一 本题来源及研究的目的和意义

1.1  课题的来源：自选题

1.2  研究的目的

马铃薯鲜薯可供烧煮作粮食或蔬菜。世界各国十分注意生产马铃薯的加工食品，如法式冻炸条、炸片、速溶全粉、淀粉以及花样繁多的糕点 、蛋卷等，为数达100多种。但鲜薯块茎体积大，含水量高，运输和长期贮藏有困难。为此，马铃薯片干燥机的设计有望满足马铃薯的储藏、运输、加工要求。

1.3  研究的意义

本课题设计采用热风循环对马铃薯片进行干燥。设备能在理论上为提高马铃薯的储存、运输、加工提供一定的技术支撑。课题的实施是为马铃薯的干燥提供了理论依据。

二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析

2.1  国内现状

从第一届全国干燥会议于1975年6月23日至30日在南京召开，至今已经三十多年了。30多年来，我国干燥技术研究队伍不断壮大。目前我国从事干燥技术研究的大专院校、科研院所、研究单位大约右有50多家，领域涉及食品、粮食、化工、医药、染料、轻工、林业、造纸、硅酸盐、水产业、渔业等行业，全国共有设备制造厂600多家，已形成了一支强有力的干燥科研开发队伍，广泛开展干燥技术的基础研究、工艺研究及工业化研究，使我国干燥技术研究正向世界水平迈进，某些技术领域达到了国际先进水平。

30年来，中国对许多干燥技术实现了工业化。主要有蒸汽回转干燥，喷雾干燥，流态化干燥(普通流化床，振动流化床，内加热流化床、流化床喷雾造粒干燥)，气流干燥，回转圆筒干燥，旋转快速干燥，圆盘干燥，带式干燥，双锥回转真空干燥，桨叶式干燥，冷冻干燥，微波及远红外干燥，粮食干燥等等，常规干燥设备基本可以满足生产的需要，并有部分机型达到国际当代水平并出口到国外。

干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过程的效率和总能耗有较大的影响，还在于它往往是生产过程的最后工序，操作的好坏直接影响产品质量，从而影响市场竞争能力和经济效益。我国有许多产品，就纯度而言已经达到甚至超过国外产品;然而就是由于干燥技术不如国外技术，堆积密度、粒度、色泽等物性指标上不去.在国际市场竞争中处于劣势，有的甚至售价仅为国外同种产品的三分之一。目前我国某些大型石化干燥装备还依赖进口。椐粗略估计，我国生产的干燥设备种类仅为国外30—40%。因此进行干燥技术研究的任务迫切。

2.2 技术创新

企业是技术创新的主体，我国干燥技术的产业化走了一条产学研相结合的路子。目前我国干燥机类型有20多个系列250多种规格产品。有些产品已达到了国际水平，替代进口。

2.3 干燥技术在食品粮食等方面的应用

由于该设计机械作业对象为马铃薯片，马铃薯既属于蔬菜类，也属于粮食类，所以以下只对果蔬干燥技术和粮食干燥技术作介绍。

2.3.1 果蔬干燥技术

果蔬干燥技术是一个非常活跃的研究方向。果蔬通过脱水干燥，可降低含水率，提高原料可溶性物质的浓度，阻碍微生物繁殖，抑制蔬菜中所含的酶的活性，从而使脱水后的蔬菜能够在常温下较久保存，且便于运输和携带。

果蔬干燥技术：常压热风干燥技术(如网带式干燥机)、真空冷冻干燥技术、微波干燥技术、远红外干燥技术、渗透干燥技术、过热蒸汽干燥技术。近年来新开发的干燥设备有喷射泵式真空冻干设备、真空油炸果蔬脆片设备、氮气干燥器、太阳能成套干燥设备、微波真空干燥机、振动流化床干燥机等。

果蔬行业干燥存在的主要问题是,我国目前生产的主流干燥产品普遍存在干燥速度慢、脱水时间长、能耗大、成本高、复水性能差、品质保存率低等缺陷，由此出现了在国际市场上价格滑坡、国内市场打不开销路的严峻局面。果蔬干燥研究存在的问题是：一是各种脱水果蔬的复水性能缺乏研究，尤其不了解一些改善某些干制品的复原性常用手段;二是选择合适干制手段的能力较弱。近年来有过分夸大某种干燥方式的优点,而忽略其缺点的趋势。如一味强调冻干产品品质好的优点,而忽略其易吸潮、易碎、设备投资和操作费用高等缺点。

果蔬干燥研究方向：在保证品质方面,开发选用不同干制技术以适应不同果蔬的干制特性，从而保障干制品的品质。如真空冷冻干燥、过热蒸汽干燥分别适用于热敏性和过敏性物料的干燥;微波加热均匀，可以避免一般加热干燥过程由于内外加热不匀而引起的品质下降，充分保持了新鲜蔬菜内原有的营养成分，并具有反应灵敏、便于控制、热效率高、无余热、无污染等显著特点;远红外干燥可以使干燥效率和干燥质量得到极大的提高;连续冷冻干燥是发展趋势。 在高效节能方面，微波干燥、远红外干燥和声波干燥是国际上应用较为普及的三种高效节能新技术。目前国际上的趋势是将微波或远红外与真空低温技术结合，避免内部升温失控。热泵和太阳能干燥是近年来才应用到果蔬干燥中的节能新技术，但干制温度较低，干燥时间较长。

