商超板栗切口機(jī)研究進(jìn)展

楊魯鹍 李國(guó)昉 陳立東 任曉光 崔曉宇

摘要：切口是商超糖炒板栗加工過(guò)程中的第一道工序，對(duì)我國(guó)板栗深加工產(chǎn)業(yè)有著重要的作用。目前，板栗切口或?yàn)槭止ぷ鳂I(yè)，勞動(dòng)力成本高、效率低；或?yàn)榕繜o(wú)序機(jī)械破殼，果仁損傷率高，切口形狀不規(guī)則，無(wú)法達(dá)到商超板栗的切口要求。在分析商超糖炒板栗對(duì)切口技術(shù)要求基礎(chǔ)上，闡述不同類型的板栗切口機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)出各種類型板栗切口機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。概述板栗切口機(jī)械的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析板栗切口機(jī)械中存在的生產(chǎn)率低、栗仁損傷率高，切口位置不準(zhǔn)確、開口質(zhì)量不高，設(shè)備適應(yīng)性差、可靠性低，切口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善等問(wèn)題。提出優(yōu)化切口工序、提高切口效率與質(zhì)量，引入機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、提高切口智能化水平，完善標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系、提高設(shè)備的通用性等發(fā)展對(duì)策。

關(guān)鍵詞：板栗；切口設(shè)備；切口原理；機(jī)械式切口；激光式切口

中圖分類號(hào)：S226.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2023） 03-0101-07

Abstract： The incision is the first step in the process of stirfried Chinese chestnut with super sugar， which plays an important role in the deep processing industry of Chinese chestnut. At present， chestnut cutting by manual operation with high labor cost， low efficiency; or by batch disordered mechanical shell breaking with high kernel damage rate， irregular incision shape， can not meet the requirements of the commercial chestnut incision. Based on the analysis of the incision technical requirements of stirfried chestnuts with super sugar， the structure and working principle of different types of chestnuts cutting machines were expounded， and the advantages and disadvantages of various types of chestnuts cutting machines were summarized. This paper summarizes the research status of chestnut cutting machinery abroad， analyzes the problems existing in chestnut incision machinery， such as low productivity， high damage rate of chestnuts， inaccurate position of cutting， low quality of opening， poor adaptability of equipment， low reliability， and imperfect cutting technical standards. The development strategies of optimizing the incision process， improving the efficiency and quality of the incision， introducing machine vision technology， improving the intelligent level of the incision， perfecting the standardized production system and improving the versatility of the equipment are put forward.

Keywords： chestnut; incision equipment; working principle of the incision; mechanical incision; laser type incision

0引言

中國(guó)板栗（Castanea mollissima BI）又稱栗子、毛栗，屬殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea）植物［1］。板栗營(yíng)養(yǎng)豐富，素有“木本糧食、鐵桿莊稼”之稱［2］。我國(guó)是板栗生產(chǎn)大國(guó)，產(chǎn)區(qū)遍布全國(guó)，尤以河北、河南、安徽、浙江、貴州、江蘇等省區(qū)產(chǎn)量為盛。20世紀(jì)50年代產(chǎn)量為289.2 kt，80年代中期上升到830 kt，80年代末期較80年代中期栽培面積擴(kuò)大5倍［3］。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，截至2021年我國(guó)板栗收獲面積為295.661 khm2，產(chǎn)量達(dá)到1 710 kt，均居世界第1位。

我國(guó)板栗營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)良，素有“世界群栗之冠”的美稱。我國(guó)板栗制品多種多樣，如將板栗果仁磨成粉后制作板栗粉、板栗蓉，板栗飲料，糖水板栗罐頭，糖炒板栗等［45］。深加工后的板栗制品香甜適口、肉質(zhì)細(xì)膩，深受歡迎。切口是板栗深加工必不可少的首道工序，對(duì)板栗制品的品質(zhì)有著深遠(yuǎn)的影響。我國(guó)板栗種植面積和產(chǎn)量雖居世界首位，板栗的深加工技術(shù)遠(yuǎn)卻不及發(fā)達(dá)國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家板栗的加工多以完全去殼為目的，機(jī)械設(shè)備多樣，機(jī)械化程度高，加工轉(zhuǎn)化率超過(guò)了90%。我國(guó)板栗深加工機(jī)械化程度雖逐年增加，但板栗開口技術(shù)的研究處于起步階段，切口機(jī)械化程度低，大部分企業(yè)手工切口，勞動(dòng)力成本高、安全系數(shù)低、生產(chǎn)率低，板栗仁質(zhì)量無(wú)法保證。目前，我國(guó)板栗加工轉(zhuǎn)化率只有20%，板栗加工機(jī)械化程度低，開口環(huán)節(jié)存在著果仁損傷率高、切口形狀不規(guī)則、切口精度不足等問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響了板栗加工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

