【正文】 1 引言 1． 1 課題提出 的背景 花生中富含脂肪和蛋白質(zhì)，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植物蛋白質(zhì)。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以花生蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性?；ㄉ鞍追圻€可以通過高壓膨化制成蛋白肉?；ㄉ鞘秤弥参镉凸I(yè)的重要原料，利用花生油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等，也可用作工業(yè)原料?；ㄉ?jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、 味俱佳的各種食品和保健品?；ㄉ庸じ碑a(chǎn)品花生殼和花生餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。 花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時，都需要對花生進行預(yù)處理加工。花生的預(yù)處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。 花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r，剝殼的目的是為了提高出油率， 提高毛油和餅粕的質(zhì)量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機 器來代替手工剝殼。花生剝殼機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了花生剝殼的效率。 花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身的生理特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè)，而只能在花生莢果的含水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。 1． 2 花生 脫 殼機械的發(fā)展 我國花生脫殼機的研制自 1965年原 八機部下達花生脫殼機的研制課題以來，已有幾十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，以小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn)有的花生脫殼機種類很多，如 6BH一 60型花生剝殼機、 6BH一 20B型花生剝殼機、 6BH一 20型花生脫殼機等 (技術(shù)參數(shù)見附表 )，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的 2O～ 60倍以上。錦州俏牌集團生產(chǎn)的 TFHS1500型花生除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)花生原料的脫殼 、除皮、分選，是一種比較先進的花生后期生產(chǎn)機械。偉民牌 6BH一 720型花生脫殼機帶有復(fù)脫、分級裝置，采用搓板式脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。 6BK一 22型花生脫殼機是一種一次喂料就可完成花生脫殼工作的機械，經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動、分層分離、復(fù)脫清選分級后的花生仁可直接裝袋入庫。 6BH一 1800型花生脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼結(jié)構(gòu)，能夠進行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進一步調(diào)整，花生產(chǎn)量逐年增加，花生的機械化脫殼程度將大幅提高，花生脫殼機械將擁有 廣闊的發(fā)展前景。 花生剝殼的原理很多， 因 此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械。 花生剝殼部件是花生剝殼機的關(guān)鍵工作部件，剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛花生仁破碎率、花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，花生仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標。 各位親，由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙 CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的:2215891151，數(shù)萬篇現(xiàn)成設(shè)計及另有的高 端團隊絕對可滿足您的需要。 八十年代以前的花生剝殼機械，破碎率一般都大于 8%，有時高達 l5%以上。加工出的花生仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理，研制新式 剝 殼部件，便 成 為花生剝殼機械的重要研究課題。從六十年代初，開始在我國 出 現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式花生剝殼機。自 1983年以來，在已有的花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上，我國又相繼研制了 多 種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝殼部件，其主要經(jīng)濟技術(shù)指標，特 別 是破 殼 率指標大有改善。 以下介紹一下 我 國 上個世紀 幾種主要的花生 剝 殼部件 1．封 閉式紋桿滾筒， 柵條凹板式花生剝殼部件 圖 1 六十年代初， 我國在吸收國外 技術(shù) 的基礎(chǔ)上，研制了 TH340型花生剝殼機，其 剝殼部件是在一個圓筒上鑲上若 干 根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板，如圖 1所示。 在該機構(gòu)中花生進 口 大 (3O50毫米 )，出 口 小 (1O25毫米 )，工作時，花生果 在 滾筒的推動下由進口向出口端運動，在滾筒和 凹 板的沖擊、擠壓、揉搓作用下 直接 脫殼，花生 受列 剝殼 機 的直接搓擦作用，系強制脫殼，故破碎率高。剝殼時， 直徑同 凹 板柵縫一樣 大 小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離 出來，所以一次剝凈率低，最高 80％。為了將混在一起的花生仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝殼機一般要配 置 分離機構(gòu)。后來研制并生產(chǎn)的 TH47O型， 6 BH570型等型式的剝殼機，結(jié) 構(gòu) 與其 大 同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。 2． 封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件 該機的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式，如圖 2所示 圖 2 作業(yè)時，花生果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙 (5— 20毫米 )，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件的揉搓作用 ,破碎 率 有 所 降低，但仍在 5％以上。另外，因直徑小于 剝殼 間隙 的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來，故一 次 剝凈率很低，只有 30%左右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機構(gòu)，以使花生經(jīng)多次擠壓脫殼， 致使 機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，造價較高。 3． 開式紋桿滾筒，編織凹板式花生剝殼部件 剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板，其結(jié)構(gòu)如圖 3所示 圖 3 作業(yè)時，花生果在滾筒的推動 下 ，受擠壓揉搓脫殼，該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同，花生果受到 開式 滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有 柔 性，故其破碎率較低，可控制在 3%5% 。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時，只有直 徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝殼，故剝凈率較高。 4． 