【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 禽肉的咀嚼感，可以作為生產(chǎn)原料生產(chǎn)出各種不同口味的模擬仿真食品，可以有效合理的開發(fā)利用各種低值動(dòng)物性蛋白源，可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品及相關(guān)新型產(chǎn)品；另外由于原料處理只需去除魚頭和內(nèi)臟、無需剔除魚骨，不僅提高了營養(yǎng)價(jià)值，而且高效、簡(jiǎn)單，利于工業(yè)化生產(chǎn)。 同向雙螺桿擠壓機(jī)彌補(bǔ)了單螺桿擠壓機(jī)不能對(duì)濕料進(jìn)行擠壓處理的缺陷，為高濕的蛋白原料如魚類、家畜和家禽碎肉下腳料的組織化提供了可行途徑。 通過查閱資料確定設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，如產(chǎn)量、物 料的含水量、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍、加熱的溫度和出料的含水量及狀態(tài)等。 對(duì)于本課題而言，我們需要根據(jù)模擬蝦仁生產(chǎn)的工藝要求來設(shè)計(jì)一臺(tái)專門用于生產(chǎn)加工魚肉的雙螺桿擠壓機(jī)。根據(jù)要求，我們做出了一些創(chuàng)新，首先選用了較小長(zhǎng)徑比的螺桿，采用較深的螺距，來保證物料在機(jī)筒內(nèi)不至停留時(shí)間過長(zhǎng)，保持產(chǎn)品的口味。為調(diào)節(jié)產(chǎn)品的口味，生產(chǎn)過程中操作參數(shù)經(jīng)常需要改變，因此螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以及進(jìn)料量調(diào)節(jié)是必不可少的，在設(shè)計(jì)中我們都考慮到了這一點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中單螺桿送料擠壓機(jī)跟雙螺桿成型擠壓機(jī)都采用了調(diào)速電機(jī)控制，并嚴(yán)格控制了傳動(dòng)比范圍，在滿足輸出 轉(zhuǎn)矩的前提下，使電機(jī)的調(diào)速范圍盡量落在實(shí)際生產(chǎn)要求轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)，充分發(fā)揮調(diào)速電機(jī)的調(diào)速優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)擠壓機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的分析，我們發(fā)現(xiàn)壓力和溫度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的影響。因此我們專門對(duì)模頭處的加熱冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在均化段采用加熱冷卻系統(tǒng)來較好的控制溫度，使從模頭出來的條狀物料的物理性能能滿足下一工序 —— 成型 —— 的需要。雙螺桿中心距限制，給分配箱內(nèi)軸承的選用和布置提出了較高的要求。在本次設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)置了推力軸承組了分擔(dān)載荷，同時(shí)設(shè)置碟性彈簧以緩沖吸振。在分配箱箱體形式的選擇方面，最終采用了組 合式箱體結(jié)構(gòu)，這樣在維修時(shí)，拆裝推力軸承組以及齒輪軸都很方便。 通過雙螺桿擠壓機(jī)來改善單螺桿擠壓機(jī)不能對(duì)濕物料進(jìn)行加工處理的缺陷。提供一種簡(jiǎn)單高效、可模擬出禽肉咀嚼感的魚肉擠壓膨化食品加工方法。魚肉加工雙螺桿擠壓機(jī)膨化機(jī)的設(shè)計(jì)包括機(jī)筒、與動(dòng)力裝置連接的第一螺桿、第二螺桿，傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱出料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和繪制。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 國內(nèi)外的發(fā)展概況 日本、美國、韓國等比較重視水產(chǎn)加工理論與應(yīng)用的研究，尤其在仿真食品研究方面走在前列，研究開發(fā)的模擬蟹肉、模擬蝦仁等仿真食品已達(dá)到工業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)的水平，他們 生產(chǎn)的仿 真食品設(shè)備已遠(yuǎn)銷我國。目前己開發(fā)或正在研究的品種有仿生（模擬）蟹肉 — 、 仿生〔模擬〕蝦仁、模擬貝肉、模擬干蝦仁、模擬火腿、模擬南瓜、模擬鮑魚肉、久仿生墨魚、仿生海膽、海味牛排閱、海洋牛肉等。不過，對(duì)這些仿真食品多數(shù)品種的研究，僅停留在工藝研究或探討階段，離產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化生產(chǎn)還有很大距離。 我國在該方面硏究相對(duì)落后，雖然有吳光宏、張金亮等進(jìn)行淡水魚模擬蟹腿肉的工藝研究試驗(yàn)，但自主開發(fā)仿真食品生產(chǎn)設(shè)備幾乎空白。