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1、.6SX-320型叶菜清洗机的设计研究1 引言蔬菜是一年四季均有新鲜蔬菜上市,也是家庭、餐桌上常见的菜种。蔬菜土生土长,沾附着泥土、有机肥、微生物等污物,这是不能入口的。洗菜时有水的机械冲刷作用,也有溶解过程。清洗的目的性已经非常明确,而目前针对农药污染,清洗又把去除农药残留放在首位。所以清洗不仅仅是洗掉蔬菜表面的泥土,而是杜绝有害物质的重要方式,怎样清洗蔬菜已经成为困扰人们的一个问题。传统自来水洗洗、冲冲、泡泡的办法、洗洁精浸泡法,其弊端显而易见:农药污染使水洗的安全性大打折扣,而且洗洁精以磷酸盐和尿素为主,这样的产品不仅危害皮肤健康,而且清洗不彻底还会对身体产生危害,最重要的是有害化学成份
2、残留在水中会对生活用水造成循环污染。本文论述了研制自动化连续型叶菜清洗机的必要性和可行性。蔬菜可以分为叶状类蔬菜和根茎类蔬菜,针对叶状类类蔬菜和根茎类类蔬菜这两种蔬菜物理性质的不同,设计了叶状类蔬菜清洗机。清洗机的工艺流程为浸泡清洗-喷淋清洗-超声波清洗-出菜。因此我着重设计了喷淋式清洗机,在此设备中,蔬菜通过不锈钢丝编织网传送带传送,由上下两排喷头进行冲洗,起清洗作用的主要是上面的一排喷头,下面的喷头主要是靠水的压力使蔬菜处于一种层流状态,使蔬菜的各部位都能清洗到,从而达到比较好的清洗效果。叶菜清洗机的设计主要是对蔬菜进行浸泡,为粘附于蔬菜表面上的污物进行初步清洗,并对较难分离的杂质进行浸泡
3、,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱,以利于在以后清洗过程当中容易冲洗。在这一部分,主要设计用传送带实现对蔬菜的自动传输和水中浸泡,蔬菜在缸体中可实现较为缓慢的运动,通过叶菜与叶菜之间、叶菜与水之间的动摩擦达到很好的预分离效果,而且几乎不损伤叶类蔬菜表皮,保证了蔬菜的营养成分。对于水的处理,采用水力旋流器对水进行分离澄清,实现水的循环利用。设计出的清洗机其工作达到以下要求:(1)保证叶菜的完整性,减少表面损伤与折断压烂等易使营养成分流失的不利因素,努力达到顾客要求,保证叶菜的质量;(2)使叶菜的各部位都能清洗到,从而达到比较好的清洗效果,设计出整套的清洗设备,并实现了叶菜清洗的自动化;(3)使叶菜清
4、洗过程变得快捷、方便、并且干净。设计的叶菜清洗机能够实现自动化连续清洗叶菜,除了采用了传统的浸泡、喷淋清洗方式外,还采用国际流行的超声波净洗法。它利用液体中声的空化作用产生微冲流,微冲流在运动过程中小气泡不断爆炸,对被清洗叶菜表面进行高频振荡和冲击,彻底剥落残留在叶菜表面上的农药,并能杀灭残留在其表面的细菌,既不破坏营养,还增加保鲜时间。对于叶片类蔬菜表面残存的泥土、有机肥、化学农药、微生物等,我们针对叶片类蔬菜本身比较嫩脆,形状多为扁平细长,很容易折断压烂,不像根茎类蔬菜表皮强度较好,有的还要求去皮食用,不存在表皮损伤问题,所以我们在对叶片类蔬菜进行正式清洗之前,必须对叶片类蔬菜先进行浸泡,
5、这样有利于在以后的喷淋清洗中减少喷头的水流速度和喷压,保证叶菜的完整性,减少表面损伤与折断压烂等易使营养成分流失的不利因素,努力达到顾客要求,保证叶菜的质量。设计出的清洗机由自动进料、自动出料、中间传送装置和喷水及其循环利用装置组成。形成流水线清洗,由水泵出来的水从上下喷头喷出对在传送带上运动的叶菜进行清洗,从而实现了对叶菜的自动化清洗。1.1叶菜清洗目的一般数来,对叶菜清洗的目的主要有以下两个:(1) 除去叶菜原料表面沾染的泥沙、杂质蔬菜原料在其生长、成熟、采摘、贮存、运输过程中,历经时间长,历经工序多,不可避免地会沾染泥沙、杂质等异物,特别是来自地下的果实,如土豆、红薯等,更是不可避免地与
