新型果蔬超声波清洗设备的研究与开发

超声波清洗作为一种先进、高效的清洗技术,在国内外得到了越来越广泛的应用。文中以超声波和气泡作为果蔬清洗的动力,研究优化了超声波声功率密度、气泡强度和清洗时间等工艺参数,实现了较好的清洗效果,研制的清洗机械适用于多种果蔬的清洗,尤其适合叶类蔬菜和鲜嫩水果的清洗,克服了传统果蔬清洗机械对叶类蔬菜和鲜嫩水果清洗时损伤过大的弊病。     

整叶类蔬菜清洗机设计与试验

针对整叶类蔬菜清洗过程中整叶、低损伤、有序的要求,设计了以气浴和水流为清洗动力的整叶类蔬菜清洗机。确定了清洗工艺流程,进行了清洗机整体结构设计,针对菜叶遇水粘附、上浮等清洗难点,模拟人工清洗过程,设计料筐周期性上下振动方式清洗。对清洗机清洗槽和过滤装置、气泡发生装置、水流喷射装置等关键部件进行设计,实现设备自动化运转。针对喷气管路进行流体动力学模拟仿真,对不同气流流速下的气相分布情况进行研究,确定气流流速范围为2~8m/s,用以指导风泵的选型。选定气流流速6m/s作为参数,对不同喷气孔径、喷气孔间距的管路进行模拟仿真,以气相分布均匀程度作为评价指标,得出最优管路参数为喷气孔径8mm、喷气孔间距50mm。以整棵菠菜为清洗物料,选定清洗量、清洗时间、气浴强度作为因素,各选定三水平,同时设定空白列,进行四因素三水平正交试验。清洗试验以破损率和洗净率作为评价指标,按照破损率和洗净率各占0.5的权重进行正交试验分析和方差分析。清洗试验结果表明,清洗量、清洗时间、气浴强度对菠菜洗净率、破损率影响显著,最佳菠菜清洗参数清洗量为4kg、清洗时间为120s、气浴强度为5m/s。     

超声波果蔬清洗机工作参数的试验及优化

为了优化干制圣女果清洗时的工作参数并提高清洗质量,采用RS-3500B超声波清洗机进行了相关试验。选择未经过人工分拣含水率在10%~25%干制圣女果为原材料,以洗净率和破损率为指标,通过预试验、正交试验和验证试验,分析了超声波功率、清洗时间、清洗液温度的影响。试验发现,影响洗净率和破损率的最主要的因素为超声波功率,其他因素对破损率的影响并不显著。当超声波频率为28Hz时,最适合干制圣女果的清洗,当清洗时间、清洗液温度和超声波功率分别为3min,50℃和500W时,洗净率和破损率分别为94.8%和0.83%,为圣女果清洗企业的生产提供了最佳工作参数,满足了商品化生产要求。     

QXJ—M多功能清洗机的引进示范试验研究

QXJ—M多功能清洗机引进后试验测定表明，该机设计合理，利用设备中气泡的气蚀作用对产品进行清洗，解决了叶菜类蔬菜难以机械清洗的难题，清洗效果明显，损伤力小，能适应各类蔬菜的清洗，设备材料均符合食品卫生要求，能够达到8小时清洗蔬菜10吨的要求。     

我国蔬菜清洗技术的研究现状与展望

蔬菜清洗是蔬菜加工过程中的重要的环节,它直接影响蔬菜加工的质量.随着人们生活水平的提高,蔬菜需求量不断增加,推动了蔬菜清洗技术的发展.探讨了蔬菜加工中应用的各种清洗技术,简要阐述了我国蔬菜清洗技术的未来发展方向.     

