圆饼紫菜脱水成型设备吹松装置设计
目录
一 、绪论 1
（一） 圆饼紫菜脱水成型设备背景和意义 1
（二） 国内外研究现状和发展趋势 2
（三）研究开发内容和技术关键 3
（四） 前景展望 4
（五）吹松装置设计的设计思路及主要内容 4
二、圆饼紫菜脱水成型设备方案分析 5
（一） 方案一与优缺点分析 5
（二） 方案二与优缺点分析 6
（三） 最优方案确定与改进措施 7
三、 圆饼紫菜脱水成型设备——吹松装置结构设计 8
（一） 吹松装置上半部分结构设计 8
（二） 吹松装置下半部分结构设计 11
四、吹松装置关键部件设计计算与强度校核 14
（一） 吹松装置气缸固定板设计计算与强度校核 14
（二）上半部分四角立柱设计计算与强度校核 16
（三）上半部分定位罩推杆的设计计算与强度校核 17
总结 19
参 考 文 献 20
谢辞 21
一 、绪论
（一） 圆饼紫菜脱水成型设备背景和意义
1. 圆饼紫菜脱水成型设备背景
紫菜属中叶状藻体可食种群，其营养丰富，蛋白质含量超过海带，并含有较多的胡萝卜素和核黄素。每100g干紫菜含蛋白质24～28g、脂肪0.9克、碳水化合物31～50g、钙330毫克、磷440毫克、铁32毫克、胡萝卜素1.23毫克、核黄素2.07毫克、尼克酸5.1毫克、丙氨酸3.4g、谷氨酸3.2g、甘氨酸2.4g、白氨酸2.6g、异白氨酸1.4g，其蛋白质、铁、磷、钙、核黄素、胡萝卜素等含量居各种蔬菜之冠，故紫菜又有“营养宝库”的美称。
紫菜的养殖 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
品种主要是条斑紫菜和坛紫菜。条斑紫菜主要养殖区域是北太平洋沿岸的日本、韩国、和我国的辽宁、山东、江苏等地，其叶片柔软、厚度小，适合加工成薄片，用于制造海苔、菜包饭等原料，产品主要出口日本和韩国。坛紫菜系暖温性海藻, 其叶片较厚，干燥后作为调味紫菜出售。
坛紫菜是我国特有的传统海水养殖大宗品种，主要分布在福建、浙江二省，自然生长期从9月至翌年4月, 生长最适宜温度是15℃～20℃。经过近半个世纪的发展, 坛紫菜已经形成苗种培育、海区栽培、加工、贸易配套齐全的产业。福建省坛紫菜栽培面积超过10万亩, 一般年份每亩养殖纯收入2000～3000元, 产量3万吨, 从事坛紫菜的养殖、加工、销售人员达10万人, 年产值10亿元以上。
紫菜是温州农业养殖的重要品种，苍南、洞头等沿海地方，都把紫菜作为效益农业的主导产业加以扶持发展。苍南紫菜主产区——沿浦镇2000年被浙江省海洋与渔业局命名为“紫菜之乡”，2003年被中国优质农产品开发协会命名为“中国紫菜之乡”。 至2006年，仅苍南县紫菜养殖面积已达3.6万亩，年产淡干紫菜6500多吨，年产值近3亿元。
目前坛紫菜在加工方面存在着诸多问题。浙江、福建、江苏沿海省现有坛紫菜一次加工的烘干厂1000多家， 大都属作坊式的小加工厂， 洗菜设备和工序简陋，难以把坛紫菜洗干净，干紫菜中还夹杂着泥砂、毛发、细绳等杂质, 即使在二次加工花费大量时间也难以把杂质清除，经常成为消费者投诉的热点；一次加工的烘干设备简陋，主要是手工劳动，产量1吨/天规模的企业要雇用100多个工人，卫生条件达标困难，生产成本高，目前1吨干坛紫菜生产成本(包括煤耗、水费、电费、人工费) 达9千多元，约占总成本的50%，大部分坛紫菜加工厂处于亏本状态，这就直接导致鲜紫菜的收购价格被压得很低，紫菜养殖户得利益难以保证。
2. 圆饼紫菜脱水成型设备的意义
