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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：
1 研究背景與意義
1.1 研究背景
毛豆以及其它一些豆類都具有很高的營養(yǎng)價值，而且口感良好，因此在日常生活中 頗受人們的喜愛。毛豆的開發(fā)利用是全球的一個新興產業(yè)。大豆是植物蛋白的主要來源 ，在全球特別是我國淀粉營養(yǎng)供應有余 、而蛋白質營養(yǎng)供應不足的情況下，發(fā)展大豆生產迫在眉睫 。但長期以來人們直接攝取大豆蛋白質營養(yǎng)不多，僅通過豆制品、豆奶等方式，約占大豆總產的30 ％，而7 0％的大豆籽粒均用于榨油，其豆餅通過動物加以利用。
20世紀80年代以后 ，東南亞國家由于觀念更新，率先通過直接食用毛豆來攝取蛋白質營養(yǎng)，相繼受到許多地區(qū)人民的響應， 目前發(fā)達過國家對毛豆的需求量每年以 15％的速度遞增 ，次發(fā)達國家對毛豆的需求量每年以1 O％的速度遞增。在我浙江 、安徽 、上海等省市，毛豆產業(yè)成為一個重要的新興必須產業(yè)。毛豆已成為南方各省夏秋兩季的主要蔬菜，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)大豆食用比重明顯上升，并由南方逐步向農村擴展 ，毛豆被人們當做保健食品擺上了餐桌。
毛豆深加工過程中最復雜和費時的工序就是剝殼。手工剝殼方式具有費時費力、效率低、不衛(wèi)生以及品質不一等缺點，給生產者帶來了種種不便。目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設備，但功能還不夠完善，技術不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機具，阻礙了毛豆深加工的產業(yè)化發(fā)展進程。
1.2 研究意義
理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導致剝殼成功率不高。 經(jīng)試驗一臺普通的毛豆脫殼機每小時能剝青毛豆200kg，而人工剝殼每小時最多4kg。由此可看出機械化剝殼比手工剝殼效率提高了50倍（海門市農業(yè)機械化技術推廣服務站，2005）。但現(xiàn)在的技術水平遠遠不能滿足當今日益發(fā)展的毛豆加工需求。由此缺乏了行業(yè)競爭力，缺乏長遠的競爭力。為了實現(xiàn)對毛豆的大量加工。需要技術加工更高的一體化加工技術和生產線。
2 國內外研究現(xiàn)狀
我國加入WTO以來，國內外關于毛豆脫殼機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有毛豆脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對毛豆脫殼在機械生產應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。
3 文獻綜述
[1]徐淑科論述了蕎麥的資源分布情況，蕎麥獨特的營養(yǎng)功能以及蕎麥產品在食品加工中的廣泛應用。從蕎麥加工工藝設計的角度，對蕎麥加工中的要點進行了闡述，介紹了4種蕎麥脫殼的原理和優(yōu)缺點以及蕎麥加工工藝流程圖。
[2]黃和祥認為豌豆作為一種低脂肪，高蛋白的食物越來越收到人們的喜愛，它與其它豆類相比，優(yōu)勢在于價格低廉，加工與使用方式多樣化。但無論是制醬類、制罐頭、還是豌豆淀粉加工，都必須先剝殼。為此介紹了豌豆剝殼機械的主要結構和特點，闡述了其工作原理，分析了影響豌豆剝殼質量的因素，確定了主要參數(shù)和整機參數(shù)。
[3]于麗萍簡述了蕎麥米的營養(yǎng)成分，保健作用及加工概況，對其在脫殼機中的工藝及其操作該過程做了詳細介紹，保證了脫殼率的提升。
[4]杜文華探討帶殼物料的脫殼技術 ,開發(fā)脫殼設備及方法，從現(xiàn)有脫殼設備、新型脫殼技術和工藝條件的研究闡明脫殼技術的研究與應用現(xiàn)狀。指出了新型脫殼設備存在的技術難題。說明了脫殼是帶殼物料深加工前的一道重要工序 ,市場前景很好 ,需要繼續(xù)深入研究 。
