堅(jiān)果脫殼專利技術(shù)綜述

摘 要：堅(jiān)果脫殼是堅(jiān)果深加工的第一道重要而又制約堅(jiān)果深加工發(fā)展的技術(shù)難題，文章結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和專利，從專利申請(qǐng)量、專利技術(shù)發(fā)展等分析了我國(guó)堅(jiān)果脫殼技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，并著重介紹了我國(guó)主流發(fā)展技術(shù)的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)果；脫殼；專利；技術(shù)綜述

1 概述

堅(jiān)果主要是指具有堅(jiān)硬外殼的果實(shí)，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有一定的藥用價(jià)值，正日益受到崇尚健康飲食人們的歡迎和喜愛(ài)。隨著堅(jiān)果的醫(yī)療和保健功能不斷的開(kāi)發(fā)，堅(jiān)果深加工行業(yè)向著朝陽(yáng)行業(yè)邁進(jìn)。由于堅(jiān)果外形不規(guī)則，堅(jiān)硬，難以剝離，使得原料的脫殼處理成為堅(jiān)果產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和深加工的第一道關(guān)鍵而又困難工序，制約了堅(jiān)果的深加工產(chǎn)業(yè)的研究與發(fā)展。進(jìn)而，在堅(jiān)果生產(chǎn)量、市場(chǎng)需求量、居民消費(fèi)量的逐年大幅度增加，脫殼的堅(jiān)果仁能夠帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)收益的背景下，傳統(tǒng)的破殼的作業(yè)效率與實(shí)際堅(jiān)果仁的需求量之間的矛盾日益尖銳。因此，堅(jiān)果脫殼技術(shù)的發(fā)展是提高我國(guó)在世界堅(jiān)果貿(mào)易格局中市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有力保證。

2 國(guó)內(nèi)外堅(jiān)果脫殼的專利申請(qǐng)分析

中國(guó)堅(jiān)果脫殼技術(shù)專利申請(qǐng)始于1985年，在1985年至2005年間處于發(fā)展比較緩慢的階段，2005年后，隨著種植量的增加，堅(jiān)果脫殼技術(shù)的專利申請(qǐng)呈直線上升（見(jiàn)圖1）。就申請(qǐng)量而言，已越居世界首位（見(jiàn)圖2），占全球申請(qǐng)的41.6%。這反映出中國(guó)作為堅(jiān)果產(chǎn)銷大國(guó)，為提高在堅(jiān)果貿(mào)易格局中的地位，致力于堅(jiān)果的深加工，重視并加強(qiáng)了對(duì)堅(jiān)果脫殼技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

3 堅(jiān)果脫殼的技術(shù)研究演進(jìn)

常用的堅(jiān)果脫殼方法包括機(jī)械脫殼法和物理脫殼法，機(jī)械脫殼法包括：撞擊法、碾搓法、剪切法、擠壓法、搓撕法。物理脫殼包括微波法、高壓膨脹法、能量法、高真空度法、激光法、超聲波法、燃燒法、化學(xué)腐蝕法、復(fù)合型法。

在上述眾多方法中，擠壓法堅(jiān)果脫殼技術(shù)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，易于加工與制造，加工速度快，有著其他方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，在眾方法中脫穎而出（見(jiàn)圖3）。我國(guó)也著重致力于擠壓法的研究，因此對(duì)擠壓法的演進(jìn)路線進(jìn)行研究。

擠壓脫殼法的研究主要從以下方面進(jìn)行：

（1）擠壓力的驅(qū)動(dòng)方式

1989年，徐禎祥、王漢濤等人設(shè)計(jì)了一種堅(jiān)果破殼機(jī)（CN88102

234），該機(jī)通過(guò)用特制的液壓包，將壓力均勻的壓在堅(jiān)果外殼上，果殼受力均勻的破裂，可保證仁的完整度。1992年，趙瑜設(shè)計(jì)了一種螺旋式核桃碎殼器（CN2109887U）采用旋轉(zhuǎn)手柄與絲桿配合的方式，使絲桿向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中給核桃施加壓緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)核桃的快速壓碎。2008年，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)式核桃破殼機(jī)（CN201104475Y），該機(jī)借助氣缸內(nèi)的氣錘在破殼氣流管、復(fù)位氣流管、泄壓管中氣流的作用下，氣錘通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)核桃進(jìn)行多次敲擊來(lái)實(shí)現(xiàn)破殼，而通過(guò)氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)氣流壓力來(lái)控制氣錘破殼的力度，達(dá)到降低核桃破損率的目的。

（2）擠壓裝置

1997年，錦州俏牌實(shí)業(yè)有限公司（CN2251882Y）設(shè)計(jì)的壓輥式破殼機(jī)的擠壓裝置為梯形的擠壓腔，能夠使得外形大小不同物料在擠壓腔內(nèi)都有一個(gè)合適的破殼位置，而各擠壓板的擠壓量相同保證了開(kāi)殼的質(zhì)量，同時(shí)能夠避免果仁的破碎。

1999年，錦州俏牌實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)了一種旋轉(zhuǎn)擠壓式堅(jiān)果脫殼機(jī)（CN2308260Y），其采用輪廓上帶有凸起點(diǎn)的擠壓輪與圓形擠壓圈相配合，在擠壓輪和擠壓圈之間形成不均等的間隙，在擠壓輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)間隙就會(huì)不斷的變化，將落入間隙中的物料擠壓開(kāi)殼。

