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冷冻食用菌力学性能试验及切分机研制

吕俊龙  
【摘要】:我国是食用菌生产大国,食用菌产业已然成为我国农业中的一个重要产业。食用菌的蛋白质含量高,有着“素中之荤”的美称。云南食用菌资源种类繁多,种质丰富,且分布广泛,产量巨大;但由于其大多数野生食用菌采收后极易腐烂,很难保存,故采收后往往来不及进行加工处理就要进行快速冷冻贮藏,待销售或者食用前才进行切片或其它处理。目前,大多数企业对冷冻食用菌仍采用的是纯手工切片,这种方式劳动环境恶劣、工作强度大,且切片效率低,质量差,严重制约了云南野生食用菌产业的快速发展。为了改变这种现状以满足市场的迫切需要。本文以冷冻香菇作为研究对象,首先对其基本物理参数(直径、厚度、质量)进行了测量,并建立了冷冻香菇的三维物理模型,选取剪切速度(60 mm/min~120 mm/min)、加载方向(菇柄向下、菇柄向上)、温度(-15℃~-40℃)作为因素对冷冻香菇进行了单因素剪切试验,以剪切破裂力、剪切强度,剪切模量为试验指标,分析各因素对试验指标的影响;在此基础上设计冷冻香菇的切分整机并绘制相应的二维、三维图纸;最后对所建立的冷冻香菇切分机构进行运动仿真及模态分析。结果表明:(1)冷冻香菇的三维物理模型近似为一个球缺,其平均直径D=40.66mm;(2)冷冻香菇在菇柄向下和菇柄向上所得的剪切破裂力分别为:157.6N、183.3N,剪切强度:0.51MPa,剪切模量:1.15MPa,说明冷冻香菇是各向异性的;在不同剪切速度(60 mm/min~120 mm/min)下得到的剪切破裂力范围为:147.3N~177.0N,剪切强度:0.41MPa~0.49MPa,剪切模量:0.78Mpa~1.08MPa,在不同冻结温度(-15℃~-40℃)下得到的剪切破裂力范围为:134.8N~183.9N,剪切强度:0.37MPa~0.51MPa,剪切模量:0.63Mpa~1.03MPa;实际生产中,切片时冷冻香菇的温度不宜高于-15℃,且应尽量使其菇柄向下进行切片,剪切速度应视生产效率而定;(3)冷冻香菇切分整机由排料、上样系统,切分、卸料系统组成,通过对其切片过程的受力分析及ADAMS模拟仿真,验证了切分机模型的可行性及稳定性,并对其主轴进行了模态分析,其一阶固有频率为1942.4Hz,远高于切片机的激励频率3.3Hz,说明切片机有较好的动态特性。该设计结果为冷冻香菇切分机的研制提供了一定的理论依据。


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