我國(guó)核桃脫殼設(shè)備概況與發(fā)展探析*

張會(huì)娟，謝煥雄，王建楠，顏建春，劉敏基，魏海

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市，210014)

0 引言

核桃又稱(chēng)胡桃、羌桃，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，有“養(yǎng)生之寶”和“長(zhǎng)壽果”的美稱(chēng)，深受人們喜愛(ài)。核桃位列“四大干果”之首，主要分布在亞洲和歐洲[1-2]。我國(guó)是世界核桃主產(chǎn)國(guó)之一，核桃在我國(guó)栽培已有2 000多年[3-5]。我國(guó)核桃品種多，適應(yīng)性廣，種植區(qū)域主要分布在云南、新疆、陜西、山西、甘肅等省[6]。隨著國(guó)家政策的推動(dòng)以及人們對(duì)核桃需求量的增加，我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，種植面積亦正逐年穩(wěn)步增加[7]。據(jù)聯(lián)合國(guó)聯(lián)農(nóng)組織FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年我國(guó)核桃種植面積約631.3 khm2，產(chǎn)量2 521.5 kt，均居世界第一。

核桃脫殼作為核桃精深加工的一項(xiàng)重要前處理工作，對(duì)于核桃產(chǎn)品品質(zhì)有非常大的影響[8]。我國(guó)核桃種植面積、產(chǎn)量雖居于世界首位，但核桃生產(chǎn)技術(shù)卻遠(yuǎn)不及歐美國(guó)家。歐美國(guó)家核桃品種優(yōu)良，規(guī)格統(tǒng)一，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合程度較高，便于實(shí)施機(jī)械化脫殼[9-10]。目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的核桃加工產(chǎn)業(yè)機(jī)械化程度和質(zhì)量具有相當(dāng)高的水平，已實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。近年來(lái)，我國(guó)核桃機(jī)械化加工規(guī)模在逐年增加，但是在核桃脫殼方面，國(guó)內(nèi)對(duì)于核桃脫殼技術(shù)及設(shè)備的研究還處于起步階段，設(shè)備發(fā)展相對(duì)滯后，國(guó)內(nèi)普遍是以人工砸取的方式脫殼、人工分選果殼與果仁，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，核桃仁質(zhì)量難以保證[11-12]。目前，我國(guó)大部分地區(qū)核桃采收后主要以初加工為主，產(chǎn)品附加值低，機(jī)械化程度低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且脫殼環(huán)節(jié)存在露仁率低、破損率高等問(wèn)題，已嚴(yán)重影響了我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展[8]。

本文闡述國(guó)內(nèi)外核桃脫殼設(shè)備的發(fā)展概況，并針對(duì)目前我國(guó)核桃機(jī)械化脫殼存在的問(wèn)題，提出加快我國(guó)核桃機(jī)械化脫殼設(shè)備研發(fā)的相關(guān)發(fā)展對(duì)策與建議。

1 現(xiàn)有核桃脫殼設(shè)備類(lèi)型

脫殼是核桃產(chǎn)后處理及初加工環(huán)節(jié)的重要階段，直接影響核桃的后續(xù)加工質(zhì)量[13]。核桃現(xiàn)有脫殼方式主要有手工、化學(xué)腐蝕、真空、超聲波及機(jī)械脫殼等[7]。手工脫殼主要靠人工砸碎或人工操作單個(gè)擠壓裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)脫殼目的，簡(jiǎn)單直接，方便操作，但成本高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件較差；化學(xué)腐蝕脫殼通過(guò)化學(xué)溶液軟化核殼，再利用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)脫殼目的，因添加化學(xué)試劑，果仁有異味，影響核桃品質(zhì)，易造成環(huán)境污染，不宜采用[14]；真空法和超聲波法因設(shè)備昂貴，成本高，且脫殼效果不佳，極少采用[15]；機(jī)械脫殼方式主要有擠壓法、撞擊法、碾搓法和剪切法等，采用機(jī)械化手段破碎核桃硬殼，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，效率高，脫殼效果可控，探索研究和應(yīng)用前景廣闊。

