核桃深加工設(shè)備及方法現(xiàn)狀研究

陳 健

（煙臺(tái)科技學(xué)院智能工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 265600）

云南是核桃的重要產(chǎn)地之一，核桃已成為云南的區(qū)域性產(chǎn)品。近年來，云南省核桃產(chǎn)量均穩(wěn)居全國(guó)第一位，云南省得天獨(dú)厚的地理環(huán)境造就了發(fā)達(dá)的核桃種植產(chǎn)業(yè)，許多貧困縣憑借核桃種植業(yè)擺脫了以往落后的面貌，走上了發(fā)家致富的道路，云南比較出名的核桃品種有大理漾濞核桃、大姚縣三臺(tái)核桃等。1950—1970年，云南核桃的銷售方式以帶殼出售為主，因缺少?gòu)?qiáng)有力的市場(chǎng)監(jiān)管體制，未能形成品牌效應(yīng)，導(dǎo)致市場(chǎng)上充斥著各種假冒偽劣的漾濞核桃。核桃的深加工起步也較晚，目前破殼方式仍是以人工手動(dòng)破殼為主，效率低且人工破殼方法極易造成核桃仁不衛(wèi)生。中國(guó)核桃、核桃仁的出口量也不盡如人意[1]，主要原因可歸結(jié)兩類：一是國(guó)產(chǎn)核桃品質(zhì)差、種類多、大小不一；二是破殼技術(shù)不成熟?，F(xiàn)有的核桃破殼加工方法中大部分都需對(duì)核桃的位姿進(jìn)行固定處理，比如核桃摩擦破殼、核桃柔性擠壓破殼、核桃劃口預(yù)處理破殼等，但現(xiàn)有核桃預(yù)處理方法未能實(shí)現(xiàn)核桃位置和方向的固定，導(dǎo)致后續(xù)的核桃破殼加工未能完成或者破殼效果不理想，在核桃破殼時(shí)無法保證低碎仁率和高破殼率?；诖耍P者分析了農(nóng)漁業(yè)產(chǎn)品的定向輸送設(shè)備、堅(jiān)果類作物在破殼前的預(yù)處理和核桃破殼設(shè)備的研究現(xiàn)狀，闡述了國(guó)內(nèi)外有關(guān)核桃深加工方法及裝備的研究成果，分析了幾種市面上典型的核桃破殼設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，以期為后續(xù)核桃破殼加工提供新思路和新方法，為核桃深加工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 核桃深加工設(shè)備及方法的研究

1.1 農(nóng)漁業(yè)產(chǎn)品定向輸送設(shè)備的研究現(xiàn)狀

核桃的深加工對(duì)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響，如何保證高破殼率、高整仁率的核桃深加工是關(guān)鍵。核桃的定向輸送在實(shí)際生產(chǎn)中可以起到讓核桃有序規(guī)范輸送的作用，為接下來的定向破殼工序提供支持，有利于實(shí)現(xiàn)核桃高效率破殼[2]。但從嚴(yán)格意義上來說，核桃的形狀是頭部比較尖的橢球體，需先對(duì)核桃的三維尺寸進(jìn)行測(cè)量，然后再進(jìn)行振動(dòng)定向輸送理論的分析。根據(jù)振動(dòng)輸送理論，強(qiáng)迫振動(dòng)下定向輸送裝置主要由振動(dòng)電機(jī)、定向滑槽、振動(dòng)臺(tái)面、主振彈簧、減震彈簧、機(jī)架等共同組成[3]。該裝置可對(duì)核桃進(jìn)行縱徑定向，核桃的縱徑定向成功率及核桃在定向滑槽上的輸送速度是評(píng)判該裝置工作性能優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要保證核桃在輸送過程中不可出現(xiàn)太大的跳躍或翻滾。農(nóng)產(chǎn)品定向輸送設(shè)備的研究成果如下。

王應(yīng)彪等[4]根據(jù)玉米種子自身的物理特性及振動(dòng)輸送原理，提出了關(guān)于玉米種子定向輸送的方法，并對(duì)定向過程中玉米種子的各階段姿態(tài)和力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，工作原理大致如下：通過啟動(dòng)電磁振動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)帶動(dòng)上面固定的定向滑槽進(jìn)行有規(guī)律的振動(dòng)，為玉米種子前進(jìn)提供動(dòng)力。當(dāng)選取適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)條件時(shí)，逆行（即“尖端”朝后）的玉米種子在臺(tái)階處會(huì)發(fā)生姿態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而變成正行（即“尖端”朝前），而本就正行的玉米種子則可以順利通過臺(tái)階，不產(chǎn)生姿態(tài)翻轉(zhuǎn)且保持正行，從而實(shí)現(xiàn)“尖端”朝向無規(guī)律的玉米種子定向排序傳輸。

