大處理量花生脫紅衣機(jī)脫皮裝置的設(shè)計(jì)

易啟偉

(武漢工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,武漢430023)

大處理量花生脫紅衣機(jī)脫皮裝置的設(shè)計(jì)

易啟偉

(武漢工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,武漢430023)

基于花生果仁及其紅衣的物理特性,分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有脫紅衣機(jī)(或類似設(shè)備)的工作特點(diǎn),提出了一種新型大處理量花生脫紅衣機(jī)的研發(fā)方案,對(duì)脫紅衣機(jī)核心裝置——脫皮裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)現(xiàn)脫皮裝置多功能的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的探討。

花生;脫紅衣機(jī);脫皮裝置;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展,花生的利用向著多樣性方向發(fā)展,花生的精深加工也成為花生果仁高效綜合利用的必然途徑?；ㄉ撕?jiǎn)單直接食用和榨油外,也被用來(lái)制作各種風(fēng)味的花生仁、花生糖、花生醬、花生牛奶飲料,也可配制在其他原料中作風(fēng)味料?；ㄉ适怯杉t色外衣和籽仁組成。紅衣主要是纖維組織和止血素,而花生中的油脂、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素都集中在籽仁中。無(wú)論是從花生中提取蛋白粉,還是提高花生榨制出濃香型花生油的檔次,都需將花生果經(jīng)剝殼后再去掉花生果仁上的紅皮(俗稱紅衣),這是制作上述食品及原料加工過(guò)程中不可缺少的關(guān)鍵工序之一。

1 花生紅衣的特性及脫紅衣方法

成熟的花生紅衣與籽仁之間的結(jié)合力和花生的含水量有關(guān),當(dāng)水分到達(dá)某一數(shù)值時(shí),結(jié)合力降至最低,這時(shí)花生仁受到一個(gè)很小的力作用便可將紅衣從仁上剝落?？紤]花生紅衣特性,加工時(shí)必須充分兼顧花生的含水量、脫皮力、生產(chǎn)效率、破碎率及品質(zhì)之間的關(guān)系。

目前,花生仁的脫皮方法主要有人工脫皮和機(jī)械脫皮兩種,其中按對(duì)原料狀態(tài)的要求又可分為干法與濕法、冷態(tài)與熱態(tài)脫皮。

人工脫皮成本高,效率低,且衛(wèi)生條件差;濕法與熱態(tài)脫皮對(duì)花生籽仁的內(nèi)在品質(zhì)或外觀質(zhì)量產(chǎn)生一定影響且電耗大,對(duì)某些用途的花生還需增加相應(yīng)工序,增大了加工成本。如加工前,為了使其外皮膨脹,易于用輾搓力去皮,需將花生仁浸濕,這樣在后續(xù)工藝中就必須增加烘干工序,費(fèi)工費(fèi)時(shí),且在一定程度上增加了花生仁被污染的途徑,其口感品質(zhì)也大大降低;還有剝皮前花生仁加溫過(guò)高,會(huì)使蛋白質(zhì)變性,破壞了營(yíng)養(yǎng)成分,影響其食用價(jià)值。

目前,市場(chǎng)上各種機(jī)械干法冷態(tài)脫皮的花生仁脫皮機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械脫皮的技術(shù)方法各不相同,但多數(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)脫皮的原理仍是采用輾輥(或皮帶)進(jìn)行輾搓,在一定程度上只能滿足個(gè)體和小型加工企業(yè)的需要。

