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核桃剝殼機組的研究及應用

發布日期:2019-03-29 作者: 點擊:

1 背景

我國的核桃栽培面積約130 萬hm2 以上, 主要種植區域在西南和西北。國內市場對核桃及其加工品需求日益增長;而我國核桃加工業發展緩慢,技術力量薄弱,國內核桃加工企業大多停留在初加工階段,核桃產品單一,附加值較低,大部分企業采用人工砸取和手工挑選,機械化程度低,難以實現核桃產品的增值和產業升級。

    美國核桃加工已經實現了機械化、連續化、規模化作業,核桃可分為全仁和碎仁等大小不同等級,形成不同產品。

    核桃剝殼機組是核桃深加工的關鍵設備,但我國核桃剝殼機組卻存在機械化、連續化程度低;剝殼機碎仁率高,且采用手工分離核桃殼仁,費時費力、效率低、易造成核桃仁污染等問題。 

2、核桃剝殼、殼仁分離原理及影響效果因素

2.1剝殼機原理

    我國主要運用擠壓方式核桃剝殼機進行剝殼;李忠新等通過研究確定核桃剝殼受電機轉速、剝殼板間隙、硬度及網格形狀大小有較大影響,我國核桃剝殼原理為:當核桃進入擠壓滾筒中, 齒盤的旋轉帶動核桃邊向下擠入, 一定間距的齒尖不斷地沿著殼表面擠壓, 隨著擠壓變形量的增加, 殼表面變平甚至出現凹坑,以達到核桃剝殼目的。此原理剝殼機的缺點:核桃剝殼過程中,受力不均,易造成夾殼;碎仁率高超過30%;碎殼較多,給后續殼仁分離造成困難;夾殼需多次剝殼,損失率超過5%。

2.2影響核桃剝殼效果因素

    我國的核桃由于飽滿度、均勻度、含水量不同;核桃剝殼機原理、結構有區別。為此,要達到良好的剝殼效果需注意以下幾點:

2.2.1核桃原料飽滿度、均勻度

    核桃飽滿度、均勻度不同, 剝殼機最佳操作條件確定困難, 使剝殼率和破碎度無法達到平衡, 剝殼效果下降;核桃飽滿度越高,殼仁間隙小于核桃殼完全剝開所需空間,造成核桃仁破碎度高;核桃均勻度低,剝殼機間距不好調節,對核桃剝殼程度不一樣,造成剝殼率低。

2.2.2 核桃含水量

    核桃水分含量對外殼的強度、彈性及仁粉碎度都有直接影響。含水量低:外殼脆,易剝殼, 但破碎度增加;含水量高:外殼韌性好,整仁率有所提高,但剝殼率低控制核桃剝殼時的最佳水分含量對提高剝殼效率和減少粉末度十分重要,通過現有實驗證明核桃原料含水量在7.5%-9%這一區間剝殼效果最好。

(1)剝殼板轉速

    剝殼板轉速加快, 剪切作用增加, 剝殼率高。但兩剝殼板轉速差過大,對核桃仁有損傷作用。

    合適的轉速差與物料有關, 剝殼困難的核桃應采用較大的轉速差,結合各地核桃品種不同需經過試驗來確定轉速以期獲得好的剝殼效果。經過實踐證明, 6-8r/s轉速較為適合。

    (2)剝殼板間隙    

    剝殼板的間隙大小是影響核桃剝殼率的重要因素。針對不同核桃尺寸剝殼時,間隙應能夠做相應調整,這就要求核桃剝殼設備設計要考慮對不同品種剝殼的適應性,設置間隙可調的裝置以節約企業成本,提高企業經濟效益。

