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畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
1 研究背景與意義
1.1 研究背景
毛豆以及其它一些豆類都具有很高的營養(yǎng)價值，而且口感良好，因此在日常生活中 頗受人們的喜愛。毛豆的開發(fā)利用是全球的一個新興產(chǎn)業(yè)。大豆是植物蛋白的主要來源 ，在全球特別是我國淀粉營養(yǎng)供應(yīng)有余 、而蛋白質(zhì)營養(yǎng)供應(yīng)不足的情況下，發(fā)展大豆生產(chǎn)迫在眉睫 。但長期以來人們直接攝取大豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)不多，僅通過豆制品、豆奶等方式，約占大豆總產(chǎn)的30 ％，而7 0％的大豆籽粒均用于榨油，其豆餅通過動物加以利用。
20世紀(jì)80年代以后 ，東南亞國家由于觀念更新，率先通過直接食用毛豆來攝取蛋白質(zhì)營養(yǎng)，相繼受到許多地區(qū)人民的響應(yīng)， 目前發(fā)達(dá)過國家對毛豆的需求量每年以 15％的速度遞增 ，次發(fā)達(dá)國家對毛豆的需求量每年以1 O％的速度遞增。在我浙江 、安徽 、上海等省市，毛豆產(chǎn)業(yè)成為一個重要的新興必須產(chǎn)業(yè)。毛豆已成為南方各省夏秋兩季的主要蔬菜，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大豆食用比重明顯上升，并由南方逐步向農(nóng)村擴(kuò)展 ，毛豆被人們當(dāng)做保健食品擺上了餐桌。
毛豆深加工過程中最復(fù)雜和費(fèi)時的工序就是剝殼。手工剝殼方式具有費(fèi)時費(fèi)力、效率低、不衛(wèi)生以及品質(zhì)不一等缺點(diǎn)，給生產(chǎn)者帶來了種種不便。目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機(jī)具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。
1.2 研究意義
理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。 經(jīng)試驗一臺普通的毛豆脫殼機(jī)每小時能剝青毛豆200kg，而人工剝殼每小時最多4kg。由此可看出機(jī)械化剝殼比手工剝殼效率提高了50倍（海門市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站，2005）。但現(xiàn)在的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求。由此缺乏了行業(yè)競爭力，缺乏長遠(yuǎn)的競爭力。為了實現(xiàn)對毛豆的大量加工。需要技術(shù)加工更高的一體化加工技術(shù)和生產(chǎn)線。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國加入WTO以來，國內(nèi)外關(guān)于毛豆脫殼機(jī)械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對現(xiàn)有毛豆脫殼機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，在未來的發(fā)展過程中，對毛豆脫殼在機(jī)械生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。
3 文獻(xiàn)綜述
[1]徐淑科論述了蕎麥的資源分布情況，蕎麥獨(dú)特的營養(yǎng)功能以及蕎麥產(chǎn)品在食品加工中的廣泛應(yīng)用。從蕎麥加工工藝設(shè)計的角度，對蕎麥加工中的要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，介紹了4種蕎麥脫殼的原理和優(yōu)缺點(diǎn)以及蕎麥加工工藝流程圖。
[2]黃和祥認(rèn)為豌豆作為一種低脂肪，高蛋白的食物越來越收到人們的喜愛，它與其它豆類相比，優(yōu)勢在于價格低廉，加工與使用方式多樣化。但無論是制醬類、制罐頭、還是豌豆淀粉加工，都必須先剝殼。為此介紹了豌豆剝殼機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，闡述了其工作原理，分析了影響豌豆剝殼質(zhì)量的因素，確定了主要參數(shù)和整機(jī)參數(shù)。
[3]于麗萍簡述了蕎麥米的營養(yǎng)成分，保健作用及加工概況，對其在脫殼機(jī)中的工藝及其操作該過程做了詳細(xì)介紹，保證了脫殼率的提升。
