美国花生脱壳机研究现状及发展分析

脱壳是花生利用前必经环节,脱壳机是花生产后加工的核心设备,在很大程度上决定了花生的果仁质量和脱壳效率。中国虽然花生产量位居世界第一,且花生脱壳机得到广泛应用,但花生脱壳技术远不及美国,严重制约花生产后加工业的发展。为借鉴美国花生脱壳技术及发展经验,在实地考察基础上,运用社会调查法、文献研究法和经验总结等方法,本文分析了美国花生脱壳机的发展历史、最新进展和技术衍变过程,剖析了美国现代花生脱壳机的脱壳原理、总体构成、脱壳部件结构型式和特点,总结了美国花生脱壳技术研究的基本方法和成功经验。结果显示,美国花生脱壳机研究密切结合生产需要,起步早且不断创新;多滚筒大型脱壳机既可用于榨油和食品加工的花生脱壳,也可用于种子花生脱壳,各滚筒之间独立驱动,转速200～300r/min;脱壳机构由带有刮板的脱壳打杆和钢制栅片凹板筛构成,对花生荚果进行刮搓脱壳;复式清选装置首先进行气吸除壳、然后进行筛选和二次气吸清选。美国花生脱壳机技术是机械与农艺等多方面融合研究的结果,对中国花生脱壳技术研究及进展具有重要借鉴意义。     

一种手摇式花生脱壳机的研制

针对花生脱壳的现状,研制了一种手摇式花生脱壳机,介绍了整机的主要结构组成和工作原理,并对脱壳装置、鼓风装置、振动筛选装置等主要功能部件的设计进行了分析说明。     

龙眼柔性对辊剥壳机的设计与试验

目的 龙眼剥壳是其深加工中的关键工序,针对人工剥壳效率低、机械剥壳损伤大及果肉完整性差等问题,设计了柔性对辊剥壳装置。方法 根据典型龙眼鲜果的物理机械特性,提出了一种先破壳后采用柔性对辊脱壳的方法,对龙眼剥壳机的破壳机构、送料盘、剥壳对辊等关键部件的结构进行设计,其中,破壳刀具切割深度和脱壳柔性对辊的间隙可调。以广东‘储良’龙眼鲜果为研究对象,通过正交试验分析,以对辊间隙、辊子转速和果壳破口为试验因素,剥壳成功率、剥壳损失率和果肉完整性系数为试验指标,进行优化试验。结果 装置中,方便可调的对辊间隙能满足分级后不同直径龙眼的剥壳加工,剥壳装置对不同大小龙眼鲜果的适应性好。对辊间隙对剥壳性能有显著影响,随着对辊间隙由3 mm增至5 mm,龙眼脱壳后的果肉完整性逐渐变差,其损失率由约7%升至18%。各因素对剥壳性能的影响依次为对辊间隙>对辊转速>果壳破口,当对辊间隙为3 mm、对辊转速为13.5 r/min、果壳破口为90°时,龙眼剥壳性能达到最优。结论 该研究为龙眼等柔性果机械剥壳获取灯笼状果肉的深加工研发及剥壳机参数优化提供了参考。     

立锥式小区花生脱壳装置的优化与试验

花生科研涉及的小区种植试验具有品种多、处理多、重复多等特点,而每个小区需单独脱壳处理。因尚无满足要求的小区花生脱壳机,科研人员只能手工花生脱壳,工作十分繁重且影响花生科研效率。为研制出适应花生科研的小批量、破损率低、清种方便的小区花生脱壳机,在已研制的立锥式小区花生脱壳机及其试验基础上,重点进行了脱壳装置主要结构及参数优化,加工出第二代样机并进行了验证试验。针对原有立锥式小区花生脱壳装置存在的荚果下移速度较慢、环锥形脱壳间隙上端间隙过大、脱壳强度较小和脱壳损伤率与脱壳效率有待提高等问题,经过理论分析和综合判断,对脱壳装置的锥凹板和锥滚筒结构参数、环锥形脱壳间隙和锥滚筒的脱壳棱筋参数等进行了优化,同时将均料锥的螺旋叶片数从6个减少到4个。根据优化后的参数研制出新一轮样机,进行了验证试验。以四粒红品种为试验对象,以脱净率和破损率为指标,以锥滚筒转速n、锥凹板半锥角α和脱壳棱筋升角β为因素进行三因素三水平试验及响应面分析。结果表明:锥滚筒转速、锥凹板半锥角和脱壳棱筋升角对试验指标的影响极为显著。经双目标优化得到最优参数值,参数圆整后的样机试验表明,在转速320r·min~(-1)、锥凹板半锥角30°、棱筋升角45°时脱壳综合指标最优,脱净率97.34%,破损率2.27%,优于行业标准,较好地满足了小区育种花生脱壳要求。该研究为科研小区种植试验用花生脱壳机的设计及优化提供了有效途径。     

