机械设计制造及其自动化论文开题报告

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选题的意义及国内外研究现状

核桃为世界四大干果之一。原产于我国的有4种品类和1个杂交品种，其中云南薄壳胡桃为主的栽培品种最多。品质优良的核桃仁呈浅黄色或琥珀色，其营养价值高，味道鲜美，可直接食用，是一种极佳的补品，也是制作点心的主要材料。很多国家都有食用核桃的习俗，美国饮食指导也把核桃和黄豆列入了同一类食品。近几年，除了核桃果仁之外，核桃乳、核桃粉等核桃精加工产品也陆续上市，核桃油也有少量的销售，但核桃深加工产品却很少见到，其后续产品的研发与加工也迫在眉睫。我国的核桃种植面积达到了平方千米，居世界之首。2021年全国核桃总产量已达万吨，占坚果总产量的%，且产量仍旧呈上升趋势。由于其适应性强，在全国范围内分布十分广泛，因此在南方和北方20多个省市自治区均有种植。

核桃的初级加工过程中所使用的机器称为初级加工设备。我国每年有许多的核桃要经过加工处理。目前，国内绝大多数的核桃初加工还采用传统的手工生产方式，仅有少量采用了绿皮脱皮机和清洗机。而破壳、取仁、壳分离、核桃仁分级则主要靠手工操作。手工操作存在生产效率低、生产周期长、卫生状况差、易二次污染、加工工艺不易进行等缺点。随着我国城市化进程的加速，农村剩余劳动力大量向外流动，导致劳动力短缺，雇佣费用将会上升，传统的人工核桃初加工方式已不能满足市场对核桃加工的需求。核桃的脱壳取仁是核桃深加工的首要环节，因此，必须研制一种既能实现机械化或半机械化的核桃破壳机，以提高其生产效率。

早在二十世纪六十年代初期，国外就开始了对坚果脱壳的研究，到80年代初期，美国，意大利，法国等国家陆续开发了不同类型的坚果脱壳设备,如夏威夷果剥壳机、杏仁剥壳机等。经过几十年的研究设计，坚果脱壳机已经趋于成熟，现正在向机电一体化发展。坚果破壳取仁设备的研究是国内外研究的热点，国内外的研究人员对其破壳机理的探索、破壳取仁的设备等方面进行了研究。

我国的坚果脱壳机发展速度较慢，与农业发展速度相去甚远，相关机器的使用中存在一些问题，导致推广停滞。

(1)脱壳速率较低；许多脱壳机脱壳不彻底，脱壳率低，部分脱壳机的脱壳率仅为50%。这是坚果脱壳器推广应用的最大阻碍。

(2)损失率高；因工艺参数的选取不当，导致剥皮不彻底，破碎的核桃果仁在破碎的壳体中很难被回收。一些机械设备的果仁损耗率高达20%。

(3)果实的完整性不佳；一些机械设备在设计时，只追求提高剥皮速度，以减少漏剥或剥壳不彻底的情况，破损率太高，降低了商品的价值。

(4) 该设备的运行普遍性和稳定性较差；普通的脱壳器只能在特定种类的坚果上进行脱壳，而在不同种类的坚果中，由于主要零件的替换，无法达到一机多用的目的。针对特定类型坚果而研制的特殊型号，当坚果品种、大小、外壳形状、水分含量等发生改变时，其脱壳性能将会下降。

(5)操作费用过高。国内的坚果脱壳机还没有形成规模，大部分都是单机生产，设备的价格从四万到十二万不等。并且存在工艺水平低、成本高、通用性差等诸多问题，导致生产单位的设备成本较高，操作成本也较高。

现阶段核桃脱壳取仁的方式有离心式撞击破壳法、腐蚀法、真空泵脱壳取仁法、超声波脱壳法和固定空隙挤压破壳法。