在眾多板栗制品中，商超糖炒板栗要求切口整齊、便于炒熟后剝開食用，因此切口工序顯得尤為重要。本文分析板栗切口機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對(duì)商超板栗機(jī)械化切口存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)切口質(zhì)量的措施，以期加快板栗深加工技術(shù)的發(fā)展。

1商超板栗切口技術(shù)要求

商超銷售的板栗多以糖炒的加工方式為主，炒制前需要在板栗表面一定位置切開一定深度的口子，便于沿著切口剝開食用。板栗的形狀不規(guī)則，外形上接近于半球形，一端近似平面，另一端近似圓弧曲面，簡(jiǎn)化的板栗模型如圖1所示。簡(jiǎn)化的板栗模型可由三個(gè)尺寸描述，最大尺寸l為平面長(zhǎng)度，最小尺寸為圓弧面的高度h，寬度為w。

商超板栗切口工序要求沿著板栗外緣圓弧左側(cè)面、上表面、右側(cè)面的中間部位進(jìn)行，切口需要覆蓋板栗三個(gè)表面，將外殼劃破，但不能劃傷板栗內(nèi)膜，開口深度約為1～2 mm。為達(dá)到商超板栗的切口要求，切割刀具需沿著板栗外形尺寸的l方向切割，與w方向垂直，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，合格的切口如圖3所示。

文獻(xiàn)中已有板栗切口機(jī)報(bào)道，工作原理不同，工作性能各有差異，能夠達(dá)到商超板栗三面切口加工要求的切口機(jī)較少；市面上也沒(méi)有商品化的板栗切口機(jī)。為推進(jìn)商超板栗切口機(jī)的研究，對(duì)切口機(jī)械分類整理，分析不同開口機(jī)械的優(yōu)缺點(diǎn)，提出改進(jìn)切口性能的措施。

2現(xiàn)有商超板栗切口機(jī)類型

板栗切口方式有機(jī)械式切口、激光式切口兩種類型。機(jī)械式切口以擠壓、旋轉(zhuǎn)切割以及碰撞摩擦等方式破殼［67］。擠壓式切口機(jī)械通常配備十字型刀具，刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)以沖擊擠壓的方式嵌入板栗外殼。旋轉(zhuǎn)切割機(jī)械常配備圓盤刀具，刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在板栗殼體表面劃開線形切口。碰撞摩擦切口機(jī)中，回轉(zhuǎn)的刀盤在攪動(dòng)板栗并切開板栗殼體，并將栗殼全部去除［8］。

激光式切口利用聚焦后的高功率、高密度激光束照射板栗， 在板栗表面劃一道淺口，板栗后續(xù)受熱時(shí)膨脹，氣流在淺口處將栗殼擠開［912］。激光切割設(shè)備制作成本過(guò)高，文獻(xiàn)報(bào)道中機(jī)械式切口機(jī)較多?，F(xiàn)有的主要類型的板栗切口設(shè)備切口原理、工作過(guò)程以及優(yōu)缺點(diǎn)等對(duì)比見表1。

3板栗切口機(jī)研究現(xiàn)狀

3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

因飲食習(xí)慣、銷售市場(chǎng)的不同，國(guó)外對(duì)糖炒板栗需求較少，對(duì)板栗切口的位置、形狀要求較低，并未形成單獨(dú)切口工藝，未將板栗切口裝置專門研究。通常以完全脫殼為目的，確保將板栗的外殼去除干凈，沒(méi)有對(duì)板栗切口的位置與深度有過(guò)多的精度要求。

