我國蕎麥剝殼設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及展望

劉廣碩　姜永法　杜文亮

摘 要 隨著生活水平的日益提高，蕎麥的保健和藥用作用越來越受到人們的重視。剝殼是蕎麥米加工的核心環(huán)節(jié)。生產(chǎn)率、整米率和碎米率是評價蕎麥剝殼設(shè)備剝殼效果的重要指標(biāo)。基于此，概述我國蕎麥剝殼設(shè)備的發(fā)展歷程，總結(jié)我國蕎麥剝殼設(shè)備的研究成果，分析設(shè)備存在的一些不足，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞 蕎麥剝殼設(shè)備;發(fā)展歷程;改進(jìn)建議

中圖分類號：S226.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.05.073

近年來，隨著健康合理的膳食觀念深入人心，蕎麥突出的保健、食療及藥用價值也越來越受到人們的重視[1]。剝殼是蕎麥米加工的最重要環(huán)節(jié)，蕎麥剝殼設(shè)備的剝殼效果直接影響工廠的經(jīng)濟(jì)效益。剝殼效果好壞的主要評價指標(biāo)為生產(chǎn)率、整米率和碎米率，合適的剝殼方式和較優(yōu)的剝殼參數(shù)能夠保證在得到較高生產(chǎn)率的同時，得到較高的整米率和較低的碎米率，從而提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益[2]。多年來，我國學(xué)者致力于探索更適合蕎麥的剝殼方式和不同剝殼方式下的最優(yōu)剝殼參數(shù)，以求得到更好的剝殼效果。

1 我國蕎麥剝殼方式的發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代初，內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院研制了我國第一臺蕎麥剝殼機(jī)（6QB-150）。剝殼原理為砂盤碾搓式，上砂盤靜止，下砂盤高速轉(zhuǎn)動，兩砂盤之間留有一定的剝殼間隙;蕎麥經(jīng)分級后，在合適的剝殼間隙及轉(zhuǎn)速下，受到兩砂盤的碾搓作用而剝殼[3]。經(jīng)研究，該設(shè)備在最優(yōu)剝殼參數(shù)的條件下，能達(dá)到生產(chǎn)率120 kg·h-1，整米率60%左右的同時，碎米率控制在3%以下。

1995年，內(nèi)蒙古農(nóng)機(jī)研究院進(jìn)行了6QB-500輥筒凹板式蕎麥剝殼機(jī)的研發(fā)。蕎麥經(jīng)分級后隨旋轉(zhuǎn)的輥筒流入輥筒與凹板之間的蕎麥剝殼工作區(qū)，受到二者的搓擦作用而剝殼[4]。

2003年，甘肅省平?jīng)銎諛I(yè)印刷機(jī)械有限責(zé)任公司對臥式錐筒剝殼機(jī)進(jìn)行了研究，外錐筒固定，內(nèi)錐筒轉(zhuǎn)動。蕎麥顆粒在內(nèi)、外錐筒搓擦力的作用下完成剝殼[5]。

2013年，西北農(nóng)林科技大學(xué)提出，將以往剝殼方式中的單一剝殼過程分解為先磨削，再剝殼的剝殼過程。提出先將蕎麥外殼上較為突出的菱角部分磨削，降低蕎麥殼的結(jié)合強(qiáng)度，再以較小的力和速度剝殼的剝殼方式[6]。

2015年，深圳市五朵梅電子商務(wù)有限公司發(fā)明了一種砂板、膠輥蕎麥剝殼裝置，剝殼膠輥和剝殼砂板裝置由圓柱形膠輥及平行于膠輥且成105°的兩相連砂板組成，蕎麥外殼一側(cè)粘在膠輥上，另一側(cè)與砂板相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)剝殼[7]。

經(jīng)過近30年的研究，我國學(xué)者對砂盤碾搓式、膠輥凹板式、雙輥式、砂板-膠輥式等剝殼方式進(jìn)行了探索，剝殼方式及相應(yīng)發(fā)明專利繁多，但就剝殼效果而言，目前市場上仍以砂盤碾搓式為主。

2 我國蕎麥剝殼設(shè)備的主要研究成果

2.1 剝殼設(shè)備本身結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)對剝殼效果的影響

2006年，錦州世琪機(jī)械有限公司研發(fā)了一種能夠精確、微量調(diào)整砂盤間隙的結(jié)構(gòu)。將剝殼機(jī)上蓋的內(nèi)圈與外圈利用螺紋連接，并調(diào)整定砂盤與動砂盤的間隙。該機(jī)構(gòu)在一定程度上解決了由于砂盤間隙難以精確調(diào)整，造成的生產(chǎn)率低、碎米率高等問題[8]。

2013年，刁斯琴等[9]用試驗(yàn)方法探究了不同蕎麥粒徑所對應(yīng)的剝殼機(jī)最優(yōu)工作參數(shù)，得出最優(yōu)剝殼轉(zhuǎn)速為1 038.4 r·min-1;找到了4.0～5.0 mm粒徑的五級蕎麥分別對應(yīng)的最佳剝殼間隙。

2017—2019年，陳偉等[10-11]改進(jìn)l砂盤間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)和外圈材料，并將原有一對砂盤改進(jìn)為兩對砂盤。試驗(yàn)表明，改進(jìn)后的出米率提高了10%～25%。

