带壳物料脱壳方法及脱壳装备现状与分析

我国农作物的种植种类居世界前列， 其中壳体果 实类农作物占到相当大的比例。常见的壳体果实物料 有： ①坚果类， 如杏核、核桃、板栗、松籽、白果 等； ②油料类， 如棉籽、油菜籽、花生、瓜子等； ③ 种子类， 如稻谷、燕麦、荞麦等。绝大多数壳体果实 农作物的产品开发和深加工都需要对其进行脱壳处 理。脱壳率的高低直接影响到后续产品的加工质量和 原料的利用率， 因此壳体果实脱壳已成为现代食品加 工与开发初期的质量保证措施之一。由于不同壳体物 料外壳材料的性质不同， 从而针对性地选择适应的脱 壳方法和脱壳设备， 对提高脱壳率、减少碎仁率显得 尤为重要。本文对目前工程中常用的脱壳方法及脱壳 装备归纳概述， 从中了解相关脱壳机理及有效方法， 为提高脱壳工效及设计脱壳加工机械提供有益参考。
北京工业大学研制的杏仁加工设备， 其中杏核破 碎采用了对辊式破碎机， 其主要工作部件由 ２ 根相向 运动的等直径铸铁辊组成。由刘滨凡等人研制的风吸
式多功能坚果脱壳机， 同样采用双辊式往复循环的脱 壳 原 理［８］。
中国农机院研究开发的 ５ＸＪＣ－ ３５０ 型杏仁加工成 套设备， 采用了槽形轧辊式破壳机， 按厚度方向对杏 核 进 行 挤 压 破 壳 。 该 设 备 杏 核 剥 净 率 达 ９３％， 杏 仁 破碎率为 ５．７％， 自动化程度较高， 操作比较方便。
新疆农业大 学 等 单 位 研 制 的 ６ＨＰ－ １５０ 型 核 桃 破 壳机， 也采用了滚筒凹板结构， 该机露仁率大于 ６５％。
刘少达等设计的银杏 （ 白果） 脱壳分离机， 采用 的是轧辊—直板式脱壳机构， 可使银杏一次脱壳率大 于 ８５％， 整仁率大于 ６０％［９］。
葵花子脱壳机的工作部件是带有斜齿的齿辊—齿 板组， 齿辊是用铸铁制成的圆柱体， 在圆柱表面沿轴 向顺次开有三角槽， 齿板被固定在可调整的齿板支架 上。工作时， 旋转的齿辊带着葵花子进入齿板间隙， 由于齿辊高速转动， 葵花子在齿辊表面不断翻滚， 当 其侧边卡在齿板与齿辊的三角槽底时就会被齿辊撞 碎。随着齿辊的转动， 被破壳的葵花子继续滚动前行 时， 在齿板间隙内继续被揉搓， 使得葵花子的碎壳与 仁进一步分离。 ２．３ 其他脱壳型式
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和剥壳轧辊两部分组成， 轧辊表面做成网格状结构。 其剥壳原理为， 通过夹持辊和轧辊夹紧毛豆荚两端， 并由毛豆荚两端向其中部施加力， 迫使毛豆荚破裂张 开， 在微力作用下鲜毛豆被挤压出壳［１０］。
棉籽剥壳常采用的装备和原理是： ①圆盘式剥壳 机， 利用两磨盘上齿纹的挤压和摩擦作用， 使棉籽外 壳破碎； ②刀板式剥壳机， 利用动刀和定刀板的打 击， 产生剪切作用使棉籽皮壳破碎。
辊—板式脱壳设备采用的是辊状和板状机构。原 理是运动辊将籽粒带入辊与板的间隙， 籽粒受到的挤 压作用， 使其外壳破裂与籽仁分离。中国农机院于 １９９３ 年研制的山杏破壳取仁加工生产线， 其破 壳 机 采用了滚筒和凹板结构， 当杏核通过滚筒和凹板间隙 时， 受到挤压作用而脱壳。该机剥壳率在 ７５％以上， 碎仁率小于 ７％。
２００７ 年第 ４ 期
第 ４ 期（总第 ９７ 期） ２００７ 年 ４ 月
农产品加工·学刊 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｏｆ Ｆａｒｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
文章编号： １６７１－ ９６４６ （ ２００７ ） ０４－ ００８３－ ０４
Ｎｏ．４ Ａｐｒ．
带壳物料脱壳方法及脱壳装备现状与分析
２ 应用挤压方式脱壳
挤压法脱壳是在研究、分析农作物果实压缩特 性［６， ７］基 础 上 提 出 的 。 它 通 过 挤 压 籽 粒 使 外 壳 破 裂 ， 与内仁分离， 达到脱壳目的。目前采用挤压原理的脱 壳装备主要有如下形式。 ２．１ 双辊式脱壳
采用一对直径相同、转向相反、转速相等的圆柱 辊， 将其调到适当间隙， 使籽粒通过间隙时受到辊的 挤压而破壳。
