内容简介：: 试验研究Shiyan Yanjiu 栏日主持人：刘润平西瓜子破壳开口技术及其设备研究现状分析陆国娟，周一届(江南大学机械丁程学院，江苏无锡214122)摘要：西瓜子香脆可口，营养丰富，但西瓜子的破壳开口难度较大，通过对目前西瓜子的破壳开口机理、破壳技术方法及开口设备进行归纳分析，指出西瓜子破壳开口研究中存在的问题，在此基础上对今后进一步研究西瓜子破壳开口技术及其设备提出建义。关键词：西瓜子；破壳开口；技术方法；机械设备中图分类号：TS2556 文献标志码：A西瓜子为西瓜的种仁，香脆可口、营养丰富，可供食用或药用，西瓜子经过加工可制成五香瓜子、奶油瓜子、多味瓜子等，味道十分鲜美，深受人们的喜爱。西瓜子形状扁平，#1-形类似椭圆，是一类具有坚硬外壳的坚果。其壳、仁间隙较小，壳质较硬，不易入味，并且在食用过程中容易损伤牙齿。为使西瓜子方便入味和食用，可以对其进行预开口处理。但西瓜子的破壳开口难度较大，因此x,-t西瓜子破壳开口技术进行研究有着重要的现实意义。1 西瓜子开口机理研究现状西瓜子深加工的头道工序是破壳开口，而破壳开口的前提是了解西瓜子的破壳开口机理。迄今为止，关于板栗破壳机理方面的研究报道并不多见。董有利等对西瓜子的物理性质进行了试验研究，测定并分析了西瓜子的有关物理性质，为西瓜子机械开口的研制提供了理论依据。同年他们还x,-t西瓜子破壳力学特性的影响因素进行了研究，x,-J-影响西瓜子破壳载荷的加载位置、加载速率、西瓜子宽度和含水率等因素进行研究分析，为西瓜子的破壳加工工艺提供理论依据121。2008年，董有利等13J又对西瓜子破壳时力和变形特性进行研究并建立了数学模型，采用二次回归通用旋转组合设计研究了西瓜子破壳开口过程中西瓜子宽度、含水率和加载速率对破壳力、压缩变形量的影响。2 西瓜-T-开口技术方法研究现状西瓜子壳韧硬坚实，缝合线结合紧密，无法直接食用，这使得西瓜子的开口难以实施。近年来，58l在产勤叮：虽然西瓜子的开口机理及两瓜子的开口技术有所发展，但是其整仁率和破壳率以及栗仁品质还不理想。总的来说，西瓜子的破壳方法概括起来大致可分为手工破壳法、物理破壳法、化学破壳法、机械破壳法等4种M。21手工破壳法手工破壳法是最早被使用的西瓜子破壳方法。这种方法生产效率非常低，而且不卫生，无法进行规模化的工业生产，产品质量低劣。22物理破壳法物理破壳法是基于西瓜子的物理性质所采用的破壳方法，主要包括压力膨胀法、高真空法和微波加热法。221压力膨胀法这种方法是将西瓜子处于高压力室中，并让其停留较长时间，这样壳内部的压力趋于与外部的压力一致，气压达到平衡，然后突然泄去外部压力，内#I-压力平衡被打破，而此时壳体内部仍是高压状态，在内#1-压差的作用下，产生较大的爆破力，使西瓜#1-壳破裂，从而达到脱壳的目的。222高真空法将坚果放在真空条件下，加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，西瓜子吸热使其外壳的水分蒸发，其韧性与强度降低，真空作用又使其壳外压力降低，壳内部处于较高压力状态，在内外压力差的作用下就会使外壳爆裂。223微波加热法通过微波加热，壳体内部水分在微波作用下，短时间内具有很高的能量而形成高压水气，迅速向外扩散，导致西瓜子仁失水、收缩；另一方面，万方数据Te1：0351-4606086E-mail：ncpjg163eom试验研究壳、仁在微波的作用下组织内的结合水分减少，纤维组织韧性下降，强度降低。壳、t-的变形不一致导致了壳、仁分离，实现破壳。23化学腐蚀破壳法将待破壳的西瓜子浸入破壳溶液中，软化并溶去一部分外壳，然后再利用机械进行破壳。化学法虽可获得较高的整仁率，但需添加一些限制性的化学成分，如碱、酶等，而这些添加物容易残留于壳、仁中，会导致产品具有异味异质，外观颜色也不是很理想，影响成品品质与风味。24机械破壳法机械破壳法是目前西瓜子最常见的破壳方式，它是采用机械来施加机械力，使两瓜子壳在外力的作用下破裂。常用的机械破壳方式又可以分成撞击法、挤压法和切割法等。241撞击法西瓜子高速运动时突然受阻而产生冲击力，使外壳破碎，实现脱壳目的。当西瓜子以很高的速度去碰撞同定的坚硬平面，其外壳就会产生较大的变形，进而形成裂缝。但是撞击法容易引起仁的损坏，同时破壳率也不是很高。242挤压法挤压法脱壳是在研究、分析西瓜子压缩特性基础上提出来的。