紅薯分級分選機的設計含6張CAD圖

紅薯分級分選機的設計含6張CAD圖,紅薯,分級,分選,設計,cad 開題論證審批表 學生姓名 ? 學號 ? 年級專業(yè)及班級 ? 指導教師及職稱 ? 開題時間 年 ???月 ????日 畢業(yè)論文（設計）題目 紅薯分級分選機的設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等） 一、?紅薯概述及紅薯分選機的研究意義 ? 紅薯（學名：Ipomoea batatas），又名番薯、甘薯、山芋、地瓜、紅苕、線苕、白薯、金薯、甜薯、朱薯、枕薯等。常見的多年生雙子葉植物，草本，其蔓細長，莖匍匐地面。塊根，無氧呼吸產生乳酸，皮色發(fā)白或發(fā)紅，肉大多為黃白色，但也有紫色，除供食用外，還可以制糖和釀酒、制酒精。 世界紅薯 97.9%的面積集中在發(fā)展中國家。日本、美國、韓國等發(fā)達國家和地區(qū)栽培面積一直呈下降趨勢。目前栽培面積僅相當于60年代的5%。據(jù)聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計世界上共有111個國家栽培紅薯.中國是世界最大的紅薯生產國.中國薯類生產相對比較集中，以2003年為例，9個省份的產量就占全國的74%。 ??紅薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、B、C、E以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素和亞油酸等，營養(yǎng)價值很高，被營養(yǎng)學家們稱為營養(yǎng)最均衡的保健食品。食物纖維，對于現(xiàn)代人來說顯得尤為寶貴。醫(yī)學研究證實，缺乏具有通便作用的食物纖維，可誘發(fā)各種生活習慣病和大腸癌。紅薯經(jīng)過蒸煮后，部分淀粉發(fā)生變化，與生食相比可增加40%左右的食物纖維。多種不溶于水纖維的增加，可有效刺激腸道，促進排便。 紅薯廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、造紙等10多個行業(yè)，利用紅薯可以制成數(shù)百種工業(yè)產品和數(shù)百種食品。在鮮紅薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以進一步加工成粉條、粉絲、粉皮等粉制品。另外用紅薯淀粉還可以制成變性淀粉、檸檬酸、酒精等，在醫(yī)藥上可以用來生產醫(yī)藥用的包裝塑料、藥片填劑和青霉素及核苷類物質。 紅薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉條可以增值1.5－2倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，綜合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉絲、或精制粉絲、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。還有紅薯的莖尖、葉柄等制成蔬菜進行綜合加工效益更高。 總之，紅薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。 正因為紅薯巨大的使用價值和良好的市場前景，所以它對促進我國相關食品行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，隨著科學技術的進步，食品深加工已經(jīng)越來越被世界重視，特別是便餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中紅薯原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產業(yè)之一。 我國是世界最大的紅薯生產國。但在我國絕大部分紅薯被直接用作飼料和食用，紅薯的附加價值并沒有得到很好的挖掘。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營養(yǎng)價值。究其原因主要是缺少加工設備，特別是分選機械。而從國外引進設備價格昂貴，生產成本高，致使國內該產業(yè)發(fā)展緩慢。