猕猴桃热烫去皮技术的机理研究与设备设计

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我国的猕猴桃种植面积和产量均为世界第一,但在国际市场的出口份额一直处于较低水平。将猕猴桃鲜果加工成多样化的深加工产品是目前猕猴桃产业的重点发展趋势。具体到所有的深加工过程,去除猕猴桃粗糙多毛的表皮是最初也是最重要的环节,去皮方法和设备的效率高低与去皮质量好坏决定着产品的生产规模与质量。而现有的产业化去皮方法存在着效率低下、去皮质量差、污染环境等缺陷。因此,研究与开发高效、高去皮质量、环境友好型的猕猴桃去皮方法与设备是提高我国猕猴桃产品国际竞争力的关键。本文在研究了国内外现有果蔬去皮方法的基础上,创新地提出了高效、高质量、环境友好的猕猴桃去皮新方法:猕猴桃蒸汽热烫去皮法。即利用高温蒸汽在短时间内热烫猕猴桃,并通过瞬间的放气使得猕猴桃表皮层内的水分由于压力降低而快速蒸发产生爆破力将表皮撑破,使表皮能被轻易剥除而果肉保持完好。通过试验探究了猕猴桃蒸汽去皮的机理并设计了热烫设备。在ANSYS热力学模拟与预试验的前提下,以选定的影响猕猴桃蒸汽热烫去皮效果的四因素为对象,利用自定义的去皮指标在自主搭建的去皮试验平台上进行了单因素试验和正交试验,得出了影响猕猴桃热烫去皮效果的主次因素以及最佳的工艺参数:0.15MPa蒸汽热烫50s后利用0℃水冷却20s(八成熟);0.6MPa蒸汽热烫20s后利用0℃水冷却20s(六成熟)。在试验所得工艺参数的基础上,按照制定的年处理量对猕猴桃蒸汽热烫去皮的关键设备——蒸汽热烫设备进行了整体设计与三维建模。设计计算了筒体、筒体法兰、盲板盖的尺寸结构,对设备快开部件进行了选型设计并校核了三瓣式快开卡箍的尺寸结构。同时对夹套结构、设备鞍座、蒸汽进出管口、进料小车等进行了设计计算。利用ANSYS Workbench对蒸汽热烫设备的关键部件进行了有限元分析。包括三瓣式卡箍结构和盲板盖连接轴开合状态下的的静力学模拟、带夹套筒体结构的热-结构耦合模拟以及蒸汽排出管口与筒体焊接部分的静力学分析校核。各危险部件的应力与变形分析结果均满足设备的工艺要求,能够保证设备的安全运行。为保证蒸汽热烫猕猴桃的均匀性,利用Fluent对蒸汽从进口管流入设备的过程进行了流速场模拟,根据流场模拟结果对蒸汽进口的均流装置:蒸汽气排管进行了模拟优化设计。改进后的气排管为规格?55×4mm、长度1700mm的不锈钢无缝钢管,管上开?20mm的排气小孔,三根管并联连接。优化后气排管内的蒸汽流动平稳,能量损失小,均流作用明显。设备内部的蒸汽流动均匀性与连续性优良,能达到均匀热烫猕猴桃的目的,为热烫设备的高效运行提供了理论保障。
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