蜂王漿機械化生產(chǎn)關鍵技術研究與應用(Ⅳ)——機械化取漿器設計及應用

潘其忠，林金龍，吳小波，周林斌，張 飛，顏偉玉，曾志將*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學 蜜蜂研究所，江西 南昌 330045;2.江西農(nóng)業(yè)大學 工學院，江西 南昌 330045)

蜂王漿(royal jelly)是5～15日齡青年工蜂頭部的咽下腺和上顎腺分泌的漿狀物，由于是蜂王的主要食物而得名為“蜂王漿”，同時也是蜜蜂小幼蟲的食物也稱之為“蜂乳”。蜂王漿呈乳白色或淡黃色，半透明，微黏稠，有特殊香味，味酸、澀、辛、微甜。蜂王漿被譽為“生命長壽因子”，具有多種生物學功能[1－6]。

我國是世界第一養(yǎng)蜂大國，蜂王漿產(chǎn)量和出口量穩(wěn)居世界首位。經(jīng)過廣大養(yǎng)蜂科技和生產(chǎn)者50多年研究和實踐，我國已形成一套成熟的蜂王漿生產(chǎn)方法。蜂王漿生產(chǎn)過程主要包括人工找小幼蟲、人工移蟲、人工割臺、人工夾蟲和人工取漿等步驟[7]。項目組在國家現(xiàn)代蜂產(chǎn)業(yè)技術體系連續(xù)資助下，研究成功的免移蟲技術解決了人工找小幼蟲和人工移蟲技術問題，為機械化生產(chǎn)蜂王漿技術奠定基礎[8－10]。但人工割臺、人工夾蟲和人工取漿仍然是影響蜂王漿生產(chǎn)效率的一個主要因素。

為了解決人工割臺、人工夾蟲、人工取漿問題，楊多福[11]用搖漿機分離幼蟲和蜂王漿;陳盛祿等[12]設計了RT一1型取漿機;吳本熙等[13]設計了FJX－1型蜂王漿抽吸器;方文富等[14]設計了FWF型電動蜂王漿分離機;何世鈞[15]通過離心原理，利用搖蜜機進行取漿和移蟲;王俞興等[16]設計了QJJ－新型挖漿機和臺基條割臺機。

項目組在總結前人工作基礎上，同時考慮簡便和實用的原則，設計了一套與免移蟲生產(chǎn)蜂王漿技術相配套的機械化取漿器，申請了1項國家發(fā)明專利:蜂王漿割蠟取漿一體化裝置(申請?zhí)?201310026122.3，已公示);獲2項國家實用新型專利授權:蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器(ZL.201320028555.8)、蜂王漿噴霧取漿機(ZL.201320028526.1)。同時對機械化取漿器進行了取漿應用研究。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

試驗蜂群為飼養(yǎng)在江西農(nóng)業(yè)大學蜜蜂研究所的意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)。DA5001型超靜音無油空壓機(上海岱洛工貿(mào)有限公司)和常規(guī)蜂王漿生產(chǎn)工具等。

1.2 實驗方法

1.2.1 機械化取漿器設計思路 針對人工割臺、人工夾蟲和人工取漿3個問題，同時考慮簡便和實用的原則，設計蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器和蜂王漿噴霧取漿機。

1.2.2 免移蟲生產(chǎn)蜂王漿 免移蟲生產(chǎn)蜂王漿方法參照參考文獻[9]和[10]。

1.2.3 機械化取漿噴頭角度和噴頭氣壓選擇 機械化取漿器取漿原理是:利用噴頭在產(chǎn)漿條背面槽內(nèi)往復連續(xù)移動噴氣，清潔氣流將半凝態(tài)的蜂王漿吹出(圖1)。由于噴頭角度和噴頭氣壓影響取漿效果，因此首先使用同一噴頭(孔徑為1.6 mm，空腔型噴頭)，研究噴頭角度(噴頭與產(chǎn)漿條成45°和90°夾角)和噴頭氣壓(6 KPa、7 KPa和8 KPa)2個因素對取漿效果影響。

圖1 噴霧運動Fig.1 Spraying mode

圖2 噴頭結構Fig.2 The structure of the nozzle

1.2.4 機械化取漿器的噴頭選擇 在選擇出最佳噴頭角度和噴頭氣壓條件下，應用單因素分析依次對3種不同內(nèi)部結構的噴頭(圖2)與4種不同孔徑大小的噴頭(分別為 1.4 mm，1.6 mm，1.8 mm和2.0 mm)進行實驗，視取漿效果來選擇機械化取漿器的噴頭類型。

1.2.5 機械化取漿的濾網(wǎng)結構與位置選擇 在確定最佳噴頭角度、噴頭氣壓和不同類型噴頭條件下，研究不同濾網(wǎng)(18目不銹鋼網(wǎng)、18目尼龍網(wǎng)和16目不銹鋼網(wǎng))和不同濾網(wǎng)位置(距產(chǎn)漿條臺口7 cm、10 cm和15 cm)2個因素對取漿效果影響。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用StatView軟件“ANOVA and t－test”中的“ANOVA or ANCOVA”進行統(tǒng)計分析。

2 結果與討論

2.1 實驗結果

2.1.1 機械化取漿器結構和組成 機械化取漿器主要包括蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器和蜂王漿噴霧取漿機二部分。

