桃子去皮機設計[食品][3A0]【立式滾筒】【6張圖紙】

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桃子去皮機設計 06機械設計制造及其自動化：段開元 指導老師： 李慧 摘要 :主要介紹了以摩擦原理為基礎的、適合食品加工工廠等場所使用的桃子去皮機的設計要點、工作原理和設備組成。桃子去皮機主要有動力部分、傳動部分、料倉和機架部分組成。通過對原始數據的分析、方案的論證比較和有關數據的分析計算，完成了桃子去皮機的總體設計計算。 關鍵詞：桃子去皮機；摩擦；去皮；傳動 1 引言 1.1 中國果蔬加工產業(yè)現狀與發(fā)展態(tài)勢 近年來，我國的果蔬加工業(yè)取得了巨大的成就，果蔬速凍食品機械在我國農產品貿易中占據了重要地位。目前，我國的果蔬加工業(yè)已具備了一定的技術水平和較大的生產規(guī)模，外向型果蔬加工產業(yè)布局已基本形成。 我國的脫水果蔬加工主要分布在東南沿海省份及寧夏、甘肅等西北地區(qū)，而果蔬罐頭、速凍果蔬加工主要分布在東南沿海地區(qū)。在濃縮汁、濃縮漿和果漿加工方面，我國的濃縮蘋果汁、番茄醬、濃縮菠蘿汁和桃漿的加工占有非常明顯的優(yōu)勢，形成非常明顯的濃縮果蔬加工帶，建立了以環(huán)渤海地區(qū)（山東、遼寧、河北）和西北黃土高原（陜西、山西、河南）兩大濃縮蘋果汁加工基地；以西北地區(qū)（、寧夏和內蒙）為主的番茄醬加工基地和以華北地區(qū)為主的桃漿加工基地；以熱帶地區(qū)（海南、云南等）為主的熱帶水果（菠蘿、芒果和香蕉）濃縮汁與濃縮漿加工基地。而直飲型果蔬及其飲料加工則形成了以北京、上海、浙江、天津和廣州等省市為主的加工基地。 果蔬汁加工領域：高效榨汁技術、高溫短時殺菌技術、無菌包裝技術、酶液化與澄清技術、膜技術等在生產中得到了廣泛應用。果蔬加工裝備，如蘋果濃縮汁和番茄醬的加工設備基本是從國外引進的最先進的設備。在直飲型果蔬汁的加工方面，中國的大企業(yè)集成了國際上最先進的技術裝備，如從瑞士、德國、意大利等著名的專業(yè)設備生產商，引進利樂、康美包、PET瓶無菌灌裝等生產線，具備了國際先進水平。 果蔬罐頭領域：低溫連續(xù)殺菌技術和連續(xù)化去囊衣技術在酸性罐頭（如橘子罐頭）中得到了廣泛應用；引進了電腦控制的新型殺菌技術，如板栗小包裝罐頭產品；包裝方面EVOH材料已經應用于罐頭生產；純乳酸菌的接種使泡菜的傳統(tǒng)生產工藝發(fā)生了變革，推動了泡菜工業(yè)的發(fā)展。 脫水果蔬領域：盡管常壓熱風干燥是蔬菜脫水最常用的方法，但我國能打入國際市場的高檔脫水蔬菜大都采用真空凍干技術生產。另外，微波干燥和遠紅外干燥技術也在少數企業(yè)中得到應用。我國研制的真空凍干技術設備取得了可喜的進步，一些國內知名凍干設備生產廠家的技術水平已達到國際20世紀90年代同類產品的先進水平。 速凍果蔬領域：近些年，我國的果蔬速凍工藝技術有了許多重大發(fā)展。首先是速凍果蔬的形式由整體的大包裝轉向經過加工鮮切處理后的小包裝；其次是凍結方式開始廣泛應用以空氣為介質的吹風式凍結裝置、管架凍結裝置、可連續(xù)生產的凍結裝置、流態(tài)化凍結裝置等，使凍結的溫度更加均勻，生產效益更高；第三是作為冷源的制冷裝置也有新的突破，如利用液態(tài)氮、液態(tài)二氧化碳等直接噴灑凍結，使凍結的溫度顯著降低，凍結速度大幅度提高，速凍蔬菜的質量全面提升。在速凍設備方面，我國已開發(fā)出螺旋式速凍機、流態(tài)化速凍機等設備，滿足了國內速凍行業(yè)的部分需求。 盡管我國的果蔬加工產業(yè)無論是加工能力、技術水平、裝備硬件以及國內外市場都取得了較大的進步和快速的發(fā)展，但是與國外發(fā)達國家相比仍然存在一定的差距。 我國在果蔬加工原料的選育方面取得了一定的進步，但是適合加工的果蔬品種仍然很少，制約了果蔬加工業(yè)的良性發(fā)展。例如，濃縮蘋果汁加工長期以來以鮮食品種為原料進行加工，制約了產品質量的進一步提高，產品的出口價格低，經濟效益不高。