一款新型紅棗自動分級機的設計及其應用優(yōu)勢

紅棗含有多種營養(yǎng)成分，既可食用，又可入藥，經濟價值較高，紅棗及其制品深受消費者的青睞。分級是紅棗進入流通市場前首要的、關鍵的基礎加工環(huán)節(jié)，其結果直接關系到后續(xù)的精深加工產品質量，并對紅棗產業(yè)的經濟效益影響較大。本文設計的紅棗自動分級機構分為三個區(qū)域：進料區(qū)域、常規(guī)落料區(qū)和精細篩選區(qū)，可以實現紅棗快速精準分級，實現精細篩選。

一、紅棗分級的必要性

紅棗有優(yōu)劣之分，不同紅棗的形狀、大小和著色程度具有較大的差異性，部分紅棗甚至有碰傷和病蟲傷害等。不同的紅棗采摘后混在一起既不便于貯藏和運輸，也不便于以質定價。在市場經濟高度發(fā)達的今天，異地銷售、大宗農產品交易和農產品國際貿易均離不開標準化，對紅棗的快速精準分級是實現商品標準化的第一步。

二、紅棗分級的依據

紅棗在分級的過程中實際依據的是紅棗腰徑方向的最大尺寸。紅棗的簡化模型如一個橢圓體，長徑為紅棗沿長軸方向的最大尺寸，腰徑為紅棗沿短軸方向的最大尺寸。沿短軸方向的相互垂直的兩個尺寸，定義為腰徑1和腰徑2。調研結果表明，各種形態(tài)特征的紅棗其腰徑最小為l0毫米，最大為35毫米，紅棗長徑最小為15毫米，最大為50毫米（極少的超過50毫米）。

選取不同等級的紅棗進行隨機抽樣測量，測量紅棗腰徑1與腰徑2的平均值。考慮到紅棗自身大小對其腰徑尺寸的影響，依據紅棗長徑的大小將紅棗分為3組，分別為15～25毫米、26～35毫米、36～45毫米。分析結果如圖1所示。

圖1 紅棗腰徑差分布

由3組腰徑差值分布圖可以看出，紅棗的腰徑截面的形狀具有不規(guī)則性。長徑在15～25毫米的紅棗腰徑平均差值基本在1.5～2毫米之間。長徑在26～35毫米的紅棗腰徑平均差值基本在3～3.5毫米之間。長徑在36～45毫米的紅棗腰徑平均差值基本在5～6毫米之間。

三、新型紅棗分級機的結構組成

筆者設計了一款紅棗自動分級機構，該機構分為三個區(qū)域：進料區(qū)域、常規(guī)落料區(qū)和精細篩選區(qū)。紅棗通過這三個區(qū)域，實現快速精準分級，達到精細篩選。

圖2 紅棗自動分級機構1-進料區(qū)域；2-常規(guī)落料區(qū)；3-精細篩選區(qū)

圖3 進料區(qū)域結構圖1-振動器；2-料斗；3-振動運輸臺；4-振動篩網；5-塵污箱

采摘的果實從料斗倒入，果實因自身重力作用在料斗處堆積，料斗處設計有振動器，避免物料卡阻，實現均勻進料，并且可以調整其振動頻率進而控制進料速度。果實從料斗落入振動運輸臺，因振動運輸臺作用而充分平鋪，避免果實堆疊，均勻送料。振動運輸臺后端設計有振動篩網。篩網用于篩選掉附著于果實上的雜質、塵污以及不用于后續(xù)篩選銷售的小棗，使其落入下方塵污箱。進料區(qū)域的末端將得到用于后續(xù)篩選銷售的“干凈”果實。此區(qū)域，可將雜質篩掉并集中處理，以免影響后續(xù)的成品清洗和包裝工序，也可以將進料后的大棗均勻平鋪，提高后續(xù)篩選效率，縮小常規(guī)落料區(qū)的長度尺寸，進而降低成本。

干凈的紅棗平鋪在落料帶上，落料帶的間距依據紅棗的腰徑設置，可以落下 “小棗”。落料帶靠電機驅動，運送物料的同時，使大量的“小棗”下落至成品筐1，實現“小棗”與“中、大棗”的分級篩選功能，“中、大棗”進入精細篩選區(qū)實現進一步的分選。

圖4 常規(guī)落料區(qū)結構圖1-落料帶；2-導料板；3-成品筐1（小號棗）

圖5 精細篩選區(qū)結構圖1-“中棗”軌道；2-“大棗”軌道；3-擋板；4-地面料框；5-成品筐2（中棗）；6-成品筐3（大棗）

進入精細篩選區(qū)的紅棗都是高附加值的“中棗”和“大棗”，果實通過預設的軌道，落入地面料框，在精細篩選區(qū)實現中棗與大棗分級篩選功能。選料皮帶設有傾斜角度，上面設置有“中棗”軌道和“大棗”軌道，如圖6所示。兩軌道相對于皮帶平面也有一定的傾斜角度，皮帶通過電機帶動循環(huán)動作時，軌道猶如鏟子，將匯聚于地面料框的果實鏟起，隨著高度增加，超過擋板后，果實通過設置的大小棗軌道，落入成品筐。根據軌道的角度設計，兩種果實分別落入圖示左右兩個成品筐。

圖6 精細篩選區(qū)軌道

“中棗”軌道，上部設計有一個帶離去邊的擋料板。尺寸大于擋料板和軌道間距的果實，會順著離去邊落下，重新落入地面料框。滿足尺寸要求的“中棗”順利通過軌道落入中棗成品筐3。

“大棗”軌道，上部設計有擋料板。將重疊的果實剔下。軌道上設計有落料條孔。小于落料條孔寬度的果實落回地面料框。滿足尺寸的“大棗”順利落入大棗成品筐2。實現“中棗”與“大棗”分級篩選功能。

四、新型紅棗自動分級機的應用優(yōu)勢

1．進料斗設置有振動器，可均勻進料，并實現進料速度的控制。

2．振動篩網的設置，可使進料均勻平鋪，提高后續(xù)篩選效率和準確率，可有效縮減后續(xù)篩選設備的長度。

3．雜質去除設置為后續(xù)的清洗包裝工序節(jié)省時間、降低難度，實現雜質集中收集。

4．精細篩選區(qū)，采用從下往上的皮帶傳動，大大減少篩選設備的空間占用。

5．選料皮帶上設置有帶斜度的軌道，軌道上設置有擋板，擋板設計有導向。擋板可使符合尺寸要求的棗繼續(xù)通過斜度軌道落料。擋板導向設計可使不符合尺寸要求的棗快速落入下面料框，再次進入選料循環(huán)。

6.此設備的篩選方案，可以用于其他類型產品的篩選。