中國花生脫殼機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

陸 榮 ，高連興 ，劉志俠 ，楊德旭

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，沈陽 110161；2.遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，沈陽 110122；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，長春 130118）

花生是世界、更是中國的重要油料作物。 由于生物學(xué)性狀獨(dú)特，花生只能收獲莢果，脫殼后的果仁方可用于榨油、食品加工和種子。 代替手工操作的花生脫殼機(jī)雖已在中國普遍應(yīng)用，但脫殼導(dǎo)致的果仁破碎、兩瓣、缺損、破皮和內(nèi)部損傷問題比較嚴(yán)重。 破碎果仁會(huì)在脫殼后的果仁處理過程中損失，損傷果仁不僅售價(jià)降低，也容易污染、霉變和曲霉毒二次侵染等，造成花生食用安全問題，進(jìn)而影響花生及其制品的國際競爭力和花生食品加工業(yè)的發(fā)展。 內(nèi)部損傷的種子因衣皮完好而難以發(fā)現(xiàn)和剔除，對花生再生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的潛在危害[1-4]。

中國作為世界花生產(chǎn)量第一大國，2018 年花生產(chǎn)量1．7×107t 而占世界花生40．70%，是美國花生產(chǎn)量的6．9倍，但主要以果仁為主花生及其制品出口量6．85×105t，僅為美國的1．2 倍。中國花生主要用于榨油（占花生產(chǎn)量50．3%以上），僅有15%用于食品加工，而美國花生主要用于食品加工（占花生產(chǎn)量58．5%以上），僅有12%用于榨油[5-8]。 綜合分析中美花生食品加工和出口差異產(chǎn)生的原因發(fā)現(xiàn)，花生果仁質(zhì)量差異是主要原因之一，而花生脫殼機(jī)技術(shù)是關(guān)鍵。

美國花生脫殼機(jī)發(fā)展已有百年歷史，從20 世紀(jì)初發(fā)明手動(dòng)花生脫殼裝置開始[9-12]，經(jīng)過系統(tǒng)研究與實(shí)踐，早于20 世紀(jì)70 年代，在花生脫殼機(jī)構(gòu)原理、整機(jī)與關(guān)鍵部件、脫殼影響因素等多方面研究獲得突破[13-17]，花生脫殼機(jī)及其技術(shù)一直處于世紀(jì)領(lǐng)先水平，對其花生食品加工業(yè)發(fā)展和國際競爭力提升起到重要作用。 相對于美國而言，中國花生脫殼機(jī)技術(shù)研究和應(yīng)用還比較滯后，花生脫殼導(dǎo)致的果仁損傷比較嚴(yán)重，影響影響花生食品加工業(yè)發(fā)展和花生及其制品國際競爭力。 脫殼作為花生處理加工重要內(nèi)容和進(jìn)入人們利用前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是反映花生產(chǎn)業(yè)化及其技術(shù)水平的重要標(biāo)志，更是花生食品安全的重要保障，已引起政府部門和有關(guān)方面專家、學(xué)者的高度重視。 本研究主要分析中國花生脫殼機(jī)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展歷程，并對其今后發(fā)展趨勢和研究重點(diǎn)進(jìn)行展望，以期對中國的花生脫殼機(jī)技術(shù)發(fā)展有所借鑒。

1 花生脫殼原理與關(guān)鍵部件

1.1 早期花生脫殼機(jī)

中國花生脫殼機(jī)研究起步較晚，1958 年湖北省孝感縣花園農(nóng)具廠研制出第一臺(tái)腳踏回轉(zhuǎn)式花生脫殼機(jī)，回轉(zhuǎn)脫殼齒滾和凹板編織篩構(gòu)成脫殼機(jī)構(gòu)，帶有簡易氣力清選功能（圖1）。轉(zhuǎn)動(dòng)的滾齒與固定凹板篩形成脫殼間隙，使喂入的花生莢果受到碾搓和擠壓而使莢殼開裂，脫殼和清理一次完成。 脫凈率為90%，破損率為15%[18]。1965 年原中國“八機(jī)部”曾組織花生脫殼機(jī)研究[19]，然而，當(dāng)時(shí)中國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，農(nóng)機(jī)化水平很低，耕地主要用來解決人民吃糧問題，花生種植規(guī)模很小，花生機(jī)械化既沒有基礎(chǔ)又無需求，僅有民間研制的簡易人力推搖式花生脫殼裝置在少量應(yīng)用（圖2）。