[5]鄭傳祥說明了錐栗是著名特產，味美果香，為了開發(fā)各種各樣的錐栗深加工產品，首先必須解決錐栗的脫殼去紅衣問題。研究分析了國內外各種板栗脫殼設備，并在此基礎上，提出了錐栗脫殼新技術：錐栗經(jīng)干燥后進行分選按不同的大小進入不同的錐栗脫殼機，脫殼機內雙排刀滾高速切割錐栗外殼，然后高速擊打外殼去衣，經(jīng)脫殼后的錐栗在脫殼機出口完成殼衣分離，在進入帶式輸送機進行分揀，未脫殼的板栗返回脫殼機，經(jīng)分揀后的栗仁進入下一道工序。經(jīng)過大量實驗與測定，證明了該技術脫殼率高，完整率高，脫殼成本低適合我國國情，并通過省級鑒定。
[6] 何春薇、錢仔健、顧雄磊、吳福忠在分析青毛豆剝殼機理的基礎上,設計出一種全自動青毛豆剝殼機,并對關鍵部件—送料裝置和軋輥的設計參數(shù)進行分析計算,得到了相應參數(shù)的理論計算模型。根據(jù)關鍵參數(shù)的理論計算結果,制作了產品樣機,并利用新鮮毛豆進行了多次剝殼試驗,同時對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。試驗結果表明,剝豆成功率穩(wěn)定在90%以上,毛豆破損率穩(wěn)定在5%以下。
[7] 楊雪銀認為板栗具有重要的經(jīng)濟價值和食療價值,而且營養(yǎng)豐富、味美可口。目前板栗種植已產業(yè)化,其產量大大提高,但是板栗的破殼去衣一直是深加工中的難題,極大的影響了板栗的生產、加工和銷售。所以,板栗的破殼去衣是必須解決的問題。 論文對板栗的干燥特性與壓縮式、剪切式及揉搓式的破殼方式進行了試驗研究,并進行了有限元模擬分析,以探討板栗的破殼機理。主要結論如下: 通過干燥試驗,確定了板栗的安全干燥曲線。同時對影響板栗含水率的主要因素:干燥時間、干燥溫度及板栗的大小進行了分析,得出了含水率與三者之間的函數(shù)關系式。 通過對板栗壓縮力學特性的試驗研究,表明沿X向加載時,板栗的破殼效果最好;板栗大小、板栗含水率、加載方向及加載速率是影響板栗破殼力大小的主要因素。 分別進行了壓縮、剪切及揉搓三種方式的破殼試驗,結果表明,揉搓方式的破殼效果最好,剪切方式次之,壓縮方式的效果最差。 用有限元方法對板栗的破殼機理進行了模擬,通過對節(jié)點力云圖、節(jié)點變形及節(jié)點總應變的分析,得知板栗壓縮時,沿X方向加載破殼效果最好;三種工作方式中,揉搓方式的破殼效果最好;另外,板栗果殼的力—變形量分布、裂紋走向等均與試驗結果一致。由此可知,可采用有限元方法對板栗的破殼機理進行模擬。
[8]劉濱凡，戰(zhàn)延文，王懷宇闡述了開展堅果脫殼機研制的目的和重要意義，介紹了我國堅果脫殼機研究的現(xiàn)狀和問題，論述了風吸式多功能堅果脫殼機的結構、工作原理和主要技術指標，供有關科研，工程技術人員和果仁生產企業(yè)參考。
[9]劉少達，未立學，劉清生介紹了銀杏脫殼機的組成、工作原理、結構特點和技術參數(shù) ,并對脫殼分離機的主要技術參數(shù)進行探討。實踐證明該機器技術可行 ,能實現(xiàn)銀杏脫殼機械化。
[10]劉瑞根，楊忠介紹了幾種主要經(jīng)濟作物剝殼機械的加工技術,分析了其機構組成與工作原理,進一步闡述了這幾種經(jīng)濟作物剝殼機械的各自特點與技術發(fā)展情況。
[11]胡志超針對當前國內蕎麥脫殼設備研究開發(fā)滯后于蕎麥生產發(fā)展問題,就加強蕎麥加工關鍵技術設備的消化吸收與國產化開發(fā)的必要性及國產化研究開發(fā)要點等進行了系統(tǒng)論述。
[12]郭貴生，呂新民在油菜籽脫殼機上對影響油菜籽脫殼的主要參數(shù)進行了試驗 ,并對試驗結果進行了分析。試驗結果表明 ,生產率對脫殼機的脫殼率和粉末率有一定的影響 ;甩盤轉速增加使脫殼機的脫殼率和粉末率增大 ;采用合理的打板數(shù)可提高脫殼機的性能。
[13]魏秀青，高振江，吳薇認為板栗食用和藥用價值都很高 ,面對板栗生產的快速發(fā)展 ,必須大力推進板栗深加工。制約板栗深加工的因素很多 ,脫殼去衣是其中一個主要技術難題。本文利用自行設計研制的氣體射流沖擊設備 ,很好地解決了板栗破殼取仁的技術難題 ,為生產各種板栗深加工產品提供了必要的前提條件。另一方面 ,利用該設備生產的開口即食板栗極易剝殼 ,方便衛(wèi)生 ,經(jīng)充氮包裝可延長保存期 ,常年供應。
