大处理量花生脱红衣机脱皮装置的设计

易启伟

(武汉工业学院机械工程学院,武汉430023)

大处理量花生脱红衣机脱皮装置的设计

易启伟

(武汉工业学院机械工程学院,武汉430023)

基于花生果仁及其红衣的物理特性,分析了国内外现有脱红衣机(或类似设备)的工作特点,提出了一种新型大处理量花生脱红衣机的研发方案,对脱红衣机核心装置——脱皮装置的结构进行了设计,对实现脱皮装置多功能的关键问题进行了较为深入的探讨。

花生;脱红衣机;脱皮装置;结构设计

随着食品工业的快速发展,花生的利用向着多样性方向发展,花生的精深加工也成为花生果仁高效综合利用的必然途径。花生除了简单直接食用和榨油外,也被用来制作各种风味的花生仁、花生糖、花生酱、花生牛奶饮料,也可配制在其他原料中作风味料。花生仁是由红色外衣和籽仁组成。红衣主要是纤维组织和止血素,而花生中的油脂、蛋白质等营养素都集中在籽仁中。无论是从花生中提取蛋白粉,还是提高花生榨制出浓香型花生油的档次,都需将花生果经剥壳后再去掉花生果仁上的红皮(俗称红衣),这是制作上述食品及原料加工过程中不可缺少的关键工序之一。

1 花生红衣的特性及脱红衣方法

成熟的花生红衣与籽仁之间的结合力和花生的含水量有关,当水分到达某一数值时,结合力降至最低,这时花生仁受到一个很小的力作用便可将红衣从仁上剥落。考虑花生红衣特性,加工时必须充分兼顾花生的含水量、脱皮力、生产效率、破碎率及品质之间的关系。

目前,花生仁的脱皮方法主要有人工脱皮和机械脱皮两种,其中按对原料状态的要求又可分为干法与湿法、冷态与热态脱皮。

人工脱皮成本高,效率低,且卫生条件差;湿法与热态脱皮对花生籽仁的内在品质或外观质量产生一定影响且电耗大,对某些用途的花生还需增加相应工序,增大了加工成本。如加工前,为了使其外皮膨胀,易于用辗搓力去皮,需将花生仁浸湿,这样在后续工艺中就必须增加烘干工序,费工费时,且在一定程度上增加了花生仁被污染的途径,其口感品质也大大降低;还有剥皮前花生仁加温过高,会使蛋白质变性,破坏了营养成分,影响其食用价值。

目前,市场上各种机械干法冷态脱皮的花生仁脱皮机实现机械脱皮的技术方法各不相同,但多数设备实现脱皮的原理仍是采用辗辊(或皮带)进行辗搓,在一定程度上只能满足个体和小型加工企业的需要。

2 国内外同类产品的研发现状

目前,国内大多数花生脱红衣设备的脱皮原理主要采用一对辗辊或皮带相互间的动静运动实现摩擦辗搓。其中辗辊辗搓方式是一对辗辊反向差速旋转来搓擦花生仁使红衣从花生籽仁上剥落[1][2];皮带辗搓方式是摩擦胶带与固定胶带组成加工楔形区,利用两胶带的挤压力和剪切力的综合搓撕作用,将花生红衣与籽仁分离[3]。按碾辊所用材料可分为:橡胶辊和金属基体的表面采用树脂并粘有石英砂的脱皮辊等。分析归纳市场上现有的花生机械脱红衣设备,主要存在以下几个问题:由于现有设备大都采用辗搓式,对辊加工区域较小,故加工量小(100～200kg/h左右),产量低;受辗辊材料、对辊间隙等因素影响,所加工的花生仁整仁率低、破损较大;现有机械脱皮设备多为针对某种原料特定加工设计的,故其通用性和配套性较差。