又如，在脫水果蔬及速凍果蔬方面，加工企業(yè)多數沒有自己的優(yōu)質蔬菜加工原料基地，如國際貿易中占主導地位的脫水馬鈴薯、洋蔥、胡蘿卜及速凍豌豆、馬鈴薯等大品種，我國加工量較少。 盡管高新技術在我國果蔬加工業(yè)得到了逐步應用，加工裝備水平也得到了明顯提高，但由于缺乏具有自主知識產權的核心關鍵技術與關鍵制造技術，造成了我國果蔬加工業(yè)總體加工技術與加工裝備制造技術水平偏低。 果蔬汁加工領域：無菌大罐技術、PET瓶和紙盒無菌灌裝技術、反滲透濃縮技術等沒有突破；關鍵加工設備的國產化能力差、水平低，特別是在榨汁機、膜過濾設備、蒸發(fā)器、PET瓶和紙盒無菌灌裝系統(tǒng)等關鍵設備的國產化方面難度大，國內難以生產能夠在設備性能方面相似的加工設備。 罐頭加工領域：加工過程中的機械化、連續(xù)化程度低，對先進技術的掌握、使用、引進、消化能力差。在泡菜產品方面，沿用老的泡漬鹽水的傳統(tǒng)工藝，發(fā)酵質量不穩(wěn)定，發(fā)酵周期相對較長，生產力低下，難以實現大規(guī)模及標準化工業(yè)生產。 脫水果蔬加工領域：目前我國生產脫水蔬菜大多仍采用熱風干燥技術，設備則為各種隧道式干燥機，而國際上發(fā)達國家基本上不再采用隧道式干燥機，而常用效率較高、溫度控制較好的托盤式干燥機、多級輸送帶式干燥機和滾筒干燥機。在噴霧干燥設備方面，我國研發(fā)的干燥塔的體積蒸發(fā)強度和國外同類產品的體積蒸發(fā)強度相比差距很大。 果蔬速凍加工領域：我國果蔬速凍工業(yè)，在加工機理和工藝方面的研究不足。尤其值得注意的是，國外在深溫速凍對物料的影響方面，已有較深入的研究，對一些典型物料“玻璃態(tài)”溫度的研究通過建立數據庫，已轉入實用階段。解凍技術對速凍蔬菜食用質量有重要影響，在發(fā)達國家，隨著一些新技術逐漸應用于冷凍食品的解凍，對微波解凍、歐姆解凍、遠紅外解凍等機理研究和技術開發(fā)較為熱門。在速凍設備方面，目前國產速凍設備仍以傳統(tǒng)的壓縮制冷機為冷源，其制冷效率有很大限制，要達到深冷就比較困難。國外發(fā)達國家為了提高制冷效率和速凍品質，大量采用新的制冷方式和新的制冷裝置。以液態(tài)氮、液態(tài)二氧化碳等直接噴灑的制冷裝置自20世紀80年代以后就逐漸運用到速凍機中，這些制冷裝置可以使溫度下降到比氨壓縮機低得多的深冷程度。 果蔬物流加工領域：我國在鮮切果蔬技術研究方面的工作才剛剛起步，如在鮮切后蔬菜的生理與營養(yǎng)變化及防褐保鮮技術方面開展了一些初步研究，但尚未形成成熟技術。在無損檢測技術方面，我國尚處于初始研究階段，與世界先進水平存在巨大差距。在整個冷鏈建設方面，預冷技術的落后已經成為制約性問題?，F代果蔬流通技術與體系尚處于空白階段。目前，我國進入流通環(huán)節(jié)的蔬菜商品未實現標準化，基本上是不分等·非常高，與發(fā)達國家相比平均高20個百分點。 中國已發(fā)展成為世界果蔬和加工品的最大出口國，但很多是以半成品的形式出口，到國外后仍要進行深加工或灌裝，產品附加值較低。高附加值產品少，特別是對原料的綜合利用程度低，皮渣中果膠、果蔬天然香精、膳食纖維、色素、籽油等精深加工產品的產業(yè)化核心技術沒有突破。 更重要的是，我國果蔬加工企業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新能力十分薄弱，核心競爭力實質只是所謂的“低價格優(yōu)勢”。在國外，絕大部分企業(yè)都設有企業(yè)的研發(fā)部門或研發(fā)中心，進行新產品的開發(fā)，一般企業(yè)的研發(fā)費用占銷售收入2％—3％以上。但是，國內的大部分加工企業(yè)不重視產品的研發(fā)和科技投入，不注重企業(yè)人才培養(yǎng)與引進，造成企業(yè)研發(fā)人才和研發(fā)設施缺乏，從而導致企業(yè)研發(fā)與創(chuàng)新能力差、技術水平落后、產品難以滿足市場需求[1]。 2 果蔬原料加工預處理工藝流程簡介 2.1原料的分級 果蔬的分級可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級方式分級，包括大小分級、成熟度分級和色澤分級等幾種。