色選機(jī)在苦蕎清理中的應(yīng)用及研究

余麗，程江華，閆曉明，彭鐮心

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽合肥230031；2.成都大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都610106）

色選機(jī)在苦蕎清理中的應(yīng)用及研究

余麗1，程江華1，閆曉明1，彭鐮心2

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽合肥230031；2.成都大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都610106）

介紹了ZK4型光電色選機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，并探討了對(duì)苦蕎麥的色選效果。以色選機(jī)的色選精度和帶出比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)色選機(jī)的工作參素進(jìn)行了優(yōu)化。色選精度達(dá)到100%，帶出比隨著含雜率的增大而增大，最終帶出比達(dá)到1∶0.05。

苦蕎麥；色選機(jī)；色選精度；帶出比

色選技術(shù)在保證谷物加工質(zhì)量方面起到了重要的作用，色選機(jī)通過光電技術(shù)選別物料中的異色粒［1］。光電色選機(jī)是用于散體物料品質(zhì)檢測(cè)和分級(jí)的一種無損分選設(shè)備，我國(guó)谷物加工企業(yè)已將色選技術(shù)廣泛應(yīng)用于原料的清理工藝中［2］?？嗍w麥?zhǔn)羌癄I(yíng)養(yǎng)、防病療疾、保健功能于一體的優(yōu)異糧食品種［3］，是人們喜愛的小雜糧作物，因而苦蕎麥的開發(fā)利用發(fā)展的十分迅速。當(dāng)前的苦蕎麥加工現(xiàn)狀越來越受到研究團(tuán)體和企業(yè)的重視，其苦蕎麥原料的清理是保證加工工藝質(zhì)量的重要前提，如何改善加工原料的品質(zhì)值得關(guān)注。目前有關(guān)苦蕎麥色選的研究報(bào)道較少，色選技術(shù)在苦蕎麥加工中的成功應(yīng)用將會(huì)大大的推進(jìn)苦蕎麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

本文探討了AMD-ZK4型中科光電CCD雜糧色選機(jī)對(duì)苦蕎麥的色選除雜效果，并對(duì)色選機(jī)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以期達(dá)到最佳的色選效果。

1苦蕎加工原料清理現(xiàn)狀

苦蕎是國(guó)際糧農(nóng)組織公認(rèn)的優(yōu)秀糧藥兼用糧種，是我國(guó)藥食同源文化的典型體現(xiàn)?？嗍w因富含黃酮類、酚類化合物，具有多種營(yíng)養(yǎng)功效，被譽(yù)為“五谷之王”、“三降食品”，對(duì)苦蕎中蘆?。?-5］的研究已有大量的報(bào)道。隨著學(xué)術(shù)團(tuán)體及企業(yè)對(duì)苦蕎營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的越來越關(guān)注，苦蕎的加工業(yè)也逐漸得到重視?？嗍w多種植在高山貧瘠之地，管理粗放，收購(gòu)地區(qū)廣、批量多，含雜較多?？嗍w加工前原料的清理是產(chǎn)品質(zhì)量保證的重要前提。其清理工藝同一般其它的糧食谷物清理工藝相近，主要是根據(jù)苦蕎與雜質(zhì)在大小、輕重、形狀、比重、磁性等方面的差異來進(jìn)行清理。通過篩選、風(fēng)選、去石、打擊、磁選和精選可以達(dá)到清理的效果?？嗍w又名烏麥，主要是因?yàn)榭嗍w果實(shí)呈黑褐色，無光澤?？嗍w這種顯著性的色澤特征使得近年來苦蕎加工業(yè)原料清理環(huán)節(jié)引入色選這道工序配合其它工序共同達(dá)到清理的效果。

2色選機(jī)在糧食加工業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)食品的質(zhì)量要求越來越高。一些大型的糧食企業(yè)為了提高谷物的外觀質(zhì)量、品質(zhì)及產(chǎn)品的商用價(jià)值，不斷引進(jìn)色選機(jī)對(duì)谷物進(jìn)行色選［6-9］。隨著色選機(jī)的使用率越來越高，且色選機(jī)色選精度也越來越高。例如雜糧色選機(jī)采用了雙視彩色鏡頭具備了二次分選功能，強(qiáng)大的彩色識(shí)別功能及瀑布下料方式適應(yīng)更多種類顆粒的色彩選別；運(yùn)用專業(yè)圖像采集處理系統(tǒng)，對(duì)圖像的光譜參數(shù)和圖形特征進(jìn)行高速計(jì)算處理；采用世界最新高密度現(xiàn)場(chǎng)可編程芯片進(jìn)行信號(hào)處理，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，可同時(shí)進(jìn)行微分和積分處理，能同時(shí)分辨微弱色差和小到0.08 mm2的病斑，增強(qiáng)對(duì)不同顏色、病斑分選能力和效果。目前國(guó)內(nèi)的色選機(jī)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，已廣泛應(yīng)用在需要對(duì)固體顆粒物料進(jìn)行色選選別的加工工業(yè)中。

3AMD-ZK4型光電CCD色選機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

光電色選機(jī)主要由4個(gè)部分組成：喂料系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、和分選系統(tǒng)［10］。