国外类似产品的脱皮机有三种类型:鼓式、盘式和辊式。虽然形式各异,但工作原理是相同的,都是通过转鼓与衬板,圆盘与挡板以及辊-辊(壁)之间的相对运动而达到脱皮的目的。鼓、盘、辊筒的表面凹凸不平,靠起伏的钝齿对物料的摩擦把表皮除掉,从而分离出果仁。如一种用于咖啡豆的辊筒脱皮机[4],可以作为花生脱红衣机设计参考。其主要部分是一个固定的、带孔的机体,内部是带突齿的辊筒。进料斗的下面是螺旋推进器,使物料向前运动。水经辊筒的中心引入,对物料起清洗作用。操作时,物料进入机器后,受到辊筒与外壳的摩擦,首先将果皮脱去,排出机体。物料继续受到摩擦力作用,同时受到水的冲洗,到排出口时,尘杂等亦被全部除去。使用这种设备可得到优质、不受损伤的果仁,但对操作调试的精细度要求很高,机器耗用的动力较大。该脱皮机要配18.4kW的动力,主要优点是:处理量大(3000kg/h),辊筒转速较低。而一般盘式脱皮机只需配2.2～2.9kW的动力。

3 大处理量脱红衣机脱皮装置的设计

针对目前国内花生脱红衣机设备加工量小,产量低的现状,借鉴国外类似产品辊筒脱皮机的工作原理,采用静止的带摩擦筛片的机体与旋转碾辊组合的旋转式脱皮装置的研发方案,设计了一种脱红衣机核心装置——脱皮装置。

3.1 结构

图1为新型大处理量花生脱红衣机脱皮装置的结构简图,它主要由支架横梁、橡胶(聚乙烯)刷块、组合摩擦筛片、托架、砂辊、空心主轴等组成。其中,电机驱动的空心主轴通过键带动砂辊旋转;组合摩擦筛片上开有针对不同大小及种类物料的筛孔,并固定在托架上,托架借助于螺栓、螺母及垫圈等零件固定在支架横梁上,组合摩擦筛片、托架及支架横梁相对砂辊静止不动;橡胶(聚乙烯)刷块沿轴向用粘结剂固定在支架横梁上。工作时,花生仁与砂辊接触,并由此产生一定的旋转动能和速度。

图1 花生脱红衣机脱皮装置结构

3.2 工作原理

花生仁在脱皮机的脱皮室内可产生三种相对运动。与砂辊接触,产生相对运动,并由此产生一定的旋转动能和速度;具有一定速度的花生仁和花生仁之间产生相对运动;速度较低的花生仁,与脱皮室内橡胶(聚乙烯)刷块、组合摩擦筛片产生相对运动。后二种相对运动产生摩擦力,使花生红衣与花生仁表面产生相对擦离运动,而花生仁与砂辊之间的触碰和相对运动,使得砂粒的刀刃将红衣皮层切破和切离。

借助于花生仁在脱皮室内三种相对运动所产生的擦离和碾削运动,将红衣从花生仁上剥离。

3.3 主要技术经济参数

产量1200～1600kg/h;

碎仁率≤8%;

动力≤16kW;

3.4 实现脱皮装置多功能化、系列化的关键问题

在以砂辊与组合摩擦筛片及橡胶(聚乙烯)刷块组合的新型脱皮机脱皮装置结构设计的基础上,针对不同大小及种类物料的特征,实现脱皮装置多功能化、系列化要解决的关键问题如下所述。

3.4.1 分析产量、物料不同状态与籽仁破碎率、脱皮率之间的关系,确定适合于大产量、较低破碎率的砂(鉄)辊与筛孔及其他相关细节的结构尺寸和工艺参数。如在基本型的基础上,可通过改变砂辊与组合摩擦筛片之间的空隙及组合摩擦筛片的筛孔形状;改变砂辊砂粒的粒度或采用不同表面形状的铁辊;改变橡胶(聚乙烯)刷块的结构及形状(如采用去皮毛刷);改变橡胶(聚乙烯)刷块与碾辊之间的间隙等措施实现对不同物料的脱皮加工。