法國(guó)板栗加工生產(chǎn)線中，通過(guò)機(jī)械擠壓研磨與火燒的方式為板栗進(jìn)行脫殼［1318］。圖4中，板栗先進(jìn)入燃燒室進(jìn)行烘烤，再進(jìn)入擠壓研磨室，將外殼去除。該裝置常常連接脫殼工序，適合連續(xù)作業(yè)。

日本研發(fā)的板栗脫殼機(jī)如圖5所示［1318］，提升機(jī)將板栗輸送到刮料輸送器中，板栗從輸送器的一端被推到另一端過(guò)程中，下方的輥刀在板栗表面上切口；高速擊打器將已切破的外殼去除，完成板栗的脫殼。通過(guò)旋轉(zhuǎn)殼仁分離裝置和高壓氣嘴的配合，實(shí)現(xiàn)殼仁的分離。該裝置以無(wú)序的狀態(tài)將板栗開口后去殼，易將板栗果仁劃傷，適合連續(xù)作業(yè)。

韓國(guó)板栗切口機(jī)如圖6所示。

板栗經(jīng)過(guò)入料口，到達(dá)機(jī)器的內(nèi)部，與滾筒內(nèi)的摩擦元件產(chǎn)生摩擦，高速旋轉(zhuǎn)的圓盤鋸齒刀進(jìn)行切口［1318］。該裝置與張素梅團(tuán)隊(duì)改進(jìn)的裝置［8］相似，可達(dá)到去除外殼的設(shè)計(jì)要求，板栗果仁損傷率低，但去殼不完全，部分板栗需二次去殼。

3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)板栗加工機(jī)械的研究晚于歐洲，但吸收了前人的經(jīng)驗(yàn)，再加上對(duì)板栗預(yù)處理工序的需求增加，近年來(lái)板栗切口加工技術(shù)快速發(fā)展［1415］。1998年陳公望［19］研發(fā)出5LJ300型板栗加工成套設(shè)備，開啟了我國(guó)板栗切口設(shè)備研究的新篇章，先是機(jī)械式切口裝置，后逐漸出現(xiàn)了以激光為刀具的切口設(shè)備。雖然歷經(jīng)20余年的研究，板栗切口機(jī)械仍處于摸索階段，板栗切口機(jī)性能研究的文獻(xiàn)不多，切口率、損傷率等參數(shù)的測(cè)定方法也沒(méi)有相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有成品批量投入市場(chǎng)。目前主流的板栗切口設(shè)備分為擠壓式、旋轉(zhuǎn)式、撞擊式、激光式四大類。

3.2.1擠壓式切口

2020年秦川等［6］設(shè)計(jì)的板栗開口機(jī)（圖7）使用十字形內(nèi)凹式刀具，一次擠壓即完成切口，刀具能夠較好地貼合板栗殼體；型孔式鏈板保證了板栗連續(xù)輸送；通過(guò)更換刀具來(lái)適配不同大小的板栗，或切口之前將板栗篩選，以適應(yīng)固定型號(hào)的刀具。單排的設(shè)計(jì)使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但存在生產(chǎn)效率較低的問(wèn)題。

2022年葉小芳等［20］研發(fā)的擠壓式切口裝置中設(shè)有振動(dòng)篩，通過(guò)振動(dòng)調(diào)整板栗的位置，使圓弧面向上，便于切口。通過(guò)液壓裝置控制刀具的運(yùn)動(dòng)，切口位置誤差更小。多個(gè)切割單體串聯(lián)，提高了板栗切口的生產(chǎn)率。此裝置性能較文獻(xiàn)［6］有了全面提升，但是板栗切口的方向無(wú)法保證。

3.2.2旋轉(zhuǎn)式切口

2020年霍緒堯等［7］設(shè)計(jì)的機(jī)械鏈?zhǔn)蕉嗯虐謇蹰_口機(jī)如圖8所示。此裝置應(yīng)用旋轉(zhuǎn)刀具，在切應(yīng)力的作用下使板栗破口。浮動(dòng)切割裝置，使刀具與板栗圓弧表面較好地仿形，柔性切割減少對(duì)板栗果仁的損傷。四爪料卡將板栗夾持，可適應(yīng)尺寸不同板栗的切口，省略篩選工序。板栗進(jìn)入四爪輸送料卡時(shí)，姿勢(shì)是隨機(jī)的，無(wú)法保證圓弧面朝向刀具，也就不能保證在板栗的圓弧面切口，達(dá)不到切口位置精度要求。

