种芽生物营养强化机的设计与试验

针对营养功能性农产品供给不足和生物营养强化技术装备落后等问题,设计了种芽生物营养强化机。采取提高组分浓度差、压力差,以及透水交变真空等快速催芽技术,解决营养组分向种芽内高效传质问题。经绿豆芽富叶酸营养强化试验和发芽糙米富钙营养强化试验研究,结果表明:种芽生物营养强化机可生产高营养价值农产品,其生产的绿豆芽中叶酸含量可达1.486 mg/kg,发芽糙米中钙含量可达757 mg/kg,营养强化效果良好。

名优茶连续式理条机参数优化设计与试验

针对传统茶叶理条做形装备主要依靠经验法设计,存在做形质量不佳的问题,该研究运用数值法对连续式茶叶理条机结构与作业参数进行优化,以改善连续式理条机的理条作业性能。通过对连续式理条机进行运动学分析,得到锅槽速度、加速度表达式,并探究锅槽运动与茶叶理条状态之间的关系;通过研究茶叶在连续式理条机锅槽内的运动规律和受力情况,建立茶叶-正U形槽动力学模型,分析了茶叶在锅槽运动周期内各阶段的受力特点及对茶叶成形的作用;运用EDEM软件建立茶叶理条仿真模型,对影响茶叶成形的曲柄转速、锅槽振幅、锅槽倾角、凸棱个数和凸棱高度等关键设计参数进行仿真模拟,得到上述因素作用下茶叶颗粒的平均速度、平均受力与做形时间的关系曲线,并以仿真结果为依据设计三因素三水平正交试验,以成条率、碎茶率为评价指标,利用Design-Expert软件进行数据处理与回归分析,并对优化结果进行验证试验。仿真结果表明:曲柄转速、锅槽振幅和凸棱个数等对理条质量影响较大,茶叶纵向占比率随理条时间增加而升高,促使茶叶主茎脉轴线方向受力形成条状外形;以曲柄转速为195 r/min、锅槽振幅为99 mm、凸棱个数为2的最优参数组合进行验证,成条率为87.39%,碎茶率为1.85%,与优化结果基本一致。研究结果可为连续式茶叶理条机优化设计提供理论参考。

基于物联网的农产品保鲜智能包装技术研究

随着人们对健康饮食的需求不断提高,果蔬的需求量也在不断增加。然而,由于果蔬易腐败,传统的包装方法已经不能满足消费者和生产商的要求。为此,设计了一种基于物联网的农产品保鲜智能包装系统,在保证农产品包装完整的同时,还利用RFID高效自动读写功能,在农产品包装标签上填入农产品溯源信息,从而提升农产品包装的智能化水平。

对辊式干辣椒脱帽装置设计与试验

针对辣椒机械化脱帽存在的辣椒损伤大、辣椒蒂去除不净等问题,结合辣椒物理力学特性及机械化加工要求,设计了一种对辊式干辣椒脱帽装置。该装置关键部件包括滚筒、脱帽辊和筛网3部分,采用旋转滚筒和回转辊轴的方式实现辣椒脱帽。通过对脱帽装置工作过程分析,确定了去除辣椒蒂的临界条件。借助辣椒受力及运动特征研究,确定了滚筒及脱帽辊的关键参数。滚筒直径为1.8 m、长度为6.0 m、转速为28.83 r/min,脱帽辊的直径为36.0 mm、间隙为0.5 mm、转速为134.21 r/min。通过对筛面利用系数分析,确定了筛分效率较高的方形筛网,且筛面利用系数为60.5%。通过Design-Expert 12软件进行试验设计及数据处理,明确了滚筒转速、脱帽辊转速对损伤率、脱净率的影响规律,并确定了较优参数组合,为辣椒机械化加工技术及装备研发提供理论依据。试验结果表明,该装置损伤率为0.6%,脱净率为98.8%,符合行业标准且满足辣椒机械加工要求。

