淺談干殼蓮子分級(jí)設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展

摘 要：干殼蓮子的分級(jí)是殼蓮機(jī)械化加工中重要的工序之一。文章首先分析了干殼蓮子分級(jí)的工藝要求，然后列舉了幾種市面上常見的干殼蓮子分級(jí)設(shè)備，對(duì)其工作原理、結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明，最后對(duì)干殼蓮子分級(jí)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：干殼蓮子；分級(jí)；圓筒篩；桿篩

引言

蓮子是我國江南地區(qū)最富有特色的農(nóng)產(chǎn)品之一，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值[1]。根據(jù)收割時(shí)蓮子的成熟度，一般可分為新鮮蓮子和干殼蓮子，其中干殼蓮子由于其水分含量少，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，因此其加工量與產(chǎn)量等比新鮮蓮子要大的多[2]。干殼蓮子的分級(jí)是殼蓮機(jī)械化加工中最重要的工序之一，通過對(duì)蓮子按其短軸直徑的分級(jí)，然后在將分級(jí)之后的蓮子分別送入不同的間距的剝殼機(jī)中進(jìn)行剝殼，能顯著提高蓮子剝殼后的質(zhì)量，相比不分級(jí)的蓮子，其剝殼率高，且破損率低。

1 干殼蓮子分級(jí)工藝要求

干殼蓮子是一種典型的堅(jiān)果類農(nóng)產(chǎn)品，其機(jī)械剝殼的最常見的方法主要是切割式，通過扁平型刀片或者螺旋刀等對(duì)其短軸進(jìn)行環(huán)切。由于蓮子尺寸的差異，導(dǎo)致機(jī)械剝殼時(shí)，有的蓮子沒有被刀片切割到，有的蓮子尺寸過大時(shí)，會(huì)被切割刀具壓碎或擠破，導(dǎo)致蓮子產(chǎn)品質(zhì)量不高。為了提高蓮子的剝殼率，降低破損率，有必要對(duì)蓮子進(jìn)行分級(jí)預(yù)處理[3-4]。

干殼蓮子分級(jí)的主要目的是控制剝殼時(shí)刀具切入蓮殼的深度，不同尺寸的蓮子采用不同的剝殼間距。通過分級(jí)處理，能保證某一剝殼機(jī)中的蓮子的短軸直徑在一定尺寸范圍內(nèi)。切割時(shí)，對(duì)應(yīng)該尺寸的蓮子，通過調(diào)整切割刀具與支撐蓮子通道之間的距離，既能保證刀具對(duì)蓮殼完全切割，又不至于切割到蓮仁，能顯著提高蓮子剝殼時(shí)的整仁率，增加蓮子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。如武漢輕工大學(xué)丁世云等老師研制的桿篩式蓮子分級(jí)機(jī)，其結(jié)合蓮子的實(shí)際尺寸分布[5]，將蓮子按短軸直徑分為8個(gè)級(jí)別，大于15.5mm，15-15.5mm，14.5-15mm，13.5-14mm，13-13.5mm，12.5-13mm，小于12.5mm。分級(jí)之后蓮子分別進(jìn)入多頭蓮子剝殼機(jī)的8個(gè)通道中。

2 幾種干殼蓮子分級(jí)設(shè)備

2.1 圓筒式蓮子分級(jí)機(jī)

圓筒式蓮子分級(jí)機(jī)是一種典型的旋轉(zhuǎn)篩面，將不同篩孔直徑的篩面組合成一圓形滾筒，并按一定傾斜角度安裝，待分級(jí)的蓮子置于滾筒內(nèi)。工作時(shí)，滾筒在電機(jī)的帶動(dòng)下低速旋轉(zhuǎn)，蓮子在滾筒內(nèi)表面摩擦力的帶動(dòng)下隨滾筒一起運(yùn)動(dòng)，蓮子與篩面之間由于重力和摩擦力的差異，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)蓮子的短軸直徑小于篩孔直徑時(shí)，蓮子即穿過篩面，到達(dá)分級(jí)的目的。武漢輕工大學(xué)易啟偉等人在對(duì)干殼蓮子機(jī)械化加工技術(shù)與裝備進(jìn)行研發(fā)時(shí)，采用了一種套筒式圓筒分級(jí)篩對(duì)殼蓮進(jìn)行分級(jí)處理，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。該機(jī)的滾筒篩體由三個(gè)不同直徑的圓形篩套裝在一起組成，可將蓮子按標(biāo)準(zhǔn)分為4級(jí)（小于12mm，12-14mm，14-16mm，大于16mm），其篩孔為長(zhǎng)條形，能對(duì)蓮子按短軸直徑進(jìn)行分級(jí)。

圓筒式蓮子分級(jí)機(jī)一般產(chǎn)量較大，單位產(chǎn)量能耗低，但其最大的缺點(diǎn)一是篩面利用率不高，同一時(shí)間只有部分蓮子與篩面接觸；二是由于蓮子一般為橢球形，中間直徑較大，兩端直徑較小，因此非常容易發(fā)生堵孔現(xiàn)象，進(jìn)一步降低了篩面利用率，影響分級(jí)效果。

2.2 柵欄式蓮子分級(jí)機(jī)

