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1、基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 1 页 共 25 页摘要：随着人民生活水品的不断提高，百姓对食品的要求已经不仅仅是能够满座温饱的要求了，更多的是品质和健康安全。豆腐制品作为一种健康食品，深受世人的青睐，而作为豆制品深加工的成型豆腐，也进入千万户百姓家中，普遍受到人们的喜爱。成型豆制品的批量生产必须要有成套的模具和相应的机械，本次研究及设计就是针对成型豆制品生产的规模化、多样化，以弥补市场上对此的不足,基于此的考虑我们研究设计出一台豆制品成型机械，它的特殊的复合结构模具能够实现工厂生产的自动化，规模化，大大提高了生产效率。关键
2、词：豆制品 机械 成型 1 1引言：引言： 我国是大豆的故乡，栽培大豆已有五千多年了。大豆是我国的七大粮食作物之一，也是四大油料作物之一。我国也是大豆制品的发源地，自从西汉时期发明豆腐生产技术，豆腐加工历史超过 2000 年我国可食用豆类资源丰富，种植面积广泛，形成大量具有特色的风味豆制品，我国人民对这些豆制品存在浓厚的食用感情。大豆是重要的农作物之一，大豆的经济价值在进入 21 世纪以来越发凸现。经济的发展和社会节奏的加快，是人类在寿命不断延长的同时进入“亚健康”状态，这促使人们的健康意识越来越强。不论是经济发达的国家，还是发展中国家，都已意识到了发展大豆产业的重要意义，大豆经济国际化和全球
3、化已成为一个不可逆转的达趋势。 1.11.1 大豆制品的营养丰富大豆制品的营养丰富豆制品蛋白质含量丰富，所含人体必需氨基酸与动物蛋白相似，同样也含有钙、磷、铁等人体需要的矿物质，含有维生素 Bl、B2 和纤维素。经常吃豆类食品，既可改善膳食的营养素供给，又可避免吃肉类过多带来的影响。因为豆类食品在蛋白质含量丰富的同时，胆固醇含量却远远低于鱼、肉、蛋、奶。大豆中还含有丰富的生理活性物质。大豆磷脂作为日常多聚磷酸胆胺的来源，关系到体内脂肪，胆固醇的代谢酶系统和脂肪在肝脏中的转化作用。此外，大豆磷脂还是脑和神经系统中乙酰胆碱以及前列腺素等活性物质的前体，并能溶解和清除体内的某些过氧化脂质，活化脑细胞
4、，调节内分泌系统。大豆低聚糖是大豆中所含的低分子可溶性糖类，有促进双歧杆菌生长繁殖，改善肠内菌群结构，抑制肠内腐败产物生成，改善排便，且对糖尿病人的糖与脂质代谢无影响，是糖尿病人的甜味剂。大豆皂苷具有较强的生物学活性。具有降脂减肥抗凝血，抗血栓及抗糖尿病，抗氧化，突变和病毒及抗癌作用，也具免疫调节基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 2 页 共 25 页作用。大豆异黄酮也具广泛的生物活性，对人体的生理病理可产生广泛影响。其对骨质疏松症的发生也有预防作用同样也有抗癌作用，对心血管的保护也起到很大的作用。大豆膳食纤维对降低血浆胆固醇水