圖1 鼓風(fēng)式腳踏花生脫殼機(jī)構(gòu)造示意圖Figure 1 Structure of blower and foot type peanut sheller

圖2 手搖式木質(zhì)花生脫殼機(jī)Figure 2 Hand-operated wooden peanut sheller

20 世紀(jì)80 年代中期，中國農(nóng)村實(shí)行土地聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制后，種植花生效益較高，特別花生出口形勢看好，花生種植面積開始擴(kuò)大，花生分段收獲、脫殼等機(jī)械出現(xiàn)需求勢頭，但因農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和農(nóng)民收入水平均相對落后，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力因過剩而價(jià)格便宜，脫殼機(jī)等應(yīng)用很少。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代，中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與技術(shù)開始快速發(fā)展，花生出口和國內(nèi)需求增長，花生種植面積迅速擴(kuò)大，花生脫殼機(jī)成為急需，關(guān)于花生脫殼機(jī)研究受到重視。

1.2 花生脫殼原理研究

從20 世紀(jì)80 年代后期開始，中國關(guān)于花生脫殼原理的研究一直未間斷地進(jìn)行著。其中張嘉玉等[20]研究了橡膠、鋼材、木材等脫殼材料對脫殼性能的影響；張效鵬等[21]研究了不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的脫殼部件對脫殼性能的影響，并以強(qiáng)制性擠壓和揉搓為原理，以封閉紋桿滾筒和圓鋼柵條篩為主要脫殼部件進(jìn)行脫殼試驗(yàn)，得出脫殼破損率為8%～12%，脫凈率約為80%；原重獻(xiàn)等[22]對擠壓揉搓式脫殼原理的不同種脫殼部件進(jìn)行了試驗(yàn)比較，結(jié)果表明開式扁鋼滾筒、編織凹板式剝殼部件剝殼質(zhì)量好，并以柔性橡膠滾筒和直立彈性橡膠板為主要脫殼部件，進(jìn)行花生脫殼試驗(yàn)，得出破損率5%，一次脫凈率不足50%，若增加循環(huán)復(fù)脫機(jī)構(gòu)，雖然能提高脫凈率，但使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了性價(jià)比。 進(jìn)入21 世紀(jì)以來，李建東等[23-30]進(jìn)一步研究了打擊揉搓式脫殼、立式錐滾筒薄層脫殼原理等。 直到目前，花生脫殼原理主要分為碾搓式脫殼原理、擠搓式脫殼原理和打擊式脫殼原理，其典型脫殼原理與機(jī)構(gòu)如圖3。

圖3 中國典型花生脫殼原理Figure 3 Typecal machanical shelling principles

現(xiàn)有大大小小的各種花生脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)型式多樣，但其脫殼原理基本相同，主要分為以打擊揉搓為主的開式打桿滾筒（鋼打桿或打板）-固定凹板篩、以擠壓揉搓為主的封閉式橡膠或木質(zhì)滾筒（光輥或齒輥）-固定凹板篩兩大類，打擊揉搓式花生脫殼機(jī)構(gòu)因要有一定的打擊力，脫殼效率相對較高而應(yīng)用較為廣泛，特別用于榨油和食用加工，而封閉式橡膠或木質(zhì)滾筒（光輥或齒輥）因主要通過擠壓、揉搓和摩擦脫殼，通常情況下相對脫殼效率較低，但果仁損傷率略低，在種用花生脫殼有一定應(yīng)用。

1.3 花生脫殼關(guān)鍵部件

1.3.1 脫殼滾筒 脫殼滾筒與凹板篩形成脫殼機(jī)構(gòu)，是脫殼機(jī)最關(guān)鍵的兩個(gè)部件之一，作為脫殼機(jī)構(gòu)的主動(dòng)部件，提供脫殼需要的主動(dòng)力作用于花生外殼，很大程度上決定了花生脫殼質(zhì)量和效率。 目前，中國花生主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)多種大型和小型花生脫殼機(jī)，其小型脫殼機(jī)關(guān)鍵部件中的脫殼滾筒多種多樣(圖4)。 脫殼滾筒分開式和閉式兩種，開式滾筒應(yīng)用比較普遍，打桿有方鋼、扁鋼、角鋼和螺紋鋼（也稱螺紋打桿）。4 個(gè)鋼打桿的開式滾筒比較常見，特別大型花生脫殼機(jī)幾乎全部采用，其中，螺紋鋼因表面螺紋具有一定的刮削、剪切和摩擦作用，新生產(chǎn)的大型花生脫殼機(jī)廣泛應(yīng)用。 相比之下，閉式脫殼滾筒應(yīng)用不多，僅有部分小型花生種子脫殼機(jī)采用。