因此研究設計出一套成本低、結構簡單實用以及分選效率高的紅薯分選機是紅薯深加工承上啟下的關鍵設備，對紅薯深加工流程有著重要的影響。 ? 二、紅薯分選機國內外研究現(xiàn)狀 近年來，隨著農業(yè)科技的發(fā)展和人民水平的提高， 國內外紅薯品種越來越多，人們對紅薯的品質也有了更高的要求。為了提高紅薯的加工質量和出品等級，需要對紅薯進行嚴格的質量分級和大小分級。目前，我國具備先進紅薯分選設備的企業(yè)很少，有大型生線的企業(yè)也僅僅是對質量和大小進行分選，裝備比較落后。因此，市場上銷售的紅薯大多數(shù)依靠機械配合人工的方式實現(xiàn)分級。人工分級的主要缺點是：勞動量大、生產率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅薯分選難以實現(xiàn)快速、準確和無損化。截止到目前為止，國內外已有不少學者及科研人員在此領域取得了重大進展。根據(jù)紅薯檢測指標的不同，紅薯分選機大致可分為大小分選機、重量分選機、外觀品質分選機和內部品質分選機。 ? 2.1 大小分選機的研究現(xiàn)狀 ? 大小分選機是按照紅薯大小進行分選，在紅薯分選機中應用最為廣泛。目前可用于紅薯分選的方法有篩子分選法、回轉帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等 。其中，前3種方法由于各自存在不同的缺點而未能推廣使用。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機構、V型槽導薯板、分選滾筒、接薯盤及傳動系統(tǒng)組成。工作時，紅薯由傾斜輸送器提升后，先經(jīng)手選裝置由人工剔除傷殘果，然后通過輸送帶送人薯箱，打開料門，輸送至導薯槽板。在此，紅薯自然分行滾動，不會出現(xiàn)紅薯堆積和阻礙現(xiàn)象。分選滾筒開有孔徑逐級增大的圓孔，紅薯從V型導薯槽板流至滾筒外邊進行自動校徑的分選。小于分選孔的紅薯先從第一滾筒分選孔落人接薯盤，大于分選孔的則經(jīng)V型導紅薯槽繼續(xù)向前滾動，直至遇到相應分選孔落下，于是在不同的接薯盤可得到不同等級的紅薯。此分選裝置結構簡單，對紅薯損傷小，成本較低，分選精度和效率較高，適用于球形和近似球形物料的分選，在國外應用較廣。為了減少紅薯碰撞，提高好薯率，有的大小分選機是利用浮力、振動和網(wǎng)格相配合的辦法進行分選，但有關此方面的報道較少。 由以上可知，紅薯大小機械式分選法中，滾筒式分選法是最優(yōu)的一種。另外，隨著電子技術和計算機圖像技術的發(fā)展，采用光電傳感器或CCD攝像機對紅薯的大小進行測量判別已成為此類分選機的機對紅薯的大小進行測量判別已成為此類分選機的研究熱點。因為它們是對紅薯的大小進行不損傷的非接觸性計量，適用于任何種類的紅薯。馮斌、汪懋華 研究了一種基于計算機視覺的紅薯大小檢測方法，試驗表明該方法檢測速度快、正確率高、適用范圍寬，能夠滿足紅薯自動檢測要求。 ? 2.2 重量分選機 ? 按重量進行分選的分選機械早期是利用杠桿原理進行分選的。目前，機械式重量分選機主要有固定衡量秤體、運動輸送盤式和固定限位裝置、運動衡量秤體式兩種機型 。機械式重量分選對紅薯的損傷較小，而且具有較廣的通用性，但是由于各種誤差及摩擦影響等分選精度不是很高。近年來，隨著計算機和稱重傳感技術的迅速發(fā)展和現(xiàn)代科學技術的相互滲透， 電子稱重技術及應用有了新的發(fā)展?；诖耍?國內外已開始研制電子稱重式分選機。電子稱重式分選機 一般采用壓力傳感器稱量紅薯，微機系統(tǒng)對傳感器輸出信號進行采樣、放大、濾波、模數(shù)轉換、運算和處理，并控制機械執(zhí)行機構進行分選。王新亭等 在現(xiàn)有電子稱重式紅薯分選臺的基礎上，對其測控系統(tǒng)進行了重新研制，將原有的Pc機控制替代為單片機控制。由于系統(tǒng)采用微機控制，可按需選擇準確的分選基準，具有更高精度和更高的控制靈活度，在實際中具有更廣的應用前景。以色列ESHET EILON公司、 美國AUTOLINE公司生產的電子稱重式分選機，在分選檢測技術上已經(jīng)很成熟，工作效率高，并具有較高的分選精度。但是由于該設備操作較為復雜，而且設備成本較高，難以在我國推廣使用。我國對該類型紅薯分選機的研制尚處于起步階段，需要科研人員充分利用國外已經(jīng)取得的研究成果，研制適合于我國實際情況的電子稱重式分選機。 ? 2.3 外觀品質分選機 ? 外觀品質分選機是按紅薯的大小、表面缺陷、色澤、形狀、成熟度等進行分選的分選機。其分選方法包括：光電式色澤分選法和計算機圖像處理分選法。色澤分選法是根據(jù)顏色不同反射光的波長就不同的原理對紅薯顏色進行區(qū)分。而計算機圖像處理分選法是利用計算機視覺技術一次性完成果梗完整性、果形、紅薯尺寸、果面損傷、成熟度等檢測，可以測得紅薯大小、果面損傷面積等具體數(shù)值， 并根據(jù)其數(shù)值大小進行分類 。國內外學者在利用計算機視覺技術對紅薯外部品質檢測方面進行了大量的研究，并取得了重大進展。在缺陷檢測方面，Tao Y等研制出的基于計算機視覺的蘋果缺陷檢測系統(tǒng)，達到了快速和全面檢測的效果。Leemans V 等研究了一個基于缺陷特征的紅薯實時分級方法。該方法的準確率可達73％，其中錯誤發(fā)生的一部分情況是良性的，而另一部分則由于缺陷是曬傷或撞傷，或者缺陷太靠近果梗和花萼很難被檢測到。在顏色檢測 ?方面， 目前普遍采用色度直方圖計算各色度的累計值作為分級特征，且識別的方法仍然是統(tǒng)計模式方法居多。Kazuhiro 采用二級神經(jīng)網(wǎng)絡對蘋果進行顏色分級，通過將蘋果果面沿花萼／梗方向分區(qū)并分別進行處理，解決了因蘋果果面曲率不同而引起的反射梯度不同的問題。在國內，為實現(xiàn)蘋果顏色的在線檢測，李慶中等 設計了蘋果顏色自動分級系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)了實時分級的要求。在果形檢測方面， 目前描述蘋果形狀的方法有多種，包括編碼法、統(tǒng)計法、幾何結構法和光譜法等。邊界編碼法雖然能夠準確地描述蘋果的形狀，但數(shù)據(jù)量大而且壓縮困難。 ? 2.4 內部品質分選機 ? 內部品質包括紅薯的糖度、硬度、酸度和內部缺陷等指標，通常紅薯內部品質主要依靠破壞性檢驗方法。目前用于紅薯硬度的檢測方法主要有變形法和聲學法。但由于變形法只能測量紅薯的局部硬度，聲學法易受噪音和機械振動的影響等而限制了其應用。而近紅外法和核磁共振法可用于紅薯糖度、硬度的檢測。近紅外光譜技術在農產品內部品質檢測方面發(fā)展較快，具有檢測速度快、可同時檢測多種內部成分等優(yōu)點。其基本原理是當用近紅外光照射紅薯時，不同的紅薯內部成分對于不同波長的光學吸收和散射程度不同，而內部光譜也會隨著紅薯內部成分質量分數(shù)的不同而發(fā)生變化。利用這一特性，即可根據(jù)近紅外光譜特征分析紅薯中的主要成分及其質量分數(shù) 。何東健等 。 利用近紅外分光法檢測紅薯內部品質，結果表明：近紅外分光法不但能檢測紅薯糖度、酸度， 而且能檢測內部缺陷，完全滿足在線檢測紅薯內部品質的要求。劉燕德等應用近紅外漫反射光譜分析技術設計了一種近紅外光譜紅薯內部品質自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速地用于紅薯內部品質的無損檢測和分級。核磁共振技術作為一項新的檢測技術在紅薯內部品質檢測方面也有著較大的發(fā)展?jié)摿?。Kim等 設計了1臺NMR在線分級設備并進行了測試， 發(fā)現(xiàn)鱷梨在帶50mm／S的狀態(tài)下，所得油水的共振峰值比值與成熟度的相關系數(shù)高達0．970。Chaughule等使用自由感應衰減(FID)譜的方法對人參果中的可溶性碳水化合物進行了測定。Zion等 提出一種基于MRI進行計算機檢測的快速方法，并對不同品種的蘋果進行損傷檢測，取得了較好的試驗結果。另外，用超聲波檢測西瓜的內部空心已比較成熟。其它缺陷的檢測目前有：x射線分析法、計算機視覺檢測方法、介電特性檢測方法、電子鼻技術等。利用計算機視覺技術對農產品內部品質進行無損檢測也是近幾年研究的一個熱門課題，到目前該技術已比較成熟，應用也日趨廣泛。隨著嗅覺傳感技術的不斷發(fā)展，電子鼻技術也得到了廣泛的研究與應用。Lakshmi 等通過對變化的電子鼻傳感器數(shù)據(jù)進行了多元分析，把蘋果按成熟度分成未成熟、成熟和過成熟3種等級。通過判別式分析法， 電子鼻技術的正確分級率達83％。 ? 三、主要參考文獻 ? 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