5、品，改善血糖生成反应及改善大肠功能起到十分重要的作用。大豆多肽化合物易吸收性和低过敏源性，降低血压与血脂及胆固醇的作用，促进矿物质吸收的作用，促进脂肪代谢和增强运动员体能的因此，有人提倡肥胖、动脉硬化、高脂血症、高血压、冠心病等患者多吃豆类和豆制品。 1.21.2 豆制品加工仍有不足豆制品加工仍有不足目前，豆制品加工多属于家庭作坊形式，设施简陋，加工工艺粗糙落后,生产、加工、生活、库房等功能用房杂乱无章，生产效率低，根本无法满足食品生产需求。 1.31.3 本次研究设计的目的本次研究设计的目的豆制品作为休闲食品，已受到消费者的青睐。同时对提高这种传统食品的附加值起到了推动作用。但是豆制品成形困
6、难是制约发展的主要因素之一，例如豆腐圆、豆腐饺子，都是靠人工进行成型，制作麻烦且难以规模化制作。由于豆制品营养价值高，但其加工生产以及豆制品成形工艺不成熟，不能满足当前社会的需要，基于这些原因，本小组决定进行豆制品成形技术研究。本文主要针对豆制品的一种素鸡腿成型机械的研究和介绍。通过多次试验和查找相关书籍文件，并经过反复修改，最终我们决定从工艺、传动系统、结构三个方面详细介绍这套成型机械。2.2. 工艺分析工艺分析豆腐的成型是豆腐制品加工的主要环节，豆腐制品的质地，口感，口味，外形及产品规格都受到成型工序的影响。豆腐成型就是把凝固好的豆腐脑放入特定的型箱内，施加一定的压力，榨出多于的黄浆水，使
7、豆腐脑密集的结合在一起，成为具有一定含水量和弹性，韧性的豆制品。其间，主要的工艺参数有温度，压力和时间。2.12.1 温度温度豆制品在成型时，必须保持一定的温度，因为蛋白质所形成的凝胶温度高则可塑性好，凝胶品温度太高，成品易破裂，也容易黏合，凝胶品温度太低，分散的就不能再凝聚交联在一起，即豆腐脑成不了制品。一般的制品都取在 68度时开始压制。2.22.2 压力压力基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 3 页 共 25 页压力是豆腐脑成型所必须的，但一定要适当。加压不足难以使蛋白质凝胶粘合，并难以排出多余的水分，加压过大又会破坏已成
8、型的蛋白质凝胶的整体结构，豆腐板而无劲，而且加压过大，还会使豆腐脑表皮迅速形成皮膜或使包布的细孔被堵住，结果豆腐排水不足，内外组织不均经传统的经验和科学的总结，其压榨压力在 1-3KPa 左右。2.32.3 时间时间豆腐花在一定的温度下加压，逐渐按模型塑造成一定的形状，这个过程需要一定的时间，时间不足不能使豆制品定型，而加压时间过长，会过多排出豆腐中应该含有的水分，一般压榨时间为 15-25min。2.42.4 工艺过程工艺过程 注豆腐脑的高度在箱体内的为 100mm，压头下压至与豆腐脑相平的位置时，此时压头的压力 0.6KPa,连续压榨 3min,此为预压，其目的为使豆腐基本成型，加压时不易
9、跑脑变形,下压 10mm 左右;接着下压的压强为 1-2KPa,连续压制13min 左右，此为缓压，是压榨的主要作用过程，使得豆腐内部组织紧密，外表定形，是豆腐压榨成型的主要关键时间，下压 60-70mm 左右;接下来是重压，成型收尾之用，保证了豆腐的品质，排出了所需的外排的水分，下压的压强为3-5kpa，连续压榨 3min 左右，下降的深度为 20mm 左右，此过程是为了让豆腐成形的一个尾声阶段，是稳定，固定其成形作用;最后,停止运动，保持压力不变 1-2min，是巩固，防止其反弹变形的作用,起到进一步固形、稳型的作用。这样成型豆制品就可以在压力缓急有序，温度适宜，被压制出来了。 3.3.