在我國成熟度分級常用目視估測的方法進行，而大小分級是分級的主要內容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級，分級的方法有手工分級和機械分級。 2.2原料的清洗 果蔬原料清洗的目的在于洗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農藥，保證產品的清潔衛(wèi)生，從而保證產品品質。對于農藥殘留的果蔬，洗滌時常在水中加化學洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時也用氫氧化鈉等強堿及漂白粉、高錳酸鉀等強氧化劑。果蔬清洗的方法須根據果蔬形狀、質地、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械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設備[2]。 2.3果蔬的去皮 凡是果蔬原料果皮粗糙、堅硬，具有不良風味的均應去皮，以利于提高品質，只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時，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，去皮干凈、損失少，但勞動效率低。 （2）機械去皮:主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。 （3）堿液去皮:利用堿液的強腐蝕性來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，腐蝕性強且廉價。堿液去皮時堿液的濃度、處理時間和堿液溫度，應視不同果蔬原料種類、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時間長和溫度高都會增加皮層的松離及腐蝕程度。經堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復換水直至表面無膩感，口感無堿味為止[2]。 （4）熱力去皮:果蔬用短時間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂，與內部果肉組織分離，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，色澤好，風味好。 （5）酶法去皮:在果膠酶的作用下，達到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時間、PH值等。 （6）冷凍去皮:將果蔬在冷凍裝置中冷至達到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質量好但費用高。 （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，接著進入有一定真空度的真空室內，適當處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動去皮。 2.4果蔬的護色 果品在加工過程中，將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進化學變化，生成有色粉質。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經過相應的方式來對果品進行護色保護。 3國內外去皮設備簡介 國內外桃子去皮方法大致有三種，即機械去皮、蒸汽去皮和化學去皮，三種去皮方法的工作原理為： 機械去皮:在圓筒形容器中，依靠帶有磨料的圓盤、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉中摩擦塊莖的表面而達到去皮目的。 蒸汽去皮:在高壓容器內，通入高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開容器蓋，突然釋放壓力，塊莖的表皮和果肉即自行分離。 