一种甘薯高压射流除皮装置的制作方法

1.本实用新型涉及甘薯除皮技术领域，尤其涉及一种甘薯高压射流除皮装置。


背景技术：

2.甘薯具有很高的营养价值和药用价值，而且由于其产量高，是我国的主要粮食作物之一。在轻工上甘薯可以制食用酒、酒精、淀粉果糖、味精、粉条等；在化工上可制柠檬酸、乳酸、溶剂、塑料稳定剂、聚乙烯、冰醋酸、醋酸纤维、涤纶树脂、农药及染料等；在医药上可制葡萄糖、赖氨酸、脯氨酸、复方氨基酸、链霉素、庆大霉素及维生素c等：
3.甘薯在进行后续的加工以前，往往需要脱皮，目前常用的甘薯除皮的方法有机械切削法，该方法的操作与在机械加工时用车床切削工件一样，有刀具切去表皮，由于甘薯的断面和圆形的差距比较大，因此在进行机械切削去皮时，损耗较大，通常可达20％；离心摩擦法，该方法是将甘薯放入一个回转的立式圆筒中，圆筒回转，甘薯靠离心力的作用靠向圆筒的内壁，粗糙的内壁和甘薯接触后，相互摩擦，达到去除甘薯皮的目的，但由于甘薯存在许多洼陷的部分，无法和圆筒内壁接触，存在去除表皮的盲区；硬毛刷刷除法，该方法是靠回转的硬毛刷沿甘薯表面运动，达到去除表皮的效果，但由于甘薯的形状多种多样，要想做到硬毛刷能够接触到每一处甘薯的表面，在工程上几乎是不可能的，同样硬毛刷也会对甘薯的本体造成较大的伤害。
4.通过对现有的甘薯去皮方法的分析，可知，去皮机构和甘薯表面直接接触的方法，实现甘薯去皮，难以达到满意的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种甘薯高压射流除皮装置。
6.本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种甘薯高压射流除皮装置，包括除皮工作台，除皮工作台上转动连有两个平行设置的旋转轴，两个旋转轴同向转动，旋转轴上安装有螺旋毛刷，甘薯分布在两个螺旋毛刷之间，两个螺旋毛刷之间的区域用于甘薯的输送，称为输送区，除皮工作台上方设有防护罩，防护罩沿甘薯的输送方向分为高压射流区和低压射流区，高压射流区和低压射流区内均安装有若干喷嘴，喷嘴与外部高压水管连接，安装在高压射流区的喷嘴高度低于安装在低压射流区的喷嘴高度，沿甘薯的输送方向，输送区分为上料段、除皮段和下料段，高压射流区和低压射流区位于输送区的除皮段。
7.除皮工作台上安装有水槽。
8.喷嘴为扇形喷嘴。
9.除皮工作台下料段的一侧设有向下倾斜的溜槽。
10.本实用新型的有益效果是：本实用新型利用高压水的动能对甘薯进行除皮，由于每个液团的动能有限，因此在除皮的过程中不会对甘薯的甘薯本体造成大的伤害，减少去皮过程中的损失；水射流作为除皮的介质，和甘薯之间没有刚性接触，因此能够适应甘薯形状变化，特别是甘薯表面的凹陷部分，采用别的除皮方式难以去除的部分，高压水除皮都可
以顺利实现。因此本实用新型可以减少此前需要的后续人工除皮的工作量，提高了工作效率。
附图说明
11.图1为甘薯高压射流除皮装置的结构示意图；
12.图2为喷嘴高压水射流的构造图；
13.图3为甘薯回转运动和前行的协调关系；
14.图4为高压水射流除皮的机理示意图一；
15.图5为高压水射流除皮的机理示意图二；
16.图6为射流对甘薯本体伤害的机理示意图；
17.图中：1-除皮工作台；2-旋转轴；3-螺旋毛刷；4-甘薯；5-防护罩；6-高压射流区；7-低压射流区；8-喷嘴；9-水槽；10-溜槽；11-甘薯本体；12-甘薯皮；13
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液团；