双盘式碾搓法脱壳的工作部件由一对上、下平行 配制的金刚砂盘组成， 上盘固定， 下盘旋转， 当籽粒 进入 ２ 个金刚砂盘工作区时， 受两盘的挤压和摩擦作 用， 而将外壳撕搓脱下。采用此原理的脱壳机械有砂 盘砻谷荞麦脱壳机［１］， 但该设备生产出的荞麦仁碎粒 多， 荞麦皮破碎也较多； 采用相同的脱壳原理， 瑞士 布朗公 司 生 产 的 ＥＢＪ 型 荞 麦 脱 壳 设 备 主 要 适 用 于 对 整米率和整壳率要求不是特别高的荞麦进行加工处 理； 平面揉搓式荞麦脱壳机［３］也是利用双盘结构对荞 麦籽粒进行揉搓脱壳， 与砂盘砻谷荞麦脱壳机相比，
另外还有刀辊切割碾磨法， 它采用机械切割、加 热烘干， 再进行挤压脱壳分离的技术， 这是目前较为成 熟的技术， 但缺点是能耗较大， 脱壳整仁率不太理想。
１ 应用碾搓和撕搓方式脱壳
碾搓与撕搓脱壳方式的原理基本相同， 都是使籽 粒在压力和剪切力的共同作用下脱去外壳。对应的常 用机构有双盘式、双辊式和滚筒凹板式。
１．１ 双辊式 双辊式撕搓法脱壳是利用具有速差的 ２ 个橡胶辊
筒对籽粒进行撕搓、撕裂作用， 以完成脱壳过程， 从 而 达 到 脱 壳 目 的 ［１］。 如 佐 竹 机 械 有 限 公 司 新 研 制 的 ＨＵ１０ＦＴ 新 型 砻 谷 机 就 是 采 用 此 原 理 进 行 稻 谷 脱 壳 的； 由黄和祥设计的豌豆剥壳机， 是将靠重力进入剥 壳工作区域的豌豆， 通过快、慢胶辊的撕搓剥掉其外 壳［２］。 １．２ 双盘式
以板栗 （ 锥栗） 为例， 常用的脱壳设备及脱壳工 艺是常温机械及高压气流联合脱壳技术， 即在常温条 件下先将鲜栗外皮用旋转辊刀破口， 再用旋转脱皮机 挤、碾、压剥壳， 之后去红衣。这种技术的剥壳率较 高， 但红衣去净率低。福建林学院提出先将锥栗划 口， 然后进行干燥［４］， 再对锥栗进行揉搓脱壳、去衣 的技术构思， 但该方法采用的工艺比较复杂。目前， 一种新型的锥栗脱壳机， 采用在干燥的基础上， 对锥 栗进 行 机 械 切 割 ， 脱 壳 率 可 保 持 在 ９０％以 上 ， 栗 仁 完 整 率 ９０％ 以 上 ［５］。 采 用 火 烧 脱 壳 法 的 法 国 进 口 设 备， 是用液化气火焰在高温下将板栗外壳烧掉， 然后 对板栗进行刮皮、碾磨和清洗。这种方法脱壳率高， 但容易使板栗熟化， 甚至焦化， 必须将表面磨去才能 获得干净整洁的产品外表， 而且有一定损耗。
收稿日期： ２００７－ ０３－ ２２ 作者简介： 李晓霞 （ １９８３－ ） ， 女， 山西人， 在读硕士， 研究方向： 生物物料力学特性。Ｅ－ ｍａｉｌ： ｘｉａｏｘｉａ＿ｌｉ１９８３＠ｔｏｍ．ｃｏｍ。 ＊ 为通讯作者： 郭玉明 （ １９５４－ ） ， 男， 山西人， 教授， 博导， 研究方向： 农业机械化工程。
在 高 粱 和 小 麦 剥 皮 工 艺 中 采 用 的 ＦＢＰＹ 型 剥 皮 机， 是一种由多项高科技专利技术组成的高新技术产 品， 它是利用机械力和高速气流相结合的原理， 对谷 物进行逐渐增压揉搓刮剥， 使皮层与胚乳产生位移并 产生裂纹， 从而将谷皮搓剥下来。
碾搓法脱壳是目前壳体作物最常用的脱壳方法之 一。由于壳体作物具有不同的物理特性， 所以对它们 采取的脱壳加工工艺也就有所不同。对易脱壳的小颗 粒作物可以直接进行脱壳处理， 对不易脱壳的作物就 要进行一定的前期处理。
其他的挤压脱壳设备 （ 如核桃脱壳机） 采用双齿 盘—齿板式剥壳原理。当核桃喂入到嗑剥装置时， 齿 盘的旋转带动核桃一边旋转一边向内挤入， 一定间距 的齿尖不断地沿着壳表面嗑压， 使坚壳的裂纹不断扩 展， 直至壳基本上完全破裂。双齿盘齿板式脱壳机的 剥壳率可达 ９０％以上。
现常用的青毛豆剥壳机的剥壳装置主要由夹持辊
东 北 重 型 机 械 学 院 研 制 的 ＳＺ－ １ 型 松 籽 脱 壳 机 ， 也是利用一对相向回转的辗压辊来破开松籽的硬壳。 其不同之处是辗压辊由数个辗压轮组成， 轮表面加工 成环形圆弧槽， 在每个槽的表面上再加上多个三角小 槽， 这样两个对应轮的弧表槽构成了椭圆孔型， 其长 轴与辗压轮轴线平行， 在两个相对回转运动的辗压辊 的上部安装了松籽导向定位装置， 松籽在下滑的同 时， 继续转动， 当辗压辊继续相对转动， 松籽两侧面 瞬时受挤压而爆开， 皮破碎而仁完好， 完成脱壳过 程。该机具有松仁完好率高达 ９９．３％， 生产率高， 体 积小， 整机质量小， 耗能低及卫生条件好等特点。 ２．２ 辊—板式脱壳
