【機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化開題報(bào)告：紅薯粉壓榨機(jī)設(shè)計(jì)4000字】

一、課題的來源、目的、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平1.1課題來源本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐，是工程設(shè)計(jì)類課題。通過對(duì)紅薯粉絲壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)，熟練所學(xué)的有關(guān)專業(yè)知識(shí)，把大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)通過這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)整合到一起，對(duì)之前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固和應(yīng)用，豐富實(shí)踐知識(shí)，

親身感受所學(xué)知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用，理論與實(shí)際的相結(jié)合，是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審，通過獨(dú)立的設(shè)計(jì)，在此過程中發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)自己的不足之處，進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論知識(shí)，為即將參加工作打下良好的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目立足于資源優(yōu)勢地區(qū)，對(duì)紅薯雜糧等農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行深加工，其發(fā)展前景廣闊，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和河南省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策要求。1.2課題目的、意義紅薯含熱量非常低，不會(huì)使人發(fā)胖，有利于減肥、健美，同時(shí)還能有效阻止糖類變?yōu)橹?。紅薯中還含有一種類似雌性激素的物質(zhì)，對(duì)保護(hù)人體、皮膚延緩衰老有一定的作用。紅薯所含纖維素有利于防治便秘，減少腸癌的發(fā)生，它們能保持人體血管壁的彈性，防止動(dòng)脈硬化的發(fā)生，還能保持呼吸道、消化道、關(guān)節(jié)腔的潤滑，經(jīng)薯還有抗糖尿病作用，是世界衛(wèi)生組織推薦的首位保健食品。本項(xiàng)目立足于資源優(yōu)勢地區(qū)，對(duì)紅薯雜糧等農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行深加工，其發(fā)展前景廣闊，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和河南省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策要求。通過“公司+基地+農(nóng)戶+的經(jīng)營模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路，對(duì)于調(diào)整當(dāng)?shù)剞r(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入，加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有十分重要的意義。項(xiàng)目所提供的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，工藝技術(shù)可靠，設(shè)備先進(jìn)，技術(shù)有保障，產(chǎn)品前景廣闊。能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益和社會(huì)效益，同時(shí)，具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。紅薯粉提取方法中，溶劑浸出法由于其分離技術(shù)的約束，所提取紅薯粉中含有非紅薯粉成分，影響紅薯粉的純度及特性;螺旋壓榨壓榨過程中產(chǎn)生較大熱量，壓榨出的紅薯粉由于受到一定高溫，壓榨液較為渾濁;可見該兩種提取方式均不適合作為提取特殊用途的紅薯粉，但可作為直筒式壓榨后續(xù)的深度壓榨。而直筒式壓榨法由于其摩擦產(chǎn)生的熱量極少，所壓榨出的紅薯粉液清澈，紅薯粉保存了較好的原始化學(xué)物理特性，壓榨過程中并不會(huì)產(chǎn)生其他化學(xué)衍生物。因此對(duì)于特殊功用的紅薯粉，有必要研究和設(shè)計(jì)符合其壓榨要求的直筒式壓榨機(jī)。然而縱觀國內(nèi)、外直筒式壓榨機(jī)，現(xiàn)有直筒式壓榨機(jī)由于其機(jī)構(gòu)約束，大都只有一個(gè)壓榨工位，其裝料及卸料均需要人力，自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率低，且大部分只是針對(duì)可食用油料設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。而多工位則能較好的實(shí)現(xiàn)多榨筒之間配合工作，提高其壓榨效率，因此有必要針對(duì)紅薯研究其多工位直筒式壓榨工藝，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓榨作業(yè)。關(guān)于直筒式壓榨的研究理論成果己有很多，但大多均是關(guān)于單工位壓榨和常見食用油料壓榨的研究，其并不適用于紅薯粉多工位直筒式壓榨工藝。因此結(jié)合紅薯粉直筒式壓榨理論及試驗(yàn)，研究紅薯粉直筒式壓榨并提取恰當(dāng)蓖麻籽多工位直筒式壓榨主要工藝參數(shù)，不僅有助于紅薯粉直筒式壓榨基礎(chǔ)理論的建立和完善，而且為科學(xué)設(shè)計(jì)紅薯粉多工位直筒式壓榨機(jī)奠定一定理論基礎(chǔ)。