[14]黨新安根據(jù)真空爆殼的機理 ,采用單真空源與多個裝料爆殼室相結合的合理配置 ,設計出了用于工業(yè)化生產的自動板栗真空爆殼設備及其計算機控制系統(tǒng)。
[15]張艷華介紹了一種新型板栗脫殼設備 ,脫殼率90 %、栗仁質量好、破損率小、栗仁褐變程度低 ,設備操作簡便、自動化程度高 ,適合工業(yè)化生產。
[16]王武在分析現(xiàn)有板栗剝殼技術的基礎上 ,提出了利用微波能技術解決板栗剝殼難題的新方法 ,介紹了板栗微波爆殼的機理、實現(xiàn)途徑 ,并進行了板栗微波爆殼裝備的設計。
[17]張莉認為微波技術作為一項高新技術，近年來在食品工程研究與應用方面得到了較快發(fā)展，應用范圍不斷擴展。目前應用微波能進行食品干燥、殺菌、解凍等技術已實現(xiàn)工業(yè)化，但在板栗加工應用方面，尚未見國內外文獻報道。 本研究將微波技術引入板栗脫殼過程，探索板栗微波脫殼的機理與技術可行性，以期找到一種有效的板栗脫殼去衣方法。研究結果表明：利用微波技術可實現(xiàn)對板栗的一次性脫殼去衣，加工工藝可分為切口與未切口兩種。對于切口板栗來說，其較佳的微波脫殼工藝條件為：挑選板栗→稱重分級→2％NaCl溶液浸泡7h→切口→微波能連續(xù)處理(滿功率750W)→分離殼衣、仁→栗仁。而且，此工藝有著較強的適應性，可適用不同重量板栗的微波脫殼加工。未切口板栗較佳的微波爆殼工藝條件為：板栗挑選→稱重分級→90℃預熱干燥15min→微波脈沖處理(平均功率495W)→爆裂板栗→分離殼衣、仁→栗仁。必須注意：板栗重量不同，其微波脫殼效果有很大差別。微波對栗仁品質會產生影響，利于保護栗仁中含有的Vc，且具有較強的對POD酶的鈍化能力，對淀粉晶體結構破壞程度很小。
參考文獻：
[1]徐淑科. 蕎麥的營養(yǎng)功能、應用及其脫殼工藝好設備[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2004（12）: 17-19.
[2]黃和祥.豌豆剝殼機械的設計[J].農機化研究，2005(3): 109-110.
[3]于麗萍.蕎麥米的加工[J]. 西部糧油科技, 2002(5): 43-44.
[4]杜文華.帶殼物料脫殼技術研究初探[J].太原師范學院學報(自然科學版);2003年01期.
[5]鄭傳祥.錐栗脫殼去衣及設備的開發(fā)[J].農業(yè)工程學報，2003（1）: 165-167.
[6]何春薇、錢仔健、顧雄磊 、吳福忠. 全自動青毛豆剝殼機的研制[J].《農機化研究》 2010年02期.
[7]楊雪銀.基于有限元方法的板栗破殼機理的研究[D].華中農業(yè)大學;2005年.
[8]劉濱凡.戰(zhàn)延文，王懷宇.風吸式多功能堅果脫殼機的研制[J].森林工程，2005（2）: 10-12.
[9]劉少達，未立學，劉清生.銀杏（白果）脫殼分離機的設計[J].食品與機械，2004（5）:31-32.
[10]劉瑞根，楊忠.經(jīng)濟作物剝殼加工技術[J].糧油加工與食品機械,2005（6）.
[11]胡志超.加強蕎麥脫殼加工設備研究開發(fā)，促進養(yǎng)麥加工產業(yè)化發(fā)展[J].中國農機化，2004(3):11一13.
[12]郭貴生，呂新民.油菜籽脫殼機脫殼性能試驗研究團[J].農業(yè)機械學報，2005 (1): 148-149.
[13]魏秀青.高振江，吳薇.氣體射流沖擊板栗破殼技術開口即食板栗加工試驗研究[J].糧油加工與食品機械，2003 (5): 55-56.
[14]黨新安.板栗真空爆殼機及其控制系統(tǒng)的設計[J].輕工機械，2002(4): 51-53.
[15]張艷華.板栗脫殼設備的設計[J].糧油加工與食品機械，2004 (5): 70-7l .
[16]王武.板栗微波爆殼技術及微波裝備設計[J].糧油加工與食品機械，2002 (7).
[17]張莉.板栗微波脫殼機理及加工工藝研究[0L].中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫，2004.