目前，國(guó)內(nèi)外核桃脫殼設(shè)備主要有擠壓式、撞擊式、擊打式、錐籃式和氣動(dòng)式等幾種。其中以擠壓式和擊打式最為常見(jiàn)，前者主要利用擠壓間隙與核桃外殼尺寸形成的間距差，通過(guò)改變間距來(lái)使不同尺寸的核桃脫殼，主要有單輥、雙輥和多輥式幾種，該節(jié)以多輥式脫殼為例介紹；后者主要采用擊打塊高速撞擊核桃，利用產(chǎn)生巨大的撞擊力來(lái)使核桃脫殼[16-17]。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的主要類(lèi)型核桃脫殼設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖1～圖4所示，其脫殼原理、工作過(guò)程以及優(yōu)缺點(diǎn)等性能對(duì)比見(jiàn)表1。

圖1 多輥擠壓式核桃脫殼設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Schematic diagram of walnut shelling machine with multi-roll and extrusion cracking mode1.出料斗 2.擠壓間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 3.核桃 4.喂料斗 5.輔助脫殼輥 6.脫殼輥 7.機(jī)架 8.鏈傳動(dòng) 9.電機(jī)

圖2 離心撞擊式核桃脫殼設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of walnut shelling machine with centrifugal force knocking mode1.出料口 2.傳動(dòng)裝置 3.電機(jī) 4.下機(jī)體 5.脫殼裝置 6.上機(jī)體 7.進(jìn)料口

圖3 凸輪盤(pán)擊打式核桃脫殼設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 3 Schematic diagram of walnut shelling machine with cam disc impacting mode1.輸送裝置 2.核桃 3.擊打頭 4.擊打裝置 5.傳動(dòng)裝置 6.凸輪盤(pán)

圖4 錐籃式核桃脫殼設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 4 Schematic diagram of walnut shelling machine with cone cracking mode1.調(diào)節(jié)手輪 2.調(diào)整裝置 3.機(jī)體 4.外脫殼體 5.內(nèi)脫殼體 6.核桃 7.傳動(dòng)軸 8.電機(jī)

表1 6種類(lèi)型核桃脫殼設(shè)備的構(gòu)成、脫殼原理、工作過(guò)程以及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比Tab. 1 Comparison of composition, shelling principle, working process，virtues and shortcomings on 6 typical walnut shelling machine

2 國(guó)內(nèi)外核桃脫殼設(shè)備研發(fā)概況

2.1 國(guó)外研究概況

20世紀(jì)初，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始堅(jiān)果脫殼取仁裝備的研究工作。到20世紀(jì)80年代，國(guó)外堅(jiān)果脫殼機(jī)具的發(fā)展日趨成熟，已相繼推出杏仁脫殼機(jī)、夏威夷果等多種堅(jiān)果類(lèi)的脫殼機(jī)。國(guó)外一些國(guó)家亦開(kāi)展了核桃的物理特性對(duì)脫殼效果的影響研究，試驗(yàn)研究表明，核桃本身的大小、受力位置、殼的厚度以及含水率等工藝參數(shù)對(duì)核桃脫殼效果有很大影響。其中，F(xiàn)aroogh等通過(guò)力學(xué)試驗(yàn)開(kāi)展了核桃脫殼過(guò)程中脫殼力及脫殼角度問(wèn)題的研究；Sharifian等開(kāi)展了核桃尺寸、含水率、加載速度、加載方向等對(duì)核桃脫殼的影響研究，均為核桃脫殼裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。國(guó)外對(duì)核桃脫殼設(shè)備的研究因核桃品種培育而變化，脫殼設(shè)備的設(shè)計(jì)為優(yōu)良核桃品種服務(wù)，但難以滿(mǎn)足我國(guó)多品種核桃的脫殼效果和整仁率等方面要求。目前，國(guó)外主要的核桃脫殼設(shè)備有擠壓式、離心式和擊打式等[18]。

2.1.1 擠壓式核桃脫殼設(shè)備

Sun等研發(fā)的單輥擠壓式脫殼設(shè)備，當(dāng)核桃落入水平方向放置的旋轉(zhuǎn)輥與側(cè)面安裝的帶弧度脫殼板之間時(shí)，相互產(chǎn)生揉搓作用而實(shí)現(xiàn)核桃脫殼。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，但脫殼前需對(duì)核桃分級(jí)，旋轉(zhuǎn)輥與脫殼板間的間隙調(diào)節(jié)好才能實(shí)現(xiàn)脫殼，否則不同尺寸的核桃無(wú)法一次性完成脫殼。McSwain研發(fā)的雙輥擠壓式脫殼設(shè)備，利用重力和摩擦力的共同作用，將核桃?guī)氲骄哂幸欢ㄩg隙的2個(gè)滾動(dòng)的輥?zhàn)又g來(lái)實(shí)現(xiàn)脫殼。該設(shè)備雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但脫殼效率低、效果差，且在脫殼前需要預(yù)先調(diào)節(jié)好2個(gè)輥輪之間的間隙。