圖4 脫殼滾筒結(jié)構(gòu)和類型Figure 4 Types and structure of roller

1.3.2 脫殼凹板篩 凹板篩是脫殼機(jī)構(gòu)的另一個(gè)關(guān)鍵部件。其作為機(jī)構(gòu)的固定部分，不僅提供反作用力使花生脫殼，而且容易使花生殼與果仁即時(shí)流出，提高脫殼的分離效率并避免果仁重復(fù)受力而加劇損傷。 中國用于花生脫殼機(jī)的凹板篩有3 種類型，即編織篩、沖孔篩（板篩）和柵條篩(圖5)。中國早期花生脫殼機(jī)均采用編織凹板篩，其雖然篩孔系數(shù)較高，但不利于片狀花生殼分離、果仁破碎比較嚴(yán)重且因剛度較差、容易損壞，已于10 年前淘汰；鋼板沖孔篩雖然有良好強(qiáng)度，但因篩孔系數(shù)不高且剪切和摩擦作用不足，影響脫殼效率，目前應(yīng)用不多；鋼筋柵條篩廣泛用于花生脫殼機(jī)，也有將其加工成留有喂入口的桶形凹板篩。

圖5 脫殼凹板篩結(jié)構(gòu)和類型Figure 5 Types and structure of screen

2 花生脫殼機(jī)

2.1 小型花生脫殼機(jī)

伴隨著脫殼原理和關(guān)鍵部件等試驗(yàn)研究，中國陸續(xù)研制出多種臥式、開式單滾筒并具有風(fēng)篩聯(lián)合清選的小型花生脫殼機(jī)（圖6），脫殼機(jī)構(gòu)均為開式、打桿滾筒和凹板編織篩構(gòu)成，脫殼打桿有角鋼、方鋼、螺紋鋼、鋼管、套管多種，其脫殼原理主要由打擊式、擠搓式、碾搓式等，滾筒轉(zhuǎn)速均一般高于500r·h-1，脫殼效率一般達(dá)到800～1000kg·h-1。 雖然這些小型花生脫殼效率不高、脫殼損傷率高達(dá)6%，但因結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、工作可靠，特別價(jià)格便宜且運(yùn)輸靈活方便，比較適合對果仁損傷要求不高的榨油、食用花生脫殼和一家一戶的脫殼加工。

圖6 中國典型小型花生脫殼機(jī)Figure 6 Typical small peanut shellers made in China

2.2 雙滾筒花生脫殼機(jī)

在花生脫殼生產(chǎn)實(shí)踐中，由于各品種花生莢果外形尺寸存在顯著差異，而單滾筒花生脫殼機(jī)的脫殼間隙、凹板篩空隙（柵隙）固定，造成大花生果仁損傷嚴(yán)重而小花生未被脫殼，花生脫殼率不高但損傷增加。 為了彌補(bǔ)單滾筒花生脫機(jī)的不足，出現(xiàn)了脫殼間隙和凹板柵隙不同的雙滾筒脫殼機(jī)（圖7），可在不分級(jí)花生莢果情況下實(shí)行兩級(jí)脫殼，即第一級(jí)脫殼以適應(yīng)較大和大花生脫殼為主，第二級(jí)脫殼適于中小花生，第一級(jí)脫殼后的未脫花生再進(jìn)入第二級(jí)脫殼裝置，如此形成了雙滾筒分級(jí)脫殼[31-32]。 為了使未脫中小莢果進(jìn)入第二級(jí)脫殼裝置，脫殼機(jī)增加了仁果分離篩（一般采用振動(dòng)傾斜魚鱗篩）和機(jī)械循環(huán)裝置（圖7a，斗式提升機(jī)）或氣力循環(huán)裝置（圖7b）將未脫花生莢果從花生果仁中選出，再通過輸送裝置送入第二級(jí)脫殼滾筒，如此不斷循環(huán)脫殼，花生脫殼效率和質(zhì)量顯著提高。