苦蕎麥通過頂部的振動(dòng)喂料器進(jìn)入機(jī)器，通過振動(dòng)器裝置的振動(dòng)，被選物料，沿通道下滑，加速下落進(jìn)入分選室內(nèi)的觀察區(qū)，并從傳感器和背景板間穿過。在光源的作用下，根據(jù)光的強(qiáng)弱及顏色變化，使系統(tǒng)產(chǎn)生輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥工作吹出異色顆粒吹至接料斗的廢料腔內(nèi)，而好的被選物料繼續(xù)下落至接料斗成品腔內(nèi)，從而達(dá)到選別的目的［11-12］。

色選機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖見圖1。

圖1　ZK4型色選機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖Fig.1Schematic diagram of the structure and working principle of ZK4 color sorting machine

4苦蕎色選工藝效果實(shí)驗(yàn)

4.1材料與方法

4.1.1主要材料

苦蕎、甜蕎：安徽省大地食品有限公司提供。

含雜苦蕎：色選后的蕎麥，色澤均勻一致，摻入不同比例的甜蕎，配成含甜蕎雜比例分別為2%、3%、4%、5%、6%、10%的混合物料；

設(shè)備：AMD-ZK4型CCD雜糧色選機(jī)：安徽中科光電色選機(jī)械有限公司提供。

4.1.2方法

1）實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

根據(jù)前期研究，確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)為色選精度、帶出比。色選精度指含有異色顆粒的蕎麥經(jīng)過色選后，其正常蕎麥的重量含量，以百分比表示；帶出比是經(jīng)色選后，其廢料中的異色顆粒重量與正常蕎麥顆粒重量之比1∶x，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中以x作為蕎麥色選實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，x值越小，帶出比的值越大，說明廢料中正常蕎麥顆粒越少，色選精度相應(yīng)越高。

2）因素試驗(yàn)

原料流量：通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)黑色背景板垂直于箱底的起始角度，設(shè)置前背景板為321，后背景板為365；設(shè)置靈敏度即灰度高為1070；根據(jù)前期試驗(yàn)，調(diào)節(jié)減壓閥改變色選機(jī)的工作氣壓，選擇合適蕎麥色選的工作氣壓為0.4 MPa；根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求，因此選取原料流量值分別為20、25、30，分別考察不同的蕎麥流量對(duì)2%含雜蕎麥色選效果的影響。

3）含雜率對(duì)色選效果的影響

考察含雜比例分別為2%、3%、4%、5%、6%、10%的蕎麥混合物料的色選效果。

4.2結(jié)果與分析

4.2.1苦蕎流量對(duì)色選指標(biāo)的影響

通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)黑色背景板垂直于箱底的起始角度，設(shè)置前背景板為321，后背景板為365；設(shè)置靈敏度即灰度高為1070；根據(jù)前期試驗(yàn)，調(diào)節(jié)減壓閥改變色選機(jī)的工作氣壓，選擇合適蕎麥色選的工作氣壓為0.4 MPa；根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求，選取流量值分別為20、25、30，得到的流量值對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響如圖2所示。

圖2　苦蕎流量對(duì)色選指標(biāo)的影響Fig.2Effect of tartary buckwheat flow on color sorting index

由圖2可知，隨著流量的增大，色選精度都達(dá)到100%，帶出比中的x值在流量增大時(shí)，先是緩慢減小后增大，變化范圍從1∶1.087～1∶1.52。因此選擇流量值25為最佳參數(shù)。

4.2.2不同含雜率蕎麥的色選效果分析

不同含雜率蕎麥的色選效果分析見表1。

表1　含雜率對(duì)色選指標(biāo)的影響Table 1Eeffect of trash content on color sorting index

由表1可知，雖然隨著苦蕎原料中混入的甜蕎含量越來越多，但甜蕎與苦蕎的顏色差別明顯，其色選精度基本上都能達(dá)到100%，帶出比中的x隨著含雜率的增大而減小，帶出比不斷的增大。經(jīng)過多次色選，最終帶出比可達(dá)到1∶0.05，表明ZK4型色選機(jī)完全能夠達(dá)到苦蕎的色選要求。

5結(jié)論

通過對(duì)ZK-4型光電雜糧色選機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作性能的了解，成功將雜糧色選機(jī)應(yīng)用于苦蕎麥原料的清理。優(yōu)化了色選機(jī)的工作參數(shù)，該技術(shù)對(duì)低含雜率的苦蕎混合原料的色選效果較好，相比較傳統(tǒng)清理方法如風(fēng)選、磁選等，色選對(duì)苦蕎的清理能力更好，操作程序簡(jiǎn)單、篩分量大、處理效果好，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法廣泛應(yīng)用于雜糧等原料加工前處理工藝中。

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Application and Study of Color Sorter on Cleaning of Tartary Buckwheat

YU Li1，CHENG Jiang-hua1，YAN Xiao-ming1，PENG Lian-xin2
（1.Institute of Agro-Products Processing Science and Technology，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei 230031，Anhui，China；2.School of Bioengineering，Chengdu University，Chengdu 610106，Sichuan，China）

This paper introduced the structure and working principle of ZK4 photoelectricity color sorting machine，and discussed the color sorting effect of tartary buckwheat.The working parameters of color sorting machine were optimized with color accuracy and color sorting out ratio as evalution indexes.The sorting accuracy reached 100%and the color sorting out ratio was increasing as the increase of trash content，the final color sorting out ratio could acheived 1∶0.05.

tartary buckwheat；colorsorter；color accuracy；color sorting out ratio

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.12.003

2014-01-13

2013年公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)項(xiàng)目（201303069）

余麗（1989—），女（漢），碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。