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1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 红薯去皮机的设计摘 要：主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的红薯去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。不管任何形式的红薯加工，去皮都是一项重要的操作环节。因此，根据不同需求，开发了一系列的红薯去皮机。它们的性能也被不断的评估。去皮用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善成品的外观。主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳力和物质成本来降低总成本。这里，介绍摩擦去皮方法：食品被放置在金刚砂滚轴上或内壁排列着金刚砂的转筒中，在磨损力的表面除去食品的表
2、皮后又被大量的水冲洗干净。该方法的优点是由于过程是在温室下进行而具有的能源成本低以及资本成本低、无热损伤，食品外观良好的优点，不规则食品表面（如红薯上的“孔眼”）会破坏去皮产品的外观，需要手工去除。关键词：红薯去皮机；摩擦；去皮；传动THE DESIGN OF THE SWEET POTATO PEELERS Abstract：Mainly introduces the principle based on friction, suitable for food processing factory and other places of use of the sweet potato ski
3、n-peeling-off machine the main points of design, working principle and composition of equipment. No matter in any form of sweet potato processing, to age is an important part of the operation. Therefore, according to the different demand, the development of a series of sweet potato skin-peeling-off
4、machine. Their performance was constant evaluation.Skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, re
5、duce the total cost. Here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and t
6、he energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (sweet potato holes) destroys peel product appearance, need manual removal.Key Words：sweet potato;friction;peeling;transmission1 前言1.1 目的意义和国内外现状概况世界红薯 97.9%的面积集中在发展中国家。日本、美国、韩国等发达国家和地区栽培面积一直呈下
7、降趋势。目前栽培面积仅相当于60年代的5%。据联合国粮农组织统计世界上共有111个国家栽培红薯.中国是世界最大的红薯生产国.中国薯类生产相对比较集中，以2003年为例，9个省份的产量就占全国的74%。红薯消费包括饲料、种子、废料、食物、其他用途等。2002年， 中国红薯的总消费量是11693.9万吨，用作饲料的有5510.8万吨 ，用作种子的有0.03万吨，,成为废料的有584.5万吨 ，用作食物的5598.6万吨，其他用途有0.07万吨，其中直接食物占总消费的比重为47.9% ，饲料占消费的比重为47.1% ，总消费占当年总产量的比重为94.9%。食物消费一直高于其他的消费。随着食品工业的发
8、展，食品深加工已经越来越被世界重视，特别是便餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来，这更要求原料的深加工伴随着发展。其中红薯原料的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。我国是世界最大的红薯生产国。但在我国绝大部分红薯被直接用作饲料和食用。由于每年仅有百分之几用于深加工，致使鲜薯过剩，增加了越冬保鲜难度，也降低了它的营养价值。究其原因主要是缺少加工设备，特别是去皮机械。而从国外引进设备价格昂贵，生产成本高，致使国内该产业发展缓慢。红薯的食品深加工及其产品发酵类食品主要有： 酱油 、食醋 、果啤饮料乳酸发酵红薯饮料 、红薯格瓦斯。非发酵类食品主要有 ：粉条、 粉丝类、 蜜饯
9、类 （连城红心薯干）、 红薯果脯、 红薯果酱 、小食品类 （如： 香酥薯片 、油炸红薯片 、虾味脆片）、 糕点类（红薯点心、薯蓉）、糖果类（软糖 、饴糖）、 饮料类 （红薯乳）、 雪糕等。红薯可以广泛应用于食品、医药、化工、造纸等10多个行业，利用红薯可以制成数百种工业产品和数百种食品。在鲜红薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以进一步加工成粉条、粉丝、粉皮等粉制品。另外用红薯淀粉还可以制成变性淀粉、柠檬酸、酒精等，在医药上可以用来生产医药用的包装塑料、药片填剂和青霉素及核苷类物质。红薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉条可以增值1.