它通过挤压籽粒使外壳破裂，与内仁分离，达到脱壳目的。目前采用挤压原理的破壳装备主要又有3种形式。对辊碾压方式，它是靠一对直径相同、转动方向相反、转速相等的圆柱辊，将其调整到适当间隙，使西瓜子粒通过间隙时受到辊的挤压而破壳。两挤压辊间的间隙大小是影响西瓜子碎仁率和破壳率高低的重要因素。辊一板式碾压方式，这种破壳设备采用的是辊状和板状机构，其原理是运动辊将西瓜子带入辊与板的间隙，西瓜子受到挤压作用，使其破壳开口。平板碾压方式，是让待破壳的西瓜子在两平板之间运动，两平板之间有一定的夹角，西瓜子在运动过程中受到碾压、揉、搓等作用，从而得以破壳。243-bJ割法切割技术是利用刀片在西瓜子表面划上很多刀痕而切割西瓜子壳，同时运用揉、搓等作用来完成破壳，可分为刀片切割和激光切割等2种方式。3西瓜子开口设备研究现状1988年，兰州大学李守三研制了l台电动、Shiyan Yanjiu手动两用的黑西瓜子脱壳机，该机械装置主要由分检振动筛、梳理器、破壳器、筛选容器等组成。西瓜子经分检振动筛进行分检，再通过6个输送槽将分检后的西瓜子分成6类，分别送入对应的梳理器内，梳理器将这些无规则排列的西瓜子进行梳理后，落人由两个滚轴组成的破壳器内进行破壳，经筛选容器旋转振动之后，即完成西瓜子破壳后仁与壳分离的-E序。同年，陆荣虎f8】设计的西瓜子破壳机，包括机架及一对置于机架上的表面具有相同弧形槽的反向旋转的滚筒和隔离件。西瓜子通过输送装置进入倾斜的滑槽，滑槽引导西瓜子送人滚筒的弧形槽，西瓜子随着滚筒旋转的方向一起运动，进入两滚筒弧形槽所组成的圆孑L。该圆孔的直径略小于西瓜子的最大宽度，因此西瓜子在通过该圆孑L时受到滚筒的旋转挤压，致使西瓜子破壳。1988年，凌石嘲研制了西瓜子撞击开口装置，该装置由机架、动力及传动机构、料斗、传送带及托棍组成。1992年，凌石flq对冲击装置进行改进，该冲击装置由框架、冲击板、弹簧、冲击板连轴、凸轮及凸轮轴等组成。凸轮与冲击板连轴上方的滚轮相接触，凸轮转动时带动冲击板做上下起落运动。1994年，常可华【nJ也研制了西瓜子开口设备，该设备包括机座、支架、传动装置、挤压装置等。该挤压装置由一滚轮及一装于拨叉内的挤压副轮组成。工作时，西瓜子通过料斗送至滚轮芯及挤压副轮的R槽中，进行挤压处理。该装置的特别之处在于拨叉在挤压弹簧的作用下，可带动挤压副轮上下滑动。1998年，曹斌121设计出了全自动西瓜子破壳机，该装置主要包括一个压力罐体。在压力罐体上设有加压气口，罐内设有螺旋推进器，推进器的前后端的压力罐上分别有进料口和出料口。为保证罐体内的压力，其出料口处设有定时开闭的门，该门为一有孔的盘片，当盘片的孔与出料口重合时门打开，非重合时出料口关闭。工作时，高温高压气体从进气口进入压力罐内给西瓜子加温加压，有孔的盘片随螺旋推进器一同转动，当盘片的孔与出料口重合时门即打开，随即有一部分西瓜子被推出出料口，由于压力的骤然降低，被推出出料口的西瓜子爆裂开来，即完成加工过程。2001年，李跃生f13研制了西瓜子开口装置，该装置结构是在基座一侧的中部设置偏心轮，偏心轮农产品加工f59Ionnon，JI_万方数据试验研究$hiyan Yanjiu的两侧各固定设置限位滑轨，限位滑轨的端部设置挤压滑块。工作时，西瓜子经由料道的进料口滑移。当滑移至挤压滑块时电机带动偏心轮旋转，偏心轮的凸端面推动挤压滑块，将西瓜子挤压开口，西瓜子经挤压滑块挤压开口后，又沿料道自由滑至出料口。而偏心轮的凸端面旋转离开挤压滑块的内侧面，挤压滑块沿限位滑轨向挤压条移动，复位簧迫使挤压滑块恢复到原位。2004年，闫新年【4哇殳计出了西瓜子开口机，该装置包括导料器、壳体、挤压机构和驱动机构。挤压机构安装在壳体内，导料器位于挤压机构的上方，挤压机构由至少一对向相反方向转动的挤压机构组成。将一定量的未开口的西瓜子倒入进料口，沿内壁滑落至导料器底部通道，逐个进入挤压机构的挤压空隙内，西瓜子的表皮平面与挤压轮的切面相互垂直，通过两挤压轮的转动X,-t西瓜子的边缘进行挤压，将西瓜子挤压开口，最后将开口后的西瓜子沿侧壁的出料口倒出。4存在问题及发展趋势综上所述，在西瓜子的破壳开口设备中，更多的为机械挤压开口设备，与传统手工法相比，机械法省工、省力、高效、环保，但这种设备仍存在着开口率低、碎仁率高、机械适性差等缺点。而x,-J-于西瓜子破壳开口设备及开口技术的研究，均基于西瓜子的机理研究。