Eisel等研發(fā)的平板擠壓式核桃脫殼設(shè)備，主要包括料斗、可調(diào)定位板、破碎裝置等，其根據(jù)核桃的外形尺寸來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)定位板和破碎裝置之間的間隙，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類(lèi)堅(jiān)果的脫殼；Roy等研發(fā)的核桃脫殼設(shè)備也屬平板擠壓式，其主要通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制偏心輪運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)、定板對(duì)核桃的擠壓作用，進(jìn)而完成核桃脫殼。以上兩種平板擠壓式脫殼設(shè)備雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)成本低，但脫殼效率低，難以在核桃破殼生產(chǎn)中大規(guī)模推廣應(yīng)用[18]。

2.1.2 離心式核桃脫殼設(shè)備

Shepard等研發(fā)的離心式核桃脫殼設(shè)備，主要包括喂料斗、滾筒、可調(diào)沖擊板、擋板等，其通過(guò)在變速滾筒內(nèi)壁安裝一個(gè)角度可調(diào)沖擊板，二者有效組合實(shí)現(xiàn)核桃破殼過(guò)程可控，來(lái)實(shí)現(xiàn)果殼的破碎。核桃經(jīng)變速滾筒內(nèi)脫殼后，在離心力的作用下，經(jīng)左上方通道排出，并在預(yù)設(shè)擋板的作用下進(jìn)行二次脫殼。

2.1.3 擊打式核桃脫殼設(shè)備

Clarence等研制的滾筒擊打式核桃脫殼設(shè)備，主要包括機(jī)架、喂料斗、滾筒、旋轉(zhuǎn)破碎裝置和出料斗等結(jié)構(gòu)，其通過(guò)有效擊打核桃成功實(shí)現(xiàn)殼仁分離；Michael等研制的擊打式核桃破殼設(shè)備，主要包括喂料斗、機(jī)架、凸輪擊打裝置、輸送裝置等，其通過(guò)輸送裝置將核桃單個(gè)送至擊打裝置，由凸輪控制擊打頭實(shí)現(xiàn)核桃脫殼；Kenneth R. Evans研制的核桃破殼設(shè)備，主要包括喂料斗、輸送裝置、出料口和破碎裝置等，其通過(guò)輸送裝置將待脫殼核桃從料箱輸送至破碎裝置，從而實(shí)現(xiàn)脫殼[7]。

2.1.4 其他脫殼設(shè)備

此外，Basil W.Savage等亦研發(fā)出氣動(dòng)式脫殼設(shè)備，主要包括氣缸、擊打進(jìn)氣管、回位進(jìn)氣管、頂針等，該種脫殼方式對(duì)較長(zhǎng)核桃品種脫殼效果好、整仁率高，但其生產(chǎn)難度大、價(jià)格昂貴，至今未廣泛推廣。

經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，歐美在核桃加工業(yè)方面的機(jī)械化程度和質(zhì)量水平相當(dāng)高，已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、連續(xù)化、規(guī)模化作業(yè)。其中美國(guó)核桃加工業(yè)最為發(fā)達(dá)，生產(chǎn)最具代表性，市場(chǎng)占有率最大。美國(guó)對(duì)核桃脫殼機(jī)的研發(fā)較早，生產(chǎn)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家，已發(fā)展出較為成熟的大型核桃脫殼加工生產(chǎn)線(xiàn)，并且美國(guó)MDI公司發(fā)明的氣動(dòng)式脫殼機(jī)應(yīng)用最廣泛，但是僅適用于外形規(guī)則呈長(zhǎng)橢圓形的美洲山核桃。此外，美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合度較高，核桃品種優(yōu)良且規(guī)格統(tǒng)一，利于機(jī)械化脫殼，且均已實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，核桃脫殼和殼仁分離等工序已完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，且實(shí)行了流水線(xiàn)作業(yè)[7]。其作業(yè)流程首先是收集和預(yù)處理果實(shí)，其采用機(jī)械振蕩器將核桃果實(shí)振落，經(jīng)收集并運(yùn)送到加工廠(chǎng)開(kāi)展脫青皮、漂洗、烘干、分級(jí)等處理工序，再將帶殼核桃通過(guò)脫殼機(jī)脫殼，經(jīng)機(jī)械、氣流分選機(jī)對(duì)殼仁進(jìn)行分離，然后采用色選機(jī)將果仁分色，分為整仁和破碎大小不同的等級(jí)，最后再進(jìn)行包裝銷(xiāo)售[19]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究概況