2021年任曉光等［21］研發(fā)的旋轉(zhuǎn)切口機(jī)改進(jìn)了進(jìn)料裝置，用圓盤代替鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。板栗由料斗落入彈性圓盤上的凹槽內(nèi)，圓盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)板栗與高速旋轉(zhuǎn)的刀具接觸，完成切口。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧的變形量可以控制板栗切口深度；不足的是板栗切口的方向和位置難以確定。

3.2.3撞擊式切口

張素梅改進(jìn)的錐栗果外殼切口機(jī)如圖9所示，板栗批量進(jìn)入滾筒后在攪動(dòng)的過(guò)程中被刀盤隨機(jī)切口，一定時(shí)間栗殼全部被脫下。2021年陶春生［22］設(shè)計(jì)的家用板栗去殼機(jī)也使用撞擊切口，結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高。由于切口的位置不精確，深度也無(wú)法精確把握，所以多用于以脫殼為目的的板栗加工，不適用于商超板栗切口。

3.2.4激光式切口

激光切口機(jī)工作原理大同小異，不同之處多在于定位裝置。2014年，賀會(huì)新［10］研發(fā)激光板栗切口機(jī)中采用雙輪定位機(jī)構(gòu)，可將板栗固定住，保證了切口的穩(wěn)定性。該機(jī)沒(méi)有設(shè)置姿態(tài)調(diào)整裝置，進(jìn)料后無(wú)法確保板栗落入到凹槽內(nèi)時(shí)圓弧面向上，也無(wú)法滿足在板栗縱向圓弧面完全切口的要求。定量輪的表面有凹槽，與漏斗連接處容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。若進(jìn)入切口裝置的板栗大小不同，切口的深度也無(wú)法做到一致。

2022年汪雅馨等［11］研發(fā)了板栗激光切割裝置，輸送帶上的擋塊與U形板配合將板栗固定，達(dá)到定位的目的，如圖10所示。該裝置較文獻(xiàn)［10］結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，振動(dòng)電機(jī)改善了入料堵塞；板栗在振動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)調(diào)正位置，保證了切割位置的準(zhǔn)確性。定位時(shí)板栗與定位裝置間存在間隙，切口時(shí)穩(wěn)定性無(wú)法保證，導(dǎo)致切口位置會(huì)出現(xiàn)偏離。

目前我國(guó)雖有許多板栗開口機(jī)械的專利和期刊文獻(xiàn)，但沒(méi)有成熟的商品化的板栗開口設(shè)備。隨著板栗深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機(jī)械化開口技術(shù)的研究引起了更多的關(guān)注［2324］，板栗加工企業(yè)紛紛投入到板栗開口設(shè)備的研發(fā)中，已經(jīng)制作出樣機(jī)進(jìn)行試生產(chǎn)。廣州BL-CP-18板栗開口機(jī)由箱體、輸送裝置、切割裝置和電機(jī)組成，需要手動(dòng)定位來(lái)調(diào)節(jié)刀具的高度，輸送裝置分有單鏈與雙鏈的結(jié)構(gòu)，單鏈切口生產(chǎn)率達(dá)50 kg/h左右。BL-CP-18板栗開口機(jī)體積較小，但僅適用于家庭使用；手動(dòng)定位無(wú)法適應(yīng)工業(yè)化流水線作業(yè)，需進(jìn)一步研發(fā)以提高板栗切口的精準(zhǔn)度。

炒制已開口的板栗是我國(guó)板栗深加工的重要途徑，板栗表面開口是商超炒制板栗必需的加工工藝，我國(guó)在板栗開口技術(shù)研究及應(yīng)用方面，無(wú)論是擠壓式、旋轉(zhuǎn)式、撞擊式，還是激光式等切口技術(shù)，在開口率、生產(chǎn)率等方面取得了一定進(jìn)展，但在開口質(zhì)量等方面仍需要提高。

