大豆精選工藝與設(shè)備的研究

溫海江　車(chē)剛　王麗娟　陳武東　孫鵬　許才花

摘要：通過(guò)研究大豆種子的帶式分選工藝，商品大豆的組合螺旋分選工藝和選后分級(jí)工藝，以及大豆精選中的帶式分選機(jī)、組合螺旋分選機(jī)及開(kāi)式提升機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用，可以顯著提升精選后成品凈度。

關(guān)鍵詞：帶式分選工藝；組合螺旋分選工藝；選后分級(jí)工藝；開(kāi)式提升機(jī)；破碎；凈度

中圖分類(lèi)號(hào)：TS224

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.05.002

目前，我國(guó)大豆內(nèi)需過(guò)度依賴(lài)國(guó)際大豆供應(yīng)，嚴(yán)重影響我國(guó)非轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，究其原因是國(guó)內(nèi)大豆產(chǎn)業(yè)未形成規(guī)模化所至。美國(guó)和阿根廷兩個(gè)大豆主產(chǎn)國(guó)，在大豆種子和商品豆精選方面都有成熟的工藝和先進(jìn)的設(shè)備，這是他們大豆產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的重要組成部分，而我國(guó)在這一領(lǐng)域缺乏專(zhuān)業(yè)的研究，使大豆精選設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于他們，這也是制約我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的重要原因之一。

1.大豆種子精選工藝

我國(guó)原有大豆種子精選加工線(xiàn)一般工藝流程為：風(fēng)篩式清選機(jī)一重力式清選機(jī)一螺旋分選機(jī)一包衣機(jī)一計(jì)量包裝，這是沿用美國(guó)的大豆種子精選工藝。風(fēng)篩式清選機(jī)主要去除種子中的輕雜、大雜、小雜和部分碎半粒，重力式清選機(jī)主要去除種子中的并肩石和部分蟲(chóng)蝕粒，剩下的和大豆種子尺寸比重都一樣的雜質(zhì)、碎半粒、蟲(chóng)蝕粒都要經(jīng)過(guò)大豆螺旋分選器去除。實(shí)踐表明，通過(guò)單層多組的大豆螺旋分選機(jī)一次分選，很難將上述雜質(zhì)有效去除，達(dá)不到種子所要求的凈度。我們研究將上述工藝中的螺旋分選機(jī)換成帶式分選機(jī)，充分發(fā)揮帶式分選機(jī)分選效果好的特點(diǎn)，而其較低的生產(chǎn)率也能滿(mǎn)足種子精選的要求，這樣經(jīng)過(guò)風(fēng)篩式清選機(jī)、重力式清選機(jī)后再經(jīng)過(guò)帶式分選機(jī)的分選，能夠有效去除剩余的碎半粒、蟲(chóng)蝕粒等雜質(zhì)，大豆種子的凈度顯著提升，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的凈度要求，再通過(guò)后面的包衣、包衣成膜、計(jì)量包裝等工序完成整個(gè)精選加工過(guò)程，這種工藝我們叫作帶式分選工藝（見(jiàn)圖1）。單臺(tái)六層的帶式分選機(jī)生產(chǎn)率在2.5t/h，圖一中用兩臺(tái)6層帶式分選機(jī)并聯(lián)工作來(lái)滿(mǎn)足整條加工線(xiàn)5t/h的生產(chǎn)率要求，加工全流程配套無(wú)破碎的開(kāi)式提升機(jī)和相應(yīng)的除塵系統(tǒng)、電控系統(tǒng)，工藝靈活實(shí)用，生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的效果。

2.商品大豆精選工藝

我國(guó)大豆精選由原先的人工手選發(fā)展為先通過(guò)復(fù)式清選機(jī)初選，然后再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易大豆螺旋分選機(jī)反復(fù)清選，最后稱(chēng)重包裝，此工藝存在清選效果不好、生產(chǎn)率低、損失大等問(wèn)題。