2 國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的研發(fā)現(xiàn)狀

目前,國(guó)內(nèi)大多數(shù)花生脫紅衣設(shè)備的脫皮原理主要采用一對(duì)輾輥或皮帶相互間的動(dòng)靜運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)摩擦輾搓。其中輾輥輾搓方式是一對(duì)輾輥反向差速旋轉(zhuǎn)來(lái)搓擦花生仁使紅衣從花生籽仁上剝落[1][2];皮帶輾搓方式是摩擦膠帶與固定膠帶組成加工楔形區(qū),利用兩膠帶的擠壓力和剪切力的綜合搓撕作用,將花生紅衣與籽仁分離[3]。按碾輥所用材料可分為:橡膠輥和金屬基體的表面采用樹(shù)脂并粘有石英砂的脫皮輥等。分析歸納市場(chǎng)上現(xiàn)有的花生機(jī)械脫紅衣設(shè)備,主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題:由于現(xiàn)有設(shè)備大都采用輾搓式,對(duì)輥加工區(qū)域較小,故加工量小(100～200kg/h左右),產(chǎn)量低;受輾輥材料、對(duì)輥間隙等因素影響,所加工的花生仁整仁率低、破損較大;現(xiàn)有機(jī)械脫皮設(shè)備多為針對(duì)某種原料特定加工設(shè)計(jì)的,故其通用性和配套性較差。

國(guó)外類似產(chǎn)品的脫皮機(jī)有三種類型:鼓式、盤式和輥式。雖然形式各異,但工作原理是相同的,都是通過(guò)轉(zhuǎn)鼓與襯板,圓盤與擋板以及輥-輥(壁)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到脫皮的目的。鼓、盤、輥筒的表面凹凸不平,靠起伏的鈍齒對(duì)物料的摩擦把表皮除掉,從而分離出果仁。如一種用于咖啡豆的輥筒脫皮機(jī)[4],可以作為花生脫紅衣機(jī)設(shè)計(jì)參考。其主要部分是一個(gè)固定的、帶孔的機(jī)體,內(nèi)部是帶突齒的輥筒。進(jìn)料斗的下面是螺旋推進(jìn)器,使物料向前運(yùn)動(dòng)。水經(jīng)輥筒的中心引入,對(duì)物料起清洗作用。操作時(shí),物料進(jìn)入機(jī)器后,受到輥筒與外殼的摩擦,首先將果皮脫去,排出機(jī)體。物料繼續(xù)受到摩擦力作用,同時(shí)受到水的沖洗,到排出口時(shí),塵雜等亦被全部除去。使用這種設(shè)備可得到優(yōu)質(zhì)、不受損傷的果仁,但對(duì)操作調(diào)試的精細(xì)度要求很高,機(jī)器耗用的動(dòng)力較大。該脫皮機(jī)要配18.4kW的動(dòng)力,主要優(yōu)點(diǎn)是:處理量大(3000kg/h),輥筒轉(zhuǎn)速較低。而一般盤式脫皮機(jī)只需配2.2～2.9kW的動(dòng)力。

3 大處理量脫紅衣機(jī)脫皮裝置的設(shè)計(jì)

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)花生脫紅衣機(jī)設(shè)備加工量小,產(chǎn)量低的現(xiàn)狀,借鑒國(guó)外類似產(chǎn)品輥筒脫皮機(jī)的工作原理,采用靜止的帶摩擦篩片的機(jī)體與旋轉(zhuǎn)碾輥組合的旋轉(zhuǎn)式脫皮裝置的研發(fā)方案,設(shè)計(jì)了一種脫紅衣機(jī)核心裝置——脫皮裝置。

3.1 結(jié)構(gòu)

圖1為新型大處理量花生脫紅衣機(jī)脫皮裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,它主要由支架橫梁、橡膠(聚乙烯)刷塊、組合摩擦篩片、托架、砂輥、空心主軸等組成。其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空心主軸通過(guò)鍵帶動(dòng)砂輥旋轉(zhuǎn);組合摩擦篩片上開(kāi)有針對(duì)不同大小及種類物料的篩孔,并固定在托架上,托架借助于螺栓、螺母及墊圈等零件固定在支架橫梁上,組合摩擦篩片、托架及支架橫梁相對(duì)砂輥靜止不動(dòng);橡膠(聚乙烯)刷塊沿軸向用粘結(jié)劑固定在支架橫梁上。工作時(shí),花生仁與砂輥接觸,并由此產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能和速度。