雖然仿真食品發(fā)展前景十分誘人，然而由于仿真食品生產(chǎn)技術(shù)研究不足，影響了我國在仿真食品產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。 仿真食品的生產(chǎn)工藝與設(shè)備，將隨制品品種有所區(qū)別，但在如何使制品成形、如何保證制品品質(zhì)等方面存在一些共性問題。因此本研容思路是，通過其典型制品一模擬蝦仁的生產(chǎn)工藝和設(shè)備研究為藍(lán)本，進(jìn)行仿真食品的研究。 魚糜糊是形成模擬蝦仁質(zhì)地、口味的基礎(chǔ)。魚糜糊可按成熟的魚糜糊工藝獲得，其工藝 為 :原料魚一預(yù)處理〔去鱗、內(nèi)臟、頭尾、主骨刺〉一釆肉 漂洗一脫水一碎肉（精濾）一配料一擂潰（斬拌〉―魚糜糊。也可以用凍魚糜，經(jīng)解凍一碎肉一 配料一擂潰一魚糜糊。 魚肉模擬蝦仁制品應(yīng)該有逼真的蝦仁外形，需要進(jìn)行外形的成形。蝦仁外形的 成形方法大致有以下幾種：滾切成形、沖壓成形、澆注成形等方法。由于魚糜糊只有通過加熱凝膠后才能定形，因此要求魚糜糊能構(gòu)保持在一定形腔中進(jìn)行加熱凝膠。澆注成形較容易實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)想有一副可開可合的模具，而模具內(nèi)有大蝦仁形狀的內(nèi)腔，將魚糜糊注塑到模具內(nèi)腔中，再對(duì)模具進(jìn)行加熱，等凝膠可脫模后，打開模具，成形后的蝦仁落下，美國專利 〖 139】 介紹的方法就是如此。澆注成形方法也適用于模擬蟹肉、模擬貝肉等魚肉仿真食品的成形，因此有著廣泛的應(yīng)用。 仿真食品應(yīng)用基礎(chǔ)研究 研究影響仿真食品生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、制品質(zhì)量的基礎(chǔ)問題 ，主要是對(duì)魚肉特性以及魚肉特性與仿真食品工程技術(shù)關(guān)系的研究。 在魚肉特性研究方面，魚肉凝膠特性研究成果較多，在制定仿真食品工藝時(shí)，可以參考或采用前人研究的魚肉凝膠體彈性、強(qiáng)度提高措施。魚肉流變特性雖然有人作過研究，但針對(duì)魚糜糊特性的流變測(cè)量方法還有待探討，具體的流變特性系數(shù)有待進(jìn)一步確定，解決這些問題是本文的研究?jī)?nèi)容。 在魚肉流變特性與仿真食品工程技術(shù)的關(guān)系研究方面，經(jīng)文獻(xiàn)檢索尚未見完整報(bào)道。由于仿真食品加工中涉及魚糜糊的輸送流動(dòng)，而流動(dòng)過程的壓力、流量，以及生產(chǎn)能力、設(shè)備功率等都和魚糜的流變特性有著一定聯(lián) 系系。找出它們之間的關(guān)系，把它們用于指導(dǎo)食品食品工程技術(shù)的研究，是本文的研究 內(nèi)容。 仿真食品生產(chǎn)工藝研究 仿真食品質(zhì)量主要表現(xiàn)在口味、口感和外形上，通過魚糜糊工藝、魚絲工藝、仿真食品成形工藝反映出來。目前魚糜糊工藝已比較成熟，包括配方和工藝流程。而適合機(jī)械化生產(chǎn)、工藝簡(jiǎn)單的魚絲工藝、仿真食品成形工藝，還有待研究。 同向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 仿真食品生產(chǎn)設(shè)備研究 仿真食品生產(chǎn)設(shè)備是仿真食品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，雖然國外有仿真食品成形設(shè)備的報(bào)道，但國產(chǎn)化且符合國情的中小型仿真食品成形設(shè)備尚未見。研究中小型仿真食品生產(chǎn)設(shè)備，在國內(nèi)推廣使用 ，也是本文的研究?jī)?nèi)容 。 我國在雙螺桿擠 壓 機(jī)的設(shè)計(jì)制造及應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。 由于 國內(nèi)雙螺桿擠 壓 機(jī)開發(fā) 與 研究工作起步較晚，因此產(chǎn)品檔次較低，系列化程度低，多數(shù)產(chǎn)品的螺桿、技術(shù)水平、機(jī)筒的精度、整機(jī)性能和質(zhì)量與目前發(fā)達(dá)國家的 現(xiàn)有 水平有一定差距。目前，我國生產(chǎn)的異向旋轉(zhuǎn)雙螺軒擠出機(jī)多為錐形 異向 雙螺桿擠出機(jī)， 而 平行異向雙螺桿擠出機(jī) 還 很少，并且多為中、小型機(jī)，國內(nèi)所需的大型異向雙螺桿擠出機(jī)幾乎全部依賴進(jìn)口。在雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算以及制造技術(shù)方面 尚 有 很多 難點(diǎn)需要克服，這些都 限制了我國 在 雙螺桿 擠出技術(shù)與裝備 領(lǐng)域 的發(fā)展。 隨著 我國 國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型塑料管材、板材在石化、建筑、型材、國防等領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛。大型平行異向雙螺桿擠出機(jī)的開發(fā)研制 也 必將受到越來越多的重視。 本課題應(yīng) 達(dá)到的要求 本課題主要研究同向雙螺桿擠壓機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此雙螺桿中心距限制，給分配箱內(nèi)軸承的選用和布置提出了較高的要求。在本次設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)置了推力軸承組了分擔(dān)載荷，同時(shí)設(shè)置碟性彈簧以緩沖吸振。