螺旋分選機(jī)和大豆帶式分選機(jī)的區(qū)別就是前者的生產(chǎn)率較高而精選質(zhì)量稍差，這就表明螺旋分選機(jī)較適合于商品大豆作業(yè)量大，而凈度要求比種子相對(duì)較低的特點(diǎn)。雖然大豆螺旋分選機(jī)在我國(guó)已經(jīng)較為普及，但多為單組一次清洗過(guò)程，這樣清選效果往往達(dá)不到凈度要求，還得經(jīng)過(guò)二次或多次清選才行。我們經(jīng)過(guò)多方考察，研制出一種可以一次上料完成多次清選的組合式螺旋分選機(jī)，這樣經(jīng)過(guò)初清機(jī)一組合式螺旋分選機(jī)精選的大豆就能滿(mǎn)足相關(guān)凈度要求，我們把這種工藝稱(chēng)作組合螺旋分選工藝（見(jiàn)圖2）。

經(jīng)過(guò)組合分選機(jī)精選的大豆雖然能滿(mǎn)足有關(guān)商品豆的凈度要求，但還存在粒度大小不均的問(wèn)題。通過(guò)研究我們課題組提出采用選后分級(jí)工藝（見(jiàn)圖2），即通過(guò)品面分級(jí)機(jī)對(duì)精選后的大豆按外形尺寸（寬度和厚度）分成2級(jí)或3級(jí)后再分別進(jìn)行計(jì)量包裝的加工工藝。經(jīng)過(guò)分級(jí)后的商品豆顆粒均勻，大小一致，產(chǎn)品價(jià)格能夠大幅飆升，能為農(nóng)民帶來(lái)更多的收入，也為我國(guó)大豆出口提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.關(guān)鍵設(shè)備介紹

3.1大豆帶式分選機(jī)

國(guó)內(nèi)帶式分選機(jī)是在日本機(jī)型的基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的，該機(jī)主要由底座、機(jī)架、傳動(dòng)部分、分糧器、整粒出料斗、驅(qū)動(dòng)滾筒、被動(dòng)滾筒、選料帶、擋料框架、托輥、防護(hù)罩、梯子等部分組成。該機(jī)以六層或多層帶有縱、橫向傾角的環(huán)形帶為工作面，工作時(shí)大豆由喂入斗流到轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形帶上，隨帶縱向移動(dòng)的同時(shí)受橫向傾角的作用作橫向滾動(dòng)，整粒和圓度好的大豆最先結(jié)束橫向移動(dòng)落入整粒出料斗中，橢圓和蟲(chóng)蝕粒橫向移動(dòng)時(shí)問(wèn)相對(duì)較長(zhǎng)，落人中間的接料斗，對(duì)于半粒豆、秸稈和土塊等雜物不能做橫向滾動(dòng)，隨環(huán)形帶縱向移動(dòng)落人雜余接料口，物料在帶面上的分離運(yùn)動(dòng)示意圖（見(jiàn)圖3）。該機(jī)器的特點(diǎn)是分選效果好但生產(chǎn)率較低。

針對(duì)國(guó)內(nèi)外帶式分選機(jī)喂入系統(tǒng)均采用插板手動(dòng)分層調(diào)節(jié)喂入量的設(shè)計(jì)，我們首創(chuàng)了在喂入部分采用調(diào)速微電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證多層清選帶喂入量同步調(diào)節(jié)，可根據(jù)原糧的凈度高低來(lái)調(diào)節(jié)不同的喂入量，從而得到最佳的清選效果。該結(jié)構(gòu)徹底解決了原先插板結(jié)構(gòu)容易堵塞的弊病，保證機(jī)器工作中喂入流暢，使用可靠性大為提高，大大減輕了操作人員的調(diào)整工作量。

3.2大豆組合螺旋分選機(jī)

螺旋分選機(jī)是利用大豆在螺旋形斜面上淌下時(shí)，由于表面粗糙度和形狀的不同，導(dǎo)致在向下滾動(dòng)時(shí)速度和所受的離心力也不同，從而獲得不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，分選出表面不規(guī)則和碎半粒。這其中螺旋面的傾角和螺距是關(guān)鍵參數(shù)，我們課題組經(jīng)過(guò)加工10余組不同的螺旋角和螺距配合，經(jīng)過(guò)實(shí)際物料多次測(cè)試，最終確定了最佳的螺旋傾角34°和螺距為280mm。