2.3.2 粮食干燥技术

国外现在使用的粮食干燥机按其结构及干燥原理来分主要有顺流式、横流式、混流式、逆流式和内循环移动式干燥机。

我国现在使用的干燥机按其结构及干燥原理来分主要有：

1)塔式干燥机 塔体采用砖钢混合结构，处理量大，一次降水不低于10%，主要用于玉米、小麦的烘干。

2)滚筒式干燥机 干燥段的筒体为钢筒，缓苏、冷却段为砖混结构，主要用于水稻、小麦的烘干。

3)流化床干燥机 结构简单，主要用于水稻、小麦和油菜籽的烘干。

4)网柱式干燥机 粮食在双层网状板间流动，形成的粮柱与干燥介质成错流运动，主要用于玉米、水稻、小麦的烘干。

5)顺逆流干燥机 粮食与热风同方向运动，干燥均匀，热效率较高，冷风与粮食反方向运动，干燥后粮食品质好。

6)蒸汽干燥机 利用一定压力的蒸汽，通过换热器间接烘干粮食。

7)顺流式干燥机 它可以使用较高的风温而不降低粮食品质。

8)循环式干燥机 属批式干燥机，湿粮喂入干燥机后，在机内循环同时受热风的作用使水分蒸发，达到要求的终水分后，停机卸粮。

9)顺混流式干燥机 综合了顺逆干燥适合湿粮的特点和混流干燥均匀及干后水分低的特点。一次干燥流程即达到安全水分。

在干燥机理、应用基础研究放方面，中国农大、东北农大、华南农大、江苏理工大学作了大量的研究工作，分别建立了谷物热特性、水分扩散特性、干燥速率等实验测定装置。中国农大率先开展了谷物干燥计算机模拟的研究，使国内的干燥技术研究接近和达到国际先进水平。

三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析

3.1 课题任务要求

本装置主要用于马铃薯片的干燥，通过选择合适的方法设计干燥装置，使装置能够实现对马铃薯片的干燥。

3.2 课题设计预期目标的可行性分析

本装置主要对马铃薯片进行干燥，综合国内干燥技术发展现状分析，国内干燥技术成熟程度比较成熟，使用电加热型热风循环烘箱，干燥过程通入过滤后的纯净空气，对马铃薯片不造成污染，加热温度50-140℃，以保证马铃薯片大致形状不发生变化，综上所述，该设计是可行的。

四 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路

4.1 本课题需要研究的重点问题

需要满足马铃薯片的干燥度要求。烘箱的组成主要包括：主机，电加热装置，排湿装置，烘车，烘盘等。

4.2 本课题需要研究的难点问题解决的思路

将马铃薯片均匀放入烘盘，烘盘在烘车摆正，推入烘箱内，关闭主机门，整个烘箱形成一个封闭的箱体，开机运行时，经过过滤的纯净空气在风机作用下进行电加热，实现温度的上升，热风在整个烘箱内循环。从而进行热交换，即马铃薯片吸收热量、蒸发水分，蒸发出来的水分则由干燥介质（热风）带走，再由排湿装置排出机体外。在对马铃薯片进行干燥过程中，要控制热风温度和湿度，避免马铃薯片发生过热而降低品质。

五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法

完成本课完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料，了解马铃薯的基本性质，干燥机的结构、原理等，了解各种类型的干燥机的特点。关键问题可请求老师指导或通过同学讨论，选择适合马铃薯片干燥的干燥机类型，对拟定的干燥机进行设计，计算，利用Auto CAD等绘图软件绘制出干燥机的零件图，装配图，反复对设计内容进行检验、校核。

六 工作方案及进度计划

工作方案：设计总体含括→风机、电加热部分装置设计→排湿、空气过滤部分装置设计→烘盘、烘车部分装置设计→机箱及外围设备设计→机体有机组合。

进度计划：

第1周—第2周    通过查找文献资料，了解干燥机的国内外现状。

第2周—第5周    设计马铃薯片干燥机的总体方案。

第6周—第9周    对马铃薯片干燥机的结构进行具体设计。

第10周—第12周  撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。

第13周—第14周    整理资料准备答辩。

七 参考文献

[1]刘广文.干燥设备设计手册[M].北京：机械工业出版社,2009:3-41.

[2]金国森.干燥设备设计[M].上海:上海科技出版社,1986:15-21.

[4]付兴利,陆显斌.粮食干燥工艺及主要干燥设备介绍[J].农业装备技术,2011：55-59.

[5]崔春芳，童忠良.干燥新技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2011：68-74.

[6]沈再春.农产品加工机械与设备[M].北京:中国农业出版社,1993：195-221.

[7]沈林生.农产品加工机械[M].北京:机械工业出版社,1988：134-151.

[8]杨可桢，李仲生.机械设计基础[J].北京:高等教育出版社，2006：58-70

[9]YY 0026-90,中华人民共和国行业标准热风循环烘箱[S].

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