基于离散元法的糙米匀料盘仿真优化设计

为提高糙米调质过程中的加湿均匀性,在现有匀料技术的基础上,设计了一种曲面式匀料盘。采用离散元法建立匀料盘仿真模型,分析了匀料盘结构参数及运行条件对料层厚度均匀度的影响规律,结合响应面分析法得到各因素的最优组合。仿真结果表明:曲面形式(抛物线系数)对糙米的分布影响极显著(P<0.01),进料量(导流管直径)对糙米的分布影响显著(P<0.05),匀料盘转速对糙米分布影响不显著(P>0.05);综合考虑匀料要求,确定最优结构参数为:匀料盘抛物线方程系数为0.02、导流管与匀料盘直径比为0.1875,最佳运行条件转速为183 r/min,此时料面厚度变异系数可达4.42%。仿真结果与验证结果基本一致,相对误差为2.62%,证明离散元单元法仿真分析曲面式匀料盘工作性能的可行性。

油菜籽加工技术及机械化发展现状与建议

近年来,随着我国科技的进步及农业现代化进程的加快,油菜籽加工技术及机械化水平得到了显著提升。文章重点分析了当前油菜籽加工技术的现状,包括预处理、油脂提取、油脂精炼等关键环节技术,探讨了油菜籽加工各环节机械化的发展应用现状,指出了我国油菜籽加工技术及机械化发展过程中存在的问题,建议通过提升油菜籽加工技术水平、加强机械化与智能化融合等措施,促进油菜籽加工产业进一步发展。

链式气动冲切自动化干红枣去核机设计

红枣去核是干红枣产业深加工的关键技术,现有的红枣去核机普遍存在自动化程度低、人工辅助多、去核机构复杂等缺点。为解决现有的技术问题,该文研究设计了一种链式气动冲切自动化干红枣去核机,整机由单片机程序控制所有工序动作,包括辊轮输送链上料、摄像头拍照检测红枣排布情况、辊轮夹持链定位、间歇时间内气缸驱动旋转插杆去核机构去核和卸料输出。选择横径范围为20～30 mm,纵径范围为35～45 mm的干制红枣去核对象进行样机试验,结果为红枣定位率≥98.3%,去核率≥93.75%,平均破碎率为1.46%。该文设计的链式气动自动化干红枣去核机可实现个体自动定向排布上料、有效去核,同时采用图像检测和机械装置结合技术实现精确定位,降低无效的空冲概率。该研究为进一步完善机械装置的设计,实现机构连续性去核提供了参考。

莲子机械自动去芯自适应定心技术与样机试验

针对莲子在自动化去芯过程中的钻偏问题,提出了莲子自适应定心方法,该方法基于一种由曲柄滑块机构与平行四边形机构组合而成的自适应定心装置,能实现去芯钻头位置随莲子大小变化而自动调整。利用随机优化算法对机构中的连杆参数进行了优化,实现去芯钻头轴线保持与莲子轴线同轴,理论定心偏差为0.0448 mm。研制了一种自适应莲子去芯机,进行了未分级莲子的去芯试验,结果表明:自适应莲子去芯机钻正率达91.25%,远高于现有去芯设备,初步验证了自适应定心方法的有效性与实用性。研究结果为莲子优质钻芯设备设计、与莲子形状类似物料的优质钻孔设备研发提供参考。

红枣自动快速无损检测分级机研究

设计了基于机器视觉技术的红枣自动快速无损检测分级机,可依据枣果外部综合指标进行判别分级。整机由单体化定向排布输送系统、多表面图像采集与处理系统、分级执行机构、传动及控制部分组成。根据整机工作原理,采用辊轮输送链板与间歇式凸轮拨枣机构相结合的方式,实现枣果快速单体化排布输送,利用工业相机与STM32嵌入式系统配合正面及背面光源进行枣果多表面图像采集,采用气动式分级执行机构完成枣果分级。理论计算与试验表明:输送带最佳倾角为28°,当运行速度为160 mm/s时,输送带驻枣率为95%,分级速度达10个/s,分级准确率92%,最大产能550 kg/h,可较好满足红枣自动化快速检测分级生产要求。