4存在問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)板栗加工業(yè)發(fā)展迅速，目前有20 000余家板栗加工企業(yè)，其中上萬(wàn)家企業(yè)是5年內(nèi)成立的。板栗開口普遍采用手工操作，生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大且易劃傷手指，開口深度、長(zhǎng)度等無(wú)法滿足商超炒制板栗的加工要求。隨著勞動(dòng)力成本的提高和板栗產(chǎn)品出口量的增加，板栗產(chǎn)品價(jià)格上漲，市場(chǎng)急需板栗開口機(jī)械替代手工開口，以降低板栗加工成本。目前我國(guó)板栗機(jī)械化開口技術(shù)落后于板栗栽培育種等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)應(yīng)用中存在如下問(wèn)題。

4.1機(jī)械開口生產(chǎn)率低，栗仁損傷率高

對(duì)機(jī)械化開口的要求是較高的生產(chǎn)率和較低的栗仁損傷率，滿足板栗開口后的炒制要求。目前熟練工人每分鐘可完成30個(gè)板栗手工切口，部分機(jī)械每分鐘僅能完成30～40個(gè)板栗的切口，幾乎與手工操作相當(dāng)，無(wú)法體現(xiàn)出機(jī)械化開口的優(yōu)勢(shì)。部分開口機(jī)械雖生產(chǎn)率高，但切口時(shí)板栗做無(wú)序運(yùn)動(dòng)，多次與切刀接觸，致使栗殼表面切口較多，栗仁損傷率高，影響板栗制品的銷售。板栗開口設(shè)備的低生產(chǎn)率、高損失率，影響了板栗開口設(shè)備的商品化，制約著板栗加工機(jī)械化的步伐。

4.2切口長(zhǎng)度、深度、位置不準(zhǔn)確，開口質(zhì)量不高

如前文所述，商超板栗切口的長(zhǎng)度、深度和位置有著嚴(yán)格的要求，需經(jīng)入料、調(diào)姿、開口等部件協(xié)調(diào)作業(yè)才能保證切口質(zhì)量。但在生產(chǎn)實(shí)際中，板栗經(jīng)入料口以自由落體運(yùn)動(dòng)落至輸送裝置時(shí)，著落位置隨機(jī)，無(wú)法確保圓弧面向上，無(wú)法保證切刀落在圓弧面一側(cè)，不能保證板栗切口的位置。板栗果殼和果實(shí)中有一層板栗仁衣，當(dāng)?shù)毒呦碌哆^(guò)深時(shí)，會(huì)切傷果仁；當(dāng)?shù)毒呦碌哆^(guò)淺時(shí)，無(wú)法將板栗的外殼和板栗仁衣穿透，導(dǎo)致切口深度不夠。炒制時(shí)爆裂不徹底，既影響板栗產(chǎn)品的美觀，又增加了手剝板栗的難度。剛性切刀作用在板栗表面的作用力相同，切口深度不易控制，加工后的成品直接影響到板栗的銷量。商超炒制的板栗切口長(zhǎng)度不足，手動(dòng)剝殼困難，消費(fèi)者食用不方便，導(dǎo)致銷量下降。以泄壓為目的的切口機(jī)中，板栗位置不固定，刀具不能與板栗很好地仿形，切口長(zhǎng)度無(wú)法達(dá)到手剝的要求。

4.3設(shè)備適應(yīng)性差，可靠性低

目前部分切口設(shè)備對(duì)板栗有著苛刻的加工要求，如品種、形狀一致，尺寸變化范圍小，需要經(jīng)過(guò)分級(jí)工序等；若板栗的物理特性不盡相同，板栗加工效果不一，不能保證開口質(zhì)量，較低的適應(yīng)性限制了開口機(jī)械的廣泛應(yīng)用。多數(shù)的板栗切口機(jī)配備了大小不同的凹槽，來(lái)適應(yīng)尺寸不同的板栗，但在連續(xù)工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)板栗卡住、嵌在刀具上等突發(fā)問(wèn)題，切口效果差強(qiáng)人意。為了達(dá)到滿意的切口效果，開口工序復(fù)雜，往往包含入料、調(diào)整姿態(tài)、夾持、切割等多道工序，致使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前需要反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到理想的工作狀態(tài)，無(wú)法做到即開即用；且工作過(guò)程中常常出現(xiàn)裝置間不能協(xié)調(diào)配合的現(xiàn)象，降低了設(shè)備的可靠性。

