毕业设计综述

榛子脱壳技术的现状与前景

赵洪鑫

（河北科技师范学院机械电子系）

摘要：近十年来,随着农村商品经济的发展,经济林已成为农村脱贫致富的热门产业。榛子作为该产业中的小干果树种,也逐渐为人们所认识。然而未加工的榛子所创经济效益并不乐观，对榛子深加工能够大大提高榛子的价值。我国坚果加工机械在破壳理论以及具体实现方法方面还有很多方面需要改进。文首先介绍了我国榛子的生产现状，对榛树资源的开发利用。然后，具体分析了当今阶段我国坚果脱壳技术的现状与存在问题，以及坚果脱壳机的发展方向。

关键字：榛子；坚果；脱壳；脱壳机

1．我国榛子的生产现状与榛子的开发价值

1.1 我国榛子的生产现状

近十年来，随着农村商品经济的发展，经济林己成为农村脱贫致富的热门产业。棒子作为该产业中的小干果树种，也逐渐为人们所认识[1]。

棒子是宝贵的木本粮油资源[2]，含有丰富的脂肪、蛋白质、碳水化合物及多种维生素和矿物质，不仅是受人喜爱的干果食品，也可以加工成多种营养品，还可榨油、入药，是我国出口创汇的传统商品。随着经济林产业的发展和完善，棒子的发展也势在必行。

我国榛属植物资源十分丰富，己知有22省区有榛属植物分布，北达黑龙江省呼马县，南到石南省安宁县，西到西藏的聂拉木，东达吉林省的图们，现有榛林167万hm2 ，95%是平榛，年产榛果26000 t(吨)，但商品性差[3]。

1.2 榛子的营养保健功能，与开发价值。

自古以来，我国劳动人民就有采集棒果食用的习惯。棒子果实口味好[4]，营养丰富，其果仁含脂肪56- 65％，易于为人体吸收的蛋白质15%以上，还含有维生素A ,B ,E,以及铁、钙等矿质元素。棒仁的营养成分为而包的2倍，猪肉的1. 5倍，可应用于糖果点心、医药及香料制造业中，山棒子提取的制剂，具有消炎、防腐和扩张血管的作用，用于治疗高血压、动脉粥样硬化、肝脏及肾脏疾患。

榛子有多种食用方法[5]，既可加工成最普通的椒盐焙炸类方便食品，还是制造多种巧克力的主要原料;既可用作各种食品的增香剂，又可供药用或作为优良化妆品的原料。棒子是国际贸易重要的干果之一。

2．我国坚果脱壳技术的现状

目前，我国干壳坚果粗加工方法十分落后[6][7][8][9]。在进行坚果加工时，其脱壳处理是一个关键而又困难的工序，因果壳主要由纤维素和半纤维素组成，壳仁间隙小，壳较为坚硬、难以剥离。然而研制干壳坚果剥壳机，既可以利用干壳坚果晒干后好贮藏的条件，又能开展常年性加工，还能缓和淡季市场坚果紧俏的矛盾。在脱壳过程中，果仁破碎的程度与果壳和果仁的物理、机械特性、坚果品种及施加力的大小等因素有关。市场上的一些坚果脱壳设备往往没有综合考虑上述因素，使坚果脱壳效率偏低。

国外早在20世纪60年代初，就着手研制坚果剥壳机具，至80年代初，美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果剥壳机。如夏威夷果剥壳机、杏仁剥壳机等。经过数十年的发展，坚果剥壳机具已日趋成热。目前，正朝着机电一体化方向发展。但我国坚果剥壳机具发展缓慢，远远落后于种植业的发展。在一些生产应用的机具中，存在如下几个突出的问题。因而，难以推广应用[10][11][12]。

（1）剥壳率低。不少剥壳机漏剥或剥壳不完全，果仁去净率不高，有些剥壳机剥壳率只有50﹪。

这是坚果剥壳机推广使用的最大障碍。

（2）损失率高。由于参数选择不合理，造成剥壳不完全现象严重，碎仁夹带在碎壳中难以回收而被弃除。有些机具果仁损失率高达20﹪。

（3）果仁完整性差。有些机具的设计，为了减少漏剥或剥壳不完全现象一味追求剥壳率的提高，导致高的破碎率，从而降低了产品的商品价值。

（4）通用性差。一般剥壳机仅能用于某一品种坚果的剥壳作业，对于不同品种的坚果，不能通过更换主要零部件来实现一机多用。

（5）机具性能不稳定，适应性差。为某类坚果专门开发的专用机型，在该坚果品种、大小规格、外壳形状和含水量等因索出现变化时，剥壳机具剥壳性能就变差。

（6）作业成本偏高。我国坚果剥壳机具尚未形成规模和系列，多数是单机制造，制造的工艺水平低、成本高，也因为通用性差，不能一机多用，使得生产企业设备配置的成本高，致使加工坚果的作业成木增加。

2.1 坚果分级装置现状

坚果分级装置是定间隙挤压破壳机的必要装置[13][14][15][16]，对于具有固定间隙的坚果破壳机来说，物料尺寸必须与固定间隙的大小相适应，尺寸大了，仁会被挤碎，尺寸小了，壳破不开。常见的坚果分级装置有以下几种:

2.1.1锥辊式分级装置

锥辊式分级装置采用的是一对相开转动的锥形辊，坚果在两锥形辊的带动下不停地上升和下落，同时，坚果在重力和上端坚果对其侧向挤压力的共同作用下沿锥形辊向下移动，直至两锥形辊的间隙大于坚果的直径时，坚果通过间隙落下。

2.1.2圆孔筛分级装置

是圆孔筛分级原理图，该圆孔筛与水平线的夹角为a。筛孔由右往左逐渐变大，坚果在重力和离心力的共同作用下沿筛壁下滑并通过合适的孔口落下。

2.1.3平面振动筛分级装置

平面振动筛装置简图。该振动筛分级装置是由三个筛子组成。筛子振动时，坚果与筛而产生相对滑动，尺寸小于筛孔的坚果有可能通过筛孔，掉入下筛，其余的留在筛面上，并沿筛面流向一侧，由集料口收集。

2.2 我国坚果脱壳装置现状

2.2.1滚筒式核桃破壳装置

采用滚筒一弧齿板式结构[17][18][19][20]，采用这种结构更有利于得到完整的榛仁。该机采用挤压破壳原理图1.当两对法向集中力作用在核桃上时较有利于壳的均匀完全破裂，而多对集中力作用在核桃上因提高了核桃的刚度，降低了内力值，核桃反而不易破裂。为了在破壳时能满足上述原理上的要求，在破壳装置结构上采用带有多级凹槽及齿纹的挤压辊，弧齿板采用双弧板结构，该结构符合“四点加压”原理，因而有利于壳的完全破裂。

2.2.2 对辊窝眼式核桃开口装置

图2为对辊窝眼式开口装置简图[21][22][23]，每个辊上的同一个圆周上

平均分布着8个窝眼。窝眼在整个挤压辊表而上呈交错排列，窝眼纵向

间距为54mm，所有窝眼开口半径均为30mm，但不在同一圆周上的窝眼的

深度都不相同，H从13mm依次增加0.5mm直到20mm

为止，对辊的长度

图1 挤压破壳简图

1.核桃

2.挤压辊

3.

弧齿

图2对辊窝眼式开口装置简图

1. 窝眼辊

2. 核桃