圖1 花生脫紅衣機(jī)脫皮裝置結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

花生仁在脫皮機(jī)的脫皮室內(nèi)可產(chǎn)生三種相對(duì)運(yùn)動(dòng)。與砂輥接觸,產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),并由此產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能和速度;具有一定速度的花生仁和花生仁之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng);速度較低的花生仁,與脫皮室內(nèi)橡膠(聚乙烯)刷塊、組合摩擦篩片產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。后二種相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力,使花生紅衣與花生仁表面產(chǎn)生相對(duì)擦離運(yùn)動(dòng),而花生仁與砂輥之間的觸碰和相對(duì)運(yùn)動(dòng),使得砂粒的刀刃將紅衣皮層切破和切離。

借助于花生仁在脫皮室內(nèi)三種相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的擦離和碾削運(yùn)動(dòng),將紅衣從花生仁上剝離。

3.3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

產(chǎn)量1200～1600kg/h;

碎仁率≤8%;

動(dòng)力≤16kW;

3.4 實(shí)現(xiàn)脫皮裝置多功能化、系列化的關(guān)鍵問(wèn)題

在以砂輥與組合摩擦篩片及橡膠(聚乙烯)刷塊組合的新型脫皮機(jī)脫皮裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同大小及種類物料的特征,實(shí)現(xiàn)脫皮裝置多功能化、系列化要解決的關(guān)鍵問(wèn)題如下所述。

3.4.1 分析產(chǎn)量、物料不同狀態(tài)與籽仁破碎率、脫皮率之間的關(guān)系,確定適合于大產(chǎn)量、較低破碎率的砂(鉄)輥與篩孔及其他相關(guān)細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝參數(shù)。如在基本型的基礎(chǔ)上,可通過(guò)改變砂輥與組合摩擦篩片之間的空隙及組合摩擦篩片的篩孔形狀;改變砂輥砂粒的粒度或采用不同表面形狀的鐵輥;改變橡膠(聚乙烯)刷塊的結(jié)構(gòu)及形狀(如采用去皮毛刷);改變橡膠(聚乙烯)刷塊與碾輥之間的間隙等措施實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物料的脫皮加工。

3.4.2 通過(guò)采用變頻調(diào)速等相關(guān)裝置進(jìn)行試驗(yàn),確定碾輥的速度及機(jī)內(nèi)壓力,使物料在脫皮裝置內(nèi)處于最佳的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)花生紅衣的加工特性及國(guó)內(nèi)外花生脫紅衣機(jī)(或類似設(shè)備)設(shè)備的分析,對(duì)大處理量花生脫紅衣機(jī)主要部件脫皮裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹,并對(duì)實(shí)現(xiàn)脫皮裝置多功能化、系列化等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討,為實(shí)現(xiàn)花生脫紅衣真正意義上的機(jī)械化、通用化和規(guī)模加工奠定了基礎(chǔ)。

[1]袁金生.花生紅衣脫除機(jī)的研制[J].現(xiàn)代食品科技, 1990,6(1):25-26.

[2]譚體升,等.花生紅衣脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)油脂,2007,32(2):61.

[3]劉協(xié)舫,等.食品機(jī)械[M].武漢:湖北科技出版社, 2002:237-242.

[4]黃龍芳.熱帶食用作物加工[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1997:79-80.