4.4切口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未形成

板栗產(chǎn)業(yè)雖有較高的經(jīng)濟(jì)效益，但作為經(jīng)濟(jì)樹種、特色堅(jiān)果，與主要糧食作物研究不同，從事板栗加工設(shè)備研究的企業(yè)、科研院所較少，板栗產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。關(guān)于板栗的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 22346—2008［25］，規(guī)定了板栗質(zhì)量等級(jí)、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志運(yùn)輸和貯藏，可用于指導(dǎo)板栗的生產(chǎn)、收購(gòu)和銷售。SB/T 10557—2009是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［26］，規(guī)定了熟制板栗和仁的試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 11906—2014［27］，規(guī)定了板栗脫蓬機(jī)的型號(hào)、安全要求及主要技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝等內(nèi)容。針對(duì)板栗切口的標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，致使板栗切口的位置、深度以及長(zhǎng)度難以統(tǒng)一，切口質(zhì)量無(wú)法用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)衡量，設(shè)備的性能無(wú)法客觀評(píng)價(jià)。

4.5切口機(jī)理對(duì)深加工品質(zhì)的影響研究較少

切口機(jī)理對(duì)深加工的板栗制品有著較大影響，當(dāng)切口過(guò)大時(shí)，在相同的條件下加工，板栗受熱時(shí)水分的流失速度也不相同，板栗成品口感、風(fēng)味等也會(huì)不同。目前板栗制品性能研究多集中于不同的加熱方式對(duì)板栗干燥特性的影響方面［2829］，只有一篇文章初步分析了板栗的切口形式、切口的放置方向、切口數(shù)目和切口長(zhǎng)度對(duì)干燥效果產(chǎn)生的影響［30］。未來(lái)有待深入研究板栗開口機(jī)理對(duì)加工后板栗制品品質(zhì)的影響。

5發(fā)展對(duì)策

以加工商超板栗為主要應(yīng)用的切口機(jī)，以達(dá)到市售手剝板栗要求為目的，今后的研究主要解決板栗切口設(shè)備所存在的問(wèn)題。

5.1優(yōu)化切口工序，提高切口效率與質(zhì)量

順暢入料是提高切口生產(chǎn)率的關(guān)鍵，采用振動(dòng)輸送入料，避免入料堵塞；調(diào)節(jié)入料電機(jī)的振動(dòng)頻率，使板栗的下落速度與輸送裝置的運(yùn)行速度相匹配，實(shí)現(xiàn)入料與輸送有序銜接。板栗進(jìn)入切口裝置的姿勢(shì)是決定切口質(zhì)量的前提條件，在入料口處加入氣吹裝置，調(diào)節(jié)氣吹裝置氣流的方向，使氣流出口正對(duì)板栗擺放位置，通過(guò)氣流將圓弧面向下的板栗（姿勢(shì)不正確的板栗）吹落。設(shè)置收集裝置接收被吹落的板栗，并將吹落的板栗送回入料裝置，形成循環(huán)入料，提高加工效率。采用振動(dòng)輸送裝置，通過(guò)振動(dòng)會(huì)調(diào)整板栗水平方向的位置，提高板栗切口精度。與入料的振動(dòng)裝置不同，輸送裝置的振動(dòng)頻率與振幅更為精準(zhǔn)，入料的振動(dòng)裝置以不堵塞入料口為目的，振動(dòng)頻率較大。

5.2引入機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，提高切口智能化水平

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)模擬人的視覺(jué)系統(tǒng)從客觀事物的圖像中提取信息，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)事物的檢測(cè)、測(cè)量和控制。利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品大小、形狀、面積、顏色、表面損傷與缺陷檢測(cè)等［3132］。板栗篩選及切割位置的確定方面可運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。在切口前對(duì)板栗進(jìn)行篩選，配合氣力清除裝置將不規(guī)則的板栗去除；在板栗切口的過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)視，保證板栗切口的位置正確；通過(guò)捕捉板栗的體積數(shù)據(jù)來(lái)控制刀具的進(jìn)給量，從而不損傷果仁。