10、运动机构运动机构对于整个机器来讲，运动机构主要有四个：小车的间歇式的水平往复运动，实现了成型豆腐的运送输出；模箱体在竖直平面内的间歇规律运动，有效的解决了豆腐脑的固定和压制过程的一个定型的问题；压头的上下运动，主要为了实现成型豆制品的压榨的过程;最后是小车中下模板的竖直运动，此运动是为了取出压榨成型的豆制品。 3.13.1 小车的运动小车的运动小车置于底座架上的轨道上，车上有下模板，豆腐成型后就坐落于小车的下模板上，小车担负起了承压体和成型豆制品的运送输出的装置，往返于两定位装置之间对于间歇往返运动的实现可有多种设置：齿轮传动，连杆机构，电动机直接带动，均可实现，但是基于整台机器造价和市场前景
11、等经济性的考虑，我们决定由工人手动推动小车。小车的起始位置如下图 1 所示：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 4 页 共 25 页当小车在外力的带动下运动到箱体的正下方时 车到达工作位置，小车停止运动并固定于此不动，如下图 2 所示：等压榨完成后，箱体撤出小车，此时小车复位，小车便装着成型的豆腐开始向原位行驶直至复位，至此，小车完成了一次工作循环。 3.23.2 箱体的运动箱体的运动箱体起着固着豆腐脑的作用和压榨过程中的导向的作用，由于其质量轻，工作的时候除重力和支撑力外并无任何垂直方向的力的作用，其受力只受其内基于基于 CA
12、TIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 5 页 共 25 页部的豆脑的外张扩散的力的作用，操作性简便，介于此，实现箱体的运动，不需太复杂的机构，只需实现其竖直的间歇的往返运动即可，最终我们决定手动来进行取箱、装箱、定位， 。在压制过程中，当箱体定位之后我们用带弹性绳的钩子固定。 3.33.3 压头的运动压头的运动压头的运动是为了实现豆腐的压榨成型，而压榨的过程又分为预压、缓压、加压、止压四个部分，他们的压强，下压时间以及下压深度等均不相同，是一个比较复杂的运动，考虑于此，用气压带动是最合理方便的.将气压装置设置成3 档， 当豆腐脑注入箱体里时，压
13、头便开始从始点下压如下图 3 所示：至压头与液面平齐的位置时如下图 4 所示：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 6 页 共 25 页气压调成一档，0.6KPa，下压 3min，行程 20mm，这是预压的过程；过后，调成二档，1KPa，下压 15min，行程 60mm，此为缓压；再调成三档，3KPa，下压3min，行程 20mm，这是加压；止压，保持位置压力不变，3min。之后，箱体回归原位，一个循环完成。 3.43.4 下模板运动下模板运动下模板的运动手动既可，当素鸡腿压制过程完成以后，小车运动到初始位置，工作人员从小车取出下
14、模板，倒出素鸡腿，再放入车中进入下一个循环中。4.4. 结构组成结构组成豆制品成型机器有四大部分组成：支撑底座，传送机构，模具，压制机构。4.14.1 支撑底座支撑底座 其支撑底座如下图5所示：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 7 页 共 25 页它是由地脚螺栓和支撑地板组成。地脚螺栓是整个机器的支撑点有六个组成，每个有一个 M36*180的螺栓、M36螺母、两个支撑板组成。它不但支撑整个机器，承受压头传来的压力，而且还可以调节机器的高度，在装配时也能很好的调整机器的水平度。支撑地板是2000*790*250的钢板组成，用来支
15、撑磨具和压制机构，其中它的中间有一个300*300*250的孔，孔的周围是10*45的倒角，当豆腐脑在压制的过程中流出的水分全部由这两个孔收集流出。 4.24.2 传送机构传送机构传送机构如下图6：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 8 页 共 25 页它是有定位块、导轨和小车等零件组成。定位块有两个，置于导轨上，定位小车工作时的两端点，定位小车的起始位置。小车线框图如7所示：小车沿导轨从开始定位块出发，当它碰到工作定位块时，小车到达指定位置，停止小车且固之，装上箱体和豆腐脑，开始对豆制品的压制。另外小车上还有两个耳朵用来固定箱
16、体所用。 4.34.3 模具模具基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 9 页 共 25 页模具图形如下图8所示： 它是由上模板、下模板、箱体组成。 4.3.1 下模板（560*470）下模板上表面周围有一圈凹。其目的是与箱体配合形成一个容器，用来装豆腐脑。下模板上表面还有两个手柄，其目的是，当素鸡腿压制完成以后，小车回到初始位置，工作人员可以通过手柄从小车中取出下模板。下模板（560*470）是由7*3个素鸡腿凹槽经冲压而成，素鸡腿下模板样如下图9所示：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究软件对鸡腿状豆制品的成型技术研究 第 10 页 共 25 页4.3.2 箱体它是由510*454*260-5mm 的壳体组成，主要是作为容器用来盛放豆腐脑，使压头和上模板顺利压制素鸡腿。另外，箱体两侧还有两个耳朵，以便使箱体固定。 箱体三维结构如下图10所示：基于基于 CATIACATIA 软件对鸡腿状豆制品的成型技术
