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果蔬低温粉碎机的研制

发布时间:2022-09-13 02:26:38 来源:od体育软件 作者:od体育官方入口

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  农业开发与装备2014年第1期摘要:通过对现有的农产品粉碎机优缺点的分析,研制了一种果蔬低温粉碎机;通过与普通农产品粉碎机的对比试验表明,该机适用于中小型农产品深加工企业,成本较低,降温效果理想,能克服普通粉碎机在粉碎过程中升温所造成的原料营养物质损失、挥发性成分逸散及色泽变化大等缺点,还解决了普通粉碎机进料时容易堵塞而影响生产效率的问题。关键词:果蔬;低温;粉碎引言粉碎技术在农产品加工中的地位十分重要,几乎70%以上的农产品原料都要经过粉碎才能加工成食品、保健食品、饲料及工业原。随着人们生活水平和生活质量的提高,以及生活节奏不断加快,市场上迫切需求一些精细加工的果蔬、粗粮类保健食品,比如将甘薯、南瓜、苦瓜、核桃等果蔬原料制作成固体饮料或冲调类食品。这些果蔬原料经过粉碎处理后,其表面积增大,溶解度加大,消化吸收性提高;入口时爽滑,口中迅速溶解,助长美味;在混合操作中,混合产品均一[2-3];这样才能制成符合食用安全、粒度适中、营养成分损失少的高附加值商品。选用合适的粉碎技术既能提高果蔬粉的品质和利用度,还能保持果蔬的纯天然性,味道浓厚,口感细腻,又可保持果蔬的生物活性和营养成份,更宜于消化吸收。因此,迫切需要研制出一种适合制作果蔬粉的粉碎设备。农产品粉碎机的研究现状当前,我国农产品加工中常规粉碎方法主要有切碎、磨碎、冲击粉碎和均质粉碎,随着现代食品工业的不断发展,人们对食品越来越精细化的要求,常规的粉碎手段由于物料在粉碎时温度上升,造成品质下降,已不能适应生产的需要,于是出现了冷冻粉碎技术,并在几年内得到了迅猛发展,冷冻粉碎对热敏性、易挥发性芳香物料及常温下难于粉碎的物料特别适用。冷冻粉碎采用的冷源是沸点为-196的液氮,先将粉碎原料置于超低温环境下发生冷脆效应,然后加以粉碎。当前所用的几种粉碎机械所反映出的缺点也显而易见,常规的冲击式粉碎机虽生产效率高,但由于转子高速运转和物料发生猛烈撞击,成品温升较高,从而造成维生素等营养物质受热分解、挥发性成分逸散、产品色泽变化;而且当遇到粘性大的物料时,粉碎装置由于高速旋转而使粉碎装置腔内的温度升高,从而导致被粉碎物料粘在粉碎装置腔室内壁或筛底上,使得粉碎机能耗高、产量低,造成物料的粉碎效率低,粉碎不均匀,严重影响了产品的质量。若采用冷冻粉碎机,相对来说效率低、耗能大,设备成本与运行成本都较高,不适用于附加值较低的果蔬类产品粉碎。因此,为了解决以上问题,在研究各种类型粉碎机的基础之上,我们研究设计了一种适合中小型农产品深加工企业,成本较低、粉碎温度可调的果蔬粉碎机。果蔬低温粉碎机21基本构造及原理果蔬低温粉碎机的整机结构如图1所示。整机结构简图1降温设备2控制面板3进料口4输送管5电机6粉碎机构7输送管8鼓风机9输送管10除尘袋11卸料除尘筒12出料口13接料桶其基本构造主要包括降温系统、进料系统、粉碎系统、鼓风机和卸料除尘系统。进料系统的出料口连接粉碎系统的入料口,粉碎系统的出料口通过鼓风机连接卸料除尘系统的入料口。其工作原理为:此机组采用负压吸送原理,使物料从进料系统的进料口开始至粉碎完毕出料期间都处于同一粉碎内环境中并且物料自动输送,降温系统维持粉碎腔中的低温,防止因粉碎系统高速撞击而造成物料温度过高,影响物料的质量。图1中所示粉碎机构6可以是锤片式粉碎机,或者采用齿爪式粉碎机、压磨式粉碎机、刀式粉碎机等其他粉碎设备,通过电机5或者柴油机带动粉碎设备运转。22主要部件设计221降温系统。降温系统包括制冷设备和控制装置,控制装置控制制冷设备的制冷强度。其中制冷设备与空调的原理相似,包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器,蒸发器与粉碎系统连通并对粉碎腔内的空气进行热交换,从而降低工作时粉碎腔中的温度,防止粉碎物料温度过高。如图2所示。降温系统控制装置包括控制电路和温度传感器,温度传感器设置在粉碎腔内感应粉碎系统粉碎腔内的温度变化,控制电路根据温度传感器的感应信号自动调节制冷设备的制冷强度;降温系统设定最高温度,当温度高于设定值时触发温度传感器,感应信号经控制电路处理后发出指令启动制冷设备降低温度。