2.2 蕎麥剝殼工藝流程對剝殼效果的影響

2007年，孫曉靜等[12]對浸濕-橡膠盤式剝殼方法進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了將苦蕎置于溫水中浸泡，去水后以橡膠盤剝殼的工藝是可行的。并以試驗(yàn)的方式得到了對于粒徑為3.6～3.8 mm苦蕎原料的最優(yōu)剝殼參數(shù)。

2011年，李紅梅等[13]研究了苦蕎米加工過程中浸泡和蒸煮時間對熟化度、熟化后苦蕎含水率、剝殼率和整米率的影響，得出苦蕎浸泡時間≥4 h、蒸煮時間≥30 min和浸泡時間≥5 h，蒸煮時間≥20 min，都能使苦蕎熟化度達(dá)到100%，且熟化后苦蕎含水率為24.0%～26.0%，此時剝殼效果最佳。

總的來說，我國學(xué)者對于蕎麥剝殼設(shè)備的研究范圍主要集中在剝殼前的預(yù)處理工藝及剝殼機(jī)工作參數(shù)等環(huán)節(jié)中，其他部分的研究工作還有待加強(qiáng)。

3 我國蕎麥剝殼設(shè)備發(fā)展趨勢

3.1 探究能耗更低、生產(chǎn)率更高的剝殼方式

經(jīng)過近30年的發(fā)展，砂盤碾搓式剝殼設(shè)備已成為蕎麥加工市場的主流，但該設(shè)備存在的生產(chǎn)率低（120 kg·h-1）、能耗高（生產(chǎn)1 t蕎麥米需50～70 kW·h電）等問題，在一定程度上限制了廠家的利益。因此，突破已有的剝殼方式，探尋新的、更適合蕎麥的剝殼方式是很有必要的。如對先磨削、再剝殼的剝殼方式深入研究，通過試驗(yàn)驗(yàn)證該剝殼方式是否可行，并找到合適的磨削方式和磨削力的大小，或可利用高速攝影技術(shù)拍攝并記錄砂盤間隙中的蕎麥剝殼過程，統(tǒng)計(jì)并分析蕎麥殼的破裂方式及蕎麥米從蕎麥殼中剝出的方式，以此作為依據(jù)設(shè)計(jì)更適合的剝殼方式。

3.2 進(jìn)一步完善剝殼設(shè)備的除塵效果

蕎麥剝殼成套設(shè)備中雖已加入除塵設(shè)備，但仍不能保證無塵或濃度降低到對工人無害的程度。因此，加大對除塵系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步降低剝殼設(shè)備的粉塵逸出是很有必要的。如將已經(jīng)相當(dāng)成熟的靜電除塵技術(shù)應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備的除塵系統(tǒng)中，進(jìn)一步改善除塵效果。

3.3 引入在線檢測技術(shù)，自動反饋調(diào)節(jié)剝殼設(shè)備工作參數(shù)

隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在線識別與檢測、智能控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等逐漸成為一些農(nóng)機(jī)的重要組成部分。目前，我國蕎麥米加工過程中，仍然依靠工人憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整進(jìn)料流量、剝殼轉(zhuǎn)速和剝殼間隙等工作參數(shù)，常由于工作參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，造成生產(chǎn)效率低、耗能高或碎米率高、損失大等問題。劉廣碩等[14]和呂少中等[15-16]分別提出了一種基于機(jī)器視覺的蕎麥剝殼效果在線檢測設(shè)備和檢測方法，采用工業(yè)相機(jī)在線拍照，圖像處理識別剝殼后混合物中整蕎麥米、未剝殼蕎麥、碎米個數(shù)來在線檢測整米率、碎米率，實(shí)現(xiàn)了蕎麥剝殼效果的在線檢測。今后可據(jù)此深入研究，將圖像識別等在線檢測技術(shù)引入蕎麥剝殼生產(chǎn)工藝中，自動反饋調(diào)節(jié)蕎麥剝殼機(jī)的工作參數(shù)。

4 結(jié)論

1）我國蕎麥剝殼設(shè)備的發(fā)展歷程中，相繼出現(xiàn)了砂盤碾搓式、離心撞擊式、膠輥凹板式、雙輥式和錐筒式等剝殼設(shè)備，市場上主要以砂盤碾搓式為主。

2）我國學(xué)者對于蕎麥剝殼設(shè)備的研究主要集中在剝殼設(shè)備的剝殼方式、工作參數(shù)及剝殼工藝對剝殼效果的影響上，范圍雖然不夠?qū)挿海晒@著，能夠在一定程度上指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

3）在今后的科研工作中，應(yīng)通過試驗(yàn)對先磨削、再剝殼的剝殼方式的可行性加以驗(yàn)證;加大蕎麥及蕎麥殼的力學(xué)特性及破壞特性等基礎(chǔ)研究，利用高速攝影技術(shù)統(tǒng)計(jì)并分析蕎麥殼的破裂方式及蕎麥米從蕎麥殼中剝出的方式;將靜電除塵技術(shù)應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備的除塵系統(tǒng)中;將在線流量監(jiān)測技術(shù)、圖像處理與識別技術(shù)等應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)工作參數(shù)的精確、自動調(diào)整。

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（責(zé)任編輯：趙中正）

收稿日期：2020-01-17

作者簡介：劉廣碩（1989—），男，河北承德人，碩士，助教。研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)。E-mail： liugsh201336@126.com。