核桃在我國(guó)種植雖已有2 000多年，但相對(duì)于種植業(yè)，我國(guó)核桃脫殼取仁加工、脫殼裝備的研究起步較晚，目前其應(yīng)用和發(fā)展還處于初級(jí)階段，核桃產(chǎn)品亦多以原果形式銷(xiāo)售[19]。20世紀(jì)80年代，我國(guó)機(jī)械化水平較落后，核桃產(chǎn)區(qū)主要采用手工脫殼方式，作業(yè)效率低、成本高[15, 20]。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始了對(duì)核桃等堅(jiān)果脫殼技術(shù)進(jìn)行研究。在學(xué)習(xí)借鑒和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，我國(guó)研制出了多種核桃脫殼裝置，如圓盤(pán)式脫殼設(shè)備、內(nèi)外磨核桃脫殼設(shè)備、沖壓式脫殼設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)了核桃脫殼由傳統(tǒng)人工砸取向機(jī)械化脫殼作業(yè)的轉(zhuǎn)變，也在一定程度上促進(jìn)我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但由于該類(lèi)脫殼設(shè)備多以擠壓式為主，結(jié)構(gòu)單一，脫殼效率低，核桃仁破損率大，未形成規(guī)模，難以滿(mǎn)足核桃產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)需求[11]。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，機(jī)械化水平進(jìn)一步提高，我國(guó)諸多研究學(xué)者在核桃脫殼機(jī)理、脫殼技術(shù)設(shè)備的研究方面開(kāi)展了大量工作，并取得了一定成績(jī)。

目前我國(guó)主要有擠壓式、撞擊式、擊打式等幾種核桃脫殼設(shè)備，其中以擠壓式和擊打式最為常見(jiàn)，因而主要針對(duì)擠壓式和擊打式研究概況展開(kāi)。

2.2.1 擠壓式核桃脫殼設(shè)備

20世紀(jì)80年代，吳子岳通過(guò)對(duì)綿核桃破裂方式的研究，提出了雙齒盤(pán)-齒板擠壓式脫殼原理，研制了綿核桃嗑剝裝置，其脫殼率在90%以上、高露仁率70%～90%，低露仁率為30%～40%，但該機(jī)缺乏仁殼分離裝置；2011年，董詩(shī)韓等設(shè)計(jì)了一種多輥擠壓式核桃脫殼裝置，其采用間斷擠壓式脫殼方法，當(dāng)最小脫殼間距小于核桃橫徑2 mm、脫殼輥轉(zhuǎn)速80 r/min、輔助脫殼輥轉(zhuǎn)速50 r/min時(shí)，脫殼質(zhì)量較好；2012年，何義川等研發(fā)的對(duì)輥擠壓式核桃脫殼裝置，在摩擦和剪切力的作用下實(shí)現(xiàn)核桃脫殼，當(dāng)擠壓輥Ⅰ的轉(zhuǎn)速為95 r/min、擠壓輥Ⅱ的轉(zhuǎn)速為75 r/min、擠壓間隙為33 mm 時(shí)，具有較好的脫殼效果[18]。

