1、1毕业设计( 论文)开题报告题目：大型食品真空冷冻干燥设备的设计1题目背景及研究意义真空冷冻干燥是目前国际上最先进的食品保鲜技术。但冻干技术又有其致命的缺点，就是冻干设备投资大，使用能耗高。同国外技术相比，国产冻干设备在生产效率、使用能耗、冻干产品质量等一些关键性的技术指标方面仍有一定的差距。提高冻干设备的生产效率、降低其使用能耗是国产冻干设备急需解决的关键问题。2 大型食品冷冻干燥机的研究现状及发展前景2.1 大型食品冷冻干燥机的研究现状食品冻干机出现于 20 世纪 50 年代后期，其第一代产品与药品冻干机相似，制品装于托盘内，托盘置于搁扳上，搁板与托盘接触进行传热以提供升华热。由于固态食品
2、是松散地堆砌在托盘内，在批量冻干生产时要均匀地装盘、均匀地接触传热是困难的。为了避免接触良好部位的产品局部过热，搁板的温度一般设定较低，因而要使制4品的已干层内残留的斑斑点点的未升华部分得到干燥，就需很长的时间，此外在长圆筒内的搁板上装卸托盘也是很麻烦的。因此这时冻干食品的生产效率低，成本高。如何改善接触传热效率是这一时期食品冻干机竞争的焦点。20 世纪 60 年代中期由于除咖啡外的其他冻干食品的市场量很有限，食品冻干机的制造商们就把精力集中于产品单一、批量大的冻干咖啡的连续冻干机的开发上。针对托盘、搁板、接触传热方式的冻干机生产效率低、装卸困难的缺点，在 20 世纪 60年代后期和 70 年
3、代初期先后开发出振动筛式、旋转滚筒式和刮板式等连续食品冻干机。这些冻干机的共同特点是，制品进入干燥仓后，由振动筛、振动干燥床(或旋转多边形滚筒，或刮板)一边将制品搅拌，一边使之从入口缓慢地输送到出口，在搅拌和输送中干燥。丹麦的 Atlas 公司认为，搅拌输送制品方式会造成至少 1%以上的制品飞散损失，而且飞散损失的制品残留在冻干机内又会污染机器，破坏机器的工作性能。因此他们仍坚持托盘装制品，通过用移动托盘来输送制品的方式，成功地开发出 CONRAD 连续式冻干机，同对也开发出适于品种多样，批量不大的产品的 RAY 型批次式冻干机，这种形式的冻干机很快就占领了欧美市场，也进入到亚洲和其他地区。后
4、来日本、韩国、中国和中国台湾地区等所生产的食品冻干机也都是托盘、辐射加热方式。2.2 大型食品冷冻干燥机的发展前景无论是国产还是国外引进的冻干设备，其相同缺点是价格高，能耗高，投资收回慢。降低成本，减少能耗是冻干机今后的主攻方向。因此，冻干机的研究方向和发展趋势应该是：(1)改进结构、优化设计、降低成本、减少能耗。国外有些冻干机不采用不锈钢制造，而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂，涂层厚度为 0.12-0.20mm，在室温下会发出红外线。加热搁板表面涂高性能远红外发射材料，增强辐射能力；料盘表面处理，增强其吸热能力。(2)保证质量，提高性能。有的厂家生产的冻干机自安装好之后，一直不能投入正常生产
5、；有的冻干机虽然能生产，但能耗太高，产量越大，赔钱越多；还有的冻干机不断出现故障，影响正常生产。因此，冻干机的质量必须保证，可靠性要提高。要提高冻干机的性能，除了保证加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外，还应增强设备新的功能。(3)开发连续式冻干设备。目前生产的冻干机大多是间歇式的，随着工业技术的发展，人民生活水平提高，冻手产品的消费量会增大，因此发展连续式冻干设备、增加冻干产品的产量是必然趋势。(4)提高卫生标准。近年来西方国家在食品生产企业开始推行 HACCP 系统(HazardAnalysisCriticalControl Point)，对食品设备消毒杀菌，卫生管理等提出了严
6、肃5的要求。因此，日本许多厂家纷纷将原有镀锌钢板的干燥仓改为不锈钢干燥仓，因为在向干燥仓通蒸气进行灭菌的过程中，镀锌层会与 6080湿热蒸气发生反应生成微粉，污染食品。3 研究的主要内容设计一台大型真空冷冻干燥设备，冻干面积为 50m。要研究的主要内容：有干燥室箱体的选型，干燥室要设计搁板，确定隔板的结构，干燥室外需要设计绝热结构，捕水器的结构及其余零部件的设计。要求干燥室最好能加清洗装置和消毒装置。4 拟采用的研究的方案大型真空冷冻机按结构可分为干燥室、捕水器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等几个部分。它主要有两种类型：一种是冻干合一型，一种是冻干分离型。前者是将冻干装置置于干燥仓内，干