圖7 典型雙滾筒循環(huán)式花生脫殼機(jī)Figure 7 Double cylinder circling peanut shellers

2.3 花生脫殼機(jī)最新進(jìn)展

2.3.1 花生脫殼原理和關(guān)鍵部件的改進(jìn) 經(jīng)過長時(shí)間的花生脫殼實(shí)踐和各種脫殼部件的對比，大型花生脫殼機(jī)基本統(tǒng)一采用的脫殼機(jī)構(gòu)為由3～4 個(gè)螺紋鋼、角鋼或方鋼打桿構(gòu)成的開式滾筒和由圓鋼筋焊合的柵條凹板篩的組合，花生脫殼與分離效率有所提高。

2.3.2 花生脫殼機(jī)的中大型化 近年來，中國花生脫殼機(jī)技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了新的歷史機(jī)遇，即農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、農(nóng)民收入和農(nóng)業(yè)機(jī)械化、特別花生收獲與脫殼加工機(jī)械化水平快速提高，為花生脫殼機(jī)和收獲機(jī)械技術(shù)發(fā)展奠定了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)；農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移速度加快，農(nóng)業(yè)用工十分緊張且勞力價(jià)格猛漲，昔日以勞動(dòng)密集型為主的花生生產(chǎn)和產(chǎn)后處理加工已經(jīng)不復(fù)存在，急需機(jī)械代替人工脫殼生產(chǎn)；花生種植面積繼續(xù)擴(kuò)大，無論國內(nèi)需求還是出口花生，對花生果仁質(zhì)量要求不斷提高；以農(nóng)村專業(yè)合作社為主的土地流轉(zhuǎn)速度加快，土地經(jīng)營規(guī)模正在迅速擴(kuò)大，急需高效率的大型花生機(jī)械。在這種新的形勢驅(qū)動(dòng)下，花生脫殼機(jī)不斷向中大型方向發(fā)展，一般脫殼效率達(dá)到 2～3t·h-1，少數(shù)已達(dá)到 6～8t·h-1[33-35]。

2.3.3 花生脫殼機(jī)與去石清選機(jī)配套使用 隨著脫殼機(jī)效率提高，人們認(rèn)識(shí)到花生中石子和土塊等不僅影響脫殼質(zhì)量，而且容易導(dǎo)致脫殼機(jī)關(guān)鍵部件損壞或加劇磨損，開始研制花生清選去石機(jī)械。 最初的清選去石機(jī)為小型單機(jī)獨(dú)立作業(yè)，而目前的清選去石機(jī)則與脫殼機(jī)配套、聯(lián)合清選與脫殼作業(yè)（圖8）。

圖8 與去石清選機(jī)配套應(yīng)用的花生脫殼機(jī)Figure 8 Peanut sheller used with cleaner and separator

2.4 花生脫殼機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)

2.4.1 研究起步晚但發(fā)展速度快 中國真正意義上的花生脫殼機(jī)研究及其應(yīng)用，可追溯到20 世紀(jì)80 年代后期。 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制改革、農(nóng)民擁有了耕地經(jīng)營自主權(quán)之后，花生種植效益較高，花生生產(chǎn)規(guī)模開始迅速擴(kuò)大，特別是花生出口量增加和質(zhì)量要求的不斷提高，對各種花生生產(chǎn)和脫殼加工等機(jī)械需求逐漸變得迫切。花生生產(chǎn)發(fā)展及其農(nóng)藝技術(shù)水平的提高，加快了花生種植、收獲和脫殼等加工處理機(jī)械的研發(fā)和推廣的步伐。 根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，截止到2005 年，除部分地區(qū)種用花生仍采用人工脫殼外，中國基本實(shí)現(xiàn)了花生脫殼機(jī)械化，成為花生生產(chǎn)過程中率先實(shí)現(xiàn)機(jī)械化環(huán)節(jié)。