喬園園等亦開(kāi)展了核桃內(nèi)部結(jié)構(gòu)和不同脫殼方式對(duì)殼仁分離效果的影響研究，分析對(duì)比了不同品種核桃適宜的脫殼方式；史建新等通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬有限元分析的方法，研究了核桃受外力作用下脫殼過(guò)程中的一系列性能參數(shù)變化過(guò)程，為脫殼機(jī)具的研發(fā)提供了重要理論依據(jù)；吳斌方發(fā)明了綿核桃脫殼取仁機(jī)，使綿核桃脫殼機(jī)的研究在理論和實(shí)踐上都做了有益探討，但對(duì)間隙擠壓核桃脫殼機(jī)構(gòu)的探討卻很少；劉明政等針對(duì)剛性脫殼元件對(duì)核桃仁損傷率高、適應(yīng)性差等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種柔性帶剪切擠壓式核桃脫殼機(jī)，該機(jī)脫殼率高、整仁率高，其脫殼率課達(dá)到98%，整仁率達(dá)到93%[21]；鄭甲紅等研制了一款鋸口擠壓式核桃脫殼機(jī)，利用自行設(shè)計(jì)的鋸口裝置獲得較高的脫殼率和露仁率。

2.2.2 擊打式核桃脫殼設(shè)備

董遠(yuǎn)德等通過(guò)開(kāi)展擠壓式、擊打式核桃脫殼的相關(guān)對(duì)比試驗(yàn)可知，采用擊打式脫殼，核桃露仁率高、脫殼比例大，殼仁衣分離，脫殼效果更優(yōu)[11]；丁冉等模仿人工敲擊脫殼的方式，發(fā)明了一種針對(duì)山核桃的仿生敲擊式核桃脫殼設(shè)備；陳超超等研制了一種擊打式山核桃脫殼設(shè)備，使用擊打式原理對(duì)山核桃進(jìn)行快速脫殼加工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工效率高；李忠新等對(duì)核桃初加工工藝、關(guān)鍵設(shè)備及成套設(shè)備開(kāi)展了相關(guān)研究，研制出了集核桃脫殼、殼仁分級(jí)、殼仁氣流分離加工為一體的成套設(shè)備并做了改進(jìn)[19]。

2.2.3 其他脫殼設(shè)備

除了以上擠壓式、擊打式核桃脫殼外，我國(guó)亦將激光脫殼、微波脫殼等新興技術(shù)用于核桃等堅(jiān)果的脫殼研究，如楊銳等采用激光輻照對(duì)核桃進(jìn)行了數(shù)值分析與模擬，以探索激光技術(shù)脫殼機(jī)理；李曉霞等開(kāi)展了蕎麥微波脫殼方法研究；張莉、楊芙蓮等利用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)板栗的脫殼[7, 22]；周軍等提出了一種全新的脫殼方法，即利用氣爆原理和核桃本身的氣密性，在核桃外部開(kāi)小孔向其內(nèi)部注入高壓空氣，使核桃內(nèi)外部產(chǎn)生壓力差，從而實(shí)現(xiàn)核桃殼體爆開(kāi)破裂。

綜上，目前我國(guó)雖已有許多關(guān)于核桃等堅(jiān)果類(lèi)脫殼的研究及文獻(xiàn)資料，但我國(guó)市場(chǎng)上尚無(wú)真正成熟的核桃脫殼設(shè)備。近年來(lái)，隨著各地對(duì)核桃加工產(chǎn)業(yè)的重視，脫殼技術(shù)及裝備等研究投入的不斷加大，國(guó)內(nèi)已有科研院所研制、開(kāi)發(fā)出核桃等堅(jiān)果脫殼設(shè)備，且已初步應(yīng)用于生產(chǎn)加工中。例如新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位合作研發(fā)的6HP-150型核桃破殼設(shè)備，由料斗、錐形分級(jí)滾筒、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、破殼機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力裝置所組成，其采用錐形滾筒柵式分級(jí)機(jī)構(gòu)，功耗低、振動(dòng)小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)分級(jí)，并利用滾筒與弧板之間的擠壓作用來(lái)實(shí)現(xiàn)核桃脫殼，露仁率在65%以上。但整體上，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上大多數(shù)核桃脫殼設(shè)備一次性脫殼率偏低，碎仁率偏高，生產(chǎn)效率低，加工損失大，難以形成規(guī)模效益，脫殼關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備還需要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)[11]。

在核桃機(jī)械化脫殼技術(shù)研究及應(yīng)用方面，綜合比較國(guó)內(nèi)外核桃設(shè)備現(xiàn)狀可以看出，無(wú)論是擠壓式、撞擊式還是擊打式等脫殼技術(shù)，其在脫殼率、適應(yīng)性和生產(chǎn)效率等方面都取得了較大突破，但在關(guān)鍵技術(shù)等方面仍需進(jìn)一步完善與改進(jìn)提升。