7、燥过程在干燥仓内一次完成，这种形式减少了冻结食品的运输，但干燥仓内应合理设计干燥搁板、加热板、制冷装置的关系，且对干燥仓需要保温；后者是食品冻结与干燥过程分开进行，将冻结好的食品放入干燥室内进行干燥，干燥室内不含制冷装置，可简化干燥仓的结构。本文设计的是冻干分离型。设计的主要部分是干燥室，捕水器。大型冻干机多数带有液压封盖系统，搁板是活动的，采用间冷间热式，使用冷媒（液氨，氟利昂-12，四氟乙烷）与热媒（热水、蒸汽，空气） 。冻干室和捕水器的制冷系统分成两套，在冻干室中设有搁板，用来搁置冻干的物料。加热通过搁板进行，按照热量的提供方式不同，加热有直接加热和间接加热两种形式。捕水器用来凝结物料升
8、华产生的水汽，一般用管道和干燥室相连，凝结温度要求-40 以下，捕水器的制冷系统制冷量应大于制冷系统的制冷量，温度应低于干燥室制冷温度。真空系统是为了保持干燥室和捕水器中所必要的真空度，并抽出连接管道及阀门处泄漏入系统的空气及不凝性气体。5 研究的方法或措施通过对冻干机中各个系统的分析，对其中的干燥室、捕水器和各个零部件的结构设计和理论的分析计算，确定设计所需要选用的各个零部件， （1）干燥室要设计其大小、形状等；（2）捕水器的大小及其形状；（3）整体的方案结构等等。根据理论和实际相结合设计出符合本课题要求的冻干机。整体方案设计图暂定，如图 1 所示：21蒸汽源 2循环水泵 3干燥室 4阀门
9、5捕水器 6膨胀阀 7冷凝器 8制冷压缩机 9热交换器 10真空泵 11加热调节阀 12恒温循环水罐 13冷却换热器 14冷却调节阀 15蒸汽加热器图 1 冷冻干燥整体结构的示意图工作原理：在冷库中将物料冻结到共晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后将经过前处理的预冻物料装入干燥室内，在低温真空状态下，由加热板导热或辐射方式供给热能，使物料中的水分直接由冰升华成水蒸气。不断升华出的水蒸气，由真空泵组抽至捕水仓内，在一 40左右的排管外壁上凝结。直至按冻干曲线达到规定的要求而停止供热和抽真空，完成物料冻干全过程。当物料冻结后，对搁板加热使之内部水分能够直接升华，捕水器将冻干室内的水蒸气捕捉使之结
10、霜在捕水器上，余下的气体经真空泵抽出。7 前期已开展工作闰土机械外文翻译成品某宝 dian（1）查找和阅读大量国内外相关资料，明确研究课题的相关内容。（2）拟定论文大纲，明确论文的基本分析框架和写论文的思路。（3）对所搜集到的资料进行整理和归集。8 完成本课题的工作方案及进度计划第 1-2 周：查找资料，熟悉课题；写开题报告。第 3-8 周：总体方案的设计，各零部件的计算、分析和选择。第 6-9 周：完成装配图。第 10-13 周：完成零部件的图。第 14-18 周：完成论文及翻译，准备答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 2所在系审查意见：系主管领导：
11、 年 月 日6参考文献1徐成海，邹杰芬，张世伟真空冷冻干燥技术的现状与发展趋势J，第七届全国干燥会议论文集C，1999：366-3702史伟勤，张金妹CIP 在位清洗真空冷冻干燥机的研制报告R，第七届全国干燥会议论文集C，1999：371-3743 郑贤德，赵鹤皋冷冻干燥技术的进展J，全国第五次冷冻干燥学术交流会论文集C ，1997，(7)：1-3 4 徐成海，刘军，王德喜发展中的真空冷冻干燥技术A，第七届全国冷冻干燥学术交流会论文集C，20025 徐成海，赵雨霞，刘运连真空冷冻干燥技术的国内外动态J ，GM 通用机械，2005，(8)：52-546 王宇伟，国内冷冻干燥食品发展状况J，粮油食
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