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1、碰撞式核桃破壳机的设计1核桃破壳技术现状国外早在20世纪60年代初,就着手研制坚果破壳机具,至80年代初,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果破壳机,如夏威夷果破壳机、杏仁破壳机等。经过数十年的发展,坚果破壳机具已日趋成熟,目前,正朝着机电一体化方向发展。我国在传统脱壳设备的基础上,尽管正在积极研制和开发各种类型脱壳机械,但其发展相当缓慢,同时成熟的机型及进行批量生产的不多,远远落后于农产品深加工的需求。目前开发出的绝大部分设备都是采用机械方式来脱壳。常见的机械脱壳方法如下:(1)撞击法脱壳:撞
2、击法脱壳是物料籽粒高速运动时突然受阻而受到冲击力,使外壳破碎而实现脱壳。物料由高速回转甩料盘使籽粒产生一个较大的离心力撞击壁面,只要撞击力足够大,籽粒外壳就会产生较大的变形,进而形成裂缝。当籽粒离开壁面时,由于外壳和粒仁具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度,籽仁受到的弹性力较小,运动速度也不如外壳,阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开,从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小,仁壳间隙较大且外壳较脆的籽粒。(2)碾搓法脱壳:物料籽粒在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用,使籽料
3、的外壳被撕裂而实现脱壳。籽粒经进料口进入定磨片和动磨的间隙中,动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动,也使籽粒与定磨间产生方向相反的摩擦力;同时,磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂,在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂,并与籽仁脱离,达到脱壳的目的。(3)剪切法脱壳:籽粒在固定刀架和转鼓之间受到相对运动刀板的剪切力作用,外壳被切裂并破开,实现外壳与籽仁的分离。刀板转鼓和刀板座为主要工作部件,在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板,刀板座呈凹形且带有调节机构,可根据籽粒坚果的大小调节刀板座与刀板转鼓
4、之间的间隙。当刀板转鼓旋转时,与刀板之间产生剪切作用,使物料外壳破裂和脱落。(4)挤压法脱壳:挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反,转速相等的圆柱辊,调整到适当间隙,使籽粒通过间隙时受到辊的挤压而破壳。在破壳的过程中籽粒能否顺利地进入两挤压辊的间隙,取决于挤压辊及与籽粒接触的情况。要使籽粒在两挤压辊间被挤压破壳,籽粒首先必须被夹住,然后被卷入两辊间隙被挤压破壳。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破碎率和脱壳率高低的重要因素。(5)搓撕法脱壳:搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱
5、壳。两胶辊水平放置,分别以不同转速相对转动,辊面之间存在一定的线速差,橡胶辊具有一定的弹性,其摩擦系数较大。籽粒进入胶辊工作区时,与两辊面相接触,如果此时籽粒符合被辊子啮入的条件,即啮入角小于摩擦角,就能顺利进入两辊间。此时籽粒在被拉入辊间的同时,受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,籽粒又受到两辊面的法向挤压力的作用,当籽粒到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大,籽粒受压产生弹性——塑性变形,此时籽粒的外壳也将在挤压作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱壳过程[1]。新型脱壳方法(1)微
6、波法:原理主要是通过微波加热籽粒内部形成高压水气,当高压水气对果皮压力大于果皮的拉伸极限应力时,果皮破裂,实现破壳。微波法破壳过程中,坚果果皮的致密结构是其内部形成高压的重要保证;坚果含的水分是内部产生高压水气的物质基础;微波的加热温度则是导致产生高压水气的外部动力。但是快速加热会造成产品的过渡膨胀甚至爆炸。(2)高压膨胀法:原理是使果实处于很高的压力室中,让果实在其中停留较长时间,以使籽粒内外达到气压平衡,然后瞬间卸压,内外压力平衡打破,壳体内气体在高压作用下产生较大的爆破力而冲破壳体,从而达到脱
7、壳的目的。(3)能量法:原理是让坚果进入一个高压高温环境中经受一定时间的高压高温作用,使大量热量聚集于坚果壳内,随后籽粒瞬间脱离高温高压环境,此时,聚集在坚果壳与仁间的压力瞬时爆破,实现脱壳的目的,此法适宜于加工熟食品。(4)高真空度法:将坚果放在真空爆壳机中,在真空条件下,将具有一定水分的坚果加热到一定温度,在真空泵的抽吸下,坚果吸热使其外壳的水分不断蒸发17而被去除,其韧性与强度降低,脆性大大增加;真空作用又使壳外压力降低,壳内部处于较高压力状态。在内外压力差的作用下,壳内的压力达到一定数值时,
8、就会使外壳爆裂,使外壳脱去。(5)激光法:用激光逐个切割坚果外壳。试验显示,用这种方法几乎能够达到100%的整仁率,但因其费用昂贵、效率较低等原因,很难得到推广。(6)超声波法:采用超声波发生器产生大于20kHz的超声波作用在坚果籽粒外表面上,经冲击、碰撞、摩擦等多种力综合作用进行破壳。可应用于果皮结构不太坚硬的坚果。(7)燃烧法:该法用液化气火焰在高温下将坚果物料外壳烧掉,然后对未烧尽的物料进行挤压刮皮,使仁、衣分离,将仁、衣一起进入分离器,仁在此被分离出,再将仁进