18.以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
20.如图1至图6所示，一种甘薯高压射流除皮装置，包括除皮工作台1，除皮工作台1下料段的一侧设有向下倾斜的溜槽10，除皮工作台1上转动连有两个平行设置的旋转轴2，两个旋转轴2同向转动，旋转轴2上安装有螺旋毛刷3，甘薯4分布在两个螺旋毛刷3之间，两个螺旋毛刷3之间的区域用于甘薯4的输送，称为输送区，除皮工作台1上方设有防护罩5，防护罩5沿甘薯4的输送方向分为高压射流区6和低压射流区7，高压射流区6和低压射流区7内均安装有若干喷嘴8，喷嘴8与外部高压水管连接，安装在高压射流区6的喷嘴8高度低于安装在低压射流区7的喷嘴8高度，高压射流区6和低压射流区7的区别即是由于喷嘴8的高低不同，使得接触甘薯4的水流压力产生明显的高低压区别，而不是说喷嘴8内的压力有什么区别，沿甘薯4的输送方向，输送区分为上料段、除皮段和下料段，高压射流区6和低压射流区7位于输送区的除皮段。
21.除皮工作台1上安装有水槽9，用于收集喷嘴8喷出的水和甘薯4的外皮。
22.旋转轴2通过外部动力机构提供动力，动力机构为电动机，或者动力机构为减速机和电动机的组合。
23.喷嘴8为扇形喷嘴，通常喷嘴8高压水的射流由三段构成，如图2所示，毗邻喷嘴8的一段叫初始段，水流保持紧密状态，该区段内任一点的速度等于喷嘴 8出口的速度，此后的射流就进入破裂段，由于射流吸入的空气逐渐增多，密集的射流破碎成大块的水团，并且由外向内，水团逐渐转化为水滴，当射流全部转化为水滴时，就进入了液滴段，此后水滴逐渐变小，最终成为水雾。
24.初始段，由于射流的冲击力太大，可能对甘薯4的本体造成损害，液滴段则由于液滴的尺寸太小，携带的动能不够，难以破坏甘薯4表皮的整体性，因此破裂段作为去除甘薯4表皮的工作段，初始段的长度通常以喷嘴8出口的倍数计，为喷嘴8出口直径50-100倍。本实用新型高压射流区6的喷嘴8利用破裂段对甘薯4进行去皮，低压射流区7的喷嘴8利用液滴段对甘薯4进行清洗。
25.如图4和图5所示，喷嘴8喷射出的液团13，以一定的速度射向甘薯皮12 的表面，其携带的动能，对甘薯皮12的表面形成冲击力，从而造成甘薯4的变形，在甘薯4的表面上形成一个小坑，此时甘薯皮12被拉长，并断裂。在液团 13冲击的圆坑周边，甘薯本体11(红薯果肉)和甘薯皮12相接的部分是强度最低的部分，则在液团13冲击力的作用下，甘薯皮12将被从甘薯本体11剥离。
26.如果液团13所携带的动能较大，对甘薯本体11也造成裂纹，由于甘薯4的本体体量较大，接触应力造成的损害有限，特别是液团13和甘薯4表面接触后，会向四周扩散，分散了对甘薯本体11的冲击。以射流的破裂段作为工作段，则其对甘薯本体11的伤害是有限的，如图6所示，当液团13具有较大的能量，在甘薯4的甘薯本体11上形成微裂缝时，由于甘薯本体11反作用，在液团13的内部也形成了对应的应力，由于液体内部的应力是向各个方向传递的，因此造成的结果是水团破裂，冲击力减少，另一个效果是可能造成甘薯本体11在
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h的范围内出现崩裂的碎块，由于裂纹的抗弯断面是随裂缝的深度逐渐增加的，抗弯强度最薄弱处，必定在靠近甘薯4表皮的部分，因此崩裂的位置必然发生在紧靠表面处。即使是在甘薯本体11上出现了微裂纹，但甘薯本体11崩裂的尺寸也是很小的，不会造成较大的损失。
