论文部分内容阅读
番茄是全球种植范围最广、消费食用最多的蔬菜品种之一,全世界番茄的种植面积大约500万hm2。2018年国内的番茄种植面积接近134万hm2,占到全球番茄总种植面积的21%,番茄产量约为5500万t。番茄制品的加工并没有完全实现机械化,尤其是番茄的去皮工艺,仍需大量的劳动力。目前,番茄去皮主要有热力去皮、碱液去皮及酶去皮等方式,都需要人工辅助完成。红外辐射加热去皮最大的困难在于难以实现均匀加热,辐射加热过度会使番茄果皮焦化,辐射加热不足难以实现果肉果皮组织分离。此外,红外加热管的波长、功率、时间以及与物料的间距均为影响去皮效果的关键因素。本文通过设计试验台架探究解决受热不均并优化工艺参数,对番茄制品的加工具有重要意义。主要研究内容与结论如下:（1）为探究其力学特性,运用质构仪分别对大番茄“硬粉8号”小番茄“千禧”进行压缩试验和果皮拉伸试验,数据处理采用最小二乘法的polyfit函数拟合得出的力-位移曲线可以看出,当平板压头压缩至10-13mm的位置,番茄外观出现破裂的痕迹,可以得出大番茄生物屈服点处的力约为60 N。当平板压头压缩至6-7mm的位置压缩力达到最大,范围在19-23N,圣女果在最大力的位置破裂。番茄的最大拉力范围为1.77-3.262N,平均值为2.47N。（2）为保证升降台的工作稳定性及可靠性,运用世界主流CAE软件ANSYS Workbench,对剪叉臂的总体变形、等效应力、等效应变进行分析求解。剪叉臂由于铰接孔过多是受力变形的主要部位,因此采用了CFD网格划分,剪叉臂有限元模型有1768个节点,1068个单元,通过剪叉臂位移云图可以看出,最大变形量发生在活动铰支部位为0.52mm,由剪叉臂应力云图可知,最大应力值为202MPa,出现在活动铰支孔处,结构钢在承受抗弯、抗压、抗拉时的许用应力值为215MPa,剪叉臂最大应力小于许用应力,满足强度要求。（3）为满足实验对高度调节的需求设计了升降工作台,选择了剪叉式升降机构,具有较大的工作行程,结构简洁更加适用于试验样机。红外发射器工作时,针对周围环境温度过高的状况采用液压缸水平推动活动铰支来实现升降。升降台剪叉臂中心线与底座的初始夹角?1为12°,极限位置夹角?2为55°,剪叉臂为41cm,考虑到夹具和红外发射器及物料所占的空间,升降台的有效行程为19cm-28cm。番茄加热过程中往往会出现受热不均匀的现象,为此设计了能够输送番茄且能够带动番茄转动的输送机构,在链条的牵引下辊轮在固定的导轨上自转实现翻转物料的功能,同时链条在主动链轮的带动下公转并实现物料输送。（4）以番茄去皮等级和表面温度为试验指标,运用Box-Benhnken中心组合试验设计理论,分析了红外管功率、加热管与物料间距、辐射加热时间在不同水平下的的脱皮效果。采用Design-Expert数据处理软件对实验数据进行分析,结果表明:对去皮等级与表面温度影响显著性顺序均为单根红外管功率>加热管与物料间距>辐射加热时间。最优参数组合形式如下:单根红外管功率1.17kw,加热管与物料间距6.32cm,辐射加热时间4.78min,去皮率达到88.5%,表面温度为115.8℃。