6、泥土相粘连。这些泥土、杂质的存在,将会对产品的加工质量带来极为不利的影响,所以必须将这些泥沙、杂质的洗涤除去。(2)除去原料表面沾染的农药和微生物蔬菜原料在生长过程中,为了控制病虫害,常常对蔬菜要喷射一些农药,这些农药的存在会有损于人体健康。另外,蔬菜表面也会或多或少地沾染各种微生物,这些微生物有可能危害蔬菜原料和人体健康,因此必须将其除去。蔬菜原料清洗目的是去除蔬菜原料中一切不符合作业要求的物质,尤其是微生物。在清洗前,正常的蔬菜原料表面上的微生物数量在-个/g之间,某些蔬菜,往往粘附着泥土,微生物数量更多。通过正确的清洗工艺,蔬菜原料的微生物数量会降低到初始数量的2.5-5%左右。1.2清
7、洗工艺及设备设计的要求在选择清洗工艺及设备,必须考虑清洗要求达到的洗净程度。对不同洗净程度要求的清洗应选择不同的清洗工艺和设备。洗净程度要求越高,清洗成本也越高,而且生产成本是以几何级数递增的。在设计清洗工艺及清洗设备时,主要从以下几个方面进行考虑:(1)可靠性:要求选用的清洗工艺及设备有稳定的清洗质量,能达到所要求的洗净程度;(2)对待清洗对象的影响:要求在清洗过程中对待清洗对象造成的损伤尽可能小,并且不能对待清洗对象产生新的二次污染;(3)利于自然环境的保护:要求清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、噪声、废气等对自然环境造成的破坏;(4)效率:要求清洗工艺及设备具有效率高、节约劳动
8、力的特点;(5)良好的作业环境:要求所用的清洗工艺及设备能保持良好的作业环境,使工人的健康和安全得到保证;(6) 经济性:要求采用既能达到洗净程度要求,成本又低的清洗工艺及要求。食品加工原料在其成熟阶段以及运输、贮藏过程中常常受尘埃、沙粒及微生物等污染,因此,在加工前必须认真清洗,并清除杂物及不合格部分,以便后道工序加工。1.3常见方案分析蔬菜在生长、采收过程中,受到残留农药、尘埃、微生物及其它污染的污染,为了保证在以后一系列商品化处理中保持新鲜,防止腐烂变质并进一步增加光泽美观,提高商品价值,必须对蔬菜进行浸泡并彻底的清洗。清洗主要通过机械作用和化学作用进行。机械作用是通过浸泡、鼓风、摩擦、
9、搅动、喷淋、刷洗、振动等物理方法,把附着在果蔬表面的污染物洗掉。而化学作用是利用清洗液与污染物起化学作用反应而将污染物洗掉。常用的原料清洗机械有以下几种。1.3.1刷淋式清洗机刷淋式清洗机通过浸泡、刷洗和喷淋作用能够有效地提高清洗效果,水槽中的清洗水还能采用蒸气直接加热,适用于苹果、柑桔、梨、番茄等果蔬的清洗。工作时,物料从进料口进入清洗槽内,在装有毛刷的刷辊相对向内旋转作用下,使物料在水的搅动形成的涡动环流中得到清洗,同时由于刷辊之间水流压力差作用,物料自动向刷辊间流动而被刷洗。刷洗后的物料向上浮起,经翻料斗沿圆弧面移动,受高压水喷淋冲洗,最后由出料口流出。1.3.2桨叶式清洗机桨叶式清洗机
10、是通过旋转的桨叶,搅动浸泡在水中的原料,将物料进行翻滚、摩擦而完成清洗过程,主要适用于质地较坚硬和表面抗损较强的原料。桨叶式清洗机主要由槽体、桨叶、捞料斗等组成。槽体是一个长方形卧式敞口槽,下部为半圆筒形的空花假底,其下是1-2个漏斗,可收集泥沙杂物。槽体一般用不锈钢板焊接而成。主轴纵贯槽体,其上按一定间隔安装有桨叶,相邻桨叶互相垂直排列,桨叶具有钝形棱角,可保护原料少受损伤。在槽体末端安有捞料斗,由主轴带动回转。工作时,往槽体中先装清水,再使主轴旋转,然后将原料倒入槽体,由于桨叶的转动,搅动原料,使其翻滚运动,另外,由于桨叶相对于主轴有一定角度,从而推动原料使其向槽体末端移动,在此过程中基本