在分配箱箱體形式的選擇方面，最終采用了組合式箱體結(jié)構(gòu)，這樣在維修時(shí)，拆裝推力軸承組以及齒輪軸都很方便。 仿真食品生產(chǎn)設(shè) 備是仿真食品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，雖然國外有仿真食品成形設(shè)備的報(bào)道，但 國產(chǎn)化且符合國情的中小型仿真食品成形設(shè)備尚未見。研究中小型仿真食品生產(chǎn)設(shè)備，在國 內(nèi)推廣使用，也是本文的研究?jī)?nèi)容。 雙螺桿擠壓機(jī)作為一種多輸入多輸出的新型生化反應(yīng)器，研究其設(shè)計(jì)的方法、模型、手段及實(shí)驗(yàn)的理論根據(jù)等都是十分有意義的。研究雙螺桿擠壓機(jī)需要比較全面的機(jī)械、食品、化學(xué)、傳熱學(xué)、六邊學(xué)、流體力學(xué)、電子、自動(dòng)控制等豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu)。國外的研究趨勢(shì)表明，需要研制生產(chǎn)能力大，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高的擠壓設(shè)備。 本設(shè)計(jì)中采用單螺桿 輸料，然后直接送入雙螺桿擠壓成型機(jī)中。這樣，單螺桿擠壓機(jī)就充當(dāng)了喂料裝置，它不僅能均勻的喂料，且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進(jìn)料不均勻的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。 利用雙螺桿擠壓機(jī)壓縮得到的魚肉膨化食品具有禽肉的咀嚼感，可以作為基料生產(chǎn)出各種不同口味的模擬肉食品，可以有效合理的開發(fā)利用各種低值動(dòng)物性蛋白源，可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品及相關(guān)新型產(chǎn)品；另外由于原料處理只需去除魚頭和內(nèi)臟、無需剔除魚骨，不僅提高了營養(yǎng)價(jià)值，而且高效、簡(jiǎn)單，利于工業(yè)化生產(chǎn)，改變了單螺桿擠壓機(jī)不能對(duì)濕料進(jìn)行擠壓 處理的缺陷，為高濕的蛋白原料如魚類、家畜和家禽碎肉下腳料的組織化提供了可行途徑。 通過查閱資料確定設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，如產(chǎn)量、物料的含水量、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍、加熱的溫度和出料的含水量及狀態(tài)等。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 通過雙螺桿擠壓機(jī)來改善單螺桿擠壓機(jī)不能對(duì)濕物料進(jìn)行加工處理的缺陷。提供一種簡(jiǎn)單高效、可模擬出禽肉咀嚼感的魚肉擠壓膨化食品加工方法。魚肉加工雙螺桿擠壓機(jī)膨化機(jī)的設(shè)計(jì)包括機(jī)筒、與動(dòng)力裝置連接的第一螺桿、第二螺桿，傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱出料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和繪制。 同向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 2 雙螺桿擠壓機(jī)設(shè)計(jì) 雙螺桿擠壓機(jī)的工作原理 ⑴ 強(qiáng)制輸送 根據(jù)雙螺桿的旋轉(zhuǎn)方向，嚙合程度和螺紋參數(shù)的不同，雙螺桿的嚙合部分可構(gòu)成在橫向和長(zhǎng)度方向是全開的全閉的，或半開半閉，因而形成的 C 形小室可以是相互連通的，也可以是完全封閉的。全嚙合同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，由于兩根螺桿在嚙合處的螺紋相反，螺槽中的物料可以通過嚙合螺紋間的通道進(jìn)入另一根螺桿的螺槽，嚙合螺紋對(duì)螺槽中物料的阻力同樣有推進(jìn)物料的作用 。 ⑵ 混合作用 圖 同向旋轉(zhuǎn)，物流在雙螺桿螺槽中的流動(dòng)情況 由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿把物料從間隙中推出，結(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一根螺桿（如圖 所示），呈“∞ ”型前進(jìn)，料流的方向改變，有助于物料的混合和均化 [7]。 ⑶ 自潔性能 同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，在嚙合處螺紋和螺槽的速度方向相反，相對(duì)速度很大，因此有相當(dāng)高的剪切速度，它能刮去各處積料，其自潔作用比反向旋轉(zhuǎn)的更有效 [4]。 ⑷ 壓延效應(yīng) 同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠壓機(jī)，由于嚙合處兩根螺桿的速度方向相反，因此沒有明顯的壓延效應(yīng)，它對(duì)磨損和超載的敏感性比反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿小的多，而且也易發(fā)現(xiàn)。 