3 存在問(wèn)題

我國(guó)是核桃生產(chǎn)大國(guó)，種植面積和產(chǎn)量均居世界首位。目前，我國(guó)核桃種植業(yè)以及加工業(yè)正蓬勃發(fā)展，但我國(guó)核桃普遍采用人工脫殼的方式，存在工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高，加工質(zhì)量等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。隨著核桃仁、核桃深加工產(chǎn)品的不斷增值，市場(chǎng)對(duì)核桃產(chǎn)品的需求倍增，采用機(jī)械脫殼替代人工脫殼的趨勢(shì)刻不容緩。相對(duì)于核桃種植業(yè)的發(fā)展，我國(guó)核桃機(jī)械化脫殼在生產(chǎn)應(yīng)用中存在諸多問(wèn)題。

1) 機(jī)械化脫殼效率低，整仁率低、破碎率高、果仁損失大。相比核桃人工脫殼，機(jī)械化脫殼既可提高生產(chǎn)效率，又可滿(mǎn)足脫殼后果品的衛(wèi)生要求。我國(guó)一些研究學(xué)者在核桃脫殼方面開(kāi)展了大量研究工作，并取得了一定成果，但在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，部分脫殼設(shè)備雖生產(chǎn)率高，但由于個(gè)體尺寸差異，脫殼前未能有效分級(jí)，須經(jīng)多次脫殼，致使破碎率高，完整性差，且仁殼分離效果不理想，導(dǎo)致果仁損失率較大。總之，目前我國(guó)高效、優(yōu)質(zhì)的核桃脫殼設(shè)備亦嚴(yán)重缺乏，現(xiàn)有核桃脫殼設(shè)備普遍存在脫殼效率不高、核桃仁完整率低、破碎率高、核仁表皮損傷率較高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響核桃脫殼設(shè)備的發(fā)展與推廣，制約了核桃加工水平的提高。

2) 各方面投入有限，設(shè)備功能單一，性能不穩(wěn)，通用性差，利用率低。國(guó)外的核桃脫殼裝備在國(guó)內(nèi)適應(yīng)性相對(duì)較差，需要進(jìn)行較大的改進(jìn)才能應(yīng)用。目前，我國(guó)從事核桃脫殼設(shè)備研發(fā)的科研單位和生產(chǎn)廠(chǎng)家較少，各方面投入有限，雖已研發(fā)出一些核桃脫殼機(jī)械，但發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展，并且成熟的機(jī)型以及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多。我國(guó)現(xiàn)有核桃脫殼設(shè)備機(jī)械化水平不高，普遍存在功能單一、性能不穩(wěn)定、產(chǎn)品的適應(yīng)性等問(wèn)題，且多數(shù)脫殼機(jī)通用性較差、利用率低，一般僅適用于某一核桃品種的脫殼作業(yè)，難以滿(mǎn)足其他品種，其他品種堅(jiān)果如需脫殼，必須通過(guò)更換關(guān)鍵部件才能實(shí)現(xiàn)。因此，需要對(duì)我國(guó)現(xiàn)有核桃脫殼設(shè)備在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化提升。

3) 脫殼機(jī)理研究多但方向分散，新技術(shù)、新理論、新方法研究較少，共性問(wèn)題深入研究不夠。目前，我國(guó)的核桃脫殼裝備在脫殼效果方面參差不齊。有不少學(xué)者針對(duì)核桃脫殼機(jī)理開(kāi)展了一些研究，有采用有限元法、掃描電子顯微鏡和脆性斷裂原理、逆向工程技術(shù)等對(duì)尋找核桃脫殼最佳條件，探討受力過(guò)程及其他脫殼特性研究等，但由于研究方向過(guò)于分散，對(duì)核桃破殼新技術(shù)、新理論、新方法的研究應(yīng)用較少，亦較難融合共有的研究成果，將其在核桃破殼裝備研制中進(jìn)行應(yīng)用。而且即便有學(xué)者應(yīng)用了一些新技術(shù)、新方法，但其應(yīng)用深度和廣度還不夠，還有待進(jìn)一步深入并加強(qiáng)對(duì)核桃脫殼機(jī)理共性問(wèn)題研究。

