理论教育 高效的油茶果机械剥壳清选工艺

高效的油茶果机械剥壳清选工艺

时间:2023-05-30 理论教育 版权反馈
【摘要】: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。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。且与传统油茶果脱壳机相比,采用挤压和揉搓原理设计的油茶果分类脱壳分选机完全实现了油茶果不伤籽、快速脱壳和壳籽快速分离,具有脱壳清选效果好、性能稳定等特点。

高效的油茶果机械剥壳清选工艺

国内由于油茶机械加工起步较晚,还没形成规范的采后处理技术,相关研究近几年刚起步,目前常见的机械脱壳方法包括撞击法、剪切法、挤压法、碾搓法、搓撕法。涂立新利用搓擦原理研究了一种油茶果剥壳机,采用螺纹钢条焊成的内外笼式剥壳装置,茶果在内外笼之间受搓挤实现剥壳。由于螺纹钢条间隙不能调整,除了碎果坠落外,因油茶果大小不一,茶籽和碎果有时难免挤入外笼或内笼,因此该装置不能很好清选茶籽和果壳,对不同大小的油茶果适应性还需要改进。王建等采用剪切原理研究了一种油茶果剥壳机,利用刀片对茶果进行切割剥壳,剥壳速度较快,但果仁极易被刀片挤碎。樊涛等研制的油茶果脱皮机采用挤压原理,将果壳挤裂去皮,脱壳效率较高,但对油茶果大小的适应性也不强,果仁容易被挤碎。蓝峰等运用撞击、挤压和揉搓原理,研制了油茶果脱壳清选机,采用回转半径不同的脱壳杆,脱壳杆呈一定锥角和扭角,在滚筒里形成楔形脱壳室进行撞击、挤压脱壳,能适应不同大小的油茶果,脱壳效率较高,但只适合堆沤摊晒开裂的茶果脱壳,且结构较为复杂,制作成本大。

由于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,而茶籽不耐受外力挤压,在一定的压力下就易破碎,损坏籽仁。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。在这里,我们尝试推荐以下几种具有代表性的油茶果脱壳设备。

图7-5 油茶剥壳机

1.机架 2.电机 3.主轴 4.内笼 5.外笼 6.进料斗 7.外叶片 8.内叶片 9.钢条

1.内外笼式搓挤剥壳

安徽黄山市徽山食用油业有限公司2010年研制的油茶果剥壳机主要结构采用内外笼式结构剥壳装置。内外笼都是用一圈螺纹钢条焊成的,同轴心且相对旋转,内外笼之间形成进料端大、出料端小的一楔形剥壳室,茶果在内外笼之间受搓挤而碎果,内笼的内外壁设有倒料输送螺旋叶片,以输送挤入的茶籽。楔形剥壳室的间隙需根据要处理的茶果大小来进行调整,因此使用起来不是很方便,许多籽和壳大小接近,使得清选效果不是很好。

2.螺旋片挤压剥壳

广东新大地生物科技股份有限公司2012年开发了一种油茶果剥壳机,利用挤压和撞击的方式脱壳,振动筛清选。其脱壳是利用螺旋片将油茶果挤压至甩料转鼓,然后撞到带有锥凸起的栅形挡板上破裂脱壳,接着由双层往复筛清选,这种剥壳机只能脱摊晒3天以上开裂的油茶果,不能脱含水量较高的鲜果,且处理量小,其原因是破碎后混合物中渣壳和茶籽大小、直径差不多,多次往复筛选也不能有效分离壳与籽。

图7-6 油茶剥壳机

图7-7 油茶双辊挤压剥壳机

3.双辊挤压剥壳

中国林业科学研究院林业新技术所和哈尔滨林业机械研究所2011年研制的油茶果脱青皮机采用双辊挤压破碎后柔性抽打使籽壳分离,用筛网清选茶籽。但这种方式没有考虑油茶果大小不一的实情,其挤压辊破壳,若辊间间距小必然造成较大茶籽破碎,间隙大则造成小茶果不能剥壳。因此可以在脱壳前增加原料茶果分级工序,把茶果分成不同等级分别破碎。(www.daowen.com)

4.锥楔形挤压剥壳

江西省农业机械研究所研制出6BQY-1500剥壳清选机,其剥壳原理是采用旋转的脱壳杆和滚筒构建的锥楔形空间对茶果撞击、挤压、揉搓,实现茶果脱壳。其清选是根据壳与茶籽粒不同的物理特征突破了较难的清选技术,创新性采用较小间隙的齿光棍对转式机构清选。具有可脱大小不一果、未开裂果,脱净率高,不伤茶籽,清选率高,效果好,破损率低等优点。

图7-8 油茶6BQY-1500剥壳清选机

5.揉搓型脱壳机

湖南省林业科学院陈泽君等采用揉搓原理,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。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≤25mm分为一类,直径>25mm及直径≤35mm分为一类,直径>35mm分为一类。经批量油茶果大小测量,直径≤25mm和直径>35mm的油茶果数量相对少些,而中等油茶果(25mm<直径≤35mm)这一类相对多些。利用滚筒筛筛分油茶果,大小不同的油茶果分别进入不同的搓揉空腔,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。生物特性研究证明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。

通过试验发现,该设备脱壳清选效率高,油茶果含水率对设备整体脱壳清选效果有一定影响,含水率越低,设备脱壳清选效果越好,但对设备总体效率影响较小。且与传统油茶果脱壳机相比,采用挤压和揉搓原理设计的油茶果分类脱壳分选机完全实现了油茶果不伤籽、快速脱壳和壳籽快速分离,具有脱壳清选效果好、性能稳定等特点。处理量≥900kg/h,脱净率≥97%,清选率≥97%,碎籽率低于5%,损耗率≤1%。

图7-9 油茶剥壳、分选机总体构造

6.未来发展趋势——智能化采摘技术

智能化采摘包括计算机视觉系统、伺服系统、执行部件、控制系统、计算机信息处理系统等,能够实现精确采摘和最佳采摘期采摘。中国农业机械化科学研究院与江苏大学联合研制的苹果采摘机器人在实验室条件下的单果采摘时间为15s。我国对机器人的研究起步较晚,应以收益高且迫切需求的采摘作业为切入点,把经济性、实用性与先进性相统一,开发适合我国农业现状的智能化采摘技术。

总之,由于油茶“抱籽怀胎”的特性,让机械能够辨别出哪些是花蕊、哪些是茶果,在采摘时不伤花蕊仍是一大难题。

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