畢業(yè)設(shè)計--核桃剝殼機論文.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙1第一章緒論1.1引言我國的核桃栽培面積約130萬hm2以上,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上,核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界4大干果,核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認識。我國核桃總產(chǎn)量約31萬噸,全國人均占有0.24kg。這與國際上一些國家相比相差甚遠,如美國人均占有核桃1.5kg,是我國的6倍。針對核桃加工存在的問題和市場的需求,確定核桃加工工藝,除脫青皮、分級、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外,還可進一步深加工。在加工中,存在的問題是核桃脫殼比較困難,主要由人工完成。人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,故研制高效剝殼機已成當務(wù)之急。核桃也是我國干果類傳統(tǒng)出口商品之一,加工和出口的季節(jié)性比較強。核桃取仁我國歷來靠手工,一人一天平均僅能砸30斤核桃,取仁約12斤,以天津口岸年出口核桃仁5000噸計,僅取仁一項需占用勞力80多萬個勞動日,而且,加工和出口的時間正值三秋和農(nóng)田基本建設(shè)大忙季節(jié),任務(wù)重,時間緊,形成與農(nóng)業(yè)爭勞力的局面,所以,實現(xiàn)核桃取仁機械化,對解放勞動力,支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。核桃出口國家較多,進口國家比較集中,國際市場斗爭十分激烈,實現(xiàn)核桃加工機械化,有利于我們搶時間,爭速度,支援外貿(mào)。從經(jīng)濟上說,國際市場核桃仁各質(zhì)量等級的差價甚大。機械取仁有希望提高取仁質(zhì)量,增加外匯,同時,大規(guī)模集中加工,便于綜合利用。核桃仁中約占5%的碎末可以集中榨油,大量的核桃殼是做活性炭的好原料。手工分散加工,這些碎末和殼都浪費了。研制核桃取仁機的具體任務(wù)是尋找適當?shù)摹⑻貏e是保證取仁質(zhì)量的破殼工藝方法,研究實現(xiàn)這一工藝方法所要求的機器。1.2研究目的及意義為了了使堅果食品增值，近年來各國都在加工制造成品方面想辦法。目前整體核桃仁在國際市場上的價格是帶殼核桃的幾十倍，且核桃?guī)け４嫒菀酌範€。因此，尋求效率高.質(zhì)量好的脫殼方法，是發(fā)展的必然。我國核桃資源豐富，1993年全國產(chǎn)量達到21.3萬噸，如何有效去殼，對滿足人們生活需要和換取外匯都有著重要的意義。畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙2堅果類破殼問題的研究，如蘇聯(lián)專利破裂松果的仿佛，日本專利破除栗殼的方法，我國對棉核桃殼剝?nèi)∪蕶C理的研究，在理論和實踐方面都做了有益的探討，但均未解決好核桃去殼取仁的問題。在我國，如陜西、山西的核桃剝殼機，性能不甚好，我國出口的核桃仁全都是手工砸取，勞動生產(chǎn)率低，且菌感染指數(shù)高于國際食品衛(wèi)生法規(guī)定的標準，影響了桃仁的品質(zhì)，降低了換匯率。在國內(nèi)的市場銷售，對人民不利。畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙3第二章核桃的基本性能2.1核桃的分類2.1.1類群形態(tài)特征和生態(tài)類型具有統(tǒng)一性的品種群稱為類群。我國核桃品種分為核桃類群和鐵核桃累群。通常稱前者為北方核桃，后者為南方核桃。2.1.1.1核桃類群各品種群的核桃外表近似球形。殼表面沿縱徑方向分布著長條溝紋，結(jié)合線下半部平，上半部微隆起，約12mm2.1.1.2鐵核桃類群個品種群的核桃外表近似球形，殼表面分布較深的坑點，結(jié)合線寬而隆起約23mm2.1.2品種群核桃殼厚薄，含仁率高低相近似的一些品種稱為品種群。我國核桃品種基本上可劃為四個種群，劃分標準件表2-1及圖2-42.1.2.1品種品種的命各主要是依據(jù)堅果大小形狀、核桃殼表面特性、產(chǎn)品地等。表2-1核桃品種群的劃分標準品種群核桃殼厚度含仁率橫隔壁內(nèi)褶壁取出仁紙皮核桃65退化退化全仁薄殼核桃11.55060呈膜質(zhì)退化半仁中殼核桃1.62.04149呈膜質(zhì)不發(fā)達1/4仁厚殼核桃2.141呈膜質(zhì)發(fā)達碎仁注：1、橫隔膜是指分隔開兩半仁的十字架式的薄膜。2、內(nèi)褶壁式指凹凸不平的內(nèi)壁。從表中可見，紙皮核桃、薄殼核桃和中殼核桃品種群易于用機械剝殼取仁剝畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙4殼比較完整。而厚殼核桃品種群難以剝殼取仁，起原因是橫膈膜成故知，內(nèi)褶壁發(fā)達，把仁夾嵌在殼里。人工取仁只能用錐子挑出桃仁，機械只能取碎仁。