發(fā)布時(shí)間：2020-09-01 18:53

　　 近年來(lái)食品安全和食品在貯藏期間損失量較大等問(wèn)題日益嚴(yán)重,由于食品超高壓加工技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)因而成為倍受關(guān)注的非熱加工技術(shù)之一。食品經(jīng)過(guò)超高壓加工后不僅能夠延長(zhǎng)保鮮時(shí)間,而且能在最大程度上保留食品的色澤風(fēng)味以及營(yíng)養(yǎng)成分。食品超高壓加工技術(shù)協(xié)同溫度處理在一定程度上可以提高滅菌效率和保障食品安全。因此食品超高壓加工技術(shù)在未來(lái)是非常具有潛力的一項(xiàng)高新技術(shù)。本文研究對(duì)象為食品超高壓設(shè)備的關(guān)鍵承壓部件中的超高壓三層組合艙體和立軛組件。超高壓三層組合艙體是食品加工容器,立軛組件不僅是食品超高壓設(shè)備的裝配基體,而且還要承受設(shè)備幾乎所有的軸向力。目前,超高壓三層組合艙體和立軛組件在安全和加工制造方面方面仍有待于進(jìn)一步深入研究及優(yōu)化以滿(mǎn)足實(shí)際食品加工中的應(yīng)用。在安全方面降低應(yīng)力和變形量以及在加工制造方面降低難度十分重要。因此該研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,本文研究的具體內(nèi)容如下:1.基于厚壁圓筒基礎(chǔ)理論和傳熱理論,分別對(duì)超高壓三層組合艙體的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)、熱-結(jié)構(gòu)耦合狀態(tài)進(jìn)行理論求解計(jì)算,為提高計(jì)算效率和計(jì)算的準(zhǔn)確性,編寫(xiě)了MATLAB GUI程序。2.運(yùn)用ANSYS Workbench軟件對(duì)超高壓三層組合艙體進(jìn)行仿真,得到了溫度分布以及預(yù)應(yīng)力狀態(tài)和熱-結(jié)構(gòu)耦合狀態(tài)下的應(yīng)力分布數(shù)值,并與MATLAB GUI程序的理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,溫度相對(duì)誤差均小于0.006%,應(yīng)力相對(duì)誤差均小于0.5%,間接說(shuō)明理論計(jì)算和有限元模擬的準(zhǔn)確性,同時(shí)進(jìn)一步分析了不同溫度狀態(tài)下等效應(yīng)力變化規(guī)律。3.運(yùn)用ANSYS Workbench軟件對(duì)立軛組件的不同壓力狀態(tài)下進(jìn)行仿真,得到了應(yīng)力和變形量規(guī)律,同時(shí)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。以降低等效應(yīng)力和變形量為目標(biāo)對(duì)該組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),改進(jìn)后立軛組件的等效應(yīng)力和變形量分別下降了17.13%和20.00%,立軛的端部軸向變形量下降了19.69%,半圓塊的等效應(yīng)力和變形量分別下降了21.78%和20.00%,同時(shí)保證了立軛組件具有良好對(duì)中性,在一定程度上提高了設(shè)備的的安全性。4.運(yùn)用ANSYS Workbench軟件對(duì)超高壓三層組合艙體熱-結(jié)構(gòu)耦合狀態(tài)進(jìn)行響應(yīng)面和靈敏度分析,得到相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及溫度與等效應(yīng)力的影響趨勢(shì)和程度。同時(shí)以降低艙體的等效應(yīng)力峰值和過(guò)盈裝配難度為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后內(nèi)艙、中艙、外艙的等效應(yīng)力分別下降5.27%、0.88%、0.90%,內(nèi)艙和中艙的過(guò)盈量下降25.21%、中艙和外艙的過(guò)盈量下降34.24%。5.以某公司的食品超高壓設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)測(cè)量超高壓三層組合艙體熱-結(jié)構(gòu)耦合狀態(tài)在不同壓力值下的外艙外壁的徑向膨脹值,與ANSYS Workbench模擬值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了熱-結(jié)構(gòu)耦合仿真的準(zhǔn)確性。本文對(duì)食品超高壓設(shè)備的關(guān)鍵承壓部件中的超高壓三層組合艙體和立軛組件進(jìn)行了相關(guān)研究,該研究可為食品超高壓設(shè)備關(guān)鍵承壓部件的設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位單位】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TS203
【部分圖文】：