柵欄式蓮子分級(jí)機(jī)是在圓筒式蓮子分級(jí)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)而來，與傳統(tǒng)的圓筒篩采用的圓形或者長(zhǎng)條形孔不同，柵欄式分級(jí)機(jī)采用三節(jié)或者更多柵欄取代了傳統(tǒng)的圓形篩面。湘潭縣宏興隆湘蓮食雜有限公司的賀書紅發(fā)明了一種柵欄式蓮子分級(jí)機(jī)[6]，該機(jī)主要由進(jìn)料斗、分級(jí)篩筒、筒體柵欄、減速器、電機(jī)、機(jī)架、出料斗、行走車輪等組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。分級(jí)篩筒的筒體由三段柵欄構(gòu)成，每段筒體篩欄的間隙逐漸變小，每段柵欄下方都有出料斗，可將蓮子分成4個(gè)不同尺寸級(jí)別。整體篩筒安裝在機(jī)架上，機(jī)架傾斜安裝，其中位置較高的一端有進(jìn)料斗；另一端為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器等構(gòu)成。機(jī)器的底部安裝有行走車輪，方便移動(dòng)。

柵欄式蓮子分級(jí)機(jī)采用了柵欄的結(jié)構(gòu)，在一定程度上避免了蓮子容易堵孔缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)成本低，但該機(jī)分級(jí)精度不高，限制了其使用范圍。

1.進(jìn)料斗；2.分級(jí)篩筒；3.筒體柵欄；4.減速器；5.皮帶；6.電機(jī)；

7.機(jī)架；8.行走車輪；9.出料斗；10.主軸

圖2 柵欄式蓮子分級(jí)機(jī)

2.3 桿篩式蓮子分級(jí)機(jī)

桿篩式蓮子分級(jí)機(jī)主要利用兩根同向旋轉(zhuǎn)的篩桿對(duì)蓮子進(jìn)行分級(jí)的。武漢輕工大學(xué)丁世云等人研制了一種桿篩式蓮子分級(jí)機(jī)[]，該機(jī)主要由進(jìn)料斗、傳動(dòng)系統(tǒng)、排序上料螺桿、篩桿、導(dǎo)流桿、出料管、機(jī)架等部分組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

1.進(jìn)料斗；2.傳動(dòng)系統(tǒng)；3.排序上料螺桿；4.支撐座；5.篩桿；

6.導(dǎo)流桿；7.出料管；8.機(jī)架

圖3 桿篩式蓮子分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

該機(jī)的主要工作原理如下：待分級(jí)的干殼蓮子，在輸送機(jī)構(gòu)中被螺旋輥和光輥的作用下，依次進(jìn)入到兩根篩桿和導(dǎo)流桿構(gòu)成的篩分通道中，由于兩篩桿同向旋轉(zhuǎn)，蓮子邊調(diào)整姿態(tài)邊向前進(jìn)。由于兩根篩桿之間的間隙逐漸變大，當(dāng)蓮子的短軸直徑小于篩桿間隙時(shí)，蓮子通過不同的出料管排出，完成蓮子的分級(jí)。

該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，能耗低，且分級(jí)之后的蓮子精度高，但該機(jī)由于蓮子以直線單列進(jìn)入篩桿中進(jìn)行分級(jí)，因此產(chǎn)量低，僅適合小批量蓮子的加工生產(chǎn)。

3 蓮子分級(jí)設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)有的蓮子分級(jí)設(shè)備在一定程度上加速了蓮子機(jī)械化加工過程，但是也存在諸多問題，如加工的單一性，不能柔性加工等。另外，分級(jí)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)整性也不強(qiáng)，分級(jí)精度不夠等。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，基于機(jī)器視覺的各種分級(jí)機(jī)械也層出不窮，蓮子的分級(jí)也可采用機(jī)器視覺等光電自動(dòng)感應(yīng)技術(shù)，改善現(xiàn)有的蓮子機(jī)械分級(jí)的瓶頸問題，且能實(shí)現(xiàn)循環(huán)分選——將未分級(jí)好的蓮子通過后續(xù)檢測(cè)裝置重新回到進(jìn)料端，繼續(xù)進(jìn)行分級(jí)處理?；跈C(jī)器視覺CCD光電分選和傳感器技術(shù)的蓮子分級(jí)機(jī)是未來蓮子分級(jí)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)束語

干殼蓮子分級(jí)作為殼蓮機(jī)械化加工中重要的工藝環(huán)節(jié)，對(duì)干殼蓮子的加工及殼蓮產(chǎn)品質(zhì)量有非常重要的影響。文章對(duì)幾種典型的干殼蓮子分級(jí)設(shè)備進(jìn)行了介紹，說明了其工作原理，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)干殼蓮子分級(jí)設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭寶東，鄭金鬼，曾紹校.我國主要蓮子品種營養(yǎng)成分的分析[J].營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2003，25（2）：153-156.

[2]易啟偉，王旺平，張永林.干殼蓮子剝殼穿心機(jī)械化加工技術(shù)與裝備[J].食品與機(jī)械，2010（4）：81-83.

[3]杜錚，宗力.干殼蓮子螺桿分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)與分級(jí)試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2009（9）：117-119.

[4]杜錚，宗力.蓮子分級(jí)設(shè)備的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（4）：978-981.

[5]丁世云，胡志剛，王旺平.蓮子分級(jí)桿篩設(shè)計(jì)與分級(jí)試驗(yàn)[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（1）：20-22.

[6]賀書紅.全自動(dòng)蓮子分級(jí)裝置[P].中國專利：2007200626978.0，200

7.

作者簡(jiǎn)介：劉思琪，女，武漢輕工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院學(xué)生。