紫菜营养成分丰富，但新鲜紫菜容易变质，不宜长期保存，新鲜紫菜必须经清洗、干燥等加工工序制成干燥的紫菜饼，以便贮藏。目前，新鲜紫菜清洗后，经浇注成形、脱水制成紫菜饼，但紫菜饼经采用机械离心脱水或挤压脱水，脱水后紫菜饼密实，烘干时加热不均匀，干燥效率低，干燥能耗增加，人工蓬松极易破坏已均匀成形的紫菜饼，同时劳动量大，生产效率低，卫生条件难以保障。因此，十分需要研制一种生产速度快、自动化程度高，可实现工业化生产的紫菜饼吹松装置，使挤压脱水后密实的紫菜饼变得蓬松，同时保持紫菜饼的平整均匀，为烘干工序提供蓬松、均匀、平整的紫菜饼。
（二） 国内外研究现状和发展趋势
1. 国内外研究现状
现有圆饼紫菜加工工艺流程一般为：采收-清洗-切碎-悬浮布料-离心脱水-烘干-包装。南方沿海城市大部分紫菜加工以手工作坊为主，目前主要采用洗涤，离心脱水，人工徒手布料，然后再晒干或烘烤干燥的方法，劳动强度大，用工量大，卫生环境差，能源利用率低，规模小，加工成本高，很难适应现代化生产的需要。其中离心脱水过程面临很多缺陷，如：
（1）脱水过程中易使紫菜到处飞窜，不能有效控制紫菜回落，菜饼不均匀，使后续干燥菜饼能耗增大。
图1-1 圆饼紫菜脱水成型装置
（2）在悬浮布料和离心脱水及烘干过程中不能保证密封干净整洁，悬浮布料不能使悬浮液中的紫菜均匀分布，紫菜圆饼形状不一。
图1-2 离心脱水装置局部图
（3）离心脱水不能达到预脱水的标准（紫菜含水量的50%-80%），后续烘过程水分太多，烘干温度太高，时间过长容易降低紫菜的营养价值。
（4）尚未形成工业化生产，生产成本高。
2. 发展趋势
封闭性好，自动化程度高，高效节能的可实现工业化生产的紫菜饼加工成型设备成为国内外的发展趋势。
（三）研究开发内容和技术关键
1.为了满足传统的饮食习惯，原料紫菜的长度要大于50mm。该长度的紫菜在洗涤干净后，经过离心脱水，处于柔软、纤细、容易缠结状态，目前还没有发现除了人的手指之外的任何工具可以将其均匀而蓬松的摆放成规矩的形状。因此就利用过滤产生滤饼的原理，进行紫菜圆饼的成型。如此以来，紫菜叶长度太大，悬浮液的配置、浓度的检测与控制就变得特别复杂；悬浮液的输送很困难，采用一般的离心泵输送，紫菜会在泵的叶轮处缠结，泵的性能不稳定，采用叶片式容积泵输送，紫菜又被切断或挤压烂，营养成分流失、对环境也不利。所以只有经过对紫菜悬浮液的配置、浓度测量与控制特点、输送机理研究，才能达到成型过程中坛紫菜的定量准确的目的，为后续的结构设计、给出理论指导。
2.由于悬浮液中紫菜叶片太长，采用溢流技术进行定量控制已经不可能，在前期研究中采用角座阀基本满足了使用要求，但是，专用定量控制阀仍然需要研究，以便使示范工程的可靠性更高。这是关键技术之一。
3.经过滤成型后的圆饼紫菜仍然含有大量的水分，需要挤压脱水，而挤压脱水又导致紫菜饼被压缩，不利于干燥过程中水分的蒸发，而且这种状态的紫菜干燥后的品质很差，不能满足市场销售的需求。所以，对挤压后的紫菜并还要进行蓬松处理。实现蓬松的技术手段有振动、专用的机构拨散等方法，经过实验发现都不能满足要求。后来又想到了流化床技术，经过实验效果不理想，但是从中受到启发，利用脉冲气流可以在挤水压缩后的紫菜滤饼上吹出蓬松的效果，本项目将进行实验研究，选择合理的脱水和吹气疏松方式，设计出机械结构。关键技术之二。
4.湿紫菜薄片的干燥过程中物料要求不变形、不开裂、不变色、不变质、不氧化、干燥彻底、干燥后复水性好、营养成分损失少，故须对紫菜的干燥过程中温度、湿度、风量、加热时间等与产品质量之间的相互关系进行深入研究，获得最佳干燥控制曲线，为高效工业化生产提供可靠的参数和依据。目前的紫菜干燥窑炉结构简单，热能利用率低，不符合现代节能大环境的要求，所以窑炉的优化设计与试运行也是研究的重要任务。
一 、绪论 1