[4]杜文華探討帶殼物料的脫殼技術(shù) ,開發(fā)脫殼設(shè)備及方法，從現(xiàn)有脫殼設(shè)備、新型脫殼技術(shù)和工藝條件的研究闡明脫殼技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。指出了新型脫殼設(shè)備存在的技術(shù)難題。說明了脫殼是帶殼物料深加工前的一道重要工序 ,市場前景很好 ,需要繼續(xù)深入研究 。
[5]鄭傳祥說明了錐栗是著名特產(chǎn)，味美果香，為了開發(fā)各種各樣的錐栗深加工產(chǎn)品，首先必須解決錐栗的脫殼去紅衣問題。研究分析了國內(nèi)外各種板栗脫殼設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上，提出了錐栗脫殼新技術(shù)：錐栗經(jīng)干燥后進(jìn)行分選按不同的大小進(jìn)入不同的錐栗脫殼機(jī)，脫殼機(jī)內(nèi)雙排刀滾高速切割錐栗外殼，然后高速擊打外殼去衣，經(jīng)脫殼后的錐栗在脫殼機(jī)出口完成殼衣分離，在進(jìn)入帶式輸送機(jī)進(jìn)行分揀，未脫殼的板栗返回脫殼機(jī)，經(jīng)分揀后的栗仁進(jìn)入下一道工序。經(jīng)過大量實驗與測定，證明了該技術(shù)脫殼率高，完整率高，脫殼成本低適合我國國情，并通過省級鑒定。
[6] 何春薇、錢仔健、顧雄磊、吳福忠在分析青毛豆剝殼機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計出一種全自動青毛豆剝殼機(jī),并對關(guān)鍵部件—送料裝置和軋輥的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析計算,得到了相應(yīng)參數(shù)的理論計算模型。根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)的理論計算結(jié)果,制作了產(chǎn)品樣機(jī),并利用新鮮毛豆進(jìn)行了多次剝殼試驗,同時對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。試驗結(jié)果表明,剝豆成功率穩(wěn)定在90%以上,毛豆破損率穩(wěn)定在5%以下。
[7] 楊雪銀認(rèn)為板栗具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和食療價值,而且營養(yǎng)豐富、味美可口。目前板栗種植已產(chǎn)業(yè)化,其產(chǎn)量大大提高,但是板栗的破殼去衣一直是深加工中的難題,極大的影響了板栗的生產(chǎn)、加工和銷售。所以,板栗的破殼去衣是必須解決的問題。 論文對板栗的干燥特性與壓縮式、剪切式及揉搓式的破殼方式進(jìn)行了試驗研究,并進(jìn)行了有限元模擬分析,以探討板栗的破殼機(jī)理。主要結(jié)論如下: 通過干燥試驗,確定了板栗的安全干燥曲線。同時對影響板栗含水率的主要因素:干燥時間、干燥溫度及板栗的大小進(jìn)行了分析,得出了含水率與三者之間的函數(shù)關(guān)系式。 通過對板栗壓縮力學(xué)特性的試驗研究,表明沿X向加載時,板栗的破殼效果最好;板栗大小、板栗含水率、加載方向及加載速率是影響板栗破殼力大小的主要因素。 分別進(jìn)行了壓縮、剪切及揉搓三種方式的破殼試驗,結(jié)果表明,揉搓方式的破殼效果最好,剪切方式次之,壓縮方式的效果最差。 用有限元方法對板栗的破殼機(jī)理進(jìn)行了模擬,通過對節(jié)點(diǎn)力云圖、節(jié)點(diǎn)變形及節(jié)點(diǎn)總應(yīng)變的分析,得知板栗壓縮時,沿X方向加載破殼效果最好;三種工作方式中,揉搓方式的破殼效果最好;另外,板栗果殼的力—變形量分布、裂紋走向等均與試驗結(jié)果一致。由此可知,可采用有限元方法對板栗的破殼機(jī)理進(jìn)行模擬。
[8]劉濱凡，戰(zhàn)延文，王懷宇闡述了開展堅果脫殼機(jī)研制的目的和重要意義，介紹了我國堅果脫殼機(jī)研究的現(xiàn)狀和問題，論述了風(fēng)吸式多功能堅果脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，供有關(guān)科研，工程技術(shù)人員和果仁生產(chǎn)企業(yè)參考。
[9]劉少達(dá)，未立學(xué)，劉清生介紹了銀杏脫殼機(jī)的組成、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù) ,并對脫殼分離機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行探討。實踐證明該機(jī)器技術(shù)可行 ,能實現(xiàn)銀杏脫殼機(jī)械化。
[10]劉瑞根，楊忠介紹了幾種主要經(jīng)濟(jì)作物剝殼機(jī)械的加工技術(shù),分析了其機(jī)構(gòu)組成與工作原理,進(jìn)一步闡述了這幾種經(jīng)濟(jì)作物剝殼機(jī)械的各自特點(diǎn)與技術(shù)發(fā)展情況。