手动银杏脱壳机的设计与试验

针对银杏物料特性和脱壳要求,分析对比了主要的脱壳方法,设计了一种手摇链传动碾搓式银杏脱壳机.通过对不同预处理银杏的脱壳对比试验,发现脱壳效果主要取决于动、定碾搓砂轮之间的间隙和动砂轮的转速.当碾搓砂轮外缘间隙12 mm,转速50～60 r/min时,分别经水煮、微波、晒干处理和未经预处理的银杏破壳率接近100%,整仁率分别为58%、73%、45%和43%.     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

苦荞麦非热脱壳机试验研制

为克服传统的熟化脱壳工艺中热处理造成苦荞麦营养损失严重的问题,基于对苦荞麦结构特性和现存脱壳机缺点的分析,提出苦荞麦动态调压磨削非热脱壳方法,并研制了脱壳机。该机具有脱壳室压力动态调整机构。通过单因素试验,明确了影响因素的取值范围,在此基础上采用二次正交旋转组合试验分别建立了脱壳率和整仁率与各因素的回归模型。采用多指标优化,确定的最佳参数组合为:磨削间隙2.6mm,磨削气囊压强22.3kPa,揉搓间隙4.0mm,揉搓气囊压强5.1kPa,主轴转速470r/min。在最优参数组合条件下进行验证试验结果表明,整仁率为31.8%,脱壳率为88.1%。脱壳效果不理想的主要原因是脱壳室压力动态调整机构不灵活。     

刮板式花生脱壳机的三维设计与建模

以刮板式花生脱壳机为研究对象,以SolidWorks三维建模软件为平台,对刮板式花生脱壳机的转轴部件、仁壳分离部件、机架、箱体、皮带轮和轴承盖等零件进行了三维设计和建模.通过自下而上和自上而下的建模设计方法建立了刮板式花生脱壳机的虚拟装配体模型,利用干涉检查功能,有效地检查出了转轴部件的设计缺陷,大大地提高了设计水平和设计效率,为刮板式花生脱壳机后续各零部件的结构优化和有限元分析奠定了三维模型的基础,为脱壳机类机械产品的三维化设计提供了有效参考,也为其他机械产品的三维化设计提供了一个很好的范例.     

不同花生荚果类型对机械剥壳效果的影响

为研究机械脱壳对不同荚果类型花生剥壳效果的影响,选取11个花生品种(包括普通型、曲棍形、茧形和蜂腰型荚果的大、中、小3种果型)进行试验。结果表明,不同类型花生荚果机械剥壳差异较大。曲棍形(J1品种)和茧形(J2品种)荚果脱壳容易卡在筛孔或筛缝中,同时荚果混入籽仁中不易分离,剥净率低。荚果形态虽均为普通型荚果,但是荚果大小、籽仁形态不同,剥壳率和破损率均有差异,珍珠豆型品种(J3和J4)的果壳与果仁间隙较小,机械剥壳时较易伤害籽仁;珍珠豆型品种(J7和J8)的籽仁与果壳间有一定的空隙,破损率最低;大果型和中大果型品种(J5、J6、J11)的花生籽仁在脱壳间隙中的停留时间长、被搅动次数多,增加了损伤机会,机械剥壳时籽仁破损率高。荚果茧形、籽仁中等偏大的品种类型(J10品种),在机械剥壳时容易伤害籽仁。花生籽仁与果壳之间有一定空隙、厚果壳的荚果类型(J9品种)具有一定缓冲弹性,从而使脱壳更加容易,脱壳损伤率下降。线性分析表明,花生出苗率与破损率之间呈显著负相关关系。     