5.3完善標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系，提高設(shè)備的通用性

完善板栗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)，使板栗的種植、產(chǎn)前產(chǎn)后加工均有標(biāo)準(zhǔn)可依，從而提高板栗加工機(jī)械的通用性。加工前對(duì)板栗進(jìn)行篩選分級(jí)；尤其通過(guò)機(jī)械視覺(jué)識(shí)別，將板栗按照體積分類，分別適配相應(yīng)的定位裝置和切口刀具。制定商超板栗一致的切口標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠商可依標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)切口設(shè)備，用戶可更好地評(píng)判設(shè)備的切口質(zhì)量。設(shè)備盡量適用不同品種、不同尺寸板栗的切口，如在刀具的兩側(cè)加入擋片，實(shí)現(xiàn)板栗切口深度仿形；或在切割部件處加入阻尼裝置，根據(jù)板栗外殼的硬度自適應(yīng)地調(diào)整阻尼的大小，實(shí)現(xiàn)板栗外形的仿形。

參考文獻(xiàn)

［1］張宇和. 中國(guó)果樹志： 板栗榛子卷［M］. 北京： 中國(guó)林業(yè)出版社， 2005.

［2］康明麗， 牟德華. 板栗加工技術(shù)［J］. 保鮮與加工， 2002（3）： 24-25.

Kang Mingli， Mou Dehua.Technology of chestnut processing ［J］. Storage and Process， 2002（3）： 24-25.

［3］高海生， 常學(xué)東， 蔡金星， 等. 我國(guó)板栗加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］. 中國(guó)食品學(xué)， 2006（1）： 429-436.

Gao Haisheng， Chang Xuedong， Cai Jinxing， et al. Production situation and development trend of chestnut processing ［J］. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology， 2006（1）： 429-436.

［4］王輝， 趙晨霞. 板栗加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望［J］. 農(nóng)村新技術(shù)， 2011（24）： 5-6.

［5］薛志成. 板栗加工技術(shù)［J］. 農(nóng)村實(shí)用技術(shù)與信息， 2006（10）： 48-49.

［6］秦川， 李宏偉， 孫沐鈺， 等. 新型板栗開口機(jī)的整體設(shè)計(jì)［J］. 河北農(nóng)機(jī)， 2020（6）： 45-46.

［7］

霍緒堯， 鄧婭. 一種機(jī)械鏈?zhǔn)蕉嗯虐謇鯕ら_口機(jī)設(shè)計(jì)［J］. 包裝與食品機(jī)械， 2020， 38（3）： 61-63.

Huo Xuyao， Deng Ya. Design of a mechanical chain type multirow chestnut shell opening machine ［J］. Packaging and Food Machinery， 2020， 38（3）： 61-63.

［8］張素梅. 錐栗果外殼劃口機(jī)的擴(kuò)展設(shè)計(jì)［J］. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備， 2006（10）： 26-27， 33.

Zhang Sumei. Improved design of the castanea henryi shelling machine ［J］. Forestry Machinery & Woodworking Equipment， 2006（10）： 26-27， 33.

［9］楊志杰， 溫長(zhǎng)文. 板栗激光劃口機(jī)研制與應(yīng)用［J］. 河北農(nóng)機(jī)， 2013（6）： 62.

［10］賀會(huì)新. 一種激光板栗切口機(jī)［P］. 中國(guó)專利： 201420279028.9， 2014-10-01.

［11］汪雅馨， 劉曉媛， 孫鶴， 等. 板栗激光切割裝置［P］. 中國(guó)專利： 202121915021.8， 2022-01-11.

［12］周吉， 倪凱煜. 一種自動(dòng)、高效、操作方便的板栗切口機(jī)的設(shè)計(jì)與制作［J］. 職業(yè)教育（下旬刊）， 2018（8）： 13-15.

［13］張文波. 新型板栗脫殼技術(shù)與機(jī)械研究［D］. 浙江： 浙江大學(xué)， 2002.

［14］馬士龍. 板栗剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［D］. 合肥： 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2018.

Ma Shilong. Design and experiment study of chestnut peel removing shelling machine ［D］. Hefei： Anhui Agricultural University， 2018.

［15］

楊雪銀. 基于有限元方法的板栗破殼機(jī)理的研究［D］. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2005.

Yang Xueyin. Research onthe Chinese chestnuts shelling mechanism based on the FEA ［D］. Wuhan： Huazhong Agricultural University， 2005.