蔬菜清洗机耗水性能测试方法

耗水率是评价蔬菜清洗机耗水性能的参数,与蔬菜的脏污程度和洗净程度有关,还与清洗水脏污程度有关。为此,在研究了蔬菜清洗机耗水性能影响因素的基础上,提出了用蔬菜致浊率和清洗水浊度等条件参数,综合耗水量参数,对清洗机耗水性能进行评价,并确定其测试方法。通过对硕果牌蔬菜清洗机进行试验测试,结果表明,清洗机耗水率与蔬菜的致浊率有关,用致浊率描述蔬菜的脏污程度(或洁净程度)作为测试计算清洗机耗水率的条件参数,可以客观反映清洗机在特定条件下的耗水性能。清洗水水质要求是清洗过程更换清洗水的依据,也是计量清洗机耗水率的影响因素。在清洗的蔬菜种类、脏污程度和清洗水水质状况得以描述的前提下,才能够通过测量清洗机的耗水量掌握清洗机的耗水性能。     

基于Fluent的韭菜气吹清洗系统的设计与试验

目前,国内部分根茎类蔬菜清洗技术已经有了不错的进展,但叶菜类等易损伤蔬菜的清洗技术进展缓慢,急需清洗技术相关的理论体系与设备。为此,创新性地采用气吹式清洗方法,运用Fluent软件分析计算得到流场结果与韭菜的风压分布,确定了韭菜受力最大值集中点,即分别在迎风面、韭菜叶中部、根部及正对喷嘴的位置,且这些位置在实际中会产生一定的位移量。同时,结合速度云图与筛网空隙反馈,提出优化喷嘴流速的解决方法并通过三因素二次旋转正交组合试验与台架试验综合测得数据:当清洗量为0.993kg、清洗时间为46.693s、气吹强度为2.391m/s时,气吹效果最好,洗净率86.3%,破碎率3.5%。研究结果为易损伤蔬菜的清洗方法与流程提供了理论基础与方向。     

蔬菜清洗技术和杀菌剂发展研究

从不同的清洗方式入手,介绍蔬菜采后清洗方式的原理、特点、适用范围和作用,以及相关清洗机具的研发应用现状,总结常用清洗液的消毒杀菌剂优势和缺点,提出蔬菜清洗技术和杀菌剂的发展建议,为提高我国蔬菜清洗技术的水平提供借鉴。     

爆气扰水式蔬菜清洗机的研究设计

蔬菜清洗机是通过水与蔬菜的相互搓檫作用对蔬菜进行清洗的设备.其主要清洗泥土、小虫或施药后的残留物,使蔬菜具有一定的清洁度,以满足市场商品化的要求.为此,论述了一种小型蔬菜清洗机的工作原理、水中爆气的控制过程、整机配置及主要技术参数的确定.试验证明,该机工作效率高,清洗效果好,对蔬菜没有破坏作用,劳动条件好.     

颗粒农产品连续非淹没式水射流振动清洗过程数值模拟

为提高颗粒型农产品的洗净率,提出了连续非淹没式水射流振动清洗方案,进行了颗粒运动分析和水射流冲击、颗粒间接触的力学分析,建立了清洗过程的FLUENT-EDEM耦合仿真模型,在振幅、喷头形式和清洗靶距确定的前提下,探讨了振动槽振动频率和初始角、喷嘴入口压力和方向角对洗净率的影响,并进行了试验验证。结果表明:喷嘴入口压力和方向角对洗净率影响最大,而振动槽振动频率和初始角对洗净率影响较小;在喷嘴方向角为π/3,振动槽振动频率为3 Hz时,清洗效果最佳;仿真与台架试验验证结果一致。     

超声波臭氧组合果蔬清洗机设计与试验

通过融合超声波和臭氧两项清洗技术,设计了集去污、灭菌、降解农药残留等功能为一体的超声波臭氧组合果蔬清洗机.该机通过设计清洗自动控制程序,制定自动清洗工艺,设有喷淋漂洗、超声臭氧清洗和二次喷淋3个清洗过程,可完成果蔬全自动清洗.采用相向错位配置喷淋装置,结合程序控制,清洗过程中可使果蔬等发生间断性扰动和翻滚,实现换位清洗,提高清洗均匀性,增强臭氧混合效果.草莓清洗试验表明,本机对草莓品质无影响,灭菌率超过90％,对敌敌畏、乙酰甲胺磷和乐果等农药的降解率均为85％左右,灭菌、去污、降解农药残留效果显著.     