2.4.2 以各種小型脫殼機(jī)應(yīng)用為主 中國與美國不同， 美國花生種植主要集中在花生主要分布在佐治亞（45%）、亞拉巴馬（12%）和佛羅里達(dá)（12%）等7 個(gè)州，一般農(nóng)場種植規(guī)模高達(dá)400～700hm2，實(shí)行花生、棉花和玉米輪作[36-38]。 由于中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國情及其地域性特點(diǎn)，部分地區(qū)及其農(nóng)戶平均耕地規(guī)模相對較小、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)收入和技術(shù)水平不高，花生種植面積總量不小，但戶均種植不多；另一方面，在部分人均耕地面積較大和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入和農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平較高的地區(qū)，一般也將花生主要種植在瘠薄的小地塊，戶均種植規(guī)模不大。農(nóng)戶購買脫殼機(jī)主要用于自家的花生脫殼，一些性能不高、結(jié)構(gòu)相對簡單但價(jià)格比較便宜的小型花生脫殼機(jī)比較受農(nóng)民歡迎。

2.4.3 結(jié)構(gòu)簡單且便于轉(zhuǎn)移 中國大大小小的花生脫殼機(jī)共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，即脫殼滾筒由4 個(gè)金屬的打桿焊接而成，有螺紋鋼打桿、方鋼打桿或簡單的角鋼作為打桿；柵條凹板篩均為圓鋼筋焊制；其中，整機(jī)采用風(fēng)篩振動(dòng)清選裝置、一臺(tái)電機(jī)及其皮帶傳動(dòng)裝置等。 雙滾筒脫殼機(jī)增加略小一些的滾筒和凹板篩、氣力或斗式送料裝置。花生脫殼主要在農(nóng)戶的庭院中進(jìn)行，為方便從一個(gè)農(nóng)戶到另一個(gè)農(nóng)戶的轉(zhuǎn)移，脫殼機(jī)制造成靈活機(jī)動(dòng)，便于運(yùn)輸和移動(dòng)。

3 花生脫殼機(jī)發(fā)展的主要問題

3.1 脫殼機(jī)性能普遍不高

盡管所有花生脫殼機(jī)名牌均標(biāo)有脫殼性能指標(biāo)，其中包括脫凈率≥98%～99．5%、破碎率≤%2%～4．5%、損傷率≤0．5%～2%、清潔率≥97%～99．5%等。然而，實(shí)際生產(chǎn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，脫殼機(jī)實(shí)際脫殼作業(yè)時(shí)的花生果仁破碎率和損傷率遠(yuǎn)高于標(biāo)定指標(biāo)，二者之和一般均超過6%、甚至高達(dá)8%。 嚴(yán)重的果仁破碎導(dǎo)致花生脫殼損失嚴(yán)重，而果仁損傷導(dǎo)致污染等系列問題，影響花生制品加工的食品安全，進(jìn)而影響中國食品加工業(yè)的發(fā)展。

3.2 種類繁多但結(jié)構(gòu)原理相同

中國花生脫殼機(jī)雖然種類繁多、大小各異，但其脫殼機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理相同或相似，即均采用以打擊揉搓為主的脫殼方式。打擊脫殼是通過一定速度打桿的沖擊力實(shí)現(xiàn)，脫殼滾筒轉(zhuǎn)速一般400r·min-1、甚至更高，否則影響脫殼效率。因此，花生脫殼過程受到過大的打擊力和揉搓作用，造成嚴(yán)重的花生果仁破碎、開裂、破皮等機(jī)械損傷。

3.3 脫殼機(jī)關(guān)鍵部件配套率低

花生脫殼機(jī)2 個(gè)關(guān)鍵部件是脫殼滾筒和凹版篩，二者之間的脫殼間隙主要由脫殼打桿的回轉(zhuǎn)半徑?jīng)Q定，調(diào)整其回轉(zhuǎn)半徑即可調(diào)整脫殼間隙；凹板篩柵隙由凹板篩制作時(shí)決定，一般不能調(diào)整，只能更換不同柵隙的凹板篩。 然而，實(shí)際花生脫殼作業(yè)過程中，多數(shù)脫殼機(jī)脫殼間隙和凹板篩柵隙很難實(shí)現(xiàn)與花生品種、莢果大小的最佳配套。 其中，脫殼滾筒均由打桿焊制而成，既不能更換打桿也不能進(jìn)行回轉(zhuǎn)半徑的調(diào)整，因而脫殼間隙不能因花生莢果情況進(jìn)行調(diào)整；生產(chǎn)企業(yè)銷售花生脫殼機(jī)時(shí)，一般只帶1～2 種規(guī)格的凹板篩，很難適應(yīng)因不同地域、不同品種和生產(chǎn)條件而導(dǎo)致的花生莢果大小不一的中國花生情況。