(1)蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器結構和組成如圖3所示。蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器主要包括機架、割刀組件、導軌和滑塊、集漿盤和集蠟盆等主要部件。機架工作平臺水平布置，產(chǎn)漿條卡在工作平臺上，割刀組件(圖4)通過機架上導軌與滑塊連接。調(diào)整安裝割刀，使之沿產(chǎn)漿條表面切割運動。為克服產(chǎn)漿條割蠟過程中變形，保證割蠟效果，割刀組件中產(chǎn)漿條上方刀刃前后各裝有1根保持桿，產(chǎn)漿條下方刀刃后面裝有彈性復位片。在2根保持桿和彈性復位片的共同作用下，有效矯正產(chǎn)漿條變形，保證割蠟效果。

(2)蜂王漿噴霧取漿機結構和組成如圖5所示。蜂王漿噴霧取漿機主要包括無油空壓機、氣壓表、油氣過濾器、水蒸氣過濾器、噴槍、噴頭、集漿盤和濾網(wǎng)等構成。

圖3 割蠟器結構示意Fig.3 Structure schematic of the beeswax－cutting device

圖4 割刀架組件結構Fig.4 Structure drawing of cutting－off tools

圖5 蜂王漿噴霧取漿機Fig.5 Spray royal－jelly－gathering device

2.1.2 機械化取漿器的使用 (1)蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器的使用:使用蜂王漿產(chǎn)漿割蠟器時，先把割刀組推至圖3左(側面)的右邊位置，將多條拔去托蟲器的產(chǎn)漿條卡入工作平臺內(nèi)(一次最多可放置7根產(chǎn)漿條)，集漿盆推至圖3左(側面)的左邊突出支架位置。雙手拉動保持桿兩端手柄，割刀組的一次往復運動即可完成多條產(chǎn)漿條割蠟動作(割去的王臺掉在集蠟盆中進行收集)，實現(xiàn)精確高效割蠟。

(2)蜂王漿噴霧取漿機的使用:使用噴霧取漿機前產(chǎn)漿條完成割蠟備用，并將集漿盆推至產(chǎn)漿條正下方，如圖5所示。啟動空壓機，當氣壓達到定值后空壓機自動停止運行，手持噴槍，噴頭對準產(chǎn)漿條后槽，按下手柄開關，噴頭在槽內(nèi)往復連續(xù)移動噴氣，清潔氣流將半凝態(tài)的蜂王漿吹出，并在氣流作用下利用濾網(wǎng)分離蜂王漿和幼蟲，實現(xiàn)快速高效取漿。

2.1.3 不同噴頭角度和噴頭氣壓的取漿效果 取漿效果可以依據(jù)王臺剩漿量來評價，王臺剩漿量越少，取漿效果則越好。從表1可知，當噴頭與產(chǎn)漿條成45°時都優(yōu)于90°;噴頭角度45°和噴頭氣壓8 KPa組合與噴頭角度45°和噴頭氣壓7 KPa組合取漿效果最好。

表1 噴頭角度和噴頭氣壓的取漿效果Tab.1 The effect of the angle and air pressure of the nozzles on gathering royal jelly

2.1.4 不同類型噴頭的取漿效果 在噴頭角度45°和噴頭氣壓8 KPa組合條件下(表2)，C型噴頭的取漿效果最佳，單個王臺剩漿量顯著低于A型和B型噴頭。

在選定C型(空腔型)噴頭條件下(表3)，孔徑1.6 mm和1.8 mm噴頭的取漿效果最佳，單個王臺剩漿量顯著低于孔徑1.4 mm和2.0 mm噴頭。

表2 不同內(nèi)部結構類型噴頭的取漿效果Tab.2 The effect of nozzles with different type of internal structure on gathering royal jelly

表3 不同孔徑大小的噴頭(C型)的取漿效果Tab.3 The effect of nozzles(model C)with different aperture size on gathering royal jelly

2.1.5 不同濾網(wǎng)結構與位置的取漿效果 不同濾網(wǎng)結構與位置的取漿效果可以依據(jù)幼蟲破碎率來評價，幼蟲破碎率越小，取漿效果則越好。

在噴頭角度45°、噴頭氣壓8 KPa和孔徑1.6 mm C型噴頭組合條件下(表4)，18目不銹鋼網(wǎng)配合10 cm和15 cm距離，以及18目尼龍網(wǎng)配合10 cm和15 cm距離4組幼蟲破碎率最低，且組間差異不顯著。

表4 不同濾網(wǎng)結構與位置的取漿效果Tab.4 The effect of the strainers with different structure and location on gathering royal jelly

2.2 討 論

(1)實驗結果發(fā)現(xiàn):雖然對幼蟲破碎率來說，18目尼龍網(wǎng)和18目不銹鋼網(wǎng)具有相同效果，但蜂王漿不容易通過18目尼龍網(wǎng)，易通過18目不銹鋼網(wǎng)，加上不銹鋼網(wǎng)與機架配合使用簡單，因此濾網(wǎng)建議選擇不銹鋼網(wǎng)。

(2)與利用離心原理設計的搖漿機[11－12，14，15]，利用虹吸原理設計的吸漿機[13]，以及利用機械原理設計挖漿機相比[16]，本研究設計的機械化取漿器是以高速風力為動力進行噴霧取漿，另外可以一次性解決人工割臺、人工夾蟲和人工取蜂王漿問題，大大地提高了取漿效率。

(3)在免移蟲生產(chǎn)蜂王漿技術的基礎上，項目組成功研發(fā)了相配套的機械化取漿器。機械化取漿器操作簡便，能降低蜂農(nóng)的勞動強度，為實現(xiàn)我國蜂王漿機械化生產(chǎn)提供了技術支撐。

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