青毛豆机械剥壳现状和趋势,本文是发展趋势类本科论文开题报告范文跟毛豆和发展趋势和机械方面专科开题报告范文.
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摘 要：青毛豆剥壳是毛豆产业深加工过程中重要工序,复杂且耗费工时.随着毛豆产量的增长,毛豆相关产业在国内外迅速发展和推广,毛豆加工行业对毛豆剥壳效率和剥壳质量要求也随之提高.已有的青毛豆剥壳方法不仅剥壳效率较低、破损率高、能耗高,而且需要人工辅助喂料,严重影响了剥壳自动化程度.为精简机械结构、缩短工艺路线、提高剥壳质量和效率,通过理论分析和试验研究,进行了青毛豆自动剥壳机技术研究,成功研制了青毛豆自动剥壳机.阐述了青毛豆机械剥壳的常见技术,根据青毛豆机械剥壳设备的研究现状,剖析了剥壳的机械结构和技术方法,并提出了机械剥壳的发展趋势.
关键词：青毛豆；机械；剥壳技术
0引言
青毛豆是一种新鲜可食用的植物性大豆,被剥出的籽粒通常称为毛豆仁,不仅美味可口,还营养丰富,是真正的绿色食品.随着健康食品的大热和对大豆保健功能的不断了解,大豆的市场需求也在不断增加.和我国主要粮食作物的生产机械化水平相比,青毛豆生产机械化水平尚处于发展阶段,在青毛豆深加工生产过程中,最复杂和费时的工序就是剥壳.用传统的手工剥壳方法虽然可以剥出优质的豆仁,但耗时耗力、效率低、不卫生、成本高,给生产者带来了各种不便.因此,传统的毛豆剥壳方式已经不能满足市场的需求,难以进行大规模和批量化的生产.若采用机械剥壳,实现剥壳的自动化,那既提高了生产效率,又节省了大量的劳动力.研究了青毛豆剥壳机械的现状,剖析了剥壳的机械结构和技术方法,并提出了机械剥壳的发展趋势,对加快青毛豆剥壳机械化发展具有重要意义.
1青毛豆机械剥壳技术
青毛豆的豆荚大致形状呈长圆形,中间豆仁处肥大,两端扁窄,长40～75mm,宽8～15mm,厚5～7mm,表面长有褐长毛；每个豆荚有籽粒2～5颗,形状为椭圆形、近球形,卵圆形至长圆形,长约10mm,宽约5～8mm；籽粒在豆荚壳内成一字排开,中间有一定的距离,若受到外力挤压会移动；荚壳较为柔韧,上下两片荚壳粘结地较紧,在没有外力的情况下,不能剥出毛豆仁；毛豆豆荚整体的含水率较高,剥壳时豆仁容易受损.在研制青毛豆机械剥壳设备的过程中,需要着重注意上述青毛豆豆荚的特性.
通用青毛豆机械剥壳的主要方法有：一是碾搓剥壳,利用毛豆豆荚表面的摩擦力使豆与壳产生相对运动,该方法对豆粒的硬度要求较高；二是冲击剥壳,通过冲击力将豆荚爆裂,豆粒弹出；三是撞击剥壳,将豆荚撞击硬质的物体使荚壳变形进而破裂；四是剪切剥壳,利用剪切装置将豆粒从荚壳中剪出；五是挤压剥壳,利用小间隙的通过空间,从前往后挤压豆荚,使籽粒从荚壳中脱出.在研究确定青毛豆机械剥壳方法时,合理利用上述方法,实现快速、便捷、准确的剥壳.
2青毛豆机械剥壳设备研究现状
当前我国的青毛豆机械剥壳设备还处于研发改进阶段,主要均采用挤压剥壳的方法.何春薇等人研制的轧辊式毛豆剥壳机主要由振动料斗、机体、输送机构、导料板、轧辊和豆与壳分离引导板组成.毛豆剥壳机的主要工作流程是先将青毛豆放入振动料斗,旋转振动使其均匀地分布在运输带上,随后由导料板将豆荚喂入轧辊,轧辊的两根辊子反向转动,夹紧豆荚的前部荚壳,轧辊中间存在较小间隙,所以豆荚内部籽粒不能通过轧辊,从而实现籽粒的剥出,最后通过分离引导板,将籽粒和荚壳分别储存在收集箱中.其中,轧辊安装角度,即两个轧辊中心连线和水平线的夹角,设置在45°为最佳；轧辊的直径不宜过小,一般大于30mm,轧辊的间隙大约为1mm；为了使豆荚更准确的送入轧辊,导料板的上部采用刚性材料,下部采用柔性材料,导料板与水平线的夹角为60°左右；振动料斗由振动电机带动,弹簧分解缓和振动,使得青毛豆适量、准确地落入运输带上.