因此，根據(jù)核桃圖2-4核桃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剝殼難易程度，可將各品種核桃分為兩類：（1）綿核桃指核桃殼厚小于2mm，橫膈膜退化或成膜質(zhì)、革質(zhì)，內(nèi)褶壁退化或不發(fā)達，可取得1/4或半仁。它包括紙皮、薄殼和中殼核桃品種群。（2）夾核桃指核桃殼厚超過2mm，橫膈膜呈骨質(zhì)，內(nèi)褶壁發(fā)達的厚殼核桃品種群。目前，綿核桃的總量占全部核桃的80%90%,隨著無性繁殖的推廣和品種的進一步改良，夾核桃的機械剝殼取仁。由于綿核桃品種很多，對于本課題不能全部都進行試驗研究，只能選取若干種有代表性的綿核桃品種。本課題先用鄖陽地區(qū)的核桃作為研究對象。2.2綿核桃的測定和分析2.2.1三維尺寸用游標卡尺測量出100個綿核桃的三維尺寸，統(tǒng)計處理后得出均值、方差等見表畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙52-2，直方圖如圖2-6，對三維尺寸進行方差分析見表2-3圖2-5綿核桃的三維尺寸圖2-6三維尺寸直方圖表2-2綿核桃的三維尺寸統(tǒng)計表位置均差均方差變異系數(shù)近似球體直徑球度縱徑32.332.648.1%31.860.979橫徑31.822.648.3%棱徑31.242.357.5%綿核桃三維尺寸方差分析表2-3畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙6方差來源平方和自由度均方F值臨界值位置之間841924210640691誤差1952297657總和2036299681對測量結(jié)果進行分析，可得出如下結(jié)論：（1）絕大多數(shù)綿核桃的三維尺寸都在2737之間，其數(shù)量占總綿核桃量的95%左右。（2）綿核桃的三維尺寸存在縱徑、橫徑、棱徑，但在=0.001水平下三維尺寸有高度顯著變化，可近似簡化為球。（3）綿核桃外形近似為球，近似程度用球度來表示，球度的定義為球度=DEDC式中，DE-是與物體體積相同的球體直徑DC-最小外接球體直徑。假定綿核桃的體積等于截距為A、B、C的三維尺寸橢球的體積，外接球的直徑是橢球的最大截距A，則球度表達式為：球度=1/2ABCA=幾何平均直徑/最大直徑=近似球體直徑/最大直徑2.2.2綿核桃的厚度對于整個綿核桃，除了結(jié)合線上的殼厚度較大以外，其它各個位置的殼厚基本上是一樣的。為了說明問題，對于每個綿核桃，我們測量了四個位置的殼厚，即頂端1、底部2、結(jié)合線附近3及最凸處4，隨機測量了20個綿核桃，故樣本N=20，對測量值進行統(tǒng)計處理，結(jié)果見表2-4。對表面2-4進行方差分析，當顯著性水平=0.10時，不同位置間的殼厚差異不是顯著的，因此，可以認為綿核桃的厚度是均勻的。畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙7圖2-8棉核桃殼厚內(nèi)容均值均方差變異系數(shù)最小間隙0670385575%最大間隙1860546296%2.2.3殼、仁的含水率殼碾壓成碎粒，仁切成薄片，各稱取5克，在105度下烘干至衡重W，則含水率為5100%5W，根據(jù)這種測定方法，對殼，仁各測定了5次，統(tǒng)計平均值見表2-7表2-7殼，仁含水率內(nèi)容均值（%）均方差（%）變異系數(shù)（%）殼10409894仁43042402.2.4壓碎綿核桃仁所需的擠壓變形量隨機地取出20個綿核桃，砸取出兩個完整的半仁，再隨機地取出30個半仁，半仁豎直地放置在單軸壓力測定儀的上下平臺之間，測定仁上出現(xiàn)裂紋所需的擠壓變形量，擠壓時由于仁中間部位彎距大，因而仁都在中間位置出現(xiàn)裂紋。手搖轉(zhuǎn)速為1轉(zhuǎn)/秒。對擠壓變形量進行統(tǒng)計處理，結(jié)果見表面2-8。因此，當仁上承受的擠壓變形量大于0.71時，仁將破碎。畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙8表2-8仁破裂時的擠壓變形量均值均方差變異系數(shù)0840118141%2.3綿核桃機械特性的測定和分析2.3.1靜剛度為了測定綿核桃的靜剛度，只需測出綿核桃在一定壓力下的變形即可，為此，我們用單軸壓力測定儀。上平臺與鋼環(huán)連接成一體，當搖動手柄使下平臺上升擠壓綿核桃時，鋼環(huán)受到壓縮，壓縮量由千分表讀出，換算成相應的壓力P，綿核桃殼的壓縮變形量決定于搖動圈數(shù)N，而與N的關(guān)系為0.2N-C，在擠壓破裂之前，壓力和壓縮變形基本上保持線性關(guān)系，即PK，K稱為壓縮剛度，相同的K，意味著力學性質(zhì)基本相同。為了說明問題，擠壓方向選取四個水平，即橫徑、縱徑、棱徑和任意方向，靜剛度K的方差、均值和變異系數(shù)見表，當顯著性水平=0.10時，不同位置間的靜剛度差異不是顯著的，因此，可以認為綿核桃殼的靜剛度是均勻的，靜剛度為23.47畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙9第三章綿核桃剝殼的力學分析前面對綿核桃的物理機械特性進行了測定和分析，認為綿核桃可簡化為各向同性的均勻的薄球殼，為了找到綿核桃