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平20世紀(jì)初期國外就己對(duì)壓榨過程開始進(jìn)行理論研究，Deem利用甘蔗進(jìn)行了壓榨實(shí)驗(yàn)，研究其壓榨后餅粕體積與壓榨壓力的關(guān)系;Koo通過大量油菜籽壓榨實(shí)驗(yàn)得出了壓榨液體重量、壓力以及粘度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式;Hickox分析研究了液壓榨取棉籽油的影響因素。雖然他們都進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，但他們研究所獲得的結(jié)果大都是經(jīng)驗(yàn)性的，理論描述較為欠缺。直到1965年以后，日本白戶紋平和村賴敏郎等人將土力學(xué)Terzaghi固結(jié)理論運(yùn)用到壓榨過濾中，使得壓榨理論得到了進(jìn)一步發(fā)展。Davison對(duì)單個(gè)紅薯進(jìn)行力學(xué)特性試驗(yàn)研究，獲得了單個(gè)紅薯應(yīng)力理論模型;Sukumaran首次對(duì)紅薯散體(若干個(gè)油菜籽整體)進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得了出液壓力、出液應(yīng)變與水分含量的經(jīng)驗(yàn)公式;加拿大學(xué)者Bargale利用一維壓榨實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)紅薯等進(jìn)行壓榨、流變以及滲透試驗(yàn)研究，對(duì)經(jīng)典Terzaghi固結(jié)理論和Darcy滲透定律中的常量進(jìn)行修正得到壓榨過程中壓榨比和液體壓力解析解;白戶紋平,Shirato和Murase等人對(duì)利用移動(dòng)坐標(biāo)概念對(duì)經(jīng)典Terzaghi固結(jié)理論中的壓榨系數(shù)進(jìn)行修正，推導(dǎo)出移動(dòng)坐標(biāo)系中的壓榨微分方程;Mrem利用Hagen-Poiseuille方程建立了數(shù)學(xué)模型模擬了壓榨紅薯時(shí)壓榨液的流動(dòng)情況。目前國外一維壓榨生產(chǎn)設(shè)備有Nitya公司的油液壓濾機(jī)，主要對(duì)油脂進(jìn)行壓榨過濾;韓國NationalENG公司的NEI-A,B,M系列直筒式壓榨機(jī)。如今一維壓榨理論大部分經(jīng)過修正后運(yùn)用于螺旋壓榨過程中，這使得國外一維壓榨設(shè)備生產(chǎn)廠家相對(duì)國內(nèi)較少，針對(duì)紅薯壓榨的研究更少。據(jù)史書記載，我國在十四世紀(jì)初就出現(xiàn)了壓榨技術(shù)，十七世紀(jì)的農(nóng)業(yè)專著中出現(xiàn)了水代法去油技術(shù)論述。改革開放以后，機(jī)械壓榨設(shè)備得到了快速的發(fā)展，國內(nèi)自主研發(fā)出來不少新型壓榨機(jī)，其中國內(nèi)已經(jīng)有具有國際水平的新型直筒式榨油機(jī)，大致主要有6YY280型直筒式壓榨機(jī)以及6YZ-180,320型自動(dòng)直筒式壓榨機(jī)等，這類壓榨機(jī)都有著占地空間小、操作簡單等特點(diǎn)，但都具有壓榨卸料所需人力較大、生產(chǎn)率仍較低等不足之處，均為單工位壓榨，裝料與壓榨之間有較大時(shí)間間隔，且壓榨油料范圍有限，對(duì)于特種壓榨效果欠佳。自1958年引進(jìn)日本單螺旋壓榨機(jī)以來，直筒式壓榨中的理論不斷運(yùn)用于螺旋壓榨中去，直筒式壓榨理論研究不斷獲得突破性進(jìn)展。然而，目前國內(nèi)大多是根據(jù)試驗(yàn)總結(jié)獲得的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果直接設(shè)計(jì)直筒式壓榨機(jī)，針對(duì)直筒式壓榨力學(xué)特性和直筒式壓榨機(jī)設(shè)計(jì)的理論研究較少。鄭曉教授利用可視化一維壓榨實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)紅薯進(jìn)行了壓榨實(shí)驗(yàn)研究，展示了紅薯壓榨過程中變化狀態(tài)，建立了紅薯在壓榨過程中的塑性模型和壓榨比模型，同時(shí)利用滲透實(shí)驗(yàn)，獲得紅薯在不同壓力下的滲流模型，利用電子掃描儀器，建立了餅粕空隙參數(shù)與壓榨壓力的經(jīng)驗(yàn)公式;在與直筒式壓榨類似的壓榨過濾領(lǐng)域，國內(nèi)學(xué)者對(duì)壓濾過程研究取得了一定成果，學(xué)者孫明文、唐立夫和楊德武對(duì)壓榨脫水過程進(jìn)行了研究分析，推導(dǎo)出了壓榨脫水基本方程，對(duì)直筒式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)具有較大的指導(dǎo)意義。綜合上述國內(nèi)、外直筒式壓榨機(jī)的研究現(xiàn)狀，可知目前直筒式壓榨理論的研究成果較多，但大多都是針對(duì)常見的可食用油料(花生、油菜籽和大豆等)的理論，用于紅薯的直筒式壓榨工藝參數(shù)理論研究的模型仍較少;國內(nèi)直筒式壓榨機(jī)相對(duì)比國外種類多，但大多都是經(jīng)驗(yàn)或者半經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)品，且大部分直筒式壓榨機(jī)均為單工位壓榨，生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度均較低，尤其是卸料需要投入太大的人力。目前從蓖麻籽直筒式壓榨理論研究到針對(duì)蓖麻籽的直筒式壓榨機(jī)設(shè)計(jì)的研究仍鮮有報(bào)道，針對(duì)上述局限性和對(duì)高自動(dòng)化的壓榨制取紅薯粉的需求，有必要對(duì)紅薯粉直筒式壓榨原理和直筒式壓榨試驗(yàn)進(jìn)行研究分析。參考文獻(xiàn)金文林.特種作物優(yōu)質(zhì)栽培及加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,