冯永刚研制的软荚豆壳仁自动分离机是通过豆荚表面摩擦力的碾搓剥壳技术,它的关键部件是双轴轧辊装置.首先把青毛豆倒入振动床身,通过振动电机将其均匀地布置在振动床身上并带动向前运动,接着豆荚到达橡胶皮辊处,由橡胶皮辊将豆荚夹持并定向送入剥壳轧辊,剥壳轧辊利用挤压方法使豆粒从豆荚中剥出.该设计的双轴轧辊装置能适用于各种不同大小类型的青毛豆,剥壳轧辊的滚花能增加与豆荚的摩擦力,同时设置了可调式的轧辊；选用主电机的功率为0.75kW,设置主副电机,实现单独控制,提高剥壳的可靠性；导料板的振动为冲击强迫振动,设置了一定的倾角,安装了弹簧,同时与橡胶皮辊之间保持一定的距离,导料板的设计能使青毛豆豆荚垂直进入橡胶皮辊,而橡胶皮辊又能进一步保证豆荚竖直地进入剥壳轧辊,能更好地确保豆与壳的分离,减少其破损率,提高剥壳成功率；该剥壳机在传动部件和轧辊的清洗装置上,都做了合理的布局和设计,确保剥壳的效果.
蔡耿建等人设计开发的便携式小型剥豆机主要由振动电机、进料板、轧辊、大带轮、分离板、小型电机、收集槽及支架组成.青毛豆铺撒在进料板上,进料板底部安装有振动电机,在重力和振动的作用下,豆荚前进下落,随后喂入剥壳轧辊,两个轧辊之间有一定的间隙距离,只有荚壳可以通过,当两个轧辊反向转动时,豆荚的前部先被夹持,豆仁不能通过轧辊,被挤压出荚壳,荚壳通过轧辊,在轧辊前方掉落,豆仁则留在轧辊后方,最终完成青毛豆的剥壳.以普通青毛豆为例,剥壳轴的转速约为9r/min；轴的材料选择碳钢,它的低廉,且耐磨度和抗疲劳度较好；在轧辊组件的安装上,确定准确的工作位置,各零部件要易于装配和调整,轴的制造需要满足相应技术参数要求.
3青毛豆机械剥壳发展趋势
目前,市场上的青毛豆剥壳设备一般均采用挤压剥壳技术,由于青毛豆的物理特性,剥出的豆粒存在破损、压瘪或还未完全从豆荚壳中剥出的情况,功能还不够完善,阻碍了毛豆深加工的产业化发展.提升青毛豆机械剥壳的成功率,需要从多方面进行研究,增加上料的自动化,提高进料的准确率,提升剥壳组件的剥壳率,设置更高效的清选组件.
1）上料机构的合理设计.针对青毛豆人工分次少量上料的问题,提出自动连续上料机构,减少人力繁复的劳动,同时确保上料的合理速度和数量,设计上料缓存机构,当设备发生故障或加工效率不足时,可用于存放待加工毛豆.
2）柔性挤压方式.现有青毛豆剥壳机一般（下转第107页）运用的是刚性挤压方式,采用弹簧压板和导轮等部件,从硬质刚性轧辊转向柔性挤压装置,能适应不同大小的毛豆,减少豆仁的压瘪破损现象,提高剥壳品质.
3）自动控制技术.自动控制理论和传感器技术不断发展,把自动控制理论应用到青毛豆的剥壳中来,包括自动进料、自动分拣等,以减少破碎率,提高剥壳效率.
4）小型高效设计.设计小型剥壳机,使剥壳机本身成为一个可组装拆卸的单元部件,由多个小型剥壳机便可组装成一个剥壳效率更高的大型剥壳机,满足家庭用户和企业用户不同的需求.
4结语
青毛豆营养价值极高,丰富了人类的餐桌,是一种健康的食物,深受人们的喜爱.青毛豆的生产加工具有季节性强、劳动强度大的特点,随着种植面积的不断扩大和劳动力的不足,青毛豆剥壳的机械化迫在眉睫.当前的青毛豆机械剥壳已经开展了部分研究,依据我国青毛豆种植和生产的机械化现状,对各组件进行深入研究和改进,结合自动化控制技术,研制出符合我国青毛豆产业的高效青毛豆剥壳机.
参考文献
[1]何春薇,钱仔健,顾雄磊,等.全自动青毛豆剥壳机的研制[J].农机化研究,2010,（2）：117-119.
[2]冯永刚.软荚豆壳仁自动分离机的研制与开发[J].食品工业科技,2011,32（2）：277-279.
[3]蔡耿健,管珣,李佳玲,等.毛豆剥壳机的机构设计[J].江苏农机化,2015,（4）：24-26.
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