27.本实用新型的工作过程如下：
28.a进行脱皮处理的甘薯4，事先通过清洗，分拣，尺寸相近的甘薯4并为一组，采用人工上料的方式，将甘薯4送入输送区的上料段，甘薯4在螺旋毛刷3 的驱动下，向除皮段运动；
29.b甘薯4进入除皮段后，一面向前运动，同时也沿着自身的轴线回转，两个螺旋毛刷3是同向转动，以保证甘薯4在向前运动的过程中可以绕自身的轴线回转，高压射流区6的喷嘴8喷射出的高压射流，对甘薯4进行冲刷，达到去除甘薯皮12的目的，为了适应不同种类的甘薯4应对不同体量的甘薯4，喷嘴8在垂直的方向上可上下移动，且靶距可调；螺旋毛刷3增加了与甘薯4之间的摩擦力，保持甘薯向前运动，又不会因为常用的钢片螺旋，强度太高，损伤甘薯。
30.c甘薯4完成去皮操作后，在螺旋毛刷3的推动下，进入低压射流区7进行漂洗，低压射流区7的喷嘴8喷射出的低压射流，对甘薯4进行冲刷，冲刷可能在甘薯4表面粘附的碎屑，脱皮的甘薯4通过淋洗后，经溜槽10汇集，完成整个除皮的过程。
31.位于高压射流区6的喷嘴8连接的高压水管内的水压为15mpa，高压水管内的水流量为16l/min。
32.本实用新型的参数确定如下：
33.由于无法在各个相关参数之间建立起确定的关联关系，因此只有通过必要的工艺试验来确定各个参数之间的匹配关系，外部高压水管连接高压泵，经验表明高压泵的压力在10mpa-20mpa之间，流量在10l/min-20l/min之间时，即可除皮的满足工艺要求。
34.在高压泵的流量，压力，喷嘴8的选型和射流的靶距确定以后，最重要的参数是去皮时，射流在甘薯4上的相对移动速度，这个参数的实质是确定除皮时的射流强度，即单位面积上需要多少高压水才能完成除皮的操作，或者说是射流的液团13在甘薯4表面分布的密度。
35.这个数值需要通过实验来确定。
36.射流在适当的射流强度条件下，对甘薯4表面的全覆盖，是完成除皮操作的基本要
求，根据除皮时的操作方式，射流不动，甘薯4做前行和回转运动，当甘薯4自行回转一周，其前行的距离恰好为一个有效射流宽度，则可达到射流对甘薯4表面的全覆盖。其相互的协调关系可见图3。
37.已知甘薯4的当量直径为h1，射流的有效宽度为h2，对扇形射流，应扣除边缘处冲击力较弱的部分，甘薯4和射流的相对速度为vy，此数值是由试验确定的，可获得满意除皮效果的数据，是已知量。
38.则甘薯4回转一周需要的时间为
39.如果在甘薯4回转一周的相同时间内，甘薯4前行的距离为h2，射流即可以做到对甘薯4面全覆盖，即有根据协调条件即有则
40.由于vx和vy都是由螺旋毛刷3驱动的，根据图4所示：vx和vy的协调关系为：式中α为螺旋毛刷3的倾角，因此可得：
41.此处仅是理论推导，没有考虑到摩擦传动可能出现的丢转现象，没有考虑到由于甘薯4形状特点，在端部直径减少，会造成靶距的增加，影响除皮效果等因素，实际进行工程设计时，可适当考虑。
42.本实用新型采用高压射流的破裂段作为工作段，由于每个水团13的动能有限，因此在除皮的过程中不会对甘薯4的甘薯本体11造成大的伤害，减少去皮过程中的损失；水射流作为除皮的介质，和甘薯4之间没有刚性接触，因此能够适应甘薯4形状变化，特别是甘薯4表面的凹陷部分，采用别的除皮方式难以去除的部分，高压水除皮都可以顺利实现。因此本实用新型可以减少此前需要的后续人工除皮的工作量，提高了工作效率。
43.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。