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1 研究的問題
目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設備，但功能還不夠完善，技術不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機具，阻礙了毛豆深加工的產業(yè)化發(fā)展。理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導致剝殼成功率不高。
2 研究的途徑
現(xiàn)今在生產生活中，較為常用的兩種毛豆剝殼機有軋輥式毛豆剝殼機、擠壓式剝殼機。
軋輥式毛豆剝殼機主要由振動料斗、機體、輸送機構、導料板、軋輥和豆與殼分離引導板組成，將毛豆莢放入儲料斗中，電機帶動偏心軸轉動，由于偏心軸質量分布不勻所以在轉動過程中將產生激振力，使豆莢較分散且均勻地落在傳輸帶上，經(jīng)傳輸帶把豆送到導料板，進而滑落卷入軋輥中。由于兩軋輥反向旋轉，同時兩軋輥之間有一定的間隙，能夠使豆莢的一部分被軋輥夾持并被擠壓，使豆粒從豆殼中脫出，而豆殼被軋輥卷入，使豆粒和豆殼分離。經(jīng)分離引導板將豆粒導入豆粒收集盤中，把豆殼導入到豆殼收集盤中。
擠壓式剝殼是借助于軋輥對豆粒擠壓，使豆粒從豆殼中脫出。其中，反向旋轉的一對軋輥為剝殼機的核心裝置，它能有效破殼的原理如下：毛豆豆莢為扁長條狀，中間厚，兩頭扁平，籽粒在殼內縱向排列，籽粒間有一定間隙，受外力擠壓時會移動；豆莢外殼比較柔韌，兩片豆殼結合處破壞應力較小，當被施加外力時，籽?？梢詮膬啥箽そY合處輕松脫出HJ。當長條狀毛豆莢經(jīng)送料裝置縱向輸送到雙軋輥時，豆莢扁平的一端首先被反向轉動的軋輥夾持，軋輥轉動，豆莢通過軋輥向前移動。由于兩軋輥間隙較小(大約在1．7—2．Omm之間)，豆莢中間厚鼓部分難以通過，莢中籽粒受到軋輥的擠壓，與莢殼產生相對運動，向后移動的籽粒將莢殼撐開，脫離豆殼，實現(xiàn)剝殼脫粒。這時，豆殼在雙軋輥的前側，籽粒在后側，達到了粒殼分離和分置。
毛豆脫殼機一
如圖所示毛豆脫殼機，由被固定在底座1中部的軸板2上呈上下位置安裝的上、下擠壓輥6, 7和裝在它們端部的齒輪5、搖把8構成。該剝毛豆機的上、下擠壓輥6; 7在一周的同步反向轉動中，它們間的夾角、夾縫大小不斷變化，在最小夾角、夾縫位置也能把莢殼夾緊而不夾壞豆粒;它剝出的豆粒不受污染，不經(jīng)上、下擠壓輥6、7間的夾縫自動排出。此機結構簡單、使用方便、安全可靠，適用于家庭、餐館、食堂及賣菜攤。
毛豆脫殼機二
此種毛豆剝殼機工作時，毛豆從工作臺遠離剝殼軋輥的的一端被人工均勻地鋪平一層，在振動的作用下徐徐地向剝殼軋輥移動，井且在移動中形成隊列，連續(xù)不斷地進入到剝殼軋輥中，豆莢的一端受軋輥的擠壓作用，外殼從軋輥喂入口的另一側排出，被軋輥擠出的青毛豆籽粒和少量漏剝的豆莢從軋輥喂入一側的出料口落到下方的清選篩中，經(jīng)過振動篩選將青毛豆籽粒與漏剝的豆莢等雜質分離，加工出清潔的毛豆籽粒。由此可見，此機械可節(jié)省加工工序、提高生產效率。
由此可以預想到，這種毛豆剝殼機，加工出的豆籽干凈清潔，可直接進行預冷、包裝等加工，提高了毛豆的加工效率。
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
指導教師意見：
趙波同學本學期的課題與機械設計制造及其自動化專業(yè)直接相關，所要求完成的任務符合本科教學要求，課題具有一定實際意義。
趙波同學針對“毛豆脫殼機械設計”課題，查閱了相關圖書資料和網(wǎng)上資源。通過本階段的學習，該同學對“毛豆脫殼機械設計”課題的國內外研究現(xiàn)狀有了初步了解。以所學本專業(yè)課程為基礎，結合一個月左右的文獻檢索，該同學對課題的研究意義進一步明確，已了解所要解決的主要問題，擬采用的設計方案或研究手段基本合理。
自開學以來，趙波同學能參加指導教師安排的集體輔導和個別輔導，遵守學校紀律。該同學具備了完成“毛豆脫殼機械設計”的基本知識，根據(jù)其近期表現(xiàn)，有希望完成本學期課題所要求的各項任務。
同意開題。
指導教師：
2016年3月 20日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016 年3月22日