[11]胡志超針對當(dāng)前國內(nèi)蕎麥脫殼設(shè)備研究開發(fā)滯后于蕎麥生產(chǎn)發(fā)展問題,就加強(qiáng)蕎麥加工關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的消化吸收與國產(chǎn)化開發(fā)的必要性及國產(chǎn)化研究開發(fā)要點(diǎn)等進(jìn)行了系統(tǒng)論述。
[12]郭貴生，呂新民在油菜籽脫殼機(jī)上對影響油菜籽脫殼的主要參數(shù)進(jìn)行了試驗 ,并對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析。試驗結(jié)果表明 ,生產(chǎn)率對脫殼機(jī)的脫殼率和粉末率有一定的影響 ;甩盤轉(zhuǎn)速增加使脫殼機(jī)的脫殼率和粉末率增大 ;采用合理的打板數(shù)可提高脫殼機(jī)的性能。
[13]魏秀青，高振江，吳薇認(rèn)為板栗食用和藥用價值都很高 ,面對板栗生產(chǎn)的快速發(fā)展 ,必須大力推進(jìn)板栗深加工。制約板栗深加工的因素很多 ,脫殼去衣是其中一個主要技術(shù)難題。本文利用自行設(shè)計研制的氣體射流沖擊設(shè)備 ,很好地解決了板栗破殼取仁的技術(shù)難題 ,為生產(chǎn)各種板栗深加工產(chǎn)品提供了必要的前提條件。另一方面 ,利用該設(shè)備生產(chǎn)的開口即食板栗極易剝殼 ,方便衛(wèi)生 ,經(jīng)充氮包裝可延長保存期 ,常年供應(yīng)。
[14]黨新安根據(jù)真空爆殼的機(jī)理 ,采用單真空源與多個裝料爆殼室相結(jié)合的合理配置 ,設(shè)計出了用于工業(yè)化生產(chǎn)的自動板栗真空爆殼設(shè)備及其計算機(jī)控制系統(tǒng)。
[15]張艷華介紹了一種新型板栗脫殼設(shè)備 ,脫殼率90 %、栗仁質(zhì)量好、破損率小、栗仁褐變程度低 ,設(shè)備操作簡便、自動化程度高 ,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[16]王武在分析現(xiàn)有板栗剝殼技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,提出了利用微波能技術(shù)解決板栗剝殼難題的新方法 ,介紹了板栗微波爆殼的機(jī)理、實現(xiàn)途徑 ,并進(jìn)行了板栗微波爆殼裝備的設(shè)計。
[17]張莉認(rèn)為微波技術(shù)作為一項高新技術(shù)，近年來在食品工程研究與應(yīng)用方面得到了較快發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。目前應(yīng)用微波能進(jìn)行食品干燥、殺菌、解凍等技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化，但在板栗加工應(yīng)用方面，尚未見國內(nèi)外文獻(xiàn)報道。 本研究將微波技術(shù)引入板栗脫殼過程，探索板栗微波脫殼的機(jī)理與技術(shù)可行性，以期找到一種有效的板栗脫殼去衣方法。研究結(jié)果表明：利用微波技術(shù)可實現(xiàn)對板栗的一次性脫殼去衣，加工工藝可分為切口與未切口兩種。對于切口板栗來說，其較佳的微波脫殼工藝條件為：挑選板栗→稱重分級→2％NaCl溶液浸泡7h→切口→微波能連續(xù)處理(滿功率750W)→分離殼衣、仁→栗仁。而且，此工藝有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，可適用不同重量板栗的微波脫殼加工。未切口板栗較佳的微波爆殼工藝條件為：板栗挑選→稱重分級→90℃預(yù)熱干燥15min→微波脈沖處理(平均功率495W)→爆裂板栗→分離殼衣、仁→栗仁。必須注意：板栗重量不同，其微波脫殼效果有很大差別。微波對栗仁品質(zhì)會產(chǎn)生影響，利于保護(hù)栗仁中含有的Vc，且具有較強(qiáng)的對POD酶的鈍化能力，對淀粉晶體結(jié)構(gòu)破壞程度很小。
參考文獻(xiàn)：
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[15]張艷華.板栗脫殼設(shè)備的設(shè)計[J].糧油加工與食品機(jī)械，2004 (5): 70-7l .
[16]王武.板栗微波爆殼技術(shù)及微波裝備設(shè)計[J].糧油加工與食品機(jī)械，2002 (7).
[17]張莉.板栗微波脫殼機(jī)理及加工工藝研究[0L].中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2004.
畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1 研究的問題
目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機(jī)具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。
2 研究的途徑
現(xiàn)今在生產(chǎn)生活中，較為常用的兩種毛豆剝殼機(jī)有軋輥式毛豆剝殼機(jī)、擠壓式剝殼機(jī)。
軋輥式毛豆剝殼機(jī)主要由振動料斗、機(jī)體、輸送機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料板、軋輥和豆與殼分離引導(dǎo)板組成，將毛豆莢放入儲料斗中，電機(jī)帶動偏心軸轉(zhuǎn)動，由于偏心軸質(zhì)量分布不勻所以在轉(zhuǎn)動過程中將產(chǎn)生激振力，使豆莢較分散且均勻地落在傳輸帶上，經(jīng)傳輸帶把豆送到導(dǎo)料板，進(jìn)而滑落卷入軋輥中。由于兩軋輥反向旋轉(zhuǎn)，同時兩軋輥之間有一定的間隙，能夠使豆莢的一部分被軋輥夾持并被擠壓，使豆粒從豆殼中脫出，而豆殼被軋輥卷入，使豆粒和豆殼分離。經(jīng)分離引導(dǎo)板將豆粒導(dǎo)入豆粒收集盤中，把豆殼導(dǎo)入到豆殼收集盤中。
擠壓式剝殼是借助于軋輥對豆粒擠壓，使豆粒從豆殼中脫出。其中，反向旋轉(zhuǎn)的一對軋輥為剝殼機(jī)的核心裝置，它能有效破殼的原理如下：毛豆豆莢為扁長條狀，中間厚，兩頭扁平，籽粒在殼內(nèi)縱向排列，籽粒間有一定間隙，受外力擠壓時會移動；豆莢外殼比較柔韌，兩片豆殼結(jié)合處破壞應(yīng)力較小，當(dāng)被施加外力時，籽粒可以從兩豆殼結(jié)合處輕松脫出HJ。當(dāng)長條狀毛豆莢經(jīng)送料裝置縱向輸送到雙軋輥時，豆莢扁平的一端首先被反向轉(zhuǎn)動的軋輥夾持，軋輥轉(zhuǎn)動，豆莢通過軋輥向前移動。由于兩軋輥間隙較小(大約在1．7—2．Omm之間)，豆莢中間厚鼓部分難以通過，莢中籽粒受到軋輥的擠壓，與莢殼產(chǎn)生相對運(yùn)動，向后移動的籽粒將莢殼撐開，脫離豆殼，實現(xiàn)剝殼脫粒。這時，豆殼在雙軋輥的前側(cè)，籽粒在后側(cè)，達(dá)到了粒殼分離和分置。
毛豆脫殼機(jī)一
如圖所示毛豆脫殼機(jī)，由被固定在底座1中部的軸板2上呈上下位置安裝的上、下擠壓輥6, 7和裝在它們端部的齒輪5、搖把8構(gòu)成。該剝毛豆機(jī)的上、下擠壓輥6; 7在一周的同步反向轉(zhuǎn)動中，它們間的夾角、夾縫大小不斷變化，在最小夾角、夾縫位置也能把莢殼夾緊而不夾壞豆粒;它剝出的豆粒不受污染，不經(jīng)上、下擠壓輥6、7間的夾縫自動排出。此機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠，適用于家庭、餐館、食堂及賣菜攤。
毛豆脫殼機(jī)二
此種毛豆剝殼機(jī)工作時，毛豆從工作臺遠(yuǎn)離剝殼軋輥的的一端被人工均勻地鋪平一層，在振動的作用下徐徐地向剝殼軋輥移動，井且在移動中形成隊列，連續(xù)不斷地進(jìn)入到剝殼軋輥中，豆莢的一端受軋輥的擠壓作用，外殼從軋輥喂入口的另一側(cè)排出，被軋輥擠出的青毛豆籽粒和少量漏剝的豆莢從軋輥喂入一側(cè)的出料口落到下方的清選篩中，經(jīng)過振動篩選將青毛豆籽粒與漏剝的豆莢等雜質(zhì)分離，加工出清潔的毛豆籽粒。由此可見，此機(jī)械可節(jié)省加工工序、提高生產(chǎn)效率。
由此可以預(yù)想到，這種毛豆剝殼機(jī)，加工出的豆籽干凈清潔，可直接進(jìn)行預(yù)冷、包裝等加工，提高了毛豆的加工效率。
畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
趙波同學(xué)本學(xué)期的課題與機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)直接相關(guān)，所要求完成的任務(wù)符合本科教學(xué)要求，課題具有一定實際意義。
趙波同學(xué)針對“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計”課題，查閱了相關(guān)圖書資料和網(wǎng)上資源。通過本階段的學(xué)習(xí)，該同學(xué)對“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計”課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有了初步了解。以所學(xué)本專業(yè)課程為基礎(chǔ)，結(jié)合一個月左右的文獻(xiàn)檢索，該同學(xué)對課題的研究意義進(jìn)一步明確，已了解所要解決的主要問題，擬采用的設(shè)計方案或研究手段基本合理。
自開學(xué)以來，趙波同學(xué)能參加指導(dǎo)教師安排的集體輔導(dǎo)和個別輔導(dǎo)，遵守學(xué)校紀(jì)律。該同學(xué)具備了完成“毛豆脫殼機(jī)械設(shè)計”的基本知識，根據(jù)其近期表現(xiàn)，有希望完成本學(xué)期課題所要求的各項任務(wù)。
同意開題。
指導(dǎo)教師：
2016年3月 20日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016 年3月22日