茶叶杀青机双模糊控制系统设计与试验

为实现茶叶加工机械智能化控制,在分析茶叶加工工艺的基础上,提出基于模糊控制的茶叶杀青机控制方案。通过检测杀青滚筒内的鲜叶投叶量和鲜叶等级,应用模糊控制规则决策,实时调整杀青时间和杀青温度的设定值,并在杀青温度中嵌入模糊PID控制,实现杀青温度的精确控制。利用NI USB-6215数据采集卡、西门子PLC等构建数据采集与控制硬件系统,并用LabVIEW虚拟仪器测试双模糊控制系统的输出效果。试验分析了该控制系统输出量对茶叶杀青效果的影响,试验结果表明:该控制系统输出的茶叶加工工艺参数杀青效果理想,杀青温度偏差低于1℃,杀青时间偏差小于5 s。该控制策略减少了制茶过程中人为因素的干扰,提高了茶叶加工机械的智能化水平。

乌龙茶振动做青设备研制与做青环境调控性能试验

为了解决闽南乌龙茶传统"摇晾分置式"做青中作业姿势难适应,用工量大,能耗高的问题,该文研制了一种集振动摇青、晾青、做青环境控制为一体的振动做青设备,该设备由动力系统、振青装置、环境控制系统组成。并使用该设备进行了振动做青环境调控性能试验,试验表明,该设备可有效控制做青过程青叶层气流速度0.46～0.64m/s,符合0.5m/s的微风要求,气温稳定在22～24℃,显著低于春茶自然做青环境温度;空气相对湿度60%～80%,极显著低于春茶自然做青环境湿度;CO2体积分数300～400μL/L,极显著低于空调做青环境CO2体积分数。振动做青毛茶品质极显著优于传统做青方式,不舒适性为6级的作业姿势仅为传统做青的1/3,节省劳力50%,节省能耗50%。研究结果可为实现闽南乌龙茶连续化、清洁化、标准化初加工提供参考。

茉莉花释香吸香装置研制及香气吸附试验

为解决传统茉莉花茶加工过程劳动强度大,配花量大,能耗大等问题,该文创新花茶加工方式,研发了能精确调控茉莉花释香环境参数及椰壳活性炭吸附花香的茉莉花释香吸香装置,进行不同温湿度对茉莉花释香性状指标及活性炭吸附的香气品质影响试验研究。结果表明,处理T2(温度30℃,相对湿度85%)、T3(30℃,95%)、T5(35℃,85%)的茉莉花失水率、开放度、感官品质及活性炭吸附率等指标优于其他处理;处理T5(35℃,85%)、T4(35℃,75%)、T6(35℃,95%)的茉莉花香气品质得分较高;在茉莉花最佳释香温湿度T5条件下,活性炭吸附率为13.96%。该释香吸香装置延长茉莉花生机,比传统方法提高利润28%,研究结果为茉莉花茶"茶-精油"创新工艺提供参考。

油茶果脱壳装置设计及试验

为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置。该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳。确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验。结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小。该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3%,破损率为6.5%左右。

HPB-Ⅰ型生物质成型机的试验研究

对 Ｈ Ｐ ＢⅠ型生物质成型机的成型参数、结构参数及生物质含水率作了成型试验研究，分析了成型压强与套筒的磨损及其影响因素。提出了通过合理调整成型温度和成型周期，选择合适的成型锥角和锥长能有效地降低成型机的单位产品能耗，延长易损件的使用寿命。为成型机的研制和应用提供了新的方法和依据。

对辊挤压式核桃破壳装置的设计与试验研究

针对我国核桃初加工技术落后的特点,设计了一种对辊挤压式核桃破壳装置,阐述了该装置的结构特点及工作原理,并对影响破壳效果的各因素进行了正交试验。结果表明:一次性破壳率受挤压辊Ⅰ转速影响最大,受挤压辊Ⅱ转速影响次之,受挤压间隙影响最小;高路仁率受挤压辊Ⅱ转速影响最大,受挤压间隙影响次之,受挤压辊Ⅰ转速影响最小。当挤压辊Ⅰ的转速为95 r/min,挤压辊Ⅱ的转速为75 r/min,挤压间隙为33 mm时,能取得较好的破壳效果。