笔者认为在西瓜子破壳开口技术与破壳机理的研究中。尚存在着以下几方面需要解决的问题，这也是将来西瓜子开口机械研究的发展方向。西瓜子的微观结构研究。微观结构是宏观性能的决定因素，西瓜子的开口力学变形都是基于其可开口的微观结构组成，但可惜的是目前人们对此尚未研究。由于这一根本性问题的存在，使入佛进一步在理论上研究西瓜子破壳力学特性时遇到了很大困难。开口力学特性研究。目前，人们对西瓜子的开口物理力学性能、机械性能的研究主要采用实验的方法进行定性分析，从理论上进行定量研究的很少。而西瓜子破壳可开口性机理复杂，力学特性参数甚多。因此，这方面问题的解决仅靠实验研究是不够的。影响因素的确定与控制。影响西瓜子破壳开口的因素众多，各因素之间相互影响，关系极为复杂。在某一特定破壳开口操作中，对影响参数条件的控制操作不易掌握，这就使得西瓜子同壅兰旦幽王栏目主持人：触润平的破壳开口设备在很大范围内推广使用受到限制。5结语目前，西瓜子的开口设备普遍存在破壳开口率低、碎仁率高等现象，破壳开口方法也缺乏优化设计。另#I-，对西瓜子的破壳开口机理研究不够深入。因此，科研人员应针x,-西瓜子的开口机理进行研究，分析西瓜子的力学性能。从原理上寻找新的突破口，同时也应该寻求一些新的技术方法，并对多种破壳技术方法进行分析，找出最佳组合，为西瓜子开口设备的设计提供理论依据和技术参数，以便从根本上解决西瓜子破壳开口的实际工程问题。参考文献：董有利，周一届基于西瓜子机械开口的物理性质试验研究叨粮油加工，2007(8)：124126董有利，周一届西瓜子破壳力学特性的影响因素研究【J】食品与机械，2007(6)：6567董有利，周一届西瓜子破壳时力和变形特性及数学模型叨农业机械学报，2008(8)：205207赵小广，宗力坚果类物料脱壳技术应用与发展现状阴新疆农机化，2005(6)：2932李晓霞。郭玉明，带壳物料脱壳方法及脱壳装备现状与分析【J】农产品加工，2007(4)：8386杜文华带壳物料脱壳技术研究初探【J】太原师范学院学报(自然科学版)，2003，2(1)：58-61兰州大学黑瓜子脱壳机中国专利，88215713，2唧1989-1 1-1陆荣虎瓜子开口机中国专利，892001429唧1989-!l一1凌石开口瓜子的加工方法及设备中国专利，881055816fPl19904一18凌石开口瓜子的加工方法及设备中国专利，921083165即19938-4常可华开心西瓜子的加工方法及所用设备中国专利，941047334网，1995一10-25曹斌全自动瓜子开口机中国专利，98212362，o唧1999-6-30李跃生瓜子开口机及开口瓜子的制作方法中国专利，011102“799旧200lll一2L同新年瓜子开口机中国专利，2004200963754【P】2005-1123】0l234n口pH玲砸p隅pnnnnn万方数据西瓜子破壳开口技术及其设备研究现状分析作者：陆国娟，周一届作者单位：江南大学,机械工程学院,江苏,无锡,214122刊名：农产品加工英文刊名： FARM PRODUCTS PROCESSING年，卷(期)： 2009(9)参考文献(14条)1.董有利;周一届基于西瓜子机械开口的物理性质试验研究期刊论文-粮油加工 2007(08)2.董有利;周一届西瓜子破壳力学特性的影响因素研究期刊论文-食品与机械 2007(06)3.董有利;周一届西瓜子破壳时力和变形特性及数学模型期刊论文-农业机械学报 2008(08)4.赵小广;宗力坚果类物料脱壳技术应用与发展现状期刊论文-新疆农机化 2005(06)5.李晓霞;郭玉明带壳物料脱壳方法及脱壳装备现状与分析期刊论文-农产品加工 2007(04)6.杜文华带壳物料脱壳技术研究初探期刊论文-太原师范学院学报(自然科学版) 2003(01)7.兰州大学黑瓜子脱壳机 19898.陆荣虎瓜子开口机 19899.凌石开口瓜子的加工方法及设备 199010.凌石开口瓜子的加工方法及设备 199311.常可华开心西瓜子的加工方法及所用设备 199512.曹斌全自动瓜子开口机 199913.李跃生瓜子开口机及开口瓜子的制作方法 200114.闫新年瓜子开口机 2005本文读者也读过(10条)1. 董有利.周

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。