3.4.2 通过采用变频调速等相关装置进行试验,确定碾辊的速度及机内压力,使物料在脱皮装置内处于最佳的工作状态。

4 结论

通过对花生红衣的加工特性及国内外花生脱红衣机(或类似设备)设备的分析,对大处理量花生脱红衣机主要部件脱皮装置进行了结构设计介绍,并对实现脱皮装置多功能化、系列化等关键问题进行了探讨,为实现花生脱红衣真正意义上的机械化、通用化和规模加工奠定了基础。

[1]袁金生.花生红衣脱除机的研制[J].现代食品科技, 1990,6(1):25-26.

[2]谭体升,等.花生红衣脱皮机的设计与开发[J].中国油脂,2007,32(2):61.

[3]刘协舫,等.食品机械[M].武汉:湖北科技出版社, 2002:237-242.

[4]黄龙芳.热带食用作物加工[M].北京:中国农业出版社,1997:79-80.

台达吴江科研中心揭幕 打造技术扎根新基地

6月18日,台达电子隆重展开中国吴江厂区成立十周年的庆祝活动,包括创办人暨董事长郑崇华、副董事长暨执行长海英俊,以及政府代表、渠道商、客户与两岸媒体都共襄盛举,2010年为台达的品牌年,台达期望成为世界顶尖的“绿色节能方案提供者(Energy-Saving Solution Provider)”,透过在中国市场经营品牌有成的机电、通信电源及UPS等相关事业单位,将台达品牌从中国推向全世界;同时也宣布吴江科研中心正式揭幕,并承诺将持续增加研发资源的投入,以更先进的技术,设计制造符合市场需求及对国家社会有贡献的产品,与世界一流品牌齐头并进。

台达电子吴江厂在1999年12月登记注册,至2005年,中达电子及中达视讯就已进入全国进出口企业500强;2009年国家商务部公布,中达电子名列2008年度中国最大500家外商投资企业219位,较2007年第292名大幅跃升73名,成绩斐然。目前,几乎台达所有事业群的产品都已群聚吴江,范围涵盖电源、散热、风扇、电动车、太阳能、机电、视讯、被动组件、网通等产品,室内与户外的LED节能照明灯具、电子纸、高画质视讯产品,以及太阳能发电系统等替代能源产品,都会陆续迁进吴江。

在吴江厂区欢庆成立十周年的同时,吴江科研大楼揭幕。这座科研基地除了拥有重金属分析实验室、微切割、焊锡、长度校正、精密量测教学等国家级实验室,也将会吸纳集中更多研发与技术能力于其中,以提升台达整体科研水平。因应集团内各产品的快速发展、复杂度的提升与日益严苛的质量要求,台达吴江厂区近年来陆续成立物性失效分析实验室、焊锡技术实验室、精密量测实验室、长度校准实验室、电磁兼容实验室、半导体失效分析实验室、化材分析实验室等10间实验室,至今吸引近百位的专业人才于此发挥所长,其中,有四间实验室获得中国国家实验室认可委员会认证,成为CNAS实验室。

(何沁喆)

Design on Dehulling Dev ice of Peanut Peeling Ma ch ine w ith Large Capac ity

YIQi-wei
(SchoolofMechanical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China)

Based on the physicalcharacteristicsofpeanutand it’s red skin,the featuresofpeanutdehulling machine(or sim ilar device)around the world were analyzed,a research and development p rogram of a new peanutdehulling machine with large capacity was p roposed and its core component——dehulling device was designed.The key p roblem ofmore dehulling function was discussed intensively in this paper.

peanut;peanutpeeling machine;dehulling device;structuraldesign

book=31,ebook=38

S226.4;TS210.3

A

1005-1295(2010)04-0031-03

10.3969/j.issn.1005-1295.2010.04.007

2010-05-07;

2010-05-13

易启伟(1952-),男,武汉工业学院副教授,主要从事农产品加工技术与装备方面研究。