【文章內(nèi)容簡介】 花生剝殼部件是花生剝殼機的關鍵工作部件，剝殼部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè) 中 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心的主要指標。 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， 更 達 不 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。 目前我國在花生脫殼技術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 花生 仁 破碎 率高，損失 較 大。 (2) 機 器 性能不穩(wěn)定，適應 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，同時能耗較高。 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn)，未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。 7 2 花生脫殼機概述 研究重點 自從進入 21世紀以來， 國內(nèi)外關于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生脫殼機械在生產(chǎn)應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的 發(fā)展勢頭。 提高花生脫殼機械的通用性和適應性仍是當前的主要研究方向之一 。 目前，許多花生脫殼機械只是針對某一花生品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設計，其通用性、兼容性和適應性較差。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同 品種花生果 脫殼作業(yè)需要的脫殼機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應不同加工企業(yè)的需要。花生脫殼機械能否適應這種發(fā)展趨勢，將直接影響到花生脫殼機械能否更好的推廣應用與健康發(fā)展。 對花生 脫殼機械的關鍵技術與工作部件進行重點攻關，改革傳統(tǒng)結構，研究新的脫殼機理，優(yōu)化結構設計；同時在整體配 置上進一步改進和完善，提高脫殼率，降低 花生仁破損 率。目前國內(nèi)外的花生脫殼機械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關鍵技術將關系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。 向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機具目前 仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應通過機電一體化手段，開發(fā)設計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作，進一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn) 率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內(nèi)和國外市場。 新技術原理、新結構材料、新工藝將不斷應用于花生機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術、電子技術、控制技術以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復雜的機械機構、動力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設計目標應用于脫殼機械的設計制造。隨著國內(nèi)外高新技術的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術更好的應用到實際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。 8 花生生產(chǎn)機械化是 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的重要保證，近年來，花生機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長，作業(yè)水平進一步提高，社會化服務規(guī)模不斷擴大，雖然目前花生脫殼機械化水平較高，但是多應用于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)與示范推廣區(qū)，并且小型機械多、大型機械少，低檔機械多、高性能機械少。在一些地區(qū)，用作種子和特殊用途的花生仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域性發(fā)展不平衡。進入 21世紀，我國花生生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)結構調(diào)整發(fā)生了新的變化，也對花生機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠的影響，不僅拉動了新的有效需求，而 且構筑了適合花生生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺，為花生生產(chǎn)機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進花生生產(chǎn)機械化的過程中，相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機械、開展花生機械作業(yè)服務的優(yōu)惠政策和措施，調(diào)動了農(nóng)民購買花生機械的積極性，形成了新的市場需求。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大，提高花生脫殼機械化作業(yè)水平成為必然?；ㄉ摎C在提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度方面起到了積極的作用，促進了花生加工業(yè)的科技進步，為花生脫殼機械的發(fā)展提供了空間。 花 生脫殼機的分類 按結構分類 (1)封閉式紋桿滾筒式。六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，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。在該機構中花生進口大(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。后來 研制并生產(chǎn)的 TH47O型， 6 BH570型等型式的剝殼機，結構與其大同小異，剝殼質(zhì)量均不理想。 （ 2）封閉橡膠板滾筒式。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，作業(yè)時 ，花生果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙 (5— 20毫米 )， 9 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。所以不得不增設循環(huán)機構，以使花生經(jīng)多次擠壓脫殼，致使機器結構復雜、龐大，造價較高。 （ 3）開式紋桿滾筒式。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，作業(yè)時，花生果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結構與封閉滾筒式不同，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）立式剝殼式。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。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， 故傳動機構較為復雜。 （ 5）開式扁條滾筒式。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)制成的凹板結構。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 91%。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。 按工作原理分類 目前國內(nèi)花生脫殼機從其脫殼原理、結構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）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 10 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 、甩料盤的結構特點等。 （ 2）碾搓法脫殼?；ㄉv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。 （ 3）剪切法脫殼?；ㄉv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，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。 （ 4）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。 （ 5）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?；ㄉv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 11 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 。 （ 6）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。 （ 7）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。 （ 8）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 96%的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。 （ 9）其他技術方法。在脫殼技術方面，除了在原理和設備上進行研究外，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。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?；ㄉv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。因此應使花生莢果盡量保持最適當?shù)暮?，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。 結構特點 根據(jù)刮板式花生脫殼機的剝殼原理可知道，花生是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼箱、柵格、下箱出口、分選口，花生仁收集斗這些部件的，因此設計剝殼機的整體結構的依據(jù)就出來了。 設計過程是從上往下，從花生的裝集開始 ，最上面是集料斗，集料斗下方是剝殼箱，集料斗可與剝殼箱設計為一個整體。在剝殼箱內(nèi)，花生必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用才能進行剝殼，因此，將刮板設計置在剝殼箱內(nèi)。 花生經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝殼后，要經(jīng)過位于剝殼箱底部的柵格，于是可以把柵格設計成一個半圓柵籠，將其固定在剝殼箱的下半箱內(nèi)。花生穿過柵 12