立式剝殼機構(gòu) 剝殼部件采用了由兩根 扁 鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn) 子 ，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩，該剝殼部件如圖 4所示 。 圖 4 在剝殼室內(nèi)，花生果受立式轉(zhuǎn)子的推動而相互磨擦 ， 從而達到剝殼的目的，此方法 系柔性揉搓剝殼。實踐證明，該機破碎率較低，可控制在 3％ 以下 。其缺點是由于采用立式傳動， 故傳動機構(gòu)較為復(fù)雜。 5． 開式 扁 條滾筒，編織凹板式花生剝殼部件 采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒，和用編織絲 網(wǎng) 制成的凹板 結(jié)構(gòu)，如圖 5所示。作業(yè)時，花生果在 扁 條的推動下隨滾筒轉(zhuǎn)動，在滾筒和凹板之 間 形 圖 5 成一個活動層，花生果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機構(gòu)中，避開了剝殼部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是花生搓花生，系柔性 剝 殼，故破碎率較低， 該機鑒定時實測破傷率 (破碎率 +損傷率 )為 0． 91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。 1． 3 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)花生脫殼機從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主的鋼紋桿 —— 鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動凹板兩大類，但脫殼 質(zhì)量均不高，破損率都大于 8 %， 剝出的花生米只能用于榨油和食用，滿足不了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進的脫殼原理是解決脫殼機現(xiàn)存問題的重要途徑。 1． 3． 1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 目前應(yīng)用比較廣泛的花生機械脫殼原理有以下幾種。 撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心脫殼機。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形，進而形成裂縫。當莢果 離開壁面時，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度，莢果所受到的彈性力較小，運動速度也不如外殼，阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開，從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式脫殼機脫殼質(zhì)量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點等。 碾搓法脫殼 花生莢果在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用，使莢果的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個固定圓盤和一個轉(zhuǎn)動圓盤組成的圓盤剝殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中，動 磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運動，也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力；同時，磨片上的牙齒不斷對外殼進行切裂，在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂，并與殼仁脫離，達到脫殼的目的。該種方法影響因素有，莢果的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。 剪切法脫殼 花生莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對運動著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件的刀板剝殼機。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝 有刀板，刀板座呈凹形，帶有調(diào)節(jié)機構(gòu)，可根據(jù)花生莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大小等。 擠壓法脫殼 擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反，轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥，調(diào) 整到適當間隙，使花生莢果通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的 情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。 搓撕法脫殼 搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行脫殼的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)動，輥面之間存在一定的線速差，橡膠輥具有一定的彈性．其摩擦系數(shù)較大。花生莢果進入膠輥工作區(qū)時，與兩輥面相接觸，如果此時莢果符合被輥子嚙人的條件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進入兩輥問．此時莢果在被拉人輥間的同時，受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，莢 果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當莢果到達輥子中心連線附近時法向擠壓力最大，莢果受壓產(chǎn)生彈性 —— 塑性變形，此時莢果的外殼也將在擠壓作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。 1． 3． 2 新型脫殼技術(shù) 壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入花生殼內(nèi)，維持一段時間，以使花生莢果內(nèi)外達到氣壓平衡，然后瞬間卸壓，內(nèi)外壓力平衡打破，殼體內(nèi)氣體在高壓作用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達到脫殼的目的。主要影響因素有，充氣壓力 、穩(wěn)定壓力維持時間、籽粒的含水率等。 真空法 將花生莢果放在真空爆殼機中，在真空條件下，將具有相當水分的莢果加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，其韌性與強度降低，脆性大大增加；真空作用又使殼外壓力降低，殼內(nèi)部相對處于較高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達到一定數(shù)值時，就會使外殼爆裂。 激光法 用激光逐個切割堅果外殼。試驗顯示，用這種方法幾乎能夠達到 100 9／ 6的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 1． 3． 3 花生脫殼機械的工藝研究 在脫殼技術(shù)方面，除了在原理和 設(shè)備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。 分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。 水分含量 花生莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使花生莢果盡量保持最適當?shù)暮剩? 以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時能被充分破裂，同時又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大，可減少果仁破損率。 1． 3． 4 花生脫殼機械存在的問題 目前我國在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在 2O世紀 90年代初的技術(shù)水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍是手工剝殼。脫殼機械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。② 機具性能不穩(wěn)定，適應(yīng)性差。③ 通用性差，利用率低。④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機制造，制造的工藝水平較低，同時能