涡流热喷清洗机的设计

一种涡流热喷清洗机，它含有空气压缩机、储水罐、电动擦洗盘、喷射器和涡流管，它利用了涡流管的制热效应和喷射器的引射作用，将压缩空气分离成冷和热两种气流．用热气流引射清洁水，即刻形成热水汽，方便洗车，具有节水、节能、使用安全可靠方便等特点。     

气泡在横流中的几何及动力学特性

为研究横流中气泡的几何特征和动力学特征,采用向循环水洞中通气的方法形成气泡,利用高速摄像技术对气泡的形态及演化过程进行采集,并基于MATLAB软件编写特定算法,对获得图像中的气泡特征参数进行提取.对气泡的初生形态、受力分析、运动轨迹、上升角度、尺寸与脱离频率进行分析,并获得了气泡终速度和当量直径的线性关系,通过量纲一数的分析,将气泡纵横比与韦伯数相关联,得到以下结论:随着雷诺数的增加,气泡脱离尺寸减小,脱离角度增加并且脱离频率呈线性增加趋势;气泡运动轨迹与静水环境中相似,分为直线段和振荡段,上升角度变化呈正弦规律且随雷诺数增加而逐渐稳定.轨迹随着水流速度的上升逐渐倾斜接近于直线,振荡段摆幅降低;气泡的终速度随着当量直径的增加迅速减小,小气泡的速度上升速度较快;高雷诺数下气泡形变与表面张力的关联可以忽略.     

叶菜精量直播部件气力式窝眼排种器设计

针对叶菜类种子粒径小、播量大、形状不规则，传统排种器难以实现精密播种的现状，设计一种叶菜精密播种的关键部件气力式排种器。排种器采用正负气压组合式排种原理，可简化播种机排种器结构与数量，提高排种器工作效率与工作质量。性能测试结果表明，在吸嘴吸种时间为1.0 s、气吹吸嘴时间为0.3 s、气针清嘴时间为0.3 s时，生产率、重播率及空穴率综合性能最优，分别为12 800穴/h、3.98%、3.95%。      

微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性及产量的影响

为探究微纳米气泡增氧灌溉技术对水稻节水增产的综合影响,以陆两优996和天优华占为双季早、晚稻试验材料,研究了不同施氮水平下微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性、产量及产量构成因素的影响。结果表明,微纳米气泡增氧灌溉处理的灌水量、排水量和耗水量均低于常规水灌溉处理,早、晚稻水分利用效率(耗水量)分别提高7.78%和8.37%,降雨利用效率分别提高6.03%和24.58%,产量分别提高4.05%和3.35%。同时,微纳米气泡增氧灌溉具有良好的节肥效果。     

微纳米加气灌溉对温室番茄生长、产量和品质的影响

为了探究微纳米加气灌溉对番茄的影响,采用温室小区试验,选择不同的水分控制下限条件,研究了其对番茄生长发育、产量、品质的影响。结果表明,微纳米加气灌溉模式下番茄株高、茎粗、单株叶面积增长速度较常规灌溉得到显著提高,表现为苗期、开花期、坐果期番茄生长优势明显,生长后期增长速度近似相同。基于番茄产量和灌溉水利用效率2个指标条件,微纳米加气灌溉较常规灌溉增长效果更好。微纳米加气灌溉改变番茄产量分布特征,促进番茄提早成熟从而获得更大的经济效益。微纳米加气灌溉对番茄VC量、可溶性固形物和蛋白质均有不同程度提高,有机酸呈降低趋势,对糖酸比的影响不大。综合认为,微纳米加气灌溉应用在温室番茄种植是可行的。     

羊草种子脱出物料风筛清选装置设计与试验

针对目前全喂入联合收获机收获羊草种子过程中存在损失率大、含杂率高的问题,根据清选作业流程,结合羊草种子自身物理特性,搭建羊草种子风筛清选装置,并对清选部件、喂料装置、接料装置进行设计优化。进行风筛清选装置室内性能试验研究,通过单因素试验,得出清选性能随各因素变化的规律,利用响应面试验建立各因素与含杂率和损失率的关系,并对各因素及其交互作用进行分析。最后得出较优工作参数组合为：振动筛转速275 r/min,风机转速985 r/min,喂入量0.087 kg/s,在此参数组合下试验的含杂率为27.3%,损失率为3.3%,风筛清选装置满足设计要求,可为研发羊草等禾本科牧草种子全喂入联合收获机提供参考。     

