紫菜干燥设备零部件设计与结构改进

摘要：紫菜加工工艺中干燥是很重要的环节。根据我国国情研制的紫菜干燥装置，对零部件进行优化设计，改造了干燥装置的结构，降低了劳动强度，改善了卫生条件，并降低了干燥成本，在实际生产中有很高的应用价值。

关键词：紫菜 干燥 装置 结构改进

国内外对于紫菜设备的开发比较少，我国现在处于比较落后的情况，2006年中国发明了具有自主知识产权的第一台紫菜收割机，陕西科技大学与宁波企业联合研制了连续成形紫菜加工设备，紫菜的成型和烘干设备国内研究也比较少，主要是使用离心设备、紫菜薄片连续干燥方法、节能型干燥设备等。国内此设备成型和干燥利用造纸机设备和离心力原理的设备还没有。该产品对于打破紫菜加工领域内日本、韩国独霸的局面，家庭现代化的国内紫菜加工有着深远意义。

1 紫菜干燥设备研究现状

1.1 工作原理

利用造纸机械设备和离心机原理来实现食品、紫菜干燥脱水的项目研究现在还很少，本设计主要的有网带式紫菜干燥机的布料方法及设备。实现脱水机干燥通过以下流程来实现：紫菜洗涤-切段-形成悬浮液-布浆-自然滤水-真空吸水-多级离心脱水-热风干燥-剥离-干网加工。

1.2 传统加工存在问题

传统的紫菜加工，就目前中国的情况而言，主要有两种：一种是采用连续压力的方法使紫菜脱水，一种是采用离心机脱水。就这两种机械而言，连续的压制自动化程度高，生产效率高，需求人员少，人力成本低，但由于采用压制工艺，使得紫菜口感硬，品质差。纯粹采用离心机脱水的设备，要靠大量的人力进行摆盘，容易出现问题，而且人员需求大，生产效率低，利润小。

2 紫菜干燥设备零部件设计

2.1 干燥系统启动电机的选择

电动机传统启动方式有自耦减压Y/△减压、延边△减压及串电抗器减压（磁控式），控制线路简单，启动转矩不可调并有二次冲击电流，对负载有冲击转矩。本设计的启动器采用先进的软启动装置，实现软启动、软停车、多功能保护等。主电路图见图1，软启动与软停车的电压曲线见图2，图3。

设计可采用一拖二办法，用一台软启动器控制两台电机，可以实现顺次启动，停止两台电机。改方案主要优点是节约软启动器，减少投资，性价比高。

2.2 辊子基本尺寸和结构

为保证辊筒刚度，我们选择铸造结构的辊筒，材料为铸铁（HT200），空心结构，壁厚50mm。其结构如图4所示，现根据排列顺序部分对的结构尺寸设计如下：

辊子1为例，类型为驱动辊，外径300mm，厚度50mm，长800mm。三个类型辊子的质量M、重量Q。分别计算如下：下标1代表直径为300mm，下标2代表直径为200mm，下标3代表直径为250mm。M1=168.9KG，M2=183.6KG，M3=137.1KG。QI=1656N，Q2=1800.16N，Q3=1344N。

2.3 真空吸水箱

真空吸水箱的脱水过程一般有三个阶段，最初，湿紫菜含水量很高，水分是在真空压差的作用下过滤而排出，为自由脱水阶段。随后，湿紫菜在压差作用下被压缩，发生压缩脱水，最后，空气开始穿透紫菜纤维间的一部分随气流带入吸水箱内，成为动力脱水。实际的脱水效率，一般是自由脱水的压缩脱水，选择合适的真空度，使各个真空吸水箱上湿紫菜的脱水速度都接近于紫菜的最大排水速度，从而提高脱水效果。

3 紫菜干燥设备结构分析

该装置结构图如图5所示，工作流程是：首先将新鲜紫菜洗涤干净后，用机器切成长度小于12cm的段，加入清水，将混合液送入到流浆箱，流浆箱将其均匀地分布在成形网上，经过多次滤水，再经过真空吸水箱脱水后，紫菜进入到上网与成形网的夹缝中，接着随着多级离心脱水后，紫菜被导气流先后从上网和成形网上剥离，并被抛洒堆积在低速移动的干网上，厚度不超过10cm。同时由网下向上喷出的热风对紫菜进行进一步的脱水干燥，并通过阻力使紫菜已合适的速度落于干网，设计成形网与干网的速比在1：20之间。随后进入后续加工。

实现该方法的布料设备由左端辊（1）、胸辊（2）、一组离心辊、成型网驱动辊（14）顺序排列，在左端辊（1）的上方设置流浆箱（23），在胸辊（2）与下驱辊（14）之间设置的一组离心辊，第一个离心辊（3）位于胸辊（2）的右下方，第二个离心辊（19）位于第一个离心辊（3）的右上方。第三个离心辊（7）位于第二个离心辊（19）的右下方，其余离心辊依次排列，离心辊的直径逐个减小，最小离心辊（8）靠近下驱动辊（14）。在下驱动辊（14）的左上方设置驱动辊（15），左下方设置纠辊（9），在左端辊（1）与下纠偏辊（9）之间设置张紧辊（4）和导辊（6），无端的成型网（5）依次绕过胸辊（2），所有离心辊、下驱动辊（14）、下纠偏辊（9）、下张紧辊（4）、导辊（6）、左端辊（1）、构成成型网（5）回路，吸水箱（22）位于左端辊（1）与胸辊（2）之间的成型网（5）的下方，下喷嘴（10）位于最小离心辊（8）与下驱动辊（14）之间的成型网（5）下面，靠近下驱动辊（14），从下喷嘴（14）喷出的气流将紫菜从成型网（5）剥离。

在下驱动辊（14）的右下方设置干网回头辊（11），干网（13）从此处掉头向干燥箱移动，位于干网回头辊（11）右偏上的热风喷嘴（12），喷出的热风经过干网（13）后，对紫菜进一步的脱水并减缓紫菜在干网（13）上的着落速度。

在离心辊上设置上张紧辊（17），在胸辊（2）的左偏上方设置回头辊（21），无端的上网（20）依次绕过胸辊（2），所有离心辊、上驱动辊（15）、上张紧辊（17）、上回头辊（21）、构成成型上网（20）回路，在直径最小离心辊（8）与上驱动辊（15）之间的上网（20）靠近最小离心辊（8）处设置上喷嘴（16），从上喷嘴（16）中喷出的气流将紫菜从上网剥离。

1-左端辊；2-胸辊；3-第一离心辊；4-下张紧辊；5-成形网；6-导辊；7-第三离心辊；8-最小离心辊；9-下纠偏辊；10-下喷嘴；11-干网回头辊；12-热风喷嘴；13-干网；14-下驱动辊；15-上驱动辊；16-上喷嘴；17-上张紧辊；18-第四离心辊；19-第二离心辊；20-上网；21-上回头辊；22-吸水箱；23-流浆箱

4 结论

使用装置实现了紫菜在干网上均匀分布，紫菜经过脱水后，紫菜口感好，人工成本降低，机械化程度提高，生产效率大大提高，人工参与少，符合食品生产卫生要求，适应于大批量生产，提高了紫菜生产的经济效益。

参考文献：

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