加工番茄酱后皮渣双作用分离机理与机构的研究

新疆是世界第二大加工番茄种植和加工中心。生产番茄酱留下的皮渣主要由番茄籽和番茄皮组成，现依靠人工分离籽皮劳动强度大、效率低、成本高，大部分皮渣只能以饲料或肥料形式低价出售，产品附加值低，迫切需要研制高效、低成本的机械化装备来替代人工。本研究拟在前期研究基础上，采用离心筛分原理与斜板沉降原理相结合的双作用分离方法实现番茄籽皮的有效分离。主要研究内容包括：在进行物料特性研究的基础之上，深入探讨影响分离质量的主要因素，建立筛分机构结构参数、工作转速、料液比与分离质量的关系模型；给出斜板参数（斜板孔的大小、形状、分布情况及斜板安装角度等）、二次分离室结构参数对流场分布的影响规律；试制原理样机，进行双作用分离性能试验，修正回归模型，验证流场分布规律,并改进双作用分离机构。本项目研究成果能实现番茄皮渣中籽与皮的有效分离，延长产业链，增加番茄附加值，同时能为"固固液"三相物料的分离提供理论依据。

新疆是世界第二大加工番茄种植和加工中心。生产番茄酱留下的皮渣主要由番茄籽和番茄皮组成，番茄籽可以榨油、提取植物蛋白等；番茄皮是一种比较好的膳食纤维来源，且含有丰富的番茄红素。目前番茄酱后皮渣主要依靠人工进行分离,劳动强度大、效率低、成本高，只有少量的酱后皮渣依靠人工分离，大部分皮渣只能以饲料或肥料形式低价出售，附加值极低。迫切需要研制高效、低成本的机械化装备来替代人工。本研究采用离心筛分原理与斜板沉降原理相结合的双作用分离方法实现了番茄籽皮的有效分离。借助fluent分析了初次分离与二次分离的流场分布规律，设计搭建了双作用酱后皮渣分离试验台并进行了试验研究，确定了酱后皮渣双作用分离装备的最优化参数。. 在物料特性研究的基础上，分析了酱后皮渣的双作用分离机理，设计搭建了以离心筛分装置、斜板沉降装置、喂入系统和传动系统为核心工作部件的双作用酱后皮渣分离试验台。试验台为三级分离结构，采用可组合的模块化结构，更换安装方便，工作部件的结构参数和运动参数可调，可建立不同工况下各因素与溢流损失、分离净度等质量指标之间的关系模型。. 利用SolidWorks建立了初次分离与二次分离的三维几何模型，并gambit前处理软件进行网格划分和边界条件设定，采用fluent求解器的MRF转动模型VOF多相流模型分析初次分离与二次分离的流场分布规律，并利用离散相模型追踪皮渣在分离过程的运动轨迹，为分离装备的优化提供理论依据。. 通过初次分离与二次分离的单因素试验，确定了显著性影响因素的较优水平区间。利用中心复合试验探索了初次分离的显著性影响因素对分离净度和溢流损失的非线性影响关系，并建立了预测回归模型，通过响应曲面优化方法获得初次分离的最优参数组合与最优值。. 利用Box-Behnken试验建立了二次分离的皮渣分离净度和溢流损失与液位高度、沉降斜板间距和沉降斜板倾角的回归方程，确定了酱后皮渣双作用分离装置的最优参数组合，喂入量为230kg/h、刮板转速62r/min、刮板倾斜角度16°、液位高度24mm、沉降斜板间距63mm、沉降斜板角度30°时，皮渣分离净度为0.963，溢流损失为0.016。. 本文采用理论分析与数值模拟方法探索了酱后皮渣双作用分离机理，通过试验确定了酱后皮渣双作用分离装备的最优化参数，同时也为类似固固液物料的分离研究提供了理论依据。