3.4 脫殼機(jī)與花生生產(chǎn)農(nóng)藝融合問題

實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的機(jī)械化花生脫殼作業(yè)，需要一定的適宜條件為前提。 然而，中國目前花生生產(chǎn)存在幾個(gè)不利于機(jī)械化脫殼的特殊情況：一是全國花生總產(chǎn)量大但農(nóng)戶種植單元規(guī)模小而分散，花生脫殼基本在農(nóng)戶庭院中進(jìn)行，脫殼作業(yè)環(huán)境和條件簡陋、差異大，需要處理好一家一戶花生生產(chǎn)經(jīng)營和脫殼加工規(guī)?；蟮膯栴}；二是花生品種、品系和種植條件差異導(dǎo)致的莢果類型和外形差異大、脫殼特性不同，導(dǎo)致脫殼機(jī)的脫殼效率和脫殼質(zhì)量難以適應(yīng)的問題。

3.5 脫殼技術(shù)研究尚存不足

雖然花生脫殼技術(shù)發(fā)展開始深受重視，不斷有科技工作者投入該領(lǐng)域的研究，相關(guān)專利成果和文獻(xiàn)數(shù)量不斷增加，顯著地促進(jìn)了花生脫殼機(jī)研發(fā)和應(yīng)用。 然而，花生脫殼技術(shù)不僅涉及機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械學(xué)和材料學(xué)等學(xué)科問題，也涉及到花生品種、莢果特性等農(nóng)藝學(xué)和物料學(xué)[39，40]。 相比美國的相關(guān)研究，中國花生脫殼技術(shù)研究尚存在系統(tǒng)性、深入性和實(shí)踐性不足的突出問題，例如，關(guān)于中國廣泛應(yīng)用打擊揉搓式花生脫殼原理，到目前為止很少有相關(guān)理論分析和充分實(shí)踐驗(yàn)證的文獻(xiàn)報(bào)道。 從花生脫殼機(jī)制造方面來看，中國的制造企業(yè)雖多，但具備基本研發(fā)能力的專業(yè)制造企業(yè)很少。

4 花生脫殼機(jī)發(fā)展趨勢及研究重點(diǎn)

基于我國花生脫殼機(jī)研究進(jìn)展和主要問題，綜合分析花生生產(chǎn)現(xiàn)狀及其自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，借鑒美國花生脫殼機(jī)技術(shù)研究成果及發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我國花生脫殼機(jī)發(fā)展趨勢及研究重點(diǎn)如下。

4.1 進(jìn)一步加強(qiáng)花生脫殼原理和機(jī)構(gòu)研究

目前，中國花生脫殼機(jī)脫殼原理和機(jī)構(gòu)多年來一直沒有改進(jìn)，各種大大小小的脫殼機(jī)幾乎全部普遍采用以打擊揉搓為主的脫殼原理，其脫殼滾筒均由4 個(gè)鋼制的打桿焊接而成，打桿型式有螺紋鋼、方鋼打桿或簡單的角鋼作等，凹板篩均為圓鋼筋焊制的柵條篩。 然而，美國20 世紀(jì)80 年代確定的“刮搓脫殼”原理及脫殼機(jī)構(gòu)基本構(gòu)型，至今仍發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)作用，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了多次重要改進(jìn)，目前普遍應(yīng)用3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)熱處理矩形鋼且外端焊有刮板的“T”打桿，脫殼凹板篩則由柵格篩、沖孔篩改進(jìn)為薄鋼板組合式柵條篩，使花生莢果在刮、剪和搓等作用下脫殼，而不需要對花生施加打擊力，花生脫殼滾筒轉(zhuǎn)速一般不超過300r·m-1[41-42]。 對于種植條件、品種和莢果特性不同的中國花生，究竟是中國的“打擊揉搓式”、美國的“刮搓式”還是其他脫殼原理更適合，還需進(jìn)行深入的理論研究和實(shí)踐，探索各種脫殼機(jī)構(gòu)的脫殼機(jī)理和損傷機(jī)理，研制最佳的脫殼機(jī)構(gòu)，從基礎(chǔ)上提高花生脫殼機(jī)的技術(shù)性能。

