机械制造及自动化专业番茄打浆机设计.docx

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1、第1章绪论在食品生产中，并不是把所有的原料全部加工成最终产品，在加工时必须去掉不合适加工的部分。在生产工艺过程中，也要根据具体的感官、理化指标的不同要求，对其半成品中的某些组成部分予以分离。番茄打浆机适用于多种新鲜的果品和蔬菜打浆分离之用，随着人们生活水平的提高，西红柿打浆机在人们的生活中扮演的角色越来越重要。对于打浆机，在工程设计及使用中还存在一些的缺陷，如参数选择不合理等。目前，打浆机的设计仍是依靠经验公式计算，在经验公式中许多参数的选择是在一定范围内凭经验选取，这使的打浆机的设计较落后，无法提高其设计水平和提高产品的性能。1.1 本课题的来源、基本前条件和技术要求I 1.1本课题的来源：

2、番茄打浆机在日常生活中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、出汁率高、造价低廉，能大大降低总成本。II 1.2.要完成本课题的基本前提条件：在主要参数确定的情况下，设计选用番茄打浆机的各个部件，选出最佳的方案。III 3.技术要求：(1)能保证正常的打浆工作，保证正常打浆是必须首先满足的要求。打浆量为每小时2.5T,关键就在于正确选定螺旋直径、合适的电机。(2)要有合适的螺旋转速为避免出现物料被螺旋叶片抛起而无法输送的现象，螺旋转速应小于某一极限转速。(3)能提高生产效率，降低成本，应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单、制造容易，

3、以降低制造成本。(4)操作方便、省力和安全，在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能的采用气动、液压和气液等机械化夹具装置，以减轻操作者的劳动强度。(5)有良好的结构工艺性，所设计的打浆机机应便于制造、安装、检验、调整、清洗、维修等。1.2 研究成果研究番茄打浆机目的和国内外现状概况茄科草本植物番茄的果实。又称西红柿、番柿、洋柿子、六月柿。有苹果青、粉红甜肉、桔黄嘉辰等品种。我国大部分地区均有栽培。夏季采收，洗净鲜用。番茄是世界范围内广泛栽培的作物，也是营养价值极高的植物。据营养学家研究测定：每人每天食用50克一IOO克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。番茄含的“番茄素”，有抑制细

4、菌的作用；含的苹果酸、柠檬酸和糖类，有助消化的功能。番茄含有丰富的营养，又有多种功用被称为神奇的菜中之果。它所富含的维生素A原，在人体内转化为维生素A,能促进骨骼生长，防治佝偻病、眼干燥症、夜盲症及某些皮肤病的良好功效。现代医学研究表明，人体获得维生素C的量，是控制和提高肌体抗癌能力的决定因素。番茄内的苹果酸和柠檬酸等有机酸，还有增加胃液酸度,帮助消化，调整胃肠功能的作用。番茄中含有果酸，能降低胆固醇的含量，对高血脂症很有益处。番茄富含维生素A、C、BKB2以及胡萝卜素和钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜和碘等多种元素，还含有蛋白质、糖类、有机酸、纤维素。目前.，世界上有三大番茄主产区：美国、意大利和

5、中国。美国所产的番茄酱主要提供美国国内食用，其出口量仅占全球贸易总量的6%-7%;意大利和中国的出口量各占到全球贸易总量的30%。近两年美国番茄大幅减产，欧盟番茄种植加工量急剧下降，中国番茄酱市场占用份额逐年加大。近几十年来，世界范围内的番茄产量和制品贸易增长迅速，中国番茄及制品贸易在世界番茄贸易的地位也越来越重要，对世界番茄贸易产生了重要的影响。中国番茄加工产业的迅速崛起和发展，使中国已经跻身世界主要生产国家的行列。作为新鲜番茄食用消费大国，据不完全统计，中国全国每年新鲜番茄的消费量达到二千六百万吨,与全球番茄加工数字相近。今后中国番茄制品消费将呈现每年增长百分之十五的发展趋势。目前中国拥有