（一） 圆饼紫菜脱水成型设备背景和意义 1
（二） 国内外研究现状和发展趋势 2
（三）研究开发内容和技术关键 3
（四） 前景展望 4
（五）吹松装置设计的设计思路及主要内容 4
二、圆饼紫菜脱水成型设备方案分析 5
（一） 方案一与优缺点分析 5
（二） 方案二与优缺点分析 6
（三） 最优方案确定与改进措施 7
三、 圆饼紫菜脱水成型设备——吹松装置结构设计 8
（一） 吹松装置上半部分结构设计 8
（二） 吹松装置下半部分结构设计 11
四、吹松装置关键部件设计计算与强度校核 14
（一） 吹松装置气缸固定板设计计算与强度校核 14
（二）上半部分四角立柱设计计算与强度校核 16
（三）上半部分定位罩推杆的设计计算与强度校核 17
总结 19
参 考 文 献 20
谢辞 21
一 、绪论
（一） 圆饼紫菜脱水成型设备背景和意义
1. 圆饼紫菜脱水成型设备背景
紫菜属中叶状藻体可食种群，其营养丰富，蛋白质含量超过海带，并含有较多的胡萝卜素和核黄素。每100g干紫菜含蛋白质24～28g、脂肪0.9克、碳水化合物31～50g、钙330毫克、磷440毫克、铁32毫克、胡萝卜素1.23毫克、核黄素2.07毫克、尼克酸5.1毫克、丙氨酸3.4g、谷氨酸3.2g、甘氨酸2.4g、白氨酸2.6g、异白氨酸1.4g，其蛋白质、铁、磷、钙、核黄素、胡萝卜素等含量居各种蔬菜之冠，故紫菜又有“营养宝库”的美称。
紫菜的养殖 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
品种主要是条斑紫菜和坛紫菜。条斑紫菜主要养殖区域是北太平洋沿岸的日本、韩国、和我国的辽宁、山东、江苏等地，其叶片柔软、厚度小，适合加工成薄片，用于制造海苔、菜包饭等原料，产品主要出口日本和韩国。坛紫菜系暖温性海藻, 其叶片较厚，干燥后作为调味紫菜出售。
坛紫菜是我国特有的传统海水养殖大宗品种，主要分布在福建、浙江二省，自然生长期从9月至翌年4月, 生长最适宜温度是15℃～20℃。经过近半个世纪的发展, 坛紫菜已经形成苗种培育、海区栽培、加工、贸易配套齐全的产业。福建省坛紫菜栽培面积超过10万亩, 一般年份每亩养殖纯收入2000～3000元, 产量3万吨, 从事坛紫菜的养殖、加工、销售人员达10万人, 年产值10亿元以上。
紫菜是温州农业养殖的重要品种，苍南、洞头等沿海地方，都把紫菜作为效益农业的主导产业加以扶持发展。苍南紫菜主产区——沿浦镇2000年被浙江省海洋与渔业局命名为“紫菜之乡”，2003年被中国优质农产品开发协会命名为“中国紫菜之乡”。 至2006年，仅苍南县紫菜养殖面积已达3.6万亩，年产淡干紫菜6500多吨，年产值近3亿元。
目前坛紫菜在加工方面存在着诸多问题。浙江、福建、江苏沿海省现有坛紫菜一次加工的烘干厂1000多家， 大都属作坊式的小加工厂， 洗菜设备和工序简陋，难以把坛紫菜洗干净，干紫菜中还夹杂着泥砂、毛发、细绳等杂质, 即使在二次加工花费大量时间也难以把杂质清除，经常成为消费者投诉的热点；一次加工的烘干设备简陋，主要是手工劳动，产量1吨/天规模的企业要雇用100多个工人，卫生条件达标困难，生产成本高，目前1吨干坛紫菜生产成本(包括煤耗、水费、电费、人工费) 达9千多元，约占总成本的50%，大部分坛紫菜加工厂处于亏本状态，这就直接导致鲜紫菜的收购价格被压得很低，紫菜养殖户得利益难以保证。
2. 圆饼紫菜脱水成型设备的意义
