文献综述-坚果壳仁分选机的设计及其应用

专业文献综述 题 目 : 坚果壳仁分选机的设计及其应用 姓 名 : 学 院 : 专 业 : 班 级 : 学 号 : 指 导教师 : 职称 : 年 月 日 坚果破壳机 及分离 摘要： 我 国 核桃 等坚果 栽培面积大，产量高，但是加工技术落后，没有成熟的核桃 等坚果 破壳机械 ，这使得我国的坚果类的农业产业很难实现机械化规模化 。 本文介绍了我国现有的各种装置。 为了实现 核桃破壳取 仁 的机械化 ， 本文对核桃 的分级、 破壳 取仁 以及壳仁分离的 方法进行了深入研究 ， 介绍了常见核桃破壳取仁方法及核桃破壳装置 与杏核等坚果的的破壳装置 ， 以及 坚果 分级 装置 和壳仁分离的具体机构特点， 各种装置 机构 的优缺点，经过对比 来解决 难以实现机械化的和规模化的相关 问题。 关键词 ：核桃；坚果；破壳装置； 前言： 随着核桃产量的逐年增加 ， 农民如何依靠核桃致富 ， 如何对核桃进行深加工 ， 如何提高它的附加值等问题很快就会突现出来 ， 核桃破壳取仁这是核桃深加工的第一步 ， 必须首先解决一般来说核桃破壳取仁有这样几种方法 ， 1、 离心碰撞式破壳 ； 2、 法化学腐蚀法 ； 3、 真空破壳取仁法 ； 4、 超声波破壳法 ； 5、 定间隙挤压破壳法 。 第一种方法碎仁太多所以应用很少 ； 第二种方法由于在实际操作中不好控制仁 ， 易受到腐蚀处理不好还会造成对环境的污染 ， 因此人们不愿接受 ；第三四种方法设备昂贵 、 破壳成本高且破壳效果不够理想而第五种方法是一个值得探索的方向 ， 但由于核桃品种繁杂尺寸差异较大 、 形状不规则 、 壳仁间隙小 ，所以核桃的破壳取仁难度较大 ， 破壳后还需进行壳仁分离 ， 鉴于壳仁密度相差不大加之碎壳碎仁上有许多毛刺 ， 所以壳仁分离也有相当难度 。 解决以上难题的方法 ， 就是将破壳取仁分解为分级挤压 、 破壳多点 、 壳仁分离 、 三部分逐一加以解决 。 正文： 我国的核桃栽培面积约 130万 上，主要种植区域在西南和西北 。在国际市场上，核桃与 杏 仁、腰果、榛子一起并列为世界 4大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识 。我国核桃总产量约 31万 t，全国人均占有 0 24与国际上一些国家相比相差甚远，如美国 人均占有核桃 1 5我国的 6倍。 针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。在加 工中， 存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急 。 核桃分级装置是定间隙挤压破壳机的必要装置 ， 对于具有固定间隙的核桃破壳机来说 ， 物料尺寸必须与固定间隙的大小相适应 ， 尺寸大了仁会被挤碎 ， 尺寸小了壳破不开 。 现在 常见的核桃分级装置有以下几种 ： 锥辊式分级装置 锥辊式分级装置采用的是 ， 一对相开转动的锥形辊 ， 如图 核桃在两锥形辊的带动下不停地上升和下落 ， 同时核桃在重力和上端核桃对其侧向挤压力的共同作用下 ， 沿锥形辊向下移动直 至两锥形辊的间隙大于核桃的直径时 ， 核桃通过间隙落下 。 该装置分级效果不好 ， （ 1） 因为核桃大量喂入时 ， 上层的核桃无法及时地与下层的核桃进行交换 ， 造成前一级的核桃在后一次甚至后几级才被分离出去 ，出现分级混杂现象 。 （ 2） 由于有相当一部分核桃是椭球形的 ， 这些核桃在下滑的时候会因下滚姿态的不同 ， 而在不同的位置下落 ， 从而造成分级误差 。 平面振动筛分级装置 图 该振动筛分级装置是由三个筛子组成 ， 筛子振动时核桃与筛面产生相对滑动 ， 尺寸小于筛孔的核桃有可能通过 ， 筛孔掉入下 ，筛其余的留在筛面上 ， 并沿 筛面流向一侧由集料口收集 ， 通过核桃分级试验表明 ， 该种分级装置分级效果差 ， 基本不能实现正常分级 。 核桃破壳装置是核桃破壳取仁机的核心装置。 机械剥壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剥壳，借助撞击作用撞击剥壳、利用剪切作用的剪切剥壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压剥壳。常见的破壳装置有圆盘剥壳装置、齿辊剥壳装置、离心剥壳装置、锤击式剥壳装置、轧辊式剥壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置以及平板挤压式破壳装置。 图 图 ， 齿盘 1旋转带动绵核桃边旋转边挤进由齿盘1偏心圆弧齿板 3组成的剥壳区域 ， 受到挤压作用 ， 核桃表面产生裂纹 ， 并逐渐扩展直至最终完全破裂碎 ， 壳和仁从最小间隙处掉下 ， 由于该装置很好地满足了四点加压原理 ， 而且实现了核桃的滚动挤压 ， 因此破裂效果好碎仁率低 。 