6、麦当劳、肯德基快餐店三千余家，每天快餐消超遇三百万人次,油炸土豆脩配有番茄沙司，成为中国消者消番茄制品的最佳方式。中国番茄原料种植面积达一百万亩，主要分布在新疆、内蒙和甘肃，是全世界三大主要种植区域之一。其中新疆番茄种植面积八十万亩，是中国加工番茄种植最大的省区。中国番茄色素高，色差、粘稠度和霉菌均逢到世界同类产品先进水平，而相对低廉的制造成本，构建了产品的竞争力。番茄酱和番茄浆番茄酱罐头是世界上主要的蔬菜罐头之一，它由番茄经打浆、浓缩而成，是番茄的主要加工品。世界年贸易量100万t左右，主要作调料或汤料，同时是加工番茄沙司的主要原料，也是加工混合蔬菜、茄汁鱼、豆等屹头的辅料。番茄酱根据其浓缩

7、程度不同有稀(24%27.9%)、中(28%31.9%)、浓(32%39.3%)和超浓(大于39.3%)几种。还有低于24%的产品，称番茄浆或番茄泥，常见的为稀(8.0%10.1%)、中等(10.2%11.2%)和浓(15.024.0%)几种。番茄制品的主要产品有番茄红素、大包装番茄酱、小罐番茄调味酱、番茄沙司、以番茄汁等，但无论何种制品，都要对番茄进行打浆，打浆的方法主要有人工打浆，机械打浆，人工打浆效果低，加工条件质量不够好，产量低，显然不能满足番茄加工行业的需求，加工时番茄进入头道物料桶内，主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得番茄的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上

8、的小孔从出料口排出，皮和籽则向轴端推进经过排渣口排出。1.3 番茄原料加工预处理工艺流程简介番茄酱的生产工艺为原料的清洗、分级、破碎、加热、打浆、浓缩、升温、装罐、密封、杀菌、冷却。1.3.1. 番茄浆原料加工番茄酱的原料果要求果实鲜红、茄红素含量高，如可溶性固形物为4%左右,茄红素含量最好在6mg100g番茄以上；果实红熟一致，无青肩或青斑、黄晕等；胎座红色或粉红色，种子周围胶状物最好红色；出汁率和可溶性固形物高；抗裂性好，糖酸比适中，维生素C含量高；原料要求成熟。我国曾有浙红1号、浙红2号、浦红2号、扬州红、佳丽矮红、扬州24、罗城1号、渝红1号、渝红2号、穗圆、满丝等品种。但世界范围内的

9、番茄酱用种换代很快,特别是杂种的应用和无支架品种的应用非常迅速，应随时注意。1.3.2. 原料的处理进厂的原料果实应严格剔除霉烂及成熟不足的果实，在流动水槽内浸泡预洗，除去杂质，再经鼓风洗涤机和喷淋高压水将表面彻底洗净。洗净后的果实进行修整，在滚动工作输送台中专人将有疤的果、虫果和裂果等部位用刀修割干净。再一次将烂果除去，并喷淋洗净其余果实。1.3.3. 破碎、脱籽、预热果实进入破碎机轧碎、有时破碎和脱籽联合进行，之后立即加热至85,以抑制果胶酶，保证稠度。134.打浆送入专用的三道番茄打浆机进行打浆，筛孔直径分别是1.0mm、0.5mm和0.4mm0果浆流入带搅拌器的贮槽。出汁率控制在手捏果

10、渣不出汁为止。1.3.5. 浓缩将浆体及时泵入浓缩锅内，在真空条件下低温浓缩，番茄酱最好采用双效或多效逆流真空浓缩设备，最终浓度依要求而定。浓度测定时要注意由于温度而引起的误差。1.36预热、装罐浓缩后的番茄酱，经列管式加热器加热至9097,立即趁热装罐。番茄酱在我国常采用539号罐（净重70g）、668号罐（198g）、15267号罐（5000g）等罐形包装。在美国，为了便于运输和再加工，常用55加仑大桶无菌装运，欧洲地区也大量推广20Okg铝箔复合无菌包装。1.3.7. 杀菌、冷却装罐后的番茄酱应立即杀菌，一般沸水杀菌2535分钟。之后及时冷却。1.4 国内外番茄打浆设备图1.1番茄打浆机

11、当前国内外番茄的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得番茄的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由排渣口排出；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。如图1I所示，它具有开口的圆筒筛水平安装在机壳内部,筒身用不锈钢板（在其上面冲有孔眼）弯曲成圆厚焊接而成，并在其两边焊上加强圈以增加其强度。但也有用两个半圆体由螺钉连接而成筒体。轴支撑在轴承上，在轴上装有使物料移向破碎桨叶的螺旋推进器以及擦碎物料用的