臺(tái)達(dá)吳江科研中心揭幕 打造技術(shù)扎根新基地

6月18日,臺(tái)達(dá)電子隆重展開(kāi)中國(guó)吳江廠區(qū)成立十周年的慶祝活動(dòng),包括創(chuàng)辦人暨董事長(zhǎng)鄭崇華、副董事長(zhǎng)暨執(zhí)行長(zhǎng)海英俊,以及政府代表、渠道商、客戶與兩岸媒體都共襄盛舉,2010年為臺(tái)達(dá)的品牌年,臺(tái)達(dá)期望成為世界頂尖的“綠色節(jié)能方案提供者(Energy-Saving Solution Provider)”,透過(guò)在中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)品牌有成的機(jī)電、通信電源及UPS等相關(guān)事業(yè)單位,將臺(tái)達(dá)品牌從中國(guó)推向全世界;同時(shí)也宣布吳江科研中心正式揭幕,并承諾將持續(xù)增加研發(fā)資源的投入,以更先進(jìn)的技術(shù),設(shè)計(jì)制造符合市場(chǎng)需求及對(duì)國(guó)家社會(huì)有貢獻(xiàn)的產(chǎn)品,與世界一流品牌齊頭并進(jìn)。

臺(tái)達(dá)電子吳江廠在1999年12月登記注冊(cè),至2005年,中達(dá)電子及中達(dá)視訊就已進(jìn)入全國(guó)進(jìn)出口企業(yè)500強(qiáng);2009年國(guó)家商務(wù)部公布,中達(dá)電子名列2008年度中國(guó)最大500家外商投資企業(yè)219位,較2007年第292名大幅躍升73名,成績(jī)斐然。目前,幾乎臺(tái)達(dá)所有事業(yè)群的產(chǎn)品都已群聚吳江,范圍涵蓋電源、散熱、風(fēng)扇、電動(dòng)車、太陽(yáng)能、機(jī)電、視訊、被動(dòng)組件、網(wǎng)通等產(chǎn)品,室內(nèi)與戶外的LED節(jié)能照明燈具、電子紙、高畫(huà)質(zhì)視訊產(chǎn)品,以及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)等替代能源產(chǎn)品,都會(huì)陸續(xù)遷進(jìn)吳江。

在吳江廠區(qū)歡慶成立十周年的同時(shí),吳江科研大樓揭幕。這座科研基地除了擁有重金屬分析實(shí)驗(yàn)室、微切割、焊錫、長(zhǎng)度校正、精密量測(cè)教學(xué)等國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室,也將會(huì)吸納集中更多研發(fā)與技術(shù)能力于其中,以提升臺(tái)達(dá)整體科研水平。因應(yīng)集團(tuán)內(nèi)各產(chǎn)品的快速發(fā)展、復(fù)雜度的提升與日益嚴(yán)苛的質(zhì)量要求,臺(tái)達(dá)吳江廠區(qū)近年來(lái)陸續(xù)成立物性失效分析實(shí)驗(yàn)室、焊錫技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、精密量測(cè)實(shí)驗(yàn)室、長(zhǎng)度校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室、電磁兼容實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體失效分析實(shí)驗(yàn)室、化材分析實(shí)驗(yàn)室等10間實(shí)驗(yàn)室,至今吸引近百位的專業(yè)人才于此發(fā)揮所長(zhǎng),其中,有四間實(shí)驗(yàn)室獲得中國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)證,成為CNAS實(shí)驗(yàn)室。

(何沁喆)

Design on Dehulling Dev ice of Peanut Peeling Ma ch ine w ith Large Capac ity

YIQi-wei
(SchoolofMechanical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China)

Based on the physicalcharacteristicsofpeanutand it’s red skin,the featuresofpeanutdehulling machine(or sim ilar device)around the world were analyzed,a research and development p rogram of a new peanutdehulling machine with large capacity was p roposed and its core component——dehulling device was designed.The key p roblem ofmore dehulling function was discussed intensively in this paper.

peanut;peanutpeeling machine;dehulling device;structuraldesign

book=31,ebook=38

S226.4;TS210.3

A

1005-1295(2010)04-0031-03

10.3969/j.issn.1005-1295.2010.04.007

2010-05-07;

2010-05-13

易啟偉(1952-),男,武漢工業(yè)學(xué)院副教授,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備方面研究。