鲜切果蔬包装机输送机构仿真与试验

针对鲜切果蔬包装机输送机构作业时包装物料损伤和滑移的问题,分析了输送机构对包装盒压缩变形原理,通过PET包装盒的压缩试验,得到了包装盒及盒内的果蔬产品避免造成机械损伤的条件,PET包装盒压缩位移应在10 mm以内,包装机输送机构压缩力应在5～15 N之间。采用参数化建模,通过有限元仿真分析了输送机构对包装盒压缩变形的过程及机理,分析了包装盒的易损伤位置及原因。根据压缩试验及仿真分析,以滑移率为指标,进行正交试验,确定最佳参数组合：包装盒质量为19 g,立式输送带对包装盒的压缩位移为8 mm,输送带速度为0.25 m/s,在包装盒及鲜切果蔬不压缩受损的同时PET包装盒和输送机构有较好的输送同步性。

果蔬包装机凸轮连杆式切断机构运动分析与优化

针对目前果蔬包装机中存在切刀刮膜和切口不正等问题,提出了一种基于连杆机构和凸轮机构的果蔬包装机切断机构。建立了切断机构的运动数学模型,并以此为依据建立了切断机构基于ADAMS的参数化模型,得到该机构主要参数变化对机构运动的影响规律。通过二次规划算法优化分析计算,得出一组最优参数组合。利用此参数组合的运动学仿真分析表明,下切刀的加速度最大值为7 971 mm/s2,切割距离为20.4 mm。根据优化结果加工组装试验样机,以PVC膜切断率为主要检测指标对该试验样机进行试验,结果表明,对11、12、13μm 3种厚度的PVC保鲜膜切断率都在98%以上,切断机构满足果蔬包装机作业要求。

负压式生鲜食品包装机设计与试验

针对目前国内人工包装生鲜食品劳动强度大、生产效率低等问题,设计了一种负压式生鲜食品包装机。该包装机由横封装置、切断机构、送膜机构和纵封装置等构成,能够一次性完成物料的输送、封膜包装作业,可适用多种规格生鲜食品的包装。通过FLUENT对后吸风盒流场分析,采用截面参数lA和lB分别为25 mm和64 mm的直角盒型,并经过试验确定后吸风盒吸风口静压为32 Pa。张膜输送带通过调整偏心滚筒,保证上部输送带和下部输送带之间有足够的压力。样机试验表明:包装机对于生鲜食品的包装速度为49.4包/min,包装率为99.4%,鼓包率为5%,基于负压式原理的负压式生鲜食品包装机达到了生鲜食品包装作业要求。

大蒜素β-环糊精微胶囊制备工艺及其稳定性研究

以β-环糊精为壁材,采用过饱和溶液析出法对大蒜素进行了包埋。通过正交实验优选出β-环糊精包合大蒜素的最佳工艺参数为:芯壁比1:8、搅拌时间20min、β-环糊精溶解温度20℃。同时,研究了包埋大蒜素在模拟胃液中的崩解和强酸环境下的稳定性,结果表明:微胶囊在模拟胃液中存在4h可释放出96%的大蒜素;大蒜素提取液中的大蒜素在pH1条件下4h分解率达39.48%,而大蒜素微胶囊中的大蒜素在pH1条件下4h分解率仅为12.20%。因而,通过β-环糊精包埋可以提高大蒜素在胃液中的稳定性。

基于CFD的汽化过氧化氢PET瓶坯灭菌过程流场分析

为高效、快速、均匀地对PET瓶坯内部进行灭菌,设计一种针对PET瓶坯灭菌的汽化过氧化氢喷气装置。运用SolidWorks软件对瓶坯和喷气喷头建立模型;基于计算流体力学方法对PET瓶坯灭菌过程进行分析;通过对喷气喷头相距瓶坯底部不同位置和开孔位置与喷气喷头的距离进行模拟,比较短时间内过氧化氢气体在瓶坯内部的流场,得到喷气喷头与瓶坯最佳相对位置和喷气喷头最佳形状的优化参数。试验结果表明:在6 s的灭菌时间内,喷气喷头与瓶坯底部最佳距离为40 mm,开孔位置在距离喷气喷头上方35 mm处时,气体在瓶坯内部灭菌速度为0.9~1.2 m/s,内部流场较为均匀,灭菌效果较好。研究为瓶坯灭菌设备设计与优化提供参考。

