揉搓型油茶果分类脱壳分选机的脱壳和清选效果研究

揉搓型油茶果分类脱壳分选机的脱壳和清选效果研究

李阳;王勇;邓腊云;陈泽君

【摘要】揉搓型油茶果分类脱壳分选机采用揉搓和挤压原理,通过利用分类滚动筛筛选大小不同的油茶果进入油茶果脱壳装置,在运输带与柔性揉搓板相互配合运动的揉搓作用下而脱壳.结果表明:在含水率低于55％,曲轴转速在240 ～260 r/min,履带速度在0.4～0.6 m/s,振动电动机频率50 Hz,分选带水平面倾角50°～55°工艺条件下,该机处理量≥900 kg/h,脱净率≥97％,清选率≥97％,碎籽率≤5％,损耗率≤1％.此设备在实际生产中具有普适性,适合大规模推广应用.

【期刊名称】《湖南林业科技》

【年(卷),期】2015(042)002

【总页数】5页(P38-42)

【关键词】油茶果;揉搓式;振动弹跳式;清选

【作者】李阳;王勇;邓腊云;陈泽君

【作者单位】湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004

【正文语种】中文

【中图分类】S226.4

油茶是我国特有的一种木本油料植物，油茶果由果蒲(壳)和茶籽组成，茶籽由茶籽壳和果仁组成，果壳不含油脂，含木质素及多缩戊糖、鞣质和皂素等，对加工油脂

不利，须作脱壳处理，另作它用[1-4]。鲜果刚采摘下来含水率较高，如不及时脱

壳易霉变，会影响油茶籽后续的干燥、储存和加工，进而影响茶油的品质和出油率。油茶果及时脱内、外壳后加工，不仅可以大大提高油的得率和质量，提高饼糖蛋白含量和食用效价，改善饼糖适应性，而且可以提高设备利用率，降低电能耗和设备磨损，减轻油的精炼负荷，简化精炼工艺，更有利于茶皂素产品的精加工及油茶综合利用[5-8]。

目前，油茶果分类脱壳，果壳和茶籽分选集成技术及机械研究尚处空白，油茶果脱壳采用人工方式脱壳，效率低，劳动强度大，成本高，不适合工业化生产。油茶果的机械脱壳技术及设备的研究才刚起步，虽然已存在有少量不同结构和功能的可用于油茶果脱壳和壳、仁分离的机械设备，但这些设备大都处理量较小，且技术性能指标较差[9]。油茶果是天然生长的植物果，其大小形状均不一致，大小差别较大，而茶籽受力也不大，在一定的压力下就易破碎，损坏籽仁[10-13]。目前的处理设

备没有对油茶果进行大小分类，而是混合加工，由于脱壳工件均为刚性件，接触果壳籽粒的工件是刚性硬件，所以在对油茶果进行加工时，很多大籽被挤压破碎，而小果没有达到脱壳、壳和籽分离的目标，故普遍存在籽仁破碎率高，脱壳效果不佳的状况[14-15]。本研究研发设备主要采用揉搓原理，用分类滚动筛筛选大小不同

的油茶果进入油茶果脱壳装置，在运输带与柔性揉搓板相互配合运动的揉搓作用下而脱壳，是一种既能有效对油茶进行分类脱壳，而不破损茶籽，又能将果壳和茶籽分选的集成装置。

1.1 结构

揉搓型油茶果分类脱壳分选机主要是由油茶果脱壳机、油茶籽分选机这两大部件组成。

油茶果脱壳机的总体结构如图1所示。

油茶果分选机的总体结构如图2所示。

1.2 工作原理

油茶果在刚采摘下来时含水率高，果壳坚硬，脱壳困难。由于油茶果的直径差别较大，设计的揉搓型脱壳机就要按直径大小分三类来脱壳，直径≤25 mm分为一类，直径>25 mm及≤35 mm分为一类，直径>35 mm分为一类。经批量油茶果大