12、两根棍棒（棍棒又称刮板），棍棒是用螺栓和安装在轴上的与夹持器相连的，通过调整螺栓可以调整棍棒与筛筒壁之间的距离。棍棒对称安装于轴的两侧，而且与轴线有一夹角，这夹角叫导程角。棍棒用不锈钢制造，实际上是一块长方形的不锈钢板，为了保护圆筒筛，有时还在棍棒上装上耐酸橡胶板。还有下料斗、收集漏斗及机架、传动系统等。物料进入筛筒后，由于棍棒的回转作用和导程角的存在，使物料沿着圆筒向出口端移动，移动的轨迹实际上是一条螺旋线。物料就在棍棒与筛筒之间的移动过程中受离心力作用而被擦碎，汁液和肉质（已成浆状）从筛孔中通过到收集器中送到下一道工序。皮和籽等则从圆筒另一开口端排出，以此达到分离的目的。1.5 本章小结本

13、章对番茄打浆机的国内外状况做了简单的概述，对番茄打浆机的原理做了简单的阐述。第2章打浆机的结构设计2.1 基本结构设计如图1.1所示打浆机的结构原理简图，打浆机的基本结构主要包括圆筒筛，破碎桨叶，传动部分以及机架。2.1.1 圆筒设计圆筒的设计首先考虑的问题是能够满足正常的生产需要，它由不锈钢半圆筒上下焊接而成，采用不锈钢的原因是因为所做的加工为食品加工，必须能够耐腐蚀和防锈,不能因为材料本身而对食品造成污染，它的食品卫生条件较好，且具有一定的耐冲击和耐磨性故选用45钢作为圆筒设计的原材料；在靠近滚筒内壁处焊接有带有筛孔的钢制金属网；出料口和进料口，出渣口的设计应该根据具体的收集装置的位置和实

14、际条件来确定。2.1.2 破碎桨叶设计碎桨叶在整个工作过程中起着初步粉碎番茄的作用，当番茄由进料口进入，经螺旋传输进入滚筒，首先要通过破碎桨叶的破碎作用再进入滚筒打浆。破碎桨叶通过轴套焊接安装在转轴上，一端通过轴肩固定，因为打浆机的设计并不要求十分精密，故另一端可通过开口销固定。图2.1破碎桨叶2.1.3 传动部分传动采用皮带一级传动，电动机固定在机架底部。2.1.4 机架机架的设计应该能够较好的使机器稳定工作,不发生强烈的震动;整架采用HT150铸造而成。2.1.5 其他滚筒内有棍棒，右端设有废品出料口，下端设有产品出料口，左上部有进料口。(1)棍棒棍棒应满足重量轻且耐腐蚀，抗磨损的特点所以

15、选用45号钢，其长度为2米，厚度为1立方厘米。(2)进料口为了满足每小时2.5T的需求，进料口的大小需进行计算。V=Sh=r2h(2.1)=0.3220.7m3经测算得西红柿的密度为0.7810kgm3假设西红柿全部装满棍棒所形成的体积，此时的重量：G=Vpg(2.2)=0.1m30.78XO3kgm3X1()=533ON根据计算番茄在倒入筒内到达筒内另外一边大约需要2秒(在第三章再做说明)，我所设计的入料口体积为0.09+0.04=0.13m30.130.78IO3w3=101.4kg0.1T由于番茄在筒内经过的时间为2秒，但在其中若经过打浆的过程必然大于2秒，假设为2分钟(这必然是最大值)，也就是说0.1T用了2分钟，那么2.5T就用了50分钟，所以满足计划的任务。出料口产品出料口和废品出料口棍棒应满足重量轻且耐腐蚀，抗磨损的特点所以选用45号钢(尺寸见零件图)。2.2本章小结本章介绍了番茄打浆机的大体结构的总体设计方案，进行了主要技术指标的设计、总体方案综合评价。根据任务书中的要求，做出自己的设计方案和理念。第3章打浆机设计参数的确定3.1 滚筒的设计根据生产能力和实际要求情况，初定筛筒内径为DR.8m。初选筛孔的工作系数为0.25,导程角a=1.8度。3.1.1 滚筒长度（1）由实验公式G=7D.（3.1）tana得滚圆长度：1=JG=I