人力花生摘果机的设计

根据江西山区及丘陵地区的自然条件和该省经济欠发达的实际情况,在研究现有花生摘果机的基础上,设计了与人力脱粒机相似的人力、机力两用花生摘果机。试验结果表明,该机具基本满足了农民的要求,为江西省花生生产提供了新型农机具。     

荞麦剥壳机性能参数试验研究

针对砂盘式荞麦剥壳机存在效率较低、重复搓擦、能耗大等问题,改进了剥壳机主要工作部件,分析产生间隙调整误差的原因,在此基础上对提高荞麦剥壳机的出米率及降低相对碎米率进行研究。以粒径为4.6~4.8mm的荞麦为试验原料,将出米率和相对碎米率作为评价指标,对影响剥壳效率的主要因素:剥壳间隙、砂盘转速及间隙周向误差进行试验研究。试验结果表明:剥壳间隙接近5.0mm时,出米率较高而相对碎米率较低;随着砂盘转速的增大,相对碎米率呈二次函数逐渐递升,最佳转速为950r/min。正交试验结果表明:剥壳间隙周向误差对碎米率影响显著;剥壳间隙和砂盘转速对出米率、相对碎米率均有显著影响。最终优化方案为:剥壳间隙4.8mm,砂盘转速950r/min,间隙周向误差±0.05mm,此时出米率为35.4%,相对碎米率5.8%,出米率高于目前荞麦米生产水平10%~25%。     

除草机机构设计及除草效果研究

[目的]研究设计一种新型除草机,提高除草效率,维护农业生态环境。[方法]对除草机的关键部件除草轮进行了设计,并对除草效果的影响因素进行了试验研究。[结果]确定了除草轮主要技术参数:相邻两齿的夹角α为22.5°、齿根宽L为60 mm、齿根过渡圆角r1为10°、刀齿前刀面圆弧r为400 mm和后刀面圆弧R为480 mm、入土角β为83°～88°、滚切刀中心离地间隙H为450 mm、刀齿后刀面圆弧中心离地间隙h为198 mm和刀齿前刀面圆弧中心离地间隙K为56 mm、刀齿的垂直长度M为80 mm、滚切刀的厚度δ为4mm。试验结果得出土壤含水率与相邻2除草轮之间的间距相互制约的关系。[结论]该滚切式除草机在土壤含水率为16.6%,滚切式除草机相邻2个除草轮之间的间距为60～80 mm时,除草效果好。     

响应面分析法优化花生壳黄酮类化合物提取工艺及其抗氧化活性研究

[目的]探讨采用超声-微波辅助技术提取花生壳黄酮类化合物的最佳工艺条件及其抗氧化活性。[方法]以乙醇作为提取溶剂,用超声-微波辅助法提取花生壳黄酮类化合物,考察乙醇体积分数、提取时间和料液比对花生壳黄酮类化合物提取率的影响,通过响应面分析法优化超声-微波辅助提取花生壳黄酮类化合物的工艺参数,并研究花生壳黄酮类化合物对猪油的抗氧化性。[结果]采用超声-微波辅助技术提取花生壳黄酮类化合物的最佳工艺条件为：乙醇体积分数60%,提取时间120 s,料液比1∶20,在最优工艺参数条件下花生壳黄酮得率为6.11%;花生壳黄酮类化合物对猪油的自氧化有明显的抑制作用,且随着加入量的增多,抗氧化能力增强。[结论]超声-微波辅助提取法是一种较好的花生壳黄酮类化合物提取方法,花生壳黄酮类化合物对猪油有较强的抗氧化能力。     

水肥一体化技术在老挝旱季花生生产上的应用效果研究

[目的]研究水肥一体化技术在老挝旱季花生生产上的应用效果。[方法]在老挝万象开展了水肥一体化模式下不同施肥量对旱季花生产量和经济效益影响的试验。[结果]与当地常规模式相比,水肥一体化技术能增加花生发芽率、株高、平均荚数、百粒重等,最终能显著提高老挝花生的产量,增产量达1 000 kg/hm~2,增产率为51.9%,同时还能节省人工成本,增加农民收入,能增收2 800元/hm~2。水肥一体化模式下施肥量为91.5 kg/hm~2能使老挝旱季花生生产达到最佳产量。[结论]在老挝旱季推广水肥一体化技术将对当地农业发展起到重要的作用。     