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二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施2.1課題研究的主要內(nèi)容該項(xiàng)目主要研究利用新工藝，先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)紅薯膨發(fā)水晶粉條、粉絲的技術(shù)難題。該技術(shù)生產(chǎn)線一改傳統(tǒng)擠壓漏瓢式、室外掛桿涼曬生產(chǎn)工藝，采用國際先進(jìn)水平的直條切割，夾帶成型恒溫恒濕低濕冷凍，不受季節(jié)氣候的影響，連續(xù)不間斷生產(chǎn)，有效克服了掛桿式成品率低，衛(wèi)生質(zhì)量差，條形彎曲的缺隱，大大提高了成品率和平整度。產(chǎn)品成品率達(dá)到97%左右，多級(jí)調(diào)速低速運(yùn)轉(zhuǎn)，全程電腦監(jiān)控，電子自動(dòng)調(diào)控，功率是傳統(tǒng)設(shè)備的四分之一，人工是傳統(tǒng)設(shè)備的三分之一，可以利用多種淀粉作原料制作水晶粉絲、粉條，成品晶瑩透亮的似海蟄如水晶，耐煮耐泡，不糊湯，不粘連，不斷條。具有干凈衛(wèi)生、外觀平整、晶瑩透亮、口感細(xì)膩、食用方便，易貯運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)。

該項(xiàng)目形成流水線后，將規(guī)模生產(chǎn)，預(yù)計(jì)達(dá)到年產(chǎn)水晶粉條、粉絲5000噸左右，填補(bǔ)我市在該項(xiàng)目領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。

2.2研究方法或工程技術(shù)方案三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件1、實(shí)驗(yàn)原料：鮮薯10Kg，蜂蜜，山茶油，護(hù)色劑:由檸檬酸、植酸和巰基氨基酸聯(lián)合組成的護(hù)色添加劑和pH值調(diào)節(jié)劑。（參考配比：檸檬酸添加量為0.1%~0.5%，植酸為0.025%~0.1%，巰基氨基酸為0.005%~0.1%，pH值可穩(wěn)定在4.0~4.5）

2、實(shí)驗(yàn)儀器：真空干燥裝置、蒸汽蒸煮裝置、微波殺菌機(jī)、真空包裝設(shè)備、質(zhì)構(gòu)儀、色差儀等。

3、本實(shí)驗(yàn)提供了一種紅薯粉的加工方法：鮮薯→貯存糖化預(yù)處理→清洗、去皮、切條→漂燙15~30s→瀝干→添加無硫護(hù)色劑→添加1~3%質(zhì)量的蜂蜜→蒸汽30~45min→60~70℃微波真空干燥至水分含量32~36%→添加量0.2~0.4%質(zhì)量的山茶油→蒸汽蒸15~30min→50~60℃微波真空干燥至水分含量14~18%→4~8℃冷庫貯藏回潮至水分含量20~24%→30~40℃微波滅菌3~6min→真空包裝。四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果4.1總的工作任務(wù)實(shí)驗(yàn)原料與實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備；計(jì)算相關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確定加工工藝；溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與抗干擾性設(shè)計(jì)；壓榨機(jī)整體設(shè)計(jì)4.2進(jìn)度安排2017-11-25~~2017-12-10：導(dǎo)師學(xué)生雙選；2017-12-20~~2017-12-31：課題調(diào)研、資料查閱，完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、翻譯；2018-1-1~~2018-3-4：搜集資料，熟悉所研究紅薯粉壓榨機(jī)的相關(guān)知識(shí)；2018-3-4~~2018-4-10：熟悉紅薯粉壓榨流程，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案；2018-4-10~~2018-4-20：紅薯粉壓榨機(jī)