4) 小型單機(jī)制造為主，工藝水平低，作業(yè)成本高，系列化和規(guī)模化生產(chǎn)尚未形成。我國(guó)生產(chǎn)的核桃脫殼設(shè)備數(shù)量、種類(lèi)雖多，但基本以小型為主。部分產(chǎn)品僅開(kāi)展了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn)，未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用，機(jī)具性能、可靠性及商品性等方面還存在諸多問(wèn)題，且脫殼設(shè)備大多采用單機(jī)制造，制造工藝水平較低，制造成本、能耗偏高，因而脫殼的作業(yè)成本也較高。目前，我國(guó)核桃脫殼設(shè)備大多仍依賴(lài)人工喂料或定位，影響脫殼速度和脫殼質(zhì)量，尚未形成系列化和規(guī)模化。我國(guó)研發(fā)的產(chǎn)品適宜于農(nóng)戶(hù)自用或?qū)I(yè)的農(nóng)村合作社加工生產(chǎn)，效率比較低，無(wú)法達(dá)到大規(guī)模的企業(yè)化生產(chǎn)加工實(shí)際需要。與國(guó)外相比，我國(guó)在大型脫殼設(shè)備的研究和推廣上還存在很大差距。

5) 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理體系尚未形成，專(zhuān)用設(shè)備和技術(shù)人員缺乏，加工產(chǎn)品附加值低。目前，我國(guó)從事核桃脫殼設(shè)備研制的企業(yè)、高校以及科研單位較少，各方面投入有限，規(guī)模小而分散。核桃脫殼方面的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理體系尚未形成，先進(jìn)實(shí)用的設(shè)備和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員缺乏，自動(dòng)化控制水平低，部分核桃脫殼設(shè)備脫殼依然需要人工協(xié)助來(lái)完成，脫殼質(zhì)量難以保證。與歐美等國(guó)核桃脫殼加工方面的機(jī)械化程度和質(zhì)量水平相比，我國(guó)核桃的種植面積和產(chǎn)量雖逐年增加，但是在核桃的深加工、產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，且加工后產(chǎn)品的附加值較低，因而需要針對(duì)不同核桃品種開(kāi)發(fā)相應(yīng)的專(zhuān)用設(shè)備。

4 發(fā)展對(duì)策與建議

1) 優(yōu)化提升關(guān)鍵技術(shù)與結(jié)構(gòu)，研發(fā)新型核桃脫殼設(shè)備，提高脫殼率，降低破仁率和損失率。我國(guó)核桃品種多而雜，核桃物理特性不同，且存在地區(qū)差異，對(duì)于脫殼關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備的要求也有所不同。國(guó)外設(shè)備先進(jìn)，工藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴，但不適合我國(guó)實(shí)際需求。盡管?chē)?guó)內(nèi)一些學(xué)者做了大量研究工作，但現(xiàn)有機(jī)型仍存在能耗大、破碎率高等諸多問(wèn)題。因此，我們需要因地制宜，研究新的脫殼機(jī)理，對(duì)核桃脫殼設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件、整體配置進(jìn)行優(yōu)化提升與改進(jìn)完善，研發(fā)適合當(dāng)?shù)睾颂姨匦缘男滦秃颂颐摎ぴO(shè)備，提高脫殼率，降低破仁率、損失率等，以加快我國(guó)核桃脫殼設(shè)備的發(fā)展與推廣，提高我國(guó)核桃加工業(yè)的水平。

2) 完善設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備性能，研發(fā)并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件可調(diào)，提高機(jī)具的通用性、適應(yīng)性、可靠性。我國(guó)核桃脫殼設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，設(shè)備普遍存在功能單一，性能不穩(wěn)，適應(yīng)性差、利用率低，零部件的通用性差等問(wèn)題。因此，需進(jìn)一步完善核桃脫殼設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備性能，并根據(jù)不同核桃品種脫殼需要，研制適宜對(duì)應(yīng)核桃品種脫殼的關(guān)鍵工作部件。脫殼作業(yè)時(shí)，僅需通過(guò)更換主要工作部件，即可滿(mǎn)足不同核桃品種脫殼作業(yè)實(shí)際需求；針對(duì)物理特性相近的核桃品種，亦可研發(fā)關(guān)鍵部件可調(diào)節(jié)的核桃脫殼設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用功能；同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)核桃脫殼設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性、加工工藝等方面研究，以改善零部件的可靠性，并進(jìn)一步提高核桃脫殼設(shè)備的可靠性和適用性。