4.2 深入系統(tǒng)開展花生脫殼影響因素研究

花生脫殼技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，花生脫殼性能受脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)、花生物料特性、花生處理環(huán)節(jié)和脫殼環(huán)境等多方面因素及其因素之間的交互影響。 其中，脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)包括：滾筒型式、脫殼打桿的結(jié)構(gòu)型式、凹板篩結(jié)構(gòu)參數(shù)、脫殼間隙與凹板篩柵隙，以及花生脫殼喂入量、滾筒速度及轉(zhuǎn)速波動(dòng)程度等；花生物料特性包括：花生品種、莢果類型、花生莢果與果仁幾何尺寸及其分布規(guī)律、花生殼與果仁力學(xué)性質(zhì)、花生飽滿程度及其花生殼厚度等；花生處理因素包括：花生收獲、干燥、莢果清選和分級(jí)等處理狀況；脫殼環(huán)境因素主要包括：脫殼時(shí)的花生殼與果仁含水率、脫殼溫度及其衛(wèi)生條件等。 從20 世紀(jì)50 年代初開始，美國相關(guān)公立大學(xué)農(nóng)學(xué)院和美國花生研究試驗(yàn)室等科研單位，針對花生脫殼影響因素開始了大量、系統(tǒng)深入研究與實(shí)踐，其研究成果為后來、直至今天的花生脫殼機(jī)發(fā)展典型了重要基礎(chǔ)[41-45]。 相比之下，中國必須深入系統(tǒng)開展花生脫殼影響因素研究，解決研究不系統(tǒng)、不深入、缺少實(shí)踐和低水平重復(fù)等問題，為提高花生脫殼機(jī)技術(shù)水平提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 花生產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與脫殼方式的變革

中國以小中型脫殼機(jī)為主、庭院內(nèi)作業(yè)的花生脫殼方式，雖然比較適應(yīng)小而分散的家庭花生種植模式，但不利于花生脫殼質(zhì)量、效率的提高和機(jī)械脫殼優(yōu)勢的發(fā)揮。 隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展，農(nóng)村專業(yè)合作社的不斷壯大以及耕地流轉(zhuǎn)機(jī)制的運(yùn)行，花生種植的單元規(guī)模正在迅速擴(kuò)大，為花生脫殼加工方式變革提供了難得機(jī)遇。 因此，可借鑒美國花生“產(chǎn)-購-儲(chǔ)-脫-銷”系統(tǒng)化特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)[46]，一方面鼓勵(lì)企業(yè)和農(nóng)村專業(yè)合作社等投資、建立花生收儲(chǔ)和脫殼中心，進(jìn)一步完善“訂單式花生收購”和“訂單式果仁銷售”，使農(nóng)戶進(jìn)入現(xiàn)代花生產(chǎn)業(yè)體系而放心地生產(chǎn)花生，也可化解企業(yè)和中間商自行儲(chǔ)藏和脫殼的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)政府作為第三方進(jìn)行花生質(zhì)量檢驗(yàn)、制定基礎(chǔ)價(jià)格，確?；ㄉ浇灰祝淖冎袊壳暗霓r(nóng)民花生種植、銷售、脫殼等缺少計(jì)劃和組織，“產(chǎn)-購-儲(chǔ)-脫”系統(tǒng)無序化狀況。 另一方面，適度規(guī)模的花生收儲(chǔ)和脫殼中心，可改變小中型脫殼機(jī)為主、庭院內(nèi)作業(yè)的花生脫殼方式，實(shí)現(xiàn)適度的規(guī)模化、工廠化花生脫殼加工方式，改善脫殼加工環(huán)境和條件，提高相應(yīng)的脫殼加工裝備與技術(shù)水平，從而提高花生脫殼質(zhì)量和效率。

