銀杏葉粉碎力學(xué)特性分析

摘要：為分析銀杏葉的剪切力學(xué)特性，以新鮮銀杏葉、自然風(fēng)干銀杏葉、干燥銀杏時(shí)為材料，測定銀杏葉破碎所需要的最小剪切力。試驗(yàn)結(jié)果表明：新鮮銀杏葉破壞所需剪切力最大;熱風(fēng)干燥后的銀杏葉的剪切力較小，為自然風(fēng)干的25%;以干燥銀杏葉作為原料，有利于提高粉碎效果。

關(guān)鍵詞：粉碎;銀杏葉;試驗(yàn);剪切力;干燥

中圖分類號：R283??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??? 文章編號：1674-1161（2021）04-0032-03

銀杏葉作為一種常見的藥材，具有很高的研究價(jià)值。在生產(chǎn)銀杏葉藥品和銀杏葉保健品的過程中，需要對銀杏葉進(jìn)行合理粉碎。若粉碎效果不理想，將直接影響有效成分的提取質(zhì)量。為此，在分析銀杏葉物理性質(zhì)和生物學(xué)特征的基礎(chǔ)上，測定銀杏葉破碎所需要的最小剪切力，獲取剪切力與位移的關(guān)系曲線，旨在為分析銀杏葉的粉碎力學(xué)特性提供依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮銀杏葉（平均含水率71.1%）、自然干燥銀杏葉（平均含水率8%～10%）、熱風(fēng)干燥銀杏葉（平均含水率<5%），均采自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)栽種的銀杏樹。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-6023A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司;CM7-8102型微機(jī)電子萬能試驗(yàn)機(jī)：美特斯工業(yè)系統(tǒng)有限公司。

1.3 樣品預(yù)處理

1.3.1 新鮮銀杏葉 為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別從不同區(qū)域、不同年齡的銀杏樹上采集新鮮銀杏葉各6片，并保持葉片完整。

1.3.2 自然風(fēng)干銀杏葉 于秋季收集銀杏樹落葉，并在正常條件下保存，銀杏葉的含水率在8%～10%之間。試驗(yàn)前，挑選厚度均勻、表面沒有褶皺和壓痕的完整葉片。

1.3.3 熱風(fēng)干燥銀杏葉 挑選厚度均勻、表面沒有褶皺和壓痕的自然風(fēng)干銀杏葉，置于熱風(fēng)干燥箱內(nèi)，于70 ℃下干燥30 min，使銀杏葉的含水率低于5%。為防止環(huán)境中的水分影響干燥結(jié)果，干燥葉片密封保存。

1.4 試驗(yàn)方法

設(shè)置萬能試驗(yàn)機(jī)的入口載荷為0.1 N，速度為10 mm/min。將裁紙刀安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)的夾具上，緊固刀具，保證刀面與下平面平行。

試驗(yàn)時(shí)，分別取新鮮葉片、自然風(fēng)干葉片和干燥葉片，置于電子萬能試驗(yàn)機(jī)上剪切。測定時(shí)，分別沿葉脈方向剪切（縱切）和垂直于葉脈方向剪切（橫切），利用微機(jī)系統(tǒng)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫出載荷與位移的關(guān)系曲線，自動求出試驗(yàn)參數(shù)并輸出報(bào)表。

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 銀杏葉的生物組織結(jié)構(gòu)

銀杏葉長3～12 cm，寬5～15 cm，葉基楔形葉柄長2～8 cm。完整的葉片呈扇形，多皺折，上緣呈不規(guī)則的波狀彎曲，有的中間凹入，凹入深度可達(dá)葉長度的4/5。具二叉狀平行葉脈，細(xì)而密，葉片表面在正常情況下光滑無毛。

銀杏葉橫向結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，縱向撕裂較易。銀杏葉中含有較多的植物纖維和致密的細(xì)胞壁，這些成分使得銀杏葉較其他植物的葉片硬。銀杏葉的干葉片很容易吸收水分并變得比較柔軟。含水率較高時(shí)，銀杏葉不易折斷，但干燥后的葉片容易折斷，且很脆。

2.2 剪切力學(xué)特性分析

破壞剪切力是銀杏葉粉碎過程中的重要力學(xué)參數(shù)之一。結(jié)合銀杏葉的生物組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行剪切力學(xué)特性試驗(yàn)，測定結(jié)果見表1。為更加直觀地展現(xiàn)變化規(guī)律，繪制載荷與位移的關(guān)系曲線，詳見圖1。

從表1和圖1可以看出：自然風(fēng)干的銀杏葉破碎所需的最大剪切力為13.31 N，比新鮮葉片（8.46 N ）和熱風(fēng)干燥（2.685 N）葉片所需剪切力都大;干燥后的杏葉最容易被破壞，剪切力僅為自然風(fēng)干的25%。這說明銀杏葉含水率越低，越容易被破壞。

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以看出，葉片沿葉脈方向破碎所需的剪切力比垂直于葉脈方向小，說明銀杏葉較容易沿著縱向撕裂。

3 結(jié)論與討論

通過銀杏葉剪切力學(xué)特性試驗(yàn)可以得知，新鮮銀杏葉破壞所需剪切力為8.46 N，自然風(fēng)干銀杏葉為10.71 N，熱風(fēng)干燥銀杏葉為2.685 N。自然風(fēng)干的銀杏葉剪切力比較大，而熱風(fēng)干燥后的銀杏葉的剪切力要小很多，僅為自然風(fēng)干的25%。這說明以干燥銀杏葉為原料，有利于提高粉碎效果。

自然風(fēng)干的銀杏葉含有一定水分，破壞時(shí)所需要的剪切力比較大，而新鮮銀杏葉卻因較高的含水率而不易被粉碎。在銀杏葉剪切過程中，與垂直于葉脈方向相比，沿葉脈方向所需的剪切力小。這說明減小銀杏葉根部和葉柄的比例，有利于減少粉碎過程中的能源消耗。

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Analysis of Mechanical Characteristics of Crushing Ginkgo Leaves

LI Hailong

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In order to analyze the cutting mechanical characteristics of Ginkgo leaves， the minimum cutting force needed for the crushing of Ginkgo leaves was determined by using fresh Ginkgo leaves， natural air-dried Ginkgo leaves and dried Ginkgo leaves as materials. The results show that： The cutting force of fresh Ginkgo leaves is the largest; The cutting force of Ginkgo leaves after hot air drying is less， which is 25% of natural air drying; The drying of Ginkgo leaves as raw material is helpful to improve the crushing effect.

Key words： crushing; Ginkgo leaf; test; cutting force; dry

收稿日期：2020-11-12

作者簡介：李海龍（1987—），男，碩士，工程師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的研究工作。