連續(xù)式設備進行設計，包括對膨化殼體、旋轉料框、端面和徑向密封件、真空罐和支座等部件的設計計算，以及對傳動

5、機構的選型設計等。
　　采用ANSYS軟件對連續(xù)式高壓膨化設備的膨化殼體、旋轉料框及支座進行了有限元分析。根據(jù)分析結果，殼體的最大等效應力發(fā)生在出料口位置，其值小于材料的許用應力值，最大變形量較小；在對不同厚度擋板的旋轉料框逐一進行應力應變分析后得出，當厚度選擇20mm和30mm時，最大等效應力值超過材料需用應力值且最大變形量過大，而當厚度為40mm，50mm時，結構強度滿足要求，為減輕設備重量考慮，優(yōu)先選擇了40mm厚度的料框結