2005 年，劉清生、袁巧霞等針對(duì)在破碎過(guò)程中，殼仁往往容易粘連在一起，設(shè)計(jì)了通過(guò)使用軋輥和可調(diào)式擠壓軋輥，使果殼破碎不易粘連，采用了振動(dòng)淌篩裝置對(duì)果仁進(jìn)行分離，提高果仁和破碎果殼的分離率，且因軋輥距離可通過(guò)配合螺紋調(diào)節(jié)，使得擠壓寬度精確控制，能減少果仁的損失。

2009年，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究設(shè)計(jì)了平板擠壓式核桃破殼機(jī)（CN203141414Y），其采用偏心軸帶動(dòng)主動(dòng)破殼板做往復(fù)曲線運(yùn)動(dòng)，對(duì)兩板間的核桃進(jìn)行反復(fù)快速擠壓、揉搓、撞擊來(lái)實(shí)現(xiàn)破殼。

2010年，李廣、俞細(xì)龍等設(shè)計(jì)的脫殼機(jī)的破碎部分由大小不同的圓柱主動(dòng)輥和圓錐從動(dòng)輥構(gòu)成，由兩輥形成的上大下小的輥壓腔，可將不同大小的核桃破殼。

2013年，陜西科技大學(xué)針對(duì)單一的機(jī)械式破殼方法存在的不足，設(shè)計(jì)了一種擠壓與揉搓結(jié)合的擠壓揉搓式核桃破殼設(shè)備（CN103653194A），該設(shè)備包括傳送裝置和破殼裝置，能夠根據(jù)核桃的大小調(diào)節(jié)壓板與輸送鏈條的間距，并在擠壓過(guò)程中進(jìn)行揉搓，使得核桃的外殼充分破裂，該設(shè)備集合了平板擠壓和多輥輪擠壓兩中方式的優(yōu)點(diǎn)。

2013年，陜西科技大學(xué)針對(duì)單一的機(jī)械式破殼方法存在的不足，設(shè)計(jì)了一種擠壓與揉搓結(jié)合的擠壓揉搓式核桃破殼設(shè)備（CN103653194A），該設(shè)備包括傳送裝置和破殼裝置，能夠根據(jù)核桃的大小調(diào)節(jié)壓板與輸送鏈條的間距，并在擠壓過(guò)程中進(jìn)行揉搓，使得核桃的外殼充分破裂，該設(shè)備集合了平板擠壓和多輥輪擠壓兩中方式的優(yōu)點(diǎn)。

2014年，陜西科技大學(xué)（CN103844332A）在在先研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了在擠壓板在彈簧的拉伸作用下，使得凸輪的弧面與擠壓板始終保持緊密接觸，在槽輪的中心位置設(shè)置有隨槽輪作間歇運(yùn)動(dòng)的托板，托板在擠壓板隨著凸輪的對(duì)核桃進(jìn)行擠壓的過(guò)程中起到支撐作用，從而實(shí)現(xiàn)擠壓板對(duì)核桃的定向擠壓，使得在擠壓的過(guò)程中可以提供足夠的力量使核桃外殼充分破裂。另外，為確保了落入擠壓裝置的核桃數(shù)量可控，其在送料滾子的弧面上設(shè)有凹槽。

（3）擠壓的輔助處理

麻來(lái)友、康克繼等人設(shè)計(jì)了堅(jiān)果破碎分選自動(dòng)流水線（CN93106948.3），該機(jī)器的自動(dòng)化程度較高，將進(jìn)料裝置、篩選裝置、破碎分離裝置、挑選和包裝裝置結(jié)合在一起，對(duì)堅(jiān)果果殼的破碎及殼仁的分離精度較高，將外殼壓破之后通過(guò)風(fēng)選機(jī)等后續(xù)部分，將殼仁分離。

錦州俏牌實(shí)業(yè)有限公司（CN2251882Y）其采用了具有吸附力的滾筒來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料，保證了脫殼作業(yè)的連續(xù)性。李廣、俞細(xì)龍采用主動(dòng)軸和從動(dòng)軸控制軸輥和分料盤(pán)，實(shí)現(xiàn)物料能有序的傳輸。

張歌今設(shè)計(jì)了一種脫殼機(jī)（CN97225390.4），先通過(guò)在機(jī)架上設(shè)置入料和振動(dòng)裝置，從而改變堅(jiān)果進(jìn)入擠壓輥的方向，因?yàn)檎駝?dòng)使堅(jiān)果能有序的使較寬的一面進(jìn)入擠壓輥，對(duì)于側(cè)面較寬的堅(jiān)果破殼效果極佳，破殼率較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡管正在積極研制和開(kāi)發(fā)各種類型脫殼機(jī)械，仍然存在著一些差距，成熟的機(jī)型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。因此，對(duì)于堅(jiān)果脫殼技術(shù)研究可以從以下兩方面開(kāi)展：

（1）在脫殼技術(shù)的縱向上可以從進(jìn)料方式、擠壓角度、擠壓部件、篩分等方面針對(duì)提高脫殼效率，降低籽仁破碎率，提高清選效率等方面進(jìn)行深入的研究。

（2）在脫殼技術(shù)發(fā)展的橫向上，可以從原理上尋求新的突破，依托脫皮劑、微波、高壓真空等物理脫殼技術(shù)的發(fā)展，從堅(jiān)果的物理特性出發(fā)，嘗試多種方式的聯(lián)合使用，以滿足農(nóng)產(chǎn)品深加工的要求。

作者簡(jiǎn)介：梅婷（1988-），女，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心審查員，主要從事發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查工作。