高星星等[5]研制的淡水魚頭尾定向裝置通過振動(dòng)的斜面及逐漸變窄的滑道實(shí)現(xiàn)魚的頭尾定向和腹背定向，原理大致如下：首先通過人工將魚體逐條放到振動(dòng)臺(tái)面的上料區(qū)，魚體在激振力作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，在此過程中完成魚頭向前的定向，魚頭向前運(yùn)動(dòng)到漸變滑道之中，當(dāng)魚體腹背兩側(cè)開始接觸到漸變滑道側(cè)壁時(shí)，在激振力作用下，魚體繼續(xù)前進(jìn)并在翻轉(zhuǎn)力矩的作用下實(shí)現(xiàn)魚體腹在上背向下的定向目的，并對(duì)可能影響效果的激振力、斜面傾角、振幅等進(jìn)行了分析，得到了最優(yōu)參數(shù)。

蔣維棟[6]通過分析蘋果與定向裝置之間的接觸關(guān)系，并利用Adams進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，在前人的定向裝置的基礎(chǔ)上改進(jìn)并研制了一款全新的蘋果定向裝置。

農(nóng)產(chǎn)品定向輸送設(shè)備的研究很多，但針對(duì)核桃定向輸送的研究較少，核桃定向在實(shí)際生產(chǎn)中具有十分重要的意義，核桃定向裝置也可為其他種類農(nóng)產(chǎn)品的定向裝置設(shè)計(jì)提供新思路，因此值得進(jìn)一步探討和研究。

1.2 堅(jiān)果類作物在破殼前預(yù)處理的研究現(xiàn)狀

在破殼前對(duì)核桃進(jìn)行預(yù)處理有利于后期的破殼工序順利進(jìn)行，現(xiàn)有的預(yù)處理大多將殼體硬度降低，所需的破殼力也會(huì)隨之降低，該方法在一定程度上可以保證高整仁率和低碎仁率。

張守雷等[7]用電鏡和紅外線光譜改變了核桃殼體堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，使之變得疏松多孔，該方法可有效降低破殼時(shí)所需的載荷。

鄭霞等[8]在對(duì)未切割劃口處理和切割劃口處理的核桃橫徑、縱徑、棱徑施加載荷后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過切割劃口處理的核桃要比未經(jīng)過切割劃口處理的核桃破殼所需的載荷小。

1.3 核桃破殼設(shè)備的研究現(xiàn)狀

核桃的銷售方式大致分為兩種：一種是整果銷售；另一種是經(jīng)破殼后的深加工產(chǎn)品銷售，如制作成核桃油、核桃奶等。為了創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，研究設(shè)計(jì)更加有效的核桃破殼機(jī)是必然趨勢(shì)。

目前，物理機(jī)械破殼應(yīng)用范圍廣泛，國(guó)外學(xué)者Ghafari等[9]針對(duì)傳統(tǒng)的手工破殼效率低等問題，設(shè)計(jì)了一款核桃破殼機(jī)，該機(jī)主要由進(jìn)料裝置、破殼裝置、分類裝置以及動(dòng)力裝置等部分組成，破殼整仁率為66.66%，破殼效率為25.2 kg/h。

沈柳楊[10]研制的一款基于人體仿生學(xué)的沖壓式破殼機(jī)，集分選、輸送、模仿人工錘擊破殼等功能于一體。該破殼機(jī)工作原理大致如下：將核桃倒入進(jìn)料斗中，核桃經(jīng)進(jìn)料斗的出口落入分級(jí)裝置中，在重力和離心力的共同作用下進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后的核桃經(jīng)導(dǎo)流槽滑落到輸送裝置上，再由輸送裝置將其輸送提升至破殼工位，最后在破殼裝置的沖壓作用下進(jìn)行破殼，但是該裝置無法實(shí)現(xiàn)對(duì)核桃的最佳破殼位置進(jìn)行定向破殼。

2 結(jié)論

筆者從農(nóng)漁業(yè)產(chǎn)品定向輸送設(shè)備、堅(jiān)果類作物破殼前預(yù)處理、核桃破殼設(shè)備的研究現(xiàn)狀入手，指出了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)核桃如何高效率破殼這一難題沒有理想的解決方案、破殼設(shè)備對(duì)不同品種核桃的適應(yīng)性差導(dǎo)致破殼率低等問題。現(xiàn)有破殼方法未能實(shí)現(xiàn)對(duì)核桃的最佳破殼位置進(jìn)行定向破殼，根本問題在于無法實(shí)現(xiàn)核桃的位置和方向的固定，導(dǎo)致后續(xù)的核桃破殼加工未能完成或者破殼效果不理想，因此很難保證低碎仁率和高破殼率。核桃定向破殼的實(shí)現(xiàn)需先完成定向輸送工序，但目前對(duì)核桃定向破殼的研究較少，因此研究核桃的定向輸送等深加工技術(shù)具有一定意義，且通過理論分析及動(dòng)力學(xué)仿真得出核桃定向輸送在理論上是可行的，并在此工序的基礎(chǔ)上增加切割劃口預(yù)處理，可以為后續(xù)的核桃破殼加工提供新思路和新方法，在實(shí)際生產(chǎn)中也可以為核桃深加工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。