擠壓加工系統(tǒng) 擠壓加工系統(tǒng)組成 加熱與冷卻 成型 機(jī)筒 預(yù)處理 喂料裝置 擠壓 混合料倉原料 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 典型食品擠壓加工 系統(tǒng)鏈圖 如圖 所示 ,典型的擠壓加工系統(tǒng)支鏈圖 ,其中包括喂料裝置、預(yù)調(diào)質(zhì)裝置、傳動(dòng)、擠壓、加熱與冷卻、成型、切割、控制等部分組成。 常用擠壓術(shù)語 擠壓機(jī)個(gè)部分中都有其專業(yè)術(shù)語，其中以下最為突出：螺紋、齒根、螺紋、螺紋前沿、螺紋后沿、齒型、螺紋頭數(shù)、單頭螺桿、多頭螺桿、螺旋槽、螺桿通道的軸向面積、螺桿通道的展開面積、高徑比，長(zhǎng)徑比，壓縮比。 雙螺桿擠壓機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙螺桿擠壓機(jī)零部件包括：喂料裝置、機(jī)筒、螺桿、加熱與冷卻裝置、模板與切割裝置、機(jī)座等組成。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺桿擠壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)的性能有很大的影響，總體結(jié)構(gòu)包括擠壓系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)源的相互位置關(guān)系。由于這些關(guān)系的不同，構(gòu)成了種種不同差別：（見表 21） 表 21 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 總體類型 不同類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 外觀形式 臥式螺桿擠壓機(jī) 螺桿在空間呈水平放置，尺寸大小影響占地面積，對(duì)空間高度影響不大 計(jì)量部分的螺桿和機(jī)筒易于磨損 立式螺桿擠壓機(jī) 螺桿在空間呈豎直 減速箱選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受限制，空間高度要求高 聯(lián)接形式 整體式螺桿擠壓機(jī) 結(jié)構(gòu)緊湊 不便于加工和裝拆、維修 分段式螺桿擠壓機(jī) 能夠采用標(biāo)準(zhǔn)減速器，易于裝拆、維修 需專門設(shè)置螺桿軸承座及相應(yīng)的潤(rùn)滑系統(tǒng) 電機(jī)置于機(jī)器旁側(cè) 便于電機(jī)及機(jī)器維修 占地面積大 電機(jī)置于減速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部 機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，外觀整齊 要求設(shè)計(jì)帶等傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率低 電機(jī)置于減速箱后部，與機(jī)器成一體 與機(jī)器構(gòu)成整體，有利于選用標(biāo)準(zhǔn)減速器，有利于互換性和滿足加工要求 軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，占地面積相應(yīng)增大 電機(jī)置于減速器上部 占地面積小 由于振動(dòng)問題，要求支架有足夠剛度 結(jié)論：通過以上分析，結(jié)合本課題的實(shí)際情況，擬采用臥式整體式結(jié)構(gòu)形式，動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置位置采用電機(jī)置于減速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部形式。 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺桿是擠壓機(jī)最重要的關(guān)鍵部件之一 ,其結(jié)構(gòu)及其幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)合理與否之間關(guān)系同向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 到擠壓過程。 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) ⑴ 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力是設(shè)計(jì)螺桿的主要指標(biāo)之一，不同規(guī)格的螺桿生產(chǎn)能力是不同的，同一規(guī)格的螺桿，由于結(jié)構(gòu)和幾何尺寸的差異或由于螺桿轉(zhuǎn)速的差異也不同 。通常我們?nèi)∩a(chǎn)能力Q 與螺桿轉(zhuǎn)速 n 的比值，稱之為“比流量”。同規(guī)格的螺桿在加工同一種物料時(shí)的比流量，在一定程度上說明了螺桿的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的合理與否。對(duì)于φ 65 擠出機(jī)來說，一般認(rèn)為Q/n1（ kg/h/r/min）是同規(guī)格機(jī)臺(tái)中比較好的比流量值。本設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)能力定為 Q＝120kg/h， 螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)蝦片的工藝要求取為 n＝ 60r/min，