车前子乙酸乙酯部位化学成分HPLC指纹图谱研究

[目的]建立车前子乙酸乙酯部位的化学成分指纹图谱,为车前子的质量控制及品种鉴定提供依据。[方法]色谱条件为：Diamon-sil C18柱（250 mm×4.6 mm,5μm）,流动相为乙腈-0.5%的乙酸水溶液,流速为1.0 ml/min,检测波长为270 nm,采用梯度洗脱。[结果]江西道地产区10批车前子乙酸乙酯部位化学成分指纹图谱共检出12个分离度良好的共有峰。不同品种车前子乙酸乙酯部位指纹图谱相似度相差很大。[结论]该方法简便、快速,可作为车前子药材的质量控制和品种鉴定的有力手段。     

30%毒死蜱微囊悬浮剂防治花生蛴螬田间药效试验

[目的]筛选防治花生蛴螬的30%毒死蜱微囊悬浮剂最佳田间使用量。[方法]以30%毒死蜱微囊悬浮剂3750、5625、7500 g/hm2为处理,以40%毒死蜱乳油7500 g/hm2为正常对照,以清水处理为空白对照,调查花生被害情况,计算各处理防效。[结果]使用30%毒死蜱微囊悬浮剂3750~7500 g/hm2防治花生蛴螬效果显著好于对照药剂40%毒死蜱乳油,但30%毒死蜱微囊悬浮剂处理间防效差异不显著。[结论]30%毒死蜱微囊悬浮剂幼虫防效及保果效果均较好,可在生产上推广使用。     

撞击式油茶果破壳装置的设计及试验

针对撞击式油茶果破壳装置破壳率低和碎籽率高的问题,设计了一种破壳装置。该装置由破壳组件、加料装置、动力及驱动装置、机架等组成。破壳组件主要包括外壳体、转子、叶轮,三者同轴安装,形成破壳空腔,利用转子和叶轮的高速旋转,使油茶果与转子及外壳体内壁发生撞击完成破壳。在运动过程中确保足够大的撞击力从而提高破壳率,采用圆弧面导料板可有效降低碎籽率。以油茶果含水率、主轴转速和导料板安装角度为影响因素,以破壳率和碎籽率为评价指标,对破壳装置进行L_9(3~4)正交试验,结果,当油茶果含水率约为60%、主轴转速为425 r/min、导料板安装角度为75°时,破壳率可达95.37%,碎籽率可降至4.27%。     

新型专用肥对花生结瘤·产量和养分利用率的影响

[目的]探讨复合添加剂在复混肥中的功效。[方法]在田间试验条件下,研究新型花生专用肥对花生结瘤、产量和养分利用效率的影响。[结果]加入添加剂的花生专用肥对花生结瘤的抑制作用较小,促进根瘤发育,加入复合添加剂的花生专用肥的促进效果更好,根瘤数和根瘤干重明显高于其他处理。施用花生专用肥处理显著提高了花生产量,分别比习惯施肥和俄罗斯复合肥处理增产17.1%~21.0%、11.8%~15.7%,花生全株氮磷钾养分积累量均大大高于习惯施肥和俄罗斯复合肥处理。[结论]该研究为新型肥料的研制开发和推广应用提供了参考依据。     

2BJY-200型烟草精量播种器的设计研究

[目的]研制烟草精量播种器对减轻劳动强度、提高生产效率、降低成本的作用。[方法]通过性能要求和参数要求,进行播种器设计;通过播种器的性能试验和生产试验,测试其功能。[结果]试验结果表明2BJY-200型烟草精量播种器主要性能指标符合国家和行业标准的规定,平均空穴率为1.7%,平均破损率为4%,符合设计的要求。[结论]2BJY-200型烟草精量播种器具有作业质量好、工作可靠、作业效率高、经济性能较好等显著特点。