对象的适应性和加工特性， 为脱壳加工装备改进及优化设计提供参考。
关键词： 脱壳方法； 脱壳装备； 机械加工
中图分类号： Ｓ－ １； Ｆ３０３．４
文献标志码： Ａ
Ａｃｔｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｈｅｌｌｅｒ ｏｆ Ｓｈｅｌｌ Ｆｒｕｉｔ
Ｌｉ Ｘｉａｏｘｉａ， ＊Ｇｕｏ Ｙｕｍｉｎｇ （ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｉｇｕ， Ｓｈａｎｘｉ ０３０８０１， ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｈｅｌｌ ｆｒｕｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｎ－ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ． Ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆｔｅｎ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｕｂｂｉｎｇ （ ｔｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｒｕｂｂｉｎｇ） ， ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｈｅｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈ－ ｏｄｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ， ｖａｃｕｕｍ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｂｅｌｏｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｓｈｅｌｌｅｒｓ ｗｉｔｈ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｅｄ ｓｈｅｌｌ ｆｒｕｉｔｓ． Ｔｈｕｓ， ｉｔ ｍｕｓｔ ｂｅ ｕｓｅｆｕｌ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｅｌｌｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｅｃｌａｄｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； ｓｈｅｌｌｅｒ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
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源自文库
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不同之处在于该设备双盘表面粘有橡胶。此设备脱壳 效果较好， 但是产量低， 不适合于规模化生产使用。 １．３ 滚筒凹板式
滚筒凹板式揉搓法脱壳是利用一个表面粘有橡胶 的运动滚筒和一个表面粘有橡胶的静止凹板之间的揉 搓作用来达到脱壳目的的。如滚筒揉搓式荞麦脱壳 机［３］的脱壳效果较好， 但是产量低， 不适于规模化生 产 ； ＨＢＸ－ ３６０ 型 花 生 剥 壳 机 工 作 时 ， 花 生 经 滚 筒 、 剥壳筛搓挤后， 使得花生仁与壳脱开。采用此方法的 脱壳效率高， 但是滚筒与凹板的间距不均匀， 且脱壳 质量不稳定。
李晓霞， ＊ 郭玉明
（ 山西农业大学 工程技术学院， 山西 太谷 ０３０８０１）
摘要： 壳体农作物果实机械化脱壳去皮生产采用的方法分为机械式脱壳法与非机械式脱壳法。常采用的碾搓 （ 撕搓）
法、挤压法和撞击法等称为机械式脱壳法； 而非机械式脱壳法包括能量法、真空法和微波爆壳法等。在综述壳体物
料脱壳机理和脱壳方法的基础上， 对采用相同脱壳原理的加工设备进行归纳与分析， 不同的脱壳机理针对不同加工