紫菜营养成分丰富，但新鲜紫菜容易变质，不宜长期保存，新鲜紫菜必须经清洗、干燥等加工工序制成干燥的紫菜饼，以便贮藏。目前，新鲜紫菜清洗后，经浇注成形、脱水制成紫菜饼，但紫菜饼经采用机械离心脱水或挤压脱水，脱水后紫菜饼密实，烘干时加热不均匀，干燥效率低，干燥能耗增加，人工蓬松极易破坏已均匀成形的紫菜饼，同时劳动量大，生产效率低，卫生条件难以保障。因此，十分需要研制一种生产速度快、自动化程度高，可实现工业化生产的紫菜饼吹松装置，使挤压脱水后密实的紫菜饼变得蓬松，同时保持紫菜饼的平整均匀，为烘干工序提供蓬松、均匀、平整的紫菜饼。
（二） 国内外研究现状和发展趋势
1. 国内外研究现状
现有圆饼紫菜加工工艺流程一般为：采收-清洗-切碎-悬浮布料-离心脱水-烘干-包装。南方沿海城市大部分紫菜加工以手工作坊为主，目前主要采用洗涤，离心脱水，人工徒手布料，然后再晒干或烘烤干燥的方法，劳动强度大，用工量大，卫生环境差，能源利用率低，规模小，加工成本高，很难适应现代化生产的需要。其中离心脱水过程面临很多缺陷，如：
（1）脱水过程中易使紫菜到处飞窜，不能有效控制紫菜回落，菜饼不均匀，使后续干燥菜饼能耗增大。
图1-1 圆饼紫菜脱水成型装置
（2）在悬浮布料和离心脱水及烘干过程中不能保证密封干净整洁，悬浮布料不能使悬浮液中的紫菜均匀分布，紫菜圆饼形状不一。
图1-2 离心脱水装置局部图
（3）离心脱水不能达到预脱水的标准（紫菜含水量的50%-80%），后续烘过程水分太多，烘干温度太高，时间过长容易降低紫菜的营养价值。
（4）尚未形成工业化生产，生产成本高。
2. 发展趋势
封闭性好，自动化程度高，高效节能的可实现工业化生产的紫菜饼加工成型设备成为国内外的发展趋势。
（三）研究开发内容和技术关键
1.为了满足传统的饮食习惯，原料紫菜的长度要大于50mm。该长度的紫菜在洗涤干净后，经过离心脱水，处于柔软、纤细、容易缠结状态，目前还没有发现除了人的手指之外的任何工具可以将其均匀而蓬松的摆放成规矩的形状。因此就利用过滤产生滤饼的原理，进行紫菜圆饼的成型。如此以来，紫菜叶长度太大，悬浮液的配置、浓度的检测与控制就变得特别复杂；悬浮液的输送很困难，采用一般的离心泵输送，紫菜会在泵的叶轮处缠结，泵的性能不稳定，采用叶片式容积泵输送，紫菜又被切断或挤压烂，营养成分流失、对环境也不利。所以只有经过对紫菜悬浮液的配置、浓度测量与控制特点、输送机理研究，才能达到成型过程中坛紫菜的定量准确的目的，为后续的结构设计、给出理论指导。
2.由于悬浮液中紫菜叶片太长，采用溢流技术进行定量控制已经不可能，在前期研究中采用角座阀基本满足了使用要求，但是，专用定量控制阀仍然需要研究，以便使示范工程的可靠性更高。这是关键技术之一。
3.经过滤成型后的圆饼紫菜仍然含有大量的水分，需要挤压脱水，而挤压脱水又导致紫菜饼被压缩，不利于干燥过程中水分的蒸发，而且这种状态的紫菜干燥后的品质很差，不能满足市场销售的需求。所以，对挤压后的紫菜并还要进行蓬松处理。实现蓬松的技术手段有振动、专用的机构拨散等方法，经过实验发现都不能满足要求。后来又想到了流化床技术，经过实验效果不理想，但是从中受到启发，利用脉冲气流可以在挤水压缩后的紫菜滤饼上吹出蓬松的效果，本项目将进行实验研究，选择合理的脱水和吹气疏松方式，设计出机械结构。关键技术之二。
4.湿紫菜薄片的干燥过程中物料要求不变形、不开裂、不变色、不变质、不氧化、干燥彻底、干燥后复水性好、营养成分损失少，故须对紫菜的干燥过程中温度、湿度、风量、加热时间等与产品质量之间的相互关系进行深入研究，获得最佳干燥控制曲线，为高效工业化生产提供可靠的参数和依据。目前的紫菜干燥窑炉结构简单，热能利用率低，不符合现代节能大环境的要求，所以窑炉的优化设计与试运行也是研究的重要任务。
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