浑水质量分数对石英砂滤料过滤性能的影响

为了正确评价泥沙颗粒对微灌系统堵塞的影响,试验配置了4种质量分数分别为0.3‰,0.5‰,0.8‰和1‰的浑水,通过微灌用砂过滤器模型,研究了滤后水的浊度、粒径变化以及泥沙颗粒质量浓度随时间的变化规律.结果表明:浑水质量分数影响滤后水浊度和颗粒质量浓度,浑水质量分数大,则滤后水浊度和颗粒质量浓度高;不同质量分数浑水过滤10 min后,滤后水浊度均逐渐下降,而当浑水质量分数增大到0.8‰时,过滤10 min时滤后水浊度极不稳定,滤层截留较多的粒径大于0.1 mm颗粒,也有2%~3%的大粒径颗粒穿过了滤层.当浑水质量分数小于0.5‰时,滤后水中粒径小于0.1 mm颗粒的质量分数增大较少,粒径大于0.1 mm颗粒的质量分数不到1%.随着浑水质量分数的增大,平均浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率均呈负二次曲线变化,当浑水质量分数为0.8‰时,分别达到56.69%和57.61%.大质量分数的浑水具有较大的浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率,但易于造成砂滤层的堵塞,降低其过滤效果、缩短过滤时间.     

双层倾斜振动风筛式蓖麻清选装置设计与试验

蓖麻脱出物组分复杂,清选后含杂率高,且没有专用清选装置,清选效率低,为此设计一种双层倾斜振动风筛式蓖麻清选装置。首先对清选装置总体结构进行设计,采用双层风吹式同步振动结构。其次,对装置的振动筛、清选室、出料口等关键部件进行设计。采用离散元法对清选筛结构进行参数优化,以哲蓖4号为试验物料,测定物料离散元参数,通过单因素试验,分析上筛面筛孔排列型式、筛孔直径、筛面倾角对筛分效率和损失率的影响。确定最佳设计参数为U型筛孔排列、筛孔直径14mm、筛面倾角8°。为了获取最优的工作参数,采用离散元法与计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）耦合方法对清选过程进行仿真分析。对单目标函数进行参数优化,当振动筛振幅为8.43mm、振动筛振频为6.00Hz、气流横向角为40.00°时,蓖麻脱出物的最大筛分效率为98.20%。当振动筛振幅为7.00mm、振动筛振频为7.76Hz、气流横向角为40.81°时,蓖麻籽粒的最小损失率为2.02%。以振动筛的振幅、振频和气流横向角为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,设计了正交组合试验,建立各因素与指标间的数学回归模型,并对模型进行参数优化。结果表明,当振动筛振幅9.00mm、振动筛振频6.16Hz、气流横向角40.00°时,蓖麻清选装置的筛分效率和蓖麻籽粒的损失率最优,分别为97.66%和2.32%。最后,设计出蓖麻清选装置,通过台架试验对最优参数组合进行试验,实际筛分效率与损失率分别为93.15%和6.94%,与预测结果误差在5%以内,同时实际所得到的籽粒含杂率为0.83%,满足使用要求。     

覆膜滴灌条件下土壤改良剂对土壤导气率的影响

为研究覆膜条件下土壤改良剂对土壤导气率的影响,进行田间对照试验分析。结果表明:施加改良剂对土壤颗粒机械组成没有明显改变,但使土壤容重明显减小、饱和含水率升高、田间持水率升高;覆膜条件有保水保墒作用,但阻碍了土壤空气与外界气体的交换,使土壤导气率降低;改良剂的施加改善了土壤结构和土壤物理性状,促进了土壤孔隙内气体流通,使土壤导气率增大;石膏对导气率的改善效果最显著,聚丙烯酰胺(PAM)次之,旱地龙的改善效果最低;PAM和旱地龙的中、高施量比低施量改善效果更显著,石膏的中、低施量对导气率的改善效果相近,高施量处理下导气率为低施量处理的1.12倍。说明土壤改良剂对土壤导气率有较好的改善效果。