小测量，直径≤25 mm和>35 mm的油茶果数量相对少些，而中等油茶果>25 mm和≤35 mm这一类相对多些。利用滚桶筛筛分油茶果，大小不同的油茶果分

别进入大小不同的搓揉空腔，利用柔性揉搓板和柔性面运输带在油茶果上相对运动进行揉搓去壳。

油茶果脱壳后如何将籽粒从壳粒的混合物中分离出来是一个难题。其生物特性研究证明了壳与籽的密度相差不大，故不宜采用风选方法。通过研究发现，油茶果脱壳后，籽与果壳的形状及摩擦系数是不同的，果籽圆而厚，表面较光滑，摩擦系数小；果壳薄而有尖角，外表面粗糙，摩擦系数大。籽壳分选机由倾斜向上运动的橡皮输送带及振动托板组成，利用籽与壳的形状及摩擦系数的不同使油茶果壳向上运动而茶籽向下运动，籽与壳产生分离，来实现籽与壳清选的目的。

在整个脱壳分选过程中，油茶果含水率、曲轴转速和橡皮履带速度、振动电机振动频率及分选带水平面倾角对脱净率等具有关键影响，因而在设计制造过程中主要考虑这几个因素的影响。

2.1 试验材料

试验材料采自湖南长沙国家林业科技示范园油茶种植基地的湘林系列油茶果。油茶果近似球形，直径3～5 cm，果皮厚，木质，室背2～3裂。

2.2 试验方法

经15批次试验，每次试验处理量在20～120 kg不等，每次试验测定以下内容：油茶果、茶壳、籽粒含水率、处理量Qc。

脱净率的测定：每批次挑选出未脱壳及半脱壳的油茶果称质量w1，脱净率

(%)=(Qc-w1)/Qc×100%；清选率的测定：每批次挑出清选籽粒中带壳质量w2，清选率(%)=(Qc-w2)/Qc×100%；碎籽率的测定：每批次挑出清选出的茶籽质量wc和籽粒中含破碎籽质量w3，碎籽率(%)=w3/wc×100%；损耗率的测定：每批次挑出清选出的茶籽质量wc和损失籽质量(壳中含碎籽)，损耗率

(%)=w4/(wc+w4)×100%。

3.1 油茶果含水率对处理量和脱壳清选效果的影响

油茶果的收获期按品种不同在每年的10月中旬至11月，刚采摘的油茶果含水率很高：壳平均含水率73.2%，籽45.6%，果56.5%。摊晒3～5天后自动开裂，水分开始挥发。本试验取用刚采摘的油茶果和摊晒开裂不同时段含水率的油茶果，分别测定含水率对处理量、脱净率、碎籽率、损耗率的影响情况。

从图3a中可以看出，脱壳机在相同的曲轴转速和橡皮履带速度以及分选机振动电动机频率振幅和分选带与水平面倾角条件下，随着油茶果含水率的上升，处理量有明显的下降趋势。刚采摘的油茶果由于含水率高，且未开裂，果实较紧密，在揉搓过程中，消耗的时间更长，因此处理量受到很大影响。而随着油茶果含水率下降，开裂程度变大，油茶果在揉搓过程中，籽和壳迅速分离，快速穿过筛孔，使得处理量有明显提升。含水率的进一步上升对处理量的影响不显著，脱壳机的最低处理量均能维持在600 kg/h以上。从图3b可知，油茶果的含水率对其脱净率也有较大影响，随着含水率的上升，当油茶果含水率高于55%时，脱净率有显著下降，脱净率从97.5%(含水率55.1%)下降到了95%(含水率64.6%)。清选率随含水率变化趋势与脱净率一致，当含水率低于55%时，清选率大于97%。

鲜油茶果由于含水率高，且未开裂，在揉搓过程中与揉搓部件接触时间长，作用力大，使得在高含水率条件下，籽的破碎率较高。但摊晒3～5天后，含水率下降到50%以下时，籽破损率均低于3%。而油茶果含水率对损耗率影响不大，稳定在小于1%的水平(见图4)。