半自动拧取式菠萝采摘收集机的设计与分析

为解决菠萝采摘作业中劳动力需求量大、人手易受伤以及成本高等问题,设计了一种半自动拧取式菠萝采摘收集机。首先,基于系统设计原理,综合利用凸轮、连杆、链轮链条等机构,完成了半自动拧取式菠萝采摘收集机的结构设计。然后,运用SolidWorks软件对半自动拧取式菠萝采摘收集机进行三维建模,对其剪式升降机构、爪臂平移机构、采摘机械爪和收集系统进行了参数设计与校核;运用SolidWorks软件中的Motion模块、Simulation模块以及MATLAB软件,对剪式升降机构、凸轮主轴和收集槽进行了运动学分析和静力学分析。最后,通过采摘收集试验来验证半自动拧取式菠萝采摘收集机的可行性。结果表明,该半自动拧取式菠萝采摘收集机的平均采摘收集效率可达17.99 s/株,不同采摘规模下采摘收集效率方差最大为0.070(s/株)2,说明该采摘收集机具有良好的工作稳定性。半自动拧取式菠萝采摘收集机操作简单,携带轻便,能有效满足小规模种植户的灵活采摘需求,具有较广阔的应用前景。

生鲜食品包装机气力式超薄自粘膜横封装置设计与试验

为解决气力式超薄自粘膜横封装置结构复杂、稳定性差等问题,以现有生鲜食品包装机为平台,设计了一套生鲜食品包装机气力式超薄自粘膜横封装置。该装置由立式输送带、前后平行布置的两个上风盒、下折膜机构、切断机构和无动力托辊等组成,其中下折膜机构包括下风盒、滚轮、气缸等,利用气力和机械结构的复合运动,可较好地完成超薄自粘膜横封作业。构建了横封作业过程中包装物料与横封部件的力学模型,利用Fluent软件对其关键部件下风盒进行结构优化分析,得到最优参数为:下风盒进风口位置和水平方向出风口位置对称布置,风腔高度14 mm、水平出风口直径3 mm、水平出风口个数10个。以后上风盒出风口压强、下风盒水平出风口压强、下折膜机构与包装盒底部折膜间距为试验因素,以托盘后部横封率为试验指标进行了正交组合试验。经试验和结果分析,得到最佳参数组合为:后上风盒出风口压强113.3 Pa、下风盒水平出风口压强85 Pa、下折膜机构与包装盒底部折膜间距-3 mm。经试验验证,最佳参数组合下横封率为99%,横封平整、美观,满足包装机横封作业要求。

包装机夹持卧带式拉伸膜供送成型装置设计与试验

针对现有生鲜果蔬机械化包装过程中拉伸膜无法供送及制筒成型等问题,该研究设计了一种生鲜果蔬包装机夹持卧带式拉伸膜供送成型装置,该装置主要由包材供送机构、立式输送带和卧式输送带等组成,可完成包材物料的平稳供送,物料上部覆膜和纵封作业。对拉伸膜供送成型过程进行力学模型分析,确定夹持卧带的倾斜角度范围12°~18°,流利条部件的下压深度0~10 mm,夹持卧带总夹持距离250 mm,夹持最低点距支撑件的最佳距离10 mm。为寻求最优工作参数,运用二次旋转正交组合试验,选取输送速度、流利条部件的下压深度以及夹持卧带的倾斜角度为试验因素,以拉伸膜左、右偏移量作为试验指标进行响应曲面分析。试验结果表明:各个主效应因素对拉伸膜左、右偏移量的影响由大到小依次为输送速度、流利条部件的下压深度、夹持卧带的倾斜角度。通过目标参数优化,确定最优工作参数组合:输送速度为292 mm/s,流利条部件的下压深度为10 mm,夹持卧带的倾斜角度为16.3°。对优化参数进行试验验证得到:左偏移量均值为10.5 mm,右偏移量均值为11.4 mm,与优化模型预测结果基本一致,满足生鲜果蔬包装机拉伸膜供送成型装置稳定送膜、有效制筒纵封的作业需求。该文可为后续生鲜果蔬机械化包装提供一定的理论基础与参考。