3) 深入研究脫殼機(jī)理及設(shè)備共性問(wèn)題，加強(qiáng)核桃脫殼新技術(shù)、新理論、新方法研究應(yīng)用。我國(guó)核桃脫殼技術(shù)及設(shè)備的研制、應(yīng)用和發(fā)展相對(duì)落后，難以滿(mǎn)足實(shí)際需要。盡管有不少專(zhuān)家和學(xué)者開(kāi)展了積極探索，但存在機(jī)理研究多，方向分散，理論應(yīng)用的深度和廣度還不夠等問(wèn)題。因此，需根據(jù)目前我國(guó)核桃脫殼設(shè)備的發(fā)展概況及存在問(wèn)題，充分結(jié)合核桃的結(jié)構(gòu)特性和特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和提升，同時(shí)對(duì)核桃脫殼機(jī)理及裝備的共性問(wèn)題開(kāi)展深入研究，并加強(qiáng)新技術(shù)、新理論、新方法在核桃脫殼設(shè)備研究中的應(yīng)用，找出核桃破殼的最佳特性參數(shù)，為今后核桃破殼的新技術(shù)、新方法的產(chǎn)生和啟迪發(fā)展，為脫殼效率高、效果好的破殼裝備的設(shè)計(jì)與研制提供一定的參考價(jià)值和理論借鑒。

4) 研發(fā)自動(dòng)化脫殼關(guān)鍵裝置以及大型核桃脫殼設(shè)備，實(shí)現(xiàn)核桃的精確快速脫殼、分級(jí)以及殼仁分離等自動(dòng)化生產(chǎn)。我國(guó)核桃脫殼設(shè)備大多是單機(jī)制造，工藝水平低，制造成本與能耗高，人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、自動(dòng)化程度低，難以達(dá)到企業(yè)批量生產(chǎn)的加工實(shí)際需要。因此，今后應(yīng)充分利用現(xiàn)有核桃脫殼設(shè)備和技術(shù)研究基礎(chǔ)，研發(fā)自動(dòng)喂料、自動(dòng)定位脫殼裝置，確保喂料均勻與定位準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)核桃的精確、快速脫殼；應(yīng)加強(qiáng)科研投入，提升企業(yè)加工能力，提高企業(yè)制造工藝水平與自動(dòng)化、機(jī)械化水平，降低制造和人工成本，研發(fā)適應(yīng)不同地區(qū)、不同品種、不同加工企業(yè)需要的大型化、自動(dòng)控制核桃脫殼設(shè)備，實(shí)現(xiàn)分級(jí)、脫殼、殼仁分離的自動(dòng)化生產(chǎn)，以適應(yīng)今后核桃規(guī)模化脫殼的生產(chǎn)、研究和推廣。

5) 加大政府支持力度，發(fā)展壯大一大批核桃脫殼加工設(shè)備龍頭企業(yè)，同時(shí)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍，健全標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和管理體系等，提高核桃脫殼等加工產(chǎn)業(yè)化水平。我國(guó)現(xiàn)有脫殼產(chǎn)品與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備性能相比有一定差距。因此，要改變我國(guó)核桃脫殼加工滯后現(xiàn)狀，政府相關(guān)部門(mén)需加大政策支持力度，發(fā)展和壯大一批市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的核桃脫殼加工龍頭企業(yè)；同時(shí)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，培養(yǎng)高素質(zhì)核桃脫殼加工技術(shù)研究、生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的新型人才隊(duì)伍，就核桃脫殼共性關(guān)鍵技術(shù)等開(kāi)展相關(guān)研究，提高脫殼設(shè)備技術(shù)性能，為已有設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)提供依據(jù)，同時(shí)要促進(jìn)核桃加工產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，亦需生產(chǎn)企業(yè)有先進(jìn)的理念、機(jī)械化設(shè)備以及標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和管理體系等；此外，我國(guó)核桃加工專(zhuān)用設(shè)備類(lèi)型較少、生產(chǎn)效率低，今后需研發(fā)適合不同核桃加工企業(yè)實(shí)際所需的脫殼專(zhuān)用裝備，以提高核桃深加工產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和附加值，并帶動(dòng)核桃脫殼產(chǎn)業(yè)化水平全面提高。