该装置破壳取仁的性能指标如下 ： 最大生产率为 180kg/h， 破壳率在 90%以上 ，高路仁率为 7090%。 2 变形恒定破壳装置 如图 该破壳装置是由一对螺纹螺旋方向相反的滚柱组成的 ， 在滚柱面上切制有螺距恒定的梯形螺纹 ， 螺纹滚柱在结构上 ， 保证了核桃的实际变形能随果径的增大而增大 ， 当核桃夹在一对左右螺纹之间时 ， 形成了四点加压 ， 不同果径的核桃可在不同间隙处破壳 ， 为避免核桃与滚柱间发生 相对滑移 ， 滚柱面进行了 “ 滚花 ” 处理 。 壳仁分离装置 ： 壳仁分离问题是核桃破壳取仁的难题之一 ， 目前国内尚未见到好的分离方法和分离设备的报道 ， 而国外虽然很好地解决了壳仁分离的问题 ，但设备成本高 ， 工艺复杂 ， 对于加工能力有限的工厂和个人来说 ， 是很难接受的 。现对现有设备和方法加以介绍 。 目前利用机械法分离壳和仁的装置主要以下三种 ： （ 1） 绒辊分离壳仁 图 该装置是由一对外表面包着绒布的辊子组成的 ， 两个辊子全长彼此接触 ， 向开转动且相对于水平面倾斜 ， 当壳和仁从高端喂入后 ， 表面光滑的仁不易被绒毛粘附沿两辊之间的凹槽 ， 向下滑移直至从底端排出 ， 端口粗糙的壳被绒毛粘附 ， 最终爬过绒辊落入排料斗 ， 为了达到一定的分离效果 ， 一般该装置都有多对绒辊组成进行反复分离 。 由于核桃壳和仁的断裂端口都有毛刺 ， 都能够被毛绒粘附因此该装置 分离效果不好 。 （ 2） 带式分离壳仁 图 环形带沿长度方向与水平面倾斜 ， 上带面由低端向 高端运行 ， 表面光滑的仁沿带面下行从底端排出 ， 端口粗糙的壳顺带面上行从高端排出 ， 为了达到分离精度 ， 一般采用多层分离带分离 ， 同样由于核桃壳和仁的断裂端口都有毛刺 ， 所以该装置也不能很好地分离壳和仁 （ 3） 轮齿拨壳分离壳仁 图 承槽 1底部与溜槽 3相联 ， 承槽 1的底部开有核桃可以通过的长孔 ， 并且转轮 2的轮齿可以从该长孔转动通过 ， 当 已破碎的核桃落入承槽 1中后 ， 转轮 2的轮齿强制它从所述的长孔拨入 ， 溜槽 3的下端的橡胶槽 5里 ， 同时将碎壳刮落 ， 进而起到壳仁分离的作用 。 因核桃破壳后 ， 壳既有 大的又有小的 ， 而仁也同样有大的和小的 ， 所以上述机械分离方法分离效果不佳 。 （ 4） 磁选法分离壳和仁 取得了良好的分离效果 。 在用磁选法分离壳和仁之前 ， 需先对核桃进行预处理 ， 将铁粉或磁流体用食用明胶粉固定在核桃壳上 ， 破壳后的壳和仁经过磁性鼓轮右上方时 ， 呈现不同的受力状况 。 该方法的主要缺点 ， 就在于在破壳前需对核桃进行预处理 ， 在破壳后还需对铁粉或磁流体进行回收 ， 增加了工序和生产成本 。 目前核桃破壳取仁机械存在的主要问题 1 破壳理论的研究与 实践的联系不够紧密 。 由于实际中的核桃尺寸大小不一 ， 球度不同 ， 壳的厚度也不一样建模比较困难 ， 因此为了研究的需要 ， 所建立起来的模型一般都太理想化与实际情况有一定差距 ， 难以充分反映核桃的主要特征 。 为了使所建立起来的模型能应用到实际中去 ， 还需对破壳原理进行深入分析 。 2 核桃品种 、 形状 、 尺寸 、 壳的厚度等方面的差异 ， 对破壳取仁质量的影响的研究还不够深入 。 由于品种的差异不同 ， 品种的核桃大小不一致 ， 甚至同一品种的核桃大小也不一致 ， 对于固定间隙的核桃破壳机来说 ， 每一固定间隙 ， 只适合破同一大小的核桃 ， 因此在破壳前需对核桃进 行分级 ， 但目前已研制开发出的核桃分级机构 ，分级效果还不够理想 。 从理论上讲 ， 进入固定间隙破壳装置的核桃都能很好的破壳 ， 不存在进入方向问题 ， 但对于近似呈椭球形的核桃来说 ， 当其长轴方向与挤压辊轴线平行或呈较小角度时 ， 核桃可随挤压辊一起转动 ， 核桃破壳完全 、 取仁容易 、 破碎少 ， 反之核桃不能随挤压辊转动而造成沿核桃长轴方向的剪切破裂 ， 出现两半破裂 ， 造成仁壳分离困难和仁的破碎 ， 从而降低了高路仁率 。 可见对于固定间隙的核桃破壳机来说 ， 核桃进入破壳机构的姿态对破壳率和高路仁率有很大影响 ， 因此有必要对核桃导向进行研究 。 3 还未 有找出经济有效的壳仁分离方法 。 总结： 目前，壳体果实的脱壳设备种类繁多，但普遍存在脱壳率低、仁破碎率高等问题，脱壳机和脱壳工艺缺乏优化设计。另外，对壳体果实的脱壳机理研究不够深入，还不能形成一定的定量化分析理论来支撑脱壳机设计 。因此，应针对不同种类果实壳体在不同条件下的仁与外壳的弹塑性变形和强度极限进行研究，分析外壳就饿籽仁的力学性能，并寻求一些新的能量方法，为脱壳机设计、开发和脱壳工艺研究提供理论依据，从根本上解决壳体果实率低下和果仁破碎率高等实际工程问题。 存在的主要问题及今后努力的方向 ： 破壳机械要向 生产规模化提高 ， 破壳精度的方向发展 ， 这其中包括两个方面 ： （ 1） 一方面破壳机械的生产要向批量化生产的方向发展 ， 这样可以降