基于介电特性的青萝卜干燥品质预测模型

以青萝卜为实验物料,利用网络分析仪,采用同轴探头法测量了在16~3500MHz的频率范围内,湿基含水率为15%~93.20%,物料温度为(36±1)℃的青萝卜的介电常数ε'和介质损耗因子ε".分析了频率、含水率、糖度、密度与介电特性的关系,建立了915MHz和2450MHz下介电特性与含水率、糖度、密度的关联模型,检验了基于介电特性预测含水率、糖度、密度的可行性.结果表明:在16~3500MHz频率段内,介电常数ε'和介质损耗因子ε"随着频率的增大而减小.介电常数ε'随着含水率的增大而增大,介质损耗因子ε"在湿基含水率为15%~60%时,随着含水率的增大而增大,之后随着含水率的增大而降低.糖度与含水率呈负相关.可用二元一次方程描述含水率、糖度、密度与介电特性的关系,对模型进行方差分析,各模型的决定系数均大于0.92,P值小于0.05,表明所得基于介电特性预测干燥过程中青萝卜的含水率、糖度、密度的模型是准确的.

液体食品连续流动微波杀菌研究进展

针对制约微波杀菌工业化的主要因素——微波加热的不均匀性,对液体食品连续流动微波加热及杀菌装置进行综述。结果显示:液体食品的流动可以促进微波加热的均匀性,合理设计微波腔体和物料管、应用盘管或弯管、采用循环流和设置静态混合器,以及组合其他加热方式均可以改善微波加热的均匀性。由于加热时间短和营养成分保留率高,液体食品连续流动微波杀菌可能成为一种替代传统热杀菌的杀菌方式。

生鲜食品包装机的研究

生鲜食品具有保质期短,易受机械损伤和腐烂变质,不耐储藏等特点,对生鲜食品进行包装再销售可有效提升其贮存特性。生鲜食品机械化包装不但可以提高生产效率,还可以提升包装过程中食品安全,有效解决国内劳动力短缺问题,提高综合生产效益。本文综述了目前生鲜食品包装机械的设计及应用进展,包括枕式生鲜食品包装机、盒装热压式生鲜食品封口机、气调生鲜食品包装机、贴体生鲜食品包装机和超薄自粘膜生鲜食品包装机,其中超薄自粘膜包装机按包装方式还分为四折膜板式生鲜食品包装机和负压式生鲜食品包装机。

微波干燥大豆数值模拟及输入功率调节

针对依靠经验确定的微波输入功率容易导致在干燥过程中能量浪费和品质难以控制的问题,提出根据物料实际吸收微波能量的变化规律调节微波输入功率的方法,达到提高干燥效率和干制品品质,同时降低能耗的目的.建立大豆介电特性与含水率和温度的关联模型,将其与电磁场模型和热质传递模型相耦合,对功率密度为0.5、0.6、0.8 W/g进行大豆微波干燥数值模拟,模拟结果显示温度的均方根误差分别为2.14、1.72、2.15℃,含水率的均方根误差分别为0.69%、0.63%和0.56%,模型可靠.对功率密度为0.5 W/g的大豆干燥,依据数值模拟中获得的大豆实际吸收的微波能量调节微波输入功率,调节后干燥时间缩短40 min,大豆最终温度降低4.4℃,爆腰率降低至9%,干燥能耗降低33.497 k J/g.

基于IAR visualSTATE的螺旋输送机控制系统的设计

为解决螺旋输送机卡料问题,设计了一种基于IAR visualSTATE的螺旋输送机控制系统。首先,针对螺旋输送机控制系统硬件部分进行设计,包含过零检测电路和可控硅导通角驱动电路;其次,利用visualSTATE状态机建模软件建立系统的控制模型,将相应程序嵌入到STM8S207单片机中。试验证明,基于visualSTATE的图形化建模方法能够清晰方便地表达逻辑控制,不仅极大提高系统的调试及开发效率,还提高了程序设计的可靠性,有效解决了螺旋输送过程中的卡料问题。