食品工程用超高压设备的设计及性能试验

为了提高超高压设备的稳定性和处理效率,促进超高压技术应用于食品加工,该文阐述了HHP-700-400L型食品工程用大型超高压设备的工作原理、设计要求、主体结构和工作过程,分析并确定了双向水介质增压器、直推式容器堵头及其密封系统、承压容器材料和结构等相关参数。设备单体容积为100L,总容积为400L;最高工作压力为600MPa;处理能力达到1.68t/h。经性能试验表明:设备性能稳定、操作方便、安全可靠。研究结果为大型商业化超高压设备的设计和制造提供参考。

连续复式茶叶理条机优化设计与试验

针对绿茶加工杀青理条复式工序中,因茶叶理条动力学机理不明而导致成条效果不理想的问题,研究茶叶在连续复式理条机锅槽内茶叶与锅槽连续碰撞规律,建立茶叶在锅槽内滚动、抛撒、碰撞3个阶段的动力学模型,确定连续复式茶叶理条机的成条机理。根据茶叶在锅槽内的运动成形规律,优化斜U形锅槽,并利用Rocky Dem建立热固耦合下茶叶-锅槽相互作用的仿真模型,通过对茶叶平均速度及受力进行分析,确定了锅槽往复运动速率、锅槽挡板角度和锅槽与水平面夹角的最优工作参数。在最优参数确定的基础上,采用三因素三水平正交试验,确定实际工况下的最优参数组合,试验结果表明,当锅槽挡板角度为114.1°、锅槽往复运动速率为190.9 r/min、锅槽与水平面夹角为3.2°时,成条率为85.89%,碎茶率为1.70%,满足理条农艺要求。验证试验表明,在该最优结构与作业参数组合下,成条率、碎茶率分别为84.26%、1.79%,与优化结果相对误差在5%以内,表明优化结果的可靠性与精度。该研究可为茶叶理条成形机理与理条机关键参数优化提供参考。

基于蚁群算法的茶叶理条机参数优化设计

为了提高茶叶理条机的传动性能与茶叶加工质量,运用蚁群算法和Matlab语言,建立了茶叶理条机优化设计数学模型,编制了茶叶理条机的关键设计参数的优化设计程序,并运用该程序对茶叶理条机的关键参数进行了优化仿真计算并进行了验证试验。优化结果表明:曲柄长度为59.1mm;连杆长度为341.5mm;偏心距为57.5mm;滑块行程为120mm;辅助角为8.26°;极位夹角为3.5°;最小传动角由50°增大到70.1°;噪音降低5dB;成条率增加6%。该研究为提高茶叶理条机工作性能提供了理论依据。

气力输送过程中粮食颗粒的输送特性研究

为控制气力输送过程中粮食颗粒的破碎、提高输送效率、降低能耗,以小麦颗粒为研究对象,以其在90°弯管中的输送为研究条件,基于CFD-FLUENT对其运动特性与流场进行了模拟分析。建立了以气流速度、小麦颗粒在输送过程中的体积百分含量为优化参数,流场内部压力为目标的小麦颗粒输送特性优化模型;采用该模型获得了最佳输送状态下的气流速度和小麦颗粒的体积百分含量。研究结果将为工程应用提供理论依据。

柔性揉搓式板栗剥苞机设计与试验

针对现有板栗剥苞机在七八成熟板栗剥苞时存在脱尽率低、损伤率高而只能手工剥苞、效率低下的现状,设计了一种基于柔性揉搓原理剥苞和往复运动筛分的板栗剥苞机。详细阐述了剥苞机的柔性揉搓关键部件、双层往复筛分部件以及传动系统的设计。设计的揉搓橡胶板和揉搓臂的长度可调,对不同大小的板栗刺球剥苞适应性好。通过样机试验,证明了该机对七、八成熟板栗剥苞的适应性,其脱净率大于96%,分离清洁度大于98%,损伤率小于4%。