針對(duì)單組螺旋分選機(jī)效果不佳的情況，我們研制出組合螺旋分選機(jī)（見(jiàn)圖4）。該機(jī)每層配置四個(gè)單螺旋組并聯(lián)工作，可根據(jù)成品要求的凈度上下疊加布置2～4層，相當(dāng)于四臺(tái)單組螺旋分選機(jī)清選2～4遍，配置的層數(shù)越多成品的凈度就越高。首先大豆原料經(jīng)過(guò)提升機(jī)進(jìn)入機(jī)器上方的原料倉(cāng)，再經(jīng)過(guò)機(jī)器上部的四個(gè)分料器按最佳喂入量均勻流入四個(gè)螺旋組進(jìn)行分選，較好的大豆脫離螺旋組落入下一層螺旋組再次分選，如此重復(fù)2～4次最終從成品口排出。未被分離出來(lái)的雜質(zhì)通過(guò)螺旋組內(nèi)部的空管道落入雜余口收集。為防止好大豆飛濺影響分選效果各螺旋組間設(shè)有軟橡膠分隔簾，機(jī)殼外側(cè)還配有可隨時(shí)觀察和調(diào)節(jié)的窗口。各層之間螺栓連接，組合方便。圖四所示單臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)率可達(dá)7-10t/h，還可兩臺(tái)機(jī)器并聯(lián)使用以成倍提高產(chǎn)量。

該設(shè)備具有投資少、占地空間小、動(dòng)力消耗低、高可靠性等特點(diǎn)，初清后的大豆經(jīng)該設(shè)備一次精選后凈度可達(dá)98%以上，是當(dāng)前商品大豆精選的首選設(shè)備。

3.3開(kāi)式提升機(jī)

大豆是較易破碎的物料，而一般破碎的來(lái)源主要是提升機(jī)產(chǎn)生的。平時(shí)多用的斗式提升機(jī)工作時(shí)，提升機(jī)底部的被動(dòng)輪與畚斗皮帶在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不斷擠壓物料，至使物料發(fā)生破碎。一般單臺(tái)高帶速斗式提升機(jī)的破碎率都在O.1%左右，對(duì)于提升易破碎的大豆可達(dá)O.3%～O.5%，特別是在精選加工中多臺(tái)提升機(jī)連續(xù)使用的情況下，大豆破碎率隨提升機(jī)數(shù)量的增加而成倍提高，而且在最后幾道提升中產(chǎn)生的大豆破碎粒將無(wú)法去除，直接進(jìn)入包裝計(jì)量工序，嚴(yán)重影響了成品的質(zhì)量，無(wú)形中造成很大的損失。

近幾年我們根據(jù)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，研制出一種我破碎的開(kāi)式提升機(jī)（見(jiàn)圖5），該機(jī)由機(jī)架1、電機(jī)2、主動(dòng)輪3、轉(zhuǎn)向輪4、畚斗5、鏈條6、出料口7等部分組成，畚斗5通過(guò)其自身兩側(cè)的凸耳固定循環(huán)運(yùn)動(dòng)的兩根鏈條6上，工作時(shí)由電機(jī)2驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪3帶動(dòng)鏈條6循環(huán)運(yùn)動(dòng)，物料通過(guò)喂入斗2進(jìn)入畚斗5中經(jīng)過(guò)被動(dòng)輪4幾次導(dǎo)向，最后在頂部出料口7處將物料排出，完成整個(gè)物料提升工作，這種提升機(jī)在工作過(guò)程中物料不與傳動(dòng)鏈條接觸，因此不對(duì)物料構(gòu)成傷害，實(shí)現(xiàn)零破碎率生產(chǎn)。將它應(yīng)用在大豆精選加工中可以大大減少損失，有效提高成品凈度。

終上所述，采用本課題研究的大豆種子帶式分選工藝、商品大豆的組合螺旋分選工藝及選后分級(jí)工藝，以及研發(fā)的配套新型設(shè)備，可以有效提高大豆種子的凈度和發(fā)芽率，減少大豆病蟲(chóng)害率，為大豆豐產(chǎn)豐收提供強(qiáng)有力的保障，而且還能進(jìn)一步提高商品大豆的質(zhì)量，增加農(nóng)民的收入及種植大豆的積極性，可以逐步解決國(guó)外轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的傾銷(xiāo)問(wèn)題。