高效咖啡干豆脫殼機(jī)的應(yīng)用研究

何紅艷，程金煥，王情雄，黃家雄，

張曉芳1，畢曉菲1，楊 陽(yáng)1，許 娜2，彭嬌嬈2

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南保山 678000；2.保山市奧福實(shí)業(yè)有限公司，云南保山 678000）

咖啡與可可、茶葉并稱(chēng)為世界三大飲料，咖啡在產(chǎn)量、消費(fèi)量及產(chǎn)值上均居首位。截至2016年，我國(guó)咖啡種植面積超過(guò)120 khm2，總產(chǎn)量1.4×105t，占全球總產(chǎn)量的1.5%。云南現(xiàn)有咖啡總種植面積118 khm2，總產(chǎn)量1.39×105t，兩項(xiàng)指標(biāo)占全國(guó)的99%以上[1]。目前，云南的商品豆大多采用濕法加工，少量的精品咖啡采用干法或半干法加工。不論采用何種加工方法，干燥后最終都要進(jìn)入脫殼環(huán)節(jié)，即脫殼機(jī)把咖啡上面包裹的外殼（內(nèi)果皮或羊皮紙）脫掉。脫殼屬于咖啡生豆加工中非常重要又很容易被忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)榭Х雀啥沟拇笮o(wú)法進(jìn)行分級(jí)，只能統(tǒng)一進(jìn)行加工，如果碾輥間隙過(guò)大，就會(huì)脫不干凈，如果間隙過(guò)小，又容易將咖啡豆壓壞，破碎率增多，影響咖啡質(zhì)量[2]。脫凈率及機(jī)損情況不僅影響咖啡豆外觀(guān)，還影響咖啡后面的深加工環(huán)節(jié)。因此，咖啡干豆脫殼是咖啡初加工中非常重要的環(huán)節(jié)之一。

已干燥的咖啡干豆外表包裹著外殼和一層銀皮，通常都是脫掉殼之后再進(jìn)行出售。傳統(tǒng)的咖啡脫殼機(jī)通常是選用碾米機(jī)改裝，改換篩子后對(duì)咖啡干豆進(jìn)行脫殼加工，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、合理性較差、加工的咖啡破碎率較高、脫凈率低、光澤差，且咖啡豆與殼屑、銀皮混雜，加工時(shí)還要適時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)料量和碾輥的間隙，技術(shù)不夠嫻熟時(shí)極易出現(xiàn)進(jìn)料不均、堵塞等情況[3]。因此，傳統(tǒng)的咖啡脫殼機(jī)雖然價(jià)格低，但加工的咖啡質(zhì)量層次不齊，嚴(yán)重影響咖啡豆的外觀(guān)及質(zhì)量，最終影響銷(xiāo)售的價(jià)格。國(guó)外的咖啡加工技術(shù)較成熟，但設(shè)備價(jià)格昂貴，難以推廣。高效咖啡干豆脫殼機(jī)（獲國(guó)家授權(quán)使用的實(shí)用新型技術(shù)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：ZL201721335577.3）的研制，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，成功解決了上述問(wèn)題?，F(xiàn)對(duì)該機(jī)研制和應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

1 結(jié)構(gòu)

該機(jī)主要包括進(jìn)料箱、脫殼箱、排料管和進(jìn)料倉(cāng)。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1，螺旋進(jìn)料桿見(jiàn)圖2，脫殼轉(zhuǎn)動(dòng)軸見(jiàn)圖3。

圖1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 螺旋進(jìn)料桿

圖3 脫殼轉(zhuǎn)動(dòng)軸

2 工作原理

將待脫殼的咖啡豆放置在進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)，開(kāi)啟進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)的進(jìn)料裝置，咖啡豆通過(guò)進(jìn)料轉(zhuǎn)軸和進(jìn)料桿配合進(jìn)料，可避免咖啡豆堵塞進(jìn)料倉(cāng)，同時(shí)由于容積的逐漸縮小和阻力的增大，咖啡豆之間的密度隨之增大，咖啡豆的室內(nèi)擠壓和摩擦作用也相應(yīng)加強(qiáng)，因此螺旋進(jìn)料桿對(duì)咖啡豆進(jìn)行了初步去殼的加工。當(dāng)咖啡豆被推送到脫殼箱內(nèi)，電機(jī)帶動(dòng)脫殼輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，脫殼輥軸上的脫殼臺(tái)對(duì)脫殼箱內(nèi)的咖啡豆進(jìn)行脫殼，脫殼后的咖啡豆從排料管排出[4]。此時(shí)，抽風(fēng)機(jī)將脫落下來(lái)的咖啡殼從一級(jí)排渣孔和二級(jí)排渣孔吸入排渣箱內(nèi)，排渣箱內(nèi)的咖啡殼從排渣口排走，完成豆殼分離，分離后干凈的咖啡豆經(jīng)過(guò)出料口流出。

3 性能參數(shù)

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）1 900 mm×1 830 mm×2 100 mm，質(zhì)量680 kg，電壓380 V，電機(jī)功率22 kW，脫殼輥（直徑×長(zhǎng)）φ250 mm×700 mm，脫殼輥轉(zhuǎn)速8 000 r/min，生產(chǎn)率≥2 t/h，脫殼率≥95%，拋光率≥80%，破碎率≤4%，出料口成品咖啡豆溫度≤35℃。

4 高效咖啡干豆脫殼機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用情況

該咖啡干豆脫殼機(jī)經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，具有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。從結(jié)構(gòu)圖可清晰了解該機(jī)械的構(gòu)造和咖啡干豆的整個(gè)脫殼過(guò)程，掌握了原理構(gòu)造，對(duì)機(jī)械的操作和控制就顯得簡(jiǎn)單容易。②節(jié)約成本，省時(shí)省力。傳統(tǒng)的脫殼機(jī)至少需要2人才能操作，而且脫殼效率低下、容易堵塞，堵塞之后不容易清理，對(duì)機(jī)械的修理和維護(hù)也比較繁瑣，造成對(duì)人力物力的浪費(fèi)。高效咖啡干豆脫殼機(jī)的操作只需1人，操作及維護(hù)比較容易。③脫殼效率高、咖啡豆損傷率小。該機(jī)械的最大優(yōu)勢(shì)就是脫殼效率高，并且豆殼分離較干凈，對(duì)咖啡豆的損傷也很少，破碎率為4%以下。除此之外，該設(shè)備占地面積小、效率高、方便快捷，其咖啡殼的脫凈率、機(jī)損率均達(dá)到咖啡生產(chǎn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，且比同類(lèi)產(chǎn)品低。在提高咖啡干豆脫殼質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率及干豆脫凈率，降低咖啡豆的機(jī)損率、機(jī)器成本等方面取得較好的效果[5]。該設(shè)備自研發(fā)以來(lái)，得到廣大咖啡加工企業(yè)的一致好評(píng)和高度認(rèn)可。目前在云南省內(nèi)咖啡種植區(qū)已推廣近100臺(tái)，還推廣銷(xiāo)售到越南、老撾等咖啡種植國(guó)，均得到良好反饋。