成為了倍受關(guān)注的社會(huì)焦點(diǎn)之一。食源性疾病每年影響著很多人，特別是嬰幼兒和老人。如圖1-1 所示，食源性疾病是指致病因素通過(guò)食品載體進(jìn)入人體而引發(fā)的腹瀉或腸道傳染病。每年全球范圍內(nèi)由于食用含有致病體的食品而患上食源性疾病的患者有多達(dá) 6 億人。圖 1-1 食源性疾病的定義除此之外，如圖 1-2 所示，我國(guó)每年糧食、肉類(lèi)、果蔬類(lèi)以及一些名貴的中草藥在貯藏期間損失量較大。如何提高食品質(zhì)量、保障食品安全以及減少食品在貯藏期間的損失一直是食品科學(xué)方面研究熱點(diǎn)之一。為解決食品品質(zhì)及安全和食品損失問(wèn)題，主要從食品加工、貯藏以及保鮮等方面尋找解決方法。傳統(tǒng)的食品加工、貯藏以及保鮮方法存在著設(shè)備能耗大，加工后或貯藏保鮮后存在食品品質(zhì)不佳以及化學(xué)藥劑殘留等一系列問(wèn)題。目前食品科學(xué)方面工作者正在積極探索食品加工以及貯藏保鮮方面的新技術(shù)。圖 1-2 糧食、肉類(lèi)、果蔬類(lèi)、名貴中草藥霉變?cè)诋?dāng)今的食品加工領(lǐng)域，熱加工技術(shù)依然是食品加工的核心技術(shù)[1]。如圖 1-3 所示，當(dāng)今食品科學(xué)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是安全和質(zhì)量，其中質(zhì)量主要包括營(yíng)養(yǎng)、色澤風(fēng)味以及口感。

圖 1-1 食源性疾病的定義除此之外，如圖 1-2 所示，我國(guó)每年糧食、肉類(lèi)、果蔬類(lèi)以及一些名貴的中草藥在貯期間損失量較大。如何提高食品質(zhì)量、保障食品安全以及減少食品在貯藏期間的損失一直食品科學(xué)方面研究熱點(diǎn)之一。為解決食品品質(zhì)及安全和食品損失問(wèn)題，主要從食品加工、藏以及保鮮等方面尋找解決方法。傳統(tǒng)的食品加工、貯藏以及保鮮方法存在著設(shè)備能耗大加工后或貯藏保鮮后存在食品品質(zhì)不佳以及化學(xué)藥劑殘留等一系列問(wèn)題。目前食品科學(xué)方工作者正在積極探索食品加工以及貯藏保鮮方面的新技術(shù)。

圖 1-3 當(dāng)今食品加工中需解決的科學(xué)問(wèn)題活水平和生活質(zhì)量的提升，人們倍加重視食品的安全、營(yíng)養(yǎng)、色品超高壓加工技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng) HPP)是一種新興的非熱加工技術(shù)[2-4]。相高壓加工后，一方面可以殺滅細(xì)菌，延長(zhǎng)保鮮時(shí)間，從而保證食大程度上保持食品原有的風(fēng)味色澤及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。相比輻照和微加工技術(shù)具有節(jié)約能源、減少污染的優(yōu)點(diǎn)。食品超高壓加工技術(shù)“二十一世紀(jì)十大尖端科技”之一[5-6]。上超高壓協(xié)同溫度對(duì)食品進(jìn)行處理能提高滅菌效率，保障食品安的要素之一，積極采取超高壓協(xié)同溫度可以進(jìn)一步提高滅菌效率工技術(shù)已成為超高壓食品加工研究的重要方向。對(duì)不同的細(xì)菌施菌效果是不同的。超高壓協(xié)同溫度滅菌比較復(fù)雜，需要不斷通過(guò)等發(fā)達(dá)國(guó)家在食品超高壓加工設(shè)備方面已有了進(jìn)一步的發(fā)展。由備的研發(fā)和生產(chǎn)制造方面起步較晚以及工業(yè)水平的限制，中國(guó)在

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4 蘇

本文編號(hào)：2810127