4.4 大中型脫殼機(jī)及花生處理技術(shù)的發(fā)展

中國花生產(chǎn)業(yè)化和花生食品加工業(yè)的發(fā)展，將對花生脫殼加工質(zhì)量的要求越來越高，而花生收儲(chǔ)和脫殼中心的建立及其脫殼方式的變革，將為花生脫殼的工廠化和規(guī)?；l(fā)展奠定基礎(chǔ)。 因此，脫殼效率和質(zhì)量更高的中大型花生脫殼機(jī)研制將成為花生脫殼技術(shù)的主要發(fā)展方向。 美國花生脫殼技術(shù)發(fā)展表明，脫殼前的花生莢果去石、清選和分級(jí)等對提高花生脫殼質(zhì)量與效率具有重要意義，其中花生中的石子和土塊等雜質(zhì)不僅會(huì)損傷和污染花生果仁、降低花生脫殼質(zhì)量，也會(huì)損壞脫殼部件或加劇脫殼部件的磨損；花生粗秸稈和根系等有機(jī)雜質(zhì)，也會(huì)造成凹板篩損壞，因其硬度遠(yuǎn)大于果仁而造成果仁損傷、污染，同時(shí)容易使凹板篩柵隙出現(xiàn)堵塞，降低凹板篩的分離效率；花生分級(jí)可顯著提高花生脫殼效率、減低損傷[17，43-47]。 中國可借鑒美國大型花生脫殼機(jī)及連續(xù)化加工裝備技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的多滾筒、分級(jí)或并列脫殼、多級(jí)復(fù)式清選的大型花生脫殼機(jī)。

4.5 加強(qiáng)花生脫殼與農(nóng)藝及收獲技術(shù)的融合

莢果和果仁幾何均齊性不僅是花生品質(zhì)、花生果仁等級(jí)的重要標(biāo)志，也是影響花生脫殼質(zhì)量和效率的重要因素。 為了解決花生均齊性及其對脫殼加工的影響，美國從兩個(gè)方面采取措施：一是脫殼前進(jìn)行花生莢果幾何尺寸（按厚度或稱直徑）分級(jí)，按花生莢果不同級(jí)別實(shí)行分級(jí)脫殼；二是選育、推廣莢果和果仁幾何均齊性好的花生品種。 為了提高花生均齊性，美國農(nóng)業(yè)部授權(quán)花生研究實(shí)驗(yàn)室從1973 年開始進(jìn)行花生脫殼和物理特性（shelling & physical properties of peanuts）相關(guān)的均齊性試驗(yàn)，即不僅對每一花生新品種進(jìn)行均齊性等檢測，而且也對生產(chǎn)中的花生品種進(jìn)行評價(jià)并將結(jié)果向社會(huì)發(fā)布[46-51]。 相比之下，由于中國目前的花生新品種不進(jìn)行莢果和果仁均齊性審驗(yàn)，而且農(nóng)民種植的花生品種退化、混雜情況比較嚴(yán)重，生產(chǎn)的花生莢果及果仁的均齊性較差，嚴(yán)重影響花生脫殼質(zhì)量與效率。 同時(shí)，中國因花生機(jī)械化收獲技術(shù)尚不先進(jìn)，不僅聯(lián)合收獲機(jī)收獲的鮮濕花生雜質(zhì)含量較高，兩段收獲的花生也因起收過程去土不良和撿拾摘果分離不凈等原因?qū)е禄ㄉv果含雜率均較高。 因此，在加強(qiáng)花生農(nóng)藝、收獲等環(huán)節(jié)加強(qiáng)同花生脫殼技術(shù)的融合基礎(chǔ)上，需要加強(qiáng)花生清選和分級(jí)等處理技術(shù)研究與應(yīng)用。

5 結(jié)語

通過對中國花生脫殼機(jī)發(fā)展歷程和技術(shù)現(xiàn)狀分析，歸納出了中國花生脫殼機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)，找出了發(fā)展不足及主要問題，即脫殼機(jī)性能普遍不高、種類繁多但結(jié)構(gòu)原理相同、脫殼機(jī)關(guān)鍵部件配套率低、脫殼機(jī)與花生生產(chǎn)農(nóng)藝間的融合問題和脫殼技術(shù)研究尚存不足等，針對中國花生產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況并借鑒美國花生脫殼方式、技術(shù)及其發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，對中國花生脫機(jī)發(fā)展趨勢和研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望，即進(jìn)一步加強(qiáng)花生脫殼原理和機(jī)構(gòu)研究、深入系統(tǒng)開展花生脫殼影響因素研究、花生產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與脫殼方式面臨的變革、大中型脫殼機(jī)及花生處理技術(shù)發(fā)展、加強(qiáng)花生脫殼與農(nóng)藝及收獲技術(shù)的融合等，對深入研究中國花生脫殼機(jī)技術(shù)，強(qiáng)化中國花生加工處理系統(tǒng)功能，增強(qiáng)中國花生國際競爭力，促進(jìn)中國花生產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有一定參考意義。