工业豆渣微细粉碎关键技术与装备研究

论文摘要

本文对我国豆制品的产业现状、豆渣的处理利用问题进行分析,对豆渣的营养和保健功能进行论述,在对豆渣的物性特征进行分析的基础上,探讨豆渣有效的粉碎方式。本文对高剪切均质机与高速切割粉碎设备逐一进行研究,借助ANSYS软件对高剪切均质机的关键部件——转子进行建模,分析其高速转动下的变形情况,得到对其进行可靠性分析的研究结果。采用计算流体力学软件——FLUENT,对豆渣物料在剪切均质机内的粉碎过程进行研究,分析齿间周向和径向上的压力场和速度场等,对斜槽齿型流场也进行初步的分析,并与高剪切均质机齿间流场的模拟结果进行比较。利用高剪切均质机和高速切割粉碎设备分别进行粉碎豆渣的试验,借助试验探讨了不同工艺对豆渣粉碎效果的影响,由此确定最适合用于豆渣粉碎的设备,提出工业豆渣无渣化与清洁化处理的方案。本文通过对高剪切均质机与高速切割粉碎设备的理论分析、试验研究,比较后寻找到目前对豆渣进行粉碎的优选设备,为工业豆渣的处理问题提供了借鉴。其中对高剪切均质机转子的可靠性分析、高剪切均质机与高速切割粉碎设备定转子齿间的流场分析,为今后提高高剪切均质机和高速切割粉碎设备的性能研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 课题研究的主要内容
• 第二章 大豆及豆渣相关内容研究
• 2.1 大豆及我国豆制品产业现状简介
• 2.1.1 大豆种子的构造
• 2.1.2 大豆的一般组成
• 2.1.3 我国大豆的分类
• 2.1.4 我国豆制品产业状况
• 2.2 豆渣的作用
• 2.2.1 豆渣的营养功能
• 2.2.2 豆渣的保健功能
• 2.2.2.1 对预防糖尿病的功效
• 2.2.2.2 对预防心血管疾病的功效
• 2.2.2.3 对预防肠癌、利便的功效
• 2.2.2.4 对预防肥胖症的功效
• 2.3 豆渣的处理利用现状
• 2.4 豆渣的物性特征
• 2.5 豆渣有效的粉碎方式
• 2.5.1 大豆纤维形态参数分析
• 2.5.2 大豆纤维力学性能分析
• 2.5.3 大豆纤维流体微团运动与粉碎断裂方式
• 2.5.3.1 大豆纤维流体微团运动
• 2.5.3.2 大豆纤维粉碎断裂方式
• 2.5.3.3 大豆纤维湿法超细粉碎有效方式
• 2.6 微细粉碎技术在豆渣研发中的特点
• 第三章 高剪切均质机与高速切割粉碎设备研究
• 3.1 高剪切均质机研究
• 3.1.1 高剪切均质机简介
• 3.1.2 高剪切均质机的主要结构
• 3.1.2.1 高剪切均质机的转子（均质头）
• 3.1.2.2 高剪切均质机的定子
• 3.1.3 高剪切均质机的特点
• 3.1.4 典型的高剪切均质机
• 3.1.5 高剪切均质机的应用领域
• 3.2 高速切割粉碎设备研究
• 3.2.1 高速切割粉碎设备介绍
• 3.2.2 高速切割粉碎设备粉碎机理
• 3.2.3 高速切割粉碎设备相关参数
• 3.2.3.1 剪切速率
• s'>3.2.3.2 尺寸切割数L_s
• 3.2.3.3 其他主要参数
• 3.2.4 高速切割粉碎技术的特点
• 3.2.5 高速切割粉碎设备的应用
• 第四章 转子可靠性分析
• 4.1 ANSYS 简介
• 4.1.1 ANSYS 的发展历史
• 4.1.2 ANSYS 软件的功能
• 4.1.3 典型的ANSYS 分析过程
• 4.2 转子变形分析
• 4.2.1 转子有限元模型的建立
• 4.2.2 有限元单元的确定及网格的划分
• 4.2.3 转子变形分析
• 4.3 转子可靠性分析
• 4.3.1 可靠性分析概述
• 4.3.2 可靠性分析
• 4.3.2.1 生成分析文件
• 4.3.2.2 可靠性分析
• 4.3.2.3 结果分析
• 第五章 粉碎腔体内的流场分析与比较
• 5.1 计算流体动力学简介
• 5.1.1 计算流体动力学的概念
• 5.1.2 计算流体动力学的特点
• 5.1.3 计算流体动力学的应用领域
• 5.1.4 计算流体动力学的分支
• 5.2 FLUENT 概述
• 5.2.1 FLUENT 软件构成
• 5.2.2 FLUENT 适用对象
• 5.3 定转子间流场模拟分析
• 5.3.1 数学模型分析
• 5.3.1.1 基本假设
• 5.3.1.2 标准κ- ε模型
• 5.3.2 数值模拟
• 5.3.2.1 物理模型的建立
• 5.3.2.2 计算区域、网格的生成及参考坐标系的选择
• 5.3.2.3 定转子边界条件与流体区域的设置
• 5.3.2.4 计算参数的选取
• 5.3.3 数值模拟结果与分析
• 5.3.3.1 叶轮区域的吸入流场
• 5.3.3.2 周向流场的分析
• 5.3.3.3 径向流场的分析
• 5.3.3.4 湍流流场与空化现象
• 5.4 斜槽齿型流场的简单分析
• 5.5 结论
• 第六章 豆渣粉碎试验与工业化处理研究
• 6.1 生料与熟料工艺对豆渣粉碎效果影响的初步试验
• 6.1.1 试验原料
• 6.1.2 试验设备
• 6.1.3 试验步骤
• 6.1.4 试验结果与讨论
• 6.2 高剪切均质机与高速切割粉碎设备粉碎豆渣试验
• 6.2.1 高剪切均质机粉碎豆渣试验
• 6.2.1.1 试验原料
• 6.2.1.2 试验设备
• 6.2.1.3 试验步骤
• 6.2.1.4 试验结果与讨论
• 6.2.2 高速切割粉碎设备粉碎豆渣试验
• 6.3 最佳粉碎设备的确定及工业豆渣无渣化与清洁化处理方案
• 6.3.1 最佳粉碎设备的确定
• 6.3.2 工业豆渣无渣化与清洁化处理方案
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 攻读硕士学位期间发表的论文