    (3)剝殼板硬度

   剝殼板硬度對剝殼有較大影響, 硬度太低:剝殼板由于摩擦發軟過快磨損,使用壽命短;硬度太大:彈性差,容易傷核桃仁,影響剝殼效果。一般采用45號鋼較為合適。   

2.2.3 喂料速度的影響

    兩板間隙不變,喂料速度越高,單位時間通過的核桃量越多,生產率越高。但是我們在實踐中發現:當喂料速度遠大于生產率時, 核桃破碎率增加, 剝殼質量嚴重下降。為此,我們要根據各種核桃剝殼機型及加工產量來確定喂料的速度。   

 2.3影響核桃殼仁分離因素

 2.3.1核桃的內部結構

    喬園園等對核桃殼仁分離過程中,內隔膜厚度、面積大小是影響殼仁分離程度的重要因素。內隔膜厚度、面積越大,剝殼后越不易分離;厚度、面積越小,越易分離。

2.3.2殼厚

    厚度較大的核桃殼較重,如果選擇氣力輸送,會造成殼仁懸浮速度相近難以分離。實踐證明:殼厚度小的核桃殼仁分離效果佳;殼厚度較大,殼仁分離效果較差。

2.3.3剝殼方式   

     采用兩種剝殼方式,定間隙多點擠壓法和垂直打擊法剝殼進行研究。打擊方式剝殼,殼破碎程度較大,殼仁分離較困難;定間隙多點擠壓利用剪切力、擠壓力結合時,殼的碎度較小,碎仁率低,殼仁分離較容易。

3 .核桃殼仁分離原理

3.1靜電殼仁分離

   導電性差的殼為滾筒吸住,直至被刷子刷落;導電性能好的仁由于電荷傳給了滾筒而提前墜落。缺點:對剝殼后顆粒較小的核桃殼仁分離效果較好,但對于顆粒較大的殼仁分離效果不理想(殼大后滾筒對殼吸附作用減弱)。

3.2 篩選式殼仁分離

    篩選法是利用殼仁之間粒度的不同,實現物料的分層、透篩。常用的有:振動篩、平面回轉篩。對于核桃產品來講,此方法易導致核桃仁表皮易磨損,影響核桃仁商品性,較少采用篩分的方法。   

該方法的主要缺點:在剝殼前需對核桃預處理;在剝殼后需對鐵粉、磁流體進行回收,增加工序和生產成本。

3.3 比重殼仁分離

    利用殼仁密度差,核桃仁與殼的混合料放入鹽水中。由于殼仁比重不同,殼漂浮在鹽水的表面,仁沉在鹽水下層,完成殼仁分離。  

此方法缺點是:殼仁的密度相差不大時,分離效果不佳;殼仁分離后還要對仁進行烘干,提煉鹽,增加工序,易造成仁的污染。

4.核桃剝殼及殼仁分離機組研究的必要性及前景

近年來我國發展了一批木本油料種植。根據上述核桃剝殼及殼仁分離原理、優缺點的分析。開發出一種機械化程度高,擠壓力與剪切力相結合的剝殼機以及避免核桃仁外觀在分離過程中受到損壞,簡化工藝的設備就尤為重要且有利于核桃產業升級。后續的研究應從以下幾個方面著手改進;

(1)核桃在剝殼中受力方式的改變

核桃剝殼過程中受擠壓力與剪切力作用,擠壓路徑長使核桃受面擠壓與點擠壓結合剝裂,達到良好地剝殼效果,減少碎殼和碎仁;

(2)殼仁分離方式改變

    采用氣流分離,簡化生產工藝以避免人工分離帶來巨大的企業負擔,篩網所造成的核桃皮磨損影響核桃產品外觀;

   (3)結合自動控制提高勞動生產率,通過工藝豐富核桃產品種類

    核桃剝殼機組整個生產過程力爭“一鍵”完成。剝殼后及分離后的半仁、1/4仁可作為核桃休閑食品銷售;部分碎仁、碎殼可以用于低溫壓榨制油。提高核桃深加工能力,形成不同種類的核桃產品,促進核桃產業升級。

    核桃剝殼機組的開發符合國家產業政策,有利于產業升級。


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