10、52倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，综合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉丝、或精制粉丝、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。还有红薯的茎尖、叶柄等制成蔬菜进行综合加工效益更高。总之，红薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。1.2 深加工处理流程1.2.1 红薯的分级果蔬的分级可按照不同的加工品的要求，采用不同的分级方式分级，包括大小分级、成熟度分级和色泽分级等几种。在我国成熟度分级常用目视估测的方法进行，而大小分级是分级的主要内容，几乎所有的加工果蔬均需大小分级，分级的方法有手工分级和机械分级1。1.2.2 红薯的清洗果蔬原料清洗的目的在于洗
11、去果蔬表面附着的尘土、泥沙和大量的微生物以及部分的化学农药，保证产品的清洁卫生，从而保证产品品质。对于农药残留的果蔬，洗涤时常在水中加化学洗涤剂，常用的有盐碱地酸、醋酸，有时也用氢氧化钠等强碱及漂白粉、高锰酸钾等强氧化剂。果蔬清洗的方法须根据果蔬形状、质地、表面状态、污染程度、夹带泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和机械清洗。后者需配置滚筒式、喷淋式、压气式、浆叶式等设备。1.2.3 红薯的去皮凡是果蔬原料果皮粗糙、坚硬，具有不良风味的均应去皮，以利于提高品质，只有在加工某些果脯、蜜饯、果汁和果酒时，因要打浆和压榨，才不用去皮，果蔬去皮方法如下：（1）手工去皮 用特别的刀、刨等工具人工削皮
12、，去皮干净、损失少，但劳动效率低。 （2）机械去皮 主要用于比较常规的红薯。（3）碱液去皮 利用碱液的强腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分离。碱液去皮常使用氢氧化钠，腐蚀性强且廉价。碱液去皮时碱液的浓度、处理时间和碱液温度，应视不同红薯种类、成熟度、大小而定。碱液浓度提高、处理时间长和温度高都会增加皮层的松离及腐蚀程度。经碱液处理后的果蔬必须立即在冷水中浸泡、清洗、反复换水直至表面无腻感，口感无碱味为止。（4）热力去皮 果蔬用短时间高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂，与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮，适合于成熟度高的桃、李、杏等。热去皮的热源主要有蒸汽和热水。此法原料损失少，
13、色泽好，风味好。（5）酶法去皮 在果胶酶的作用下，达到去皮目的。需要控制酶的最佳作用条件如温度、时间、PH值等。（6）冷冻去皮 将果蔬在冷冻装置中冷至达到轻度表面冷冻，然后解冻，使皮松弛后去皮，此法质量好但费用高。（7）真空去皮 将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮和果肉分离，接着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾”，皮与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。1.2.4 红薯的护色果品在加工过程中，将原料去皮、切分、破碎和空气接触及高温处理，都可能促进化学变化，生成有色粉质。其中包括酶褐变和非酶褐变。都要经过相应的方式来对果品进行护色保护。1.3 国内外典型的去皮设
14、备国内外红薯原料去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学去皮，三种去皮方法的工作原理为：(1)机械去皮是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，一般需要首先对果蔬进行必要的预处理来弱化皮下组织。常见到的机械摩擦去皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法去皮机。在圆筒形容器中，依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。(2)蒸汽去皮在高压容器内，通入高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盖，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。(3)化学去皮又称碱液
15、去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的利用率。但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水。1.3.1 机械去皮装置如图
16、1所示，该机由机盖、机筒、机座、电机、砂盘等部分组成。以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门自动排出，皮屑随水流从砂盘的周围间隙排出，该机为间歇生产2。图1 机械式摩擦去皮机Fig.1 Mechanical friction peeling machine 1.3.2 蒸煮去皮装置国内食品加工业使用的连续式链带蒸煮机和高压蒸煮锅，机体庞大，结构复杂，造价昂贵，小型红薯食品加工厂引进使用有一定困难。在实际生产中，对红薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮
17、装置完全可以满足要求。在一个大型蒸煮容器内铺设轨道，道轨通到容器大门外切片机附近。道轨上置放平板小车，小车上装有方形笼屉若干层。块茎切片后，依次放入笼屉。待所有的笼屉子都装满薯片后，将小车连同笼屉推入容器中，密封大门，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打开大门，拉出小车和笼屉，取出薯片。蒸煮容器为长方形，下部设有进气管道和阀们，上部有排气管。容器框架由角钢制作，外壁由钢板制造，并用隔热材料涂抹保温。1.3.3 化学去皮装置在由防碱材料制成的容器中注入氢氧化钠溶液，溶液浓度为15%25%。加热溶液，温度达到8795C，加入块茎搅拌使温度保持在70C左右；经过26分钟，块茎的表皮开始变松变软；捞出块茎
18、，用高压水反复冲洗，知道表面无残留物为止。捞出的块茎也可放入机械式去皮机中剥去表皮。本法的优点是对不同大小、不同形状的块茎适合性好，去皮快，不需要结构复杂的专门设备。缺点是冲洗块茎需要大量清水，皮屑不能利用，排出的废液污染环境。由于去皮方法不同，国内外红薯去皮机械的结构形式也各不相同，去皮差异较大，去皮率大致为7%-25%，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。2 红薯去皮机的结构设计2.1 基本结构该机采用立式机型，主要包括工作圆筒，工作转盘，机架，送料机构和传动部分，见装配图2.1.1 工作圆筒此处已删除轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材，轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，阶
19、梯轴受扭转作用的长度，单位为m.分别代表阶梯轴第段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前阶梯轴受扭转作用的轴段数综合上式计算出为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取；对于精密传动轴可取。对于精度要求不高的轴，可大于显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，符合扭转刚度要求。综上所述，设计的轴满足工作要求。6 结论随着食品工业的发展，食品深加工已越来越被世界重视，特别是快餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来。美国是世界上最大的红薯生产国和出口国。该产业给美国带来了巨大的经济效益。近二十年来，继美国之后，德、法、荷兰、英、瑞士、丹麦、加拿大、日本等国家，
20、也在致力于发展红薯食品加工业，从而使世界红薯食品加工业进入到当今兴旺发达的阶段。综观我国的红薯加工产业，虽然我国的红薯种植面积居世界第一，但却产生了我国有巨大红薯产量却需要巨额进口的强烈反差。一方面我国有着巨大的市场需求，另一方面又是严重不足的生产加工能力。随着经济的发展，我国事物消费结构也在发生巨大的变化，快餐和休闲食品的消费将快速增长，同时红薯的消费趋势也将呈现多样化，其衍生产品的工业需求正在迅速增加。从宏观上看，一方面加入WTO提供了巨大的发展机遇，另一方面还有着13亿人口的国内消费市场，可见红薯的加工将焕发无穷的魅力也势在必行。本课题的提出就是基于上述的实际需要出发，尤其是考虑到任何一
21、种形式的红薯加工，去皮都是其中一项必不可少且重要的操作环节。去皮效率的高低和安全卫生性将直接影响红薯加工的效益。针对这些特点所采取的设计方案不仅从实际产量要求出发，而且还结合经济最优化，以达到最低成本产生最大收益。本设计利用电动机为动力源，物料在圆筒形容器中，通过传动轴的作用，依靠带有磨料的工作转盘在中速或高速旋转中形成与工作转盘、筒壁及物料颗粒之间的翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果从而达到去皮的目的。因此可知本课题的设计方案所依据的理论，证明是完全可行的。本课题的设计涉及到机械制造、机械设计、理论力学、材料力学、工程材料基础等多种学科的知识。主要内容包括红薯去皮机的结构设计、物
22、料的受力分析、主要参数的选择确定、主要零件的校核及分析说明，有完整的理论阐述和设计计算，并附有大量的装配和零件图，更加直观的对整个设计加以论证。其中对红薯去皮机的关键部件传动轴作了详细的力学分析和计算，并绘制出弯矩扭矩图，通过理论以及大量的计算阐述了传动轴结构的可行性和性能特点。同时工作圆筒的结构设计也是基于相应的理论依据、计算，大量文献资料的阅读，对出售相应机械产品公司的网上查阅了解所确定的。由上可知，本设计基本实现了红薯去皮机的去皮要求，是一种切实可行的设计方案。本设计中有关设计方案的合理性分析，有以下几点有待考虑的问题：加工效率的问题有待质疑；有没有去皮的标准；去皮的均匀性有待研究。参考
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27、程中我曾经向老师们和同学们请教过不少的问题，老师们的热情解答和同学们的热心帮助才使我的毕业设计能较为顺利的完成。在此我向你们表示最衷心的感谢。本文是在导师高英武老师细致的指导和严格的要求下完成的。导师以深厚的理论功底和过人的科研智慧为学生指明了设计方向，传授给学生科学研究的方法，并且严格细致地纠正我设计中的疏漏之处，而他们身先士卒的实干精神和一丝不苟的治学态度更是令我由衷的敬佩。在论文写作期间，无论在文字和内容上，导师都给了精心的指导，学生受益匪浅。在此，学生向导师表示衷心的感谢并致以最深的谢意。本人主要负责红薯去皮机的工作原理、结构、受力分析及主要参数确定等部分的设计，由于自己知识和实际经验的局限，错误和不足之处在所难免，请广大老师和同学批评指正，让我在专业知识方面更上一层楼。我的设计能够顺利完成与所有帮助和关心过我的老师是分不开的，为此我再次表示衷心的感谢！附录附录1：传动轴附录2：V带传动轮附录3：立式轴承座附录4：装料仓附录5：机架附录6：装配图9