化學去皮:在耐堿容器內，加入強堿溶液并加溫，后加入塊莖，經一段時間后塊莖的表皮被堿溶液腐蝕，經高壓水反復沖洗干凈后，在將塊莖放入機械去皮機中剝去表皮[3]。 3.1摩擦去皮 目前，國內主要使用機械摩擦去皮機。 如圖1所示，該機由機蓋、機筒、機座、電機、砂盤等部分組成。以電機為動力，通過減速齒輪帶動機筒底部的砂盤旋轉。塊莖加入機筒內，因其離心力和相互碰撞作用，在機筒內上、下、左、右翻動，表面被砂盤均勻的摩蝕，去皮結束時加入清水，再打開側門，塊莖從側門自動排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間隙排出，該機為間歇生產[4]。 3.2蒸煮裝置 國內食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機和高壓蒸煮鍋，機體龐大，結構復雜，造價昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引進使用有一定困難。在實際生產中，對馬鈴薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮裝置完全可以滿足要求。 圖為一般食堂、飯店常用的蒸煮裝置結構示意圖。 在一個大型蒸煮容器內鋪設軌道，道軌通到容器大門外切片機附近。道軌上置放平板小車，小車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，將小車連同籠屜推入容器中，密封大門，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開大門，拉出小車和籠屜，取出薯片。 蒸煮容器為長方形，下部設有進氣管道和閥們，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[3]。 3.3化學去皮裝置 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，溫度達到87—95C，加入塊莖攪拌使溫度保持在70C左右；經過2—6分鐘，塊莖的表皮開始變松變軟；撈出塊莖，用高壓水反復沖洗，知道表面無殘留物為止。撈出的塊莖也可放入機械式去皮機中剝去表皮。 本法的優(yōu)點是對不同大小、不同形狀的塊莖適合性好，去皮快，不需要結構復雜的專門設備。缺點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，國內外馬鈴薯、胡蘿卜去皮機械的結構形式也各不相同，去皮差異較大，去皮率大致為7%-25%，其中機械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。 國內外幾種去皮設備的去皮性能比較表 機型 L離心式切屑去皮機 機械去皮機 蒸汽式去皮機 化學法去皮機 結構 簡單 復雜 復雜 簡單 對塊莖原料的要求 卵 卵圓形，芽眼淺，無傷痕 卵 卵圓形，芽眼淺，無傷痕 無要求 無要求 產品質量 表面光滑，無污染，無蒸煮層 表面光滑，無污 染，淀粉損失大 表 表面光滑，有蒸煮層，無污染 表 表面光滑，無蒸煮層，有污染 皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用 有無加熱設備 無 無 需要（150-200度） 需要（85-95度） 通過上表的比較分析以及聯系本次設計的任務要求，同時結合我國在去皮機上的實際水平考慮經濟性，達到能以最少的投資獲得較好的經濟效益，決定以機械去皮機為設計研究方案。在果蔬原料的加工預處理工藝中主要進行去皮的處理加工[5]。 參考文獻 [1]天津輕工業(yè)學院編著．食品工廠機械與設備[M]．北京輕工業(yè)出版社，1981 [2]溫詩鑄，黃平著．摩擦學原理[M]．清華大學出版社，2002 [3]張淑娟等．立式半夏去皮機的設計與研究．農機與食品機械[J]．1997年第2期 [4]王景彬等．試論國內外果蔬脫皮方法與設備．農牧與食品機械[J]，1991(2) [5]吳慶章．馬鈴薯食品加工技術．農牧與食品機械[J]，1986(3) 6