［16］張莉. 板栗微波脫殼機(jī)理及加工工藝研究［D］. 合肥： 合肥工業(yè)大學(xué)， 2004.

Zhang Li. Study on the mechanism and microwave shelling of Chinese chestnut and its processing technique ［D］. Hefei： Hefei University of Technology， 2004.

［17］朱帥. 板栗真空爆殼熱工過(guò)程分析及自動(dòng)脫殼設(shè)備的研究［D］. 西安： 陜西科技大學(xué)， 2015.

Zhu Shuai. The thermal process analysis of chestnut vacuum shellbursting and research of automatic hulling equipment ［D］. Xian： Shaanxi University of Science & Technology， 2015.

［18］武克煥. 國(guó)內(nèi)外板栗剝苞機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析［J］. 南方農(nóng)機(jī)， 2021， 52（15）： 32-33.

［19］陳公望. 5LJ300型板栗加工成套設(shè)備研制成功［J］. 農(nóng)村機(jī)械化， 1998（6）： 10.

［20］葉小芳， 曾義飛， 陳武， 等. 一種板栗切口裝置［P］. 中國(guó)專利： 202210754676.4， 2022-09-02.

［21］任曉光， 程輝， 張京政， 等. 一種板栗開口裝置及開口方法［P］. 中國(guó)專利： 202122546253.5， 2022-03-18.

［22］陶春生. 一種家用板栗去殼機(jī)［P］. 中國(guó)專利： 202111284262.1， 2021-12-21.

［23］張榮榮. 板栗揉搓式破殼機(jī)理的試驗(yàn)研究及有限元分析［D］. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2007.

Zhang Rongrong. Research on Chinese chestnuts cracking mechanism of flexible rubbing and analysis with FEA ［D］. Wuhan： Huazhong Agricultural University， 2007.

［24］趙春華. 一種手動(dòng)定位自動(dòng)板栗開口去殼機(jī)［P］. 中國(guó)專利： 201420297544.4， 2014-10-15.

［25］GB/T 22346—2008， 板栗質(zhì)量等級(jí)［S］.

［26］SB/T 10557—2009， 熟制板栗和仁［S］.

［27］JB/T 11906—2014， 板栗脫蓬機(jī)［S］.

［28］ 周潔， 孔曉玲， 高楠. 微波與熱風(fēng)組合干燥對(duì)板栗干燥特性的影響［J］. 包裝與食品機(jī)械， 2009， 27（2）： 11-13， 51.

Zhou Jie， Kong Xiaoling， Gao Nan. Effects of combination of microwave and hotair drying on characteristics of chestnuts ［J］. Packaging and Food Machinery， 2009， 27（2）： 11-13， 51.

［29］張樂(lè)， 李鵬， 王趙改， 等. 板栗片微波真空干燥的動(dòng)力學(xué)模型及品質(zhì)分析［J］. 現(xiàn)代食品科技， 2020， 36（4）： 235-243.

Zhang Le， Li Peng， Wang Zhaogai， et al. Microwavevacuum drying kinetics model and quality analysis of Chinese chestnut slice ［J］. Modern Food Science and Technology， 2020， 36（4）： 235-243

［30］高楠， 孔曉玲， 王衛(wèi)， 等. 板栗切口對(duì)微波干燥工藝的影響研究［J］. 包裝與食品機(jī)械， 2009， 27（3）： 11-14.

Gao Nan， Kong Xiaoling， Wang Wei， et al. Study on incision on the surface Chinese chestnut for microwave drying technology ［J］. Packaging and Food Machinery， 2009， 27（3）： 11-14.

［31］Ninomiya K， Kondo N， Chong V K， et al. Machine vision systems of eggplant grading system ［C］. Automation Technology for OffRoad Equipment Proceedings of the 2004 Conference. American Society of Agricultural and Biological Engineers， 2004： 399.

［32］周志， 朱玉昌， 程超， 等. 電子鼻用于刺梨汁整體風(fēng)味的分析與評(píng)價(jià)［J］. 湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2014， 32（4）： 364-367.

Zhou Zhi， Zhu Yuchang， Cheng Chao， et al.Analysis and evaluation on overall flavor of rosa roxburghii juice by electronic nose ［J］. Journal of Hubei Minzu University （Natural Science Edition）， 2014， 32（4）： 364-367.