超高压食品处理是一项新型食品加工技术。它是指将食品作用100～1000MPa的压力,以达到杀菌、改变物性及保持食品原有风味和鲜度的目的。对海产品进行超高压处理,可以有效保持海产品的鲜味,延长保藏时间,改善保藏效果,为海产品的深加工提供新途径。 国外超高压食品已进入产业化阶段,但国内还停留在食品灭菌和大分子变形等基础应用研究方面,因此对超高压食品处理设备进行深入研究具有重要意义。本文根据超高压海产品加工容器频繁启闭的特点,对超高压容器的快速启闭密封装置进行了研究,主要工作如下: (1) 工程设计方法。提出了一种适用于超高压容器的新型分体式齿啮快速启闭结构及其组合密封装置,建立了一套适合实际应用的超高压快速启闭装置的工程设计方法,并将其应用于设计压力为315MPa的15L超高压海产品处理模型容器的设计。 (2) 数值模拟和疲劳分析。建立了超高压快速启闭装置整体有限元分析模型,得到了其应力分布和接触面受力状况,并对各危险截面进行了应力评定。分析了平均应力对容器疲劳寿命的影响,并给出了相应的疲劳设计方法。疲劳分析结果表明,对于超高压快速启闭装置,疲劳失效是其最重要的失效方式之一。 (3) 优化设计。通过正交试验法研究了超高压容器疲劳寿命的影响因素,包括齿根形状、过渡圆角半径和端部法兰、啮合齿等几何参数。研究表明过渡圆角半径是影响疲劳寿命的主要因素,并对超高压容器端部结构进行了优化设计。分析结果表明,优化后容器的疲劳寿命能够满足设计要求。 (4) 液压试验。容积为15L的超高压海产品处理模型容器在397MPa下的液压试验结果表明,所设计的超高压快速启闭装置操作方便,启闭迅速,密封可靠,密封元件可重复使用。该超高压分体式快速启闭密封装置能够满足工程设计要求,具有良好的工业化前景。