11、完成了对原料的清洗,至末端由捞料斗捞出,在原料捞出时,清水喷头喷出清水,完成了对原料的清洗噶过程。而洗下的泥沙杂物则穿过空花假底,聚集于漏斗之中,可定期打开斗底排污阀将其排出机外。1.3.3浸泡式清洗机 浸泡喷洗机是先将原料浸泡于水中,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱,然后受到高压水流的喷射,使原料表面的附着物冲洗掉而达到清洗的目的。工作时,先将斜壁水槽中注满水,再倒入需清洗的原料,经过一定时间浸泡后,开始传动装置使输送带运转,输送带则带动原料上行,在喷淋区内高压水流从喷淋头直喷向原料,将原料上沾染的泥沙、尘土、杂质冲洗干净。若原料上沾染了化学试剂,也很容易除去。 浸泡喷洗机结构主要有斜壁水槽、输
12、送带、喷淋头、传动装置等组成。输送带呈倾斜安装,与水平面的夹角为2530,输送带用金属网制造,以利沥水,在金属网上间隔一定距离安装一根横条,以便挡住物料下滑。斜壁水槽的斜角与输送带的斜角相同,在输送带的中部上方装有多排喷淋头,输送带由传动装置带动运动。1.3.4滚筒式清洗机滚筒式清洗机是借助圆形滚筒的转动,使原料在其中不断地翻转,同时用水管喷射水流来冲洗翻动原料,以达到清洗的目的。该机适合清洗柑橘、橙子、马铃薯等根茎类蔬菜。滚筒式清洗机的特点是:结构简单,清洗效率高,工作平稳,不存在力不平衡现象, 对原料的适应性强。 另外由于沿滚筒内壁焊有几根管子,大大地提高了滚筒的清洗效果。不足之处是整个机
13、械的占地面积大。1.3.5螺旋式清洗机螺旋式清洗机是由喂料口、螺旋推动机、喷头、滚刀、泵、滤网及电动机等组成。其主要工作部件是螺旋推动器。推动器外客的下部为滤网,让污水能漏入水槽。在向上送料过程中,物料与螺旋面、外壳以及物料之间产生摩擦而除去表面污物。机器上中部装有数个喷头,可冲洗污物。该种机器主要用于水果及块根、块茎蔬菜类的情况。针对叶片类蔬菜的特点, 只有刷淋式清洗机和浸泡式清洗机适合于清洗。现在针对这两种方式我们进行对比研究,力争设计出最佳机构。2 方案的设计2.1概述针对叶状类蔬菜的特点,最终确定清洗机的工艺流程为浸泡清洗(预处理)-喷淋清洗-超声波清洗-出菜,因此我们主要侧重喷淋式清
14、洗机的设计。在浸泡清洗段主要是对叶菜进行浸泡,为粘附于叶菜表面上的污物进行初步清洗,并对较难分离的杂质进行浸泡,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱,以利于在以后清洗过程当中容易冲洗。在接下来的阶段开始进行喷淋式清洗,在这一阶段中,蔬菜通过不锈钢丝编织网传送带传送,由上下两排喷头进行冲洗,起清洗作用的主要是上面的一排喷头,下面的喷头主要是靠水的压力使叶菜处于一种层流状态,使叶菜的各部位都能清洗到,从而达到比较好的清洗效果。根据喷射压力的不同,水喷射可以分为低压水喷射、中压水喷射、高压水喷射和超高压水喷射。在本清洗机中,由于清洗的对象是叶状类蔬菜,所以我们选择低压水喷射对蔬菜进行上下两个方向的冲洗,去除
15、蔬菜表面的泥沙、微生物和部分残留农药,从而达到蔬菜清洗的目的。另外,我们还考虑了废水的处理问题,使清洗废水可以重复使用,尽可能大的节约资源。 2.2机械结构的设计2.2.1初步估算功率根据要求设计产量要达到每天清洗叶片类蔬菜23T。每天按8小时工作制计算,经过初步估算,初定传送带传输距离为3米,蔬菜在放进去到清洗完毕所经过的时间为3分钟,由此确定传送带的传送速度为1m/min。传动滚筒的功率: (2-1) (查新编非标准设备设计手册)-空载运行功率系数 =0.0192-输送带水平投影长度 =3m-带速 =1m/s -物料水平运行功率系数 =9.5510-5 -输送量(t/h) =0.4t/h -附加功率系数 =2.8代入公式求得: =0.19kw电动机功率计算: =0.27 k