为提高降温系统的操作性,控制装置还包括有控制面板,控制面板上设有多个按钮,按钮包括启动按钮,温度调节按钮以及自适应按钮,启动按钮启动制冷设备,通过温度调节按钮可以手动调节制冷设备的制冷强度,按自适应按钮后降温系统维持粉碎腔内的温果蔬低温粉碎机的研制(浙江省农业机械研究院,浙江金华321017)作者简介:郑涛(1985—),男,浙江金华人,学士,工程师,主要从事农业技术装备研究;陈长卿(1980—),男,贵州遵义人,学士,高级工程师,主要从事农业技术装备研究;黄赟(1981—),男,浙江台州人,学士,工程师,主要从事农机检测检验研究;张加清(1966—),男,浙江浦江人,学士,高级工程师,主要从事农业技术装备研究;林雪(1985—),女,吉林长春人,硕士,工程师,主要从事农业技术装备研究。基金项目:浙江省金华市科技计划重点项目“果蔬低温粉碎技术研究与应用开发”(2010-1-126);授权国家实用新型专利:ZL6。60农业开发与装备2014年第1期度低于设定值。温度传感器为热电偶温度传感器,也可以是热敏电阻温度传感器等其他温度传感器222粉碎系统。此粉碎机主要工作物料是甘薯干、南瓜干、苦瓜干等坚硬和脆性的半成品,所以选择冲击粉碎方式,可选择的粉碎方法有锤片式、爪式等粉碎机。如图3所示。粉碎系统转子末端线速度对粉碎效率影响很大,不同的物料要求的最佳线速度也不同。此粉碎机转子末端线速度参照饲料粉碎机,使用25mm孔径筛片粉碎不同物料的最佳线。不同物料的最佳线速度物料名称高粱玉米小麦黑麦最佳线根据粉碎物料粒度要求及筛孔直径来选取转子末端线速度v,一般来说多采用v=60~120ms,在此范围内提高线速度可以提高粉碎机效率,并使产品粒度变细,但速度过高使粉碎机的空载功率增大,噪音与振动随之增大。故此处取v=60ms。根据公式(1)计算转子转速转子直径,单位为米(m)。根据粉碎腔大小取转子直径为03m,代入转子末端线rmin,圆整为3900rmin。根据设计要求,电机选75kW普通三相电机,额定转速为1440rmin,采用皮带轮传动,故传动比为27:1。223卸料除尘系统。冲击粉碎方法会产生较多粉尘,一般工作区域粉尘浓度超过10mgm,故此粉碎机设计了卸料除尘系统。根据果蔬粉的粒径大小和干燥要求,采用干式除尘法中的离心式除尘和过滤除尘相结合的除尘方法。含尘气流由鼓风机送入卸料除尘筒内的分离筒,气流由直线运动变为圆周旋转运动,含尘气流在旋转过程中产生离心力,果蔬粉尘在离心力的作用下被推向筒壁,使其失去惯性,由于重力作用沿筒壁下落至接料桶。经分离后的空气在 鼓风机的作用下,由中间上方的出风管排出,并由过滤布袋接收剩 余的粉尘。如图4所示。 不同类型粉碎机对比试验该果蔬低温粉碎样机和相同额定功率的普通农产品粉碎机用相 同批次的原材料同一时间进行了多次对比试验。试验结果如表2。 粉碎机对比试验数据果蔬低温 粉碎机 普通 粉碎机 果蔬低温 粉碎机 普通 粉碎机 粉碎机额定功率 (kW) 75 75 75 75 试验物料 紫番薯 紫番薯 苦瓜 苦瓜 作业量(kg) 60 60 10 10 作业时间 (min) 8′49″ 11′32″ 3′57″ 4′47″ 生产率(kgh) 4083 3121 1519 1254 原料温度() 373 371 371 353 出料温度() 342 69 354 395 物料温升() -31 319 -17 42 试验前轴承温度 367366 365 347 试验后轴承温度 564601 417 415 轴承温升() 197 235 52 68 噪声(dB) 91 90 90 90 色泽 固有色泽 有变色 固有色泽 固有色泽 滋味、气味 固有滋味 和气味 有略微焦 糊气味 固有滋味 和气味 固有滋味 和气味 组织形态 疏松、均匀 有少量 结块 疏松、均匀 疏松、均匀 冲调性 无结块通过表2的数据可得出,粉碎相同物料时,果蔬低温粉碎机的 降温效果明显,而普通粉碎机粉碎时间越长物料温升越高,温升过 高则导致果蔬粉色泽变化大且有结块和焦糊气味,影响产品品质。 而且,果蔬低温粉碎机的生产率都要高于普通粉碎机。 结论根据当前农产品粉碎机的优缺点,结合果蔬粉的产品要求研究 的果蔬低温粉碎机适用于中小型农产品深加工企业,成本较低,降 温效果理想。其优点在于: 1)能克服普通粉碎机在粉碎过程中升温所造成的原料营养物 质损失、挥发性成分逸散及色泽变化大等缺点; 2)物料风力输送机构解决了普通粉碎机进料时容易堵塞而影 响生产效率的问题; 3)粉碎环境温度可调节,能适应不同果蔬原料所需的不同 温度。 参考文献 [1]沈再春,沈群粉碎技术在农产品加工中的应用[C]海南全国 粉体技术研讨会论文集,2001 [2]张平亮新型食品粉碎机及其技术动向[J]食品工业,2009, (6):64-65 [3]郑水林中国超细粉碎和精细分级技术现状及发展[J]现代化 工,2001,(11):10-15 [4]中国农业机械化科学研究院农业机械设计手册[M]北京:中 国农业科学技术出版社,2007:1211-1216