蜂王浆机械化生产关键技术研究与应用(Ⅳ)——机械化取浆器设计及应用

潘其忠，林金龙，吴小波，周林斌，张 飞，颜伟玉，曾志将*

(1.江西农业大学 蜜蜂研究所，江西 南昌 330045;2.江西农业大学 工学院，江西 南昌 330045)

蜂王浆(royal jelly)是5～15日龄青年工蜂头部的咽下腺和上颚腺分泌的浆状物，由于是蜂王的主要食物而得名为“蜂王浆”，同时也是蜜蜂小幼虫的食物也称之为“蜂乳”。蜂王浆呈乳白色或淡黄色，半透明，微黏稠，有特殊香味，味酸、涩、辛、微甜。蜂王浆被誉为“生命长寿因子”，具有多种生物学功能[1－6]。

我国是世界第一养蜂大国，蜂王浆产量和出口量稳居世界首位。经过广大养蜂科技和生产者50多年研究和实践，我国已形成一套成熟的蜂王浆生产方法。蜂王浆生产过程主要包括人工找小幼虫、人工移虫、人工割台、人工夹虫和人工取浆等步骤[7]。项目组在国家现代蜂产业技术体系连续资助下，研究成功的免移虫技术解决了人工找小幼虫和人工移虫技术问题，为机械化生产蜂王浆技术奠定基础[8－10]。但人工割台、人工夹虫和人工取浆仍然是影响蜂王浆生产效率的一个主要因素。

为了解决人工割台、人工夹虫、人工取浆问题，杨多福[11]用摇浆机分离幼虫和蜂王浆;陈盛禄等[12]设计了RT一1型取浆机;吴本熙等[13]设计了FJX－1型蜂王浆抽吸器;方文富等[14]设计了FWF型电动蜂王浆分离机;何世钧[15]通过离心原理，利用摇蜜机进行取浆和移虫;王俞兴等[16]设计了QJJ－新型挖浆机和台基条割台机。

项目组在总结前人工作基础上，同时考虑简便和实用的原则，设计了一套与免移虫生产蜂王浆技术相配套的机械化取浆器，申请了1项国家发明专利:蜂王浆割蜡取浆一体化装置(申请号:201310026122.3，已公示);获2项国家实用新型专利授权:蜂王浆产浆割蜡器(ZL.201320028555.8)、蜂王浆喷雾取浆机(ZL.201320028526.1)。同时对机械化取浆器进行了取浆应用研究。

1 材料与方法

1.1 实验材料

试验蜂群为饲养在江西农业大学蜜蜂研究所的意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)。DA5001型超静音无油空压机(上海岱洛工贸有限公司)和常规蜂王浆生产工具等。

1.2 实验方法

1.2.1 机械化取浆器设计思路 针对人工割台、人工夹虫和人工取浆3个问题，同时考虑简便和实用的原则，设计蜂王浆产浆割蜡器和蜂王浆喷雾取浆机。

1.2.2 免移虫生产蜂王浆 免移虫生产蜂王浆方法参照参考文献[9]和[10]。

1.2.3 机械化取浆喷头角度和喷头气压选择 机械化取浆器取浆原理是:利用喷头在产浆条背面槽内往复连续移动喷气，清洁气流将半凝态的蜂王浆吹出(图1)。由于喷头角度和喷头气压影响取浆效果，因此首先使用同一喷头(孔径为1.6 mm，空腔型喷头)，研究喷头角度(喷头与产浆条成45°和90°夹角)和喷头气压(6 KPa、7 KPa和8 KPa)2个因素对取浆效果影响。

图1 喷雾运动Fig.1 Spraying mode

图2 喷头结构Fig.2 The structure of the nozzle

1.2.4 机械化取浆器的喷头选择 在选择出最佳喷头角度和喷头气压条件下，应用单因素分析依次对3种不同内部结构的喷头(图2)与4种不同孔径大小的喷头(分别为 1.4 mm，1.6 mm，1.8 mm和2.0 mm)进行实验，视取浆效果来选择机械化取浆器的喷头类型。

1.2.5 机械化取浆的滤网结构与位置选择 在确定最佳喷头角度、喷头气压和不同类型喷头条件下，研究不同滤网(18目不锈钢网、18目尼龙网和16目不锈钢网)和不同滤网位置(距产浆条台口7 cm、10 cm和15 cm)2个因素对取浆效果影响。

1.3 数据统计分析

采用StatView软件“ANOVA and t－test”中的“ANOVA or ANCOVA”进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 实验结果

2.1.1 机械化取浆器结构和组成 机械化取浆器主要包括蜂王浆产浆割蜡器和蜂王浆喷雾取浆机二部分。

(1)蜂王浆产浆割蜡器结构和组成如图3所示。蜂王浆产浆割蜡器主要包括机架、割刀组件、导轨和滑块、集浆盘和集蜡盆等主要部件。机架工作平台水平布置，产浆条卡在工作平台上，割刀组件(图4)通过机架上导轨与滑块连接。调整安装割刀，使之沿产浆条表面切割运动。为克服产浆条割蜡过程中变形，保证割蜡效果，割刀组件中产浆条上方刀刃前后各装有1根保持杆，产浆条下方刀刃后面装有弹性复位片。在2根保持杆和弹性复位片的共同作用下，有效矫正产浆条变形，保证割蜡效果。

(2)蜂王浆喷雾取浆机结构和组成如图5所示。蜂王浆喷雾取浆机主要包括无油空压机、气压表、油气过滤器、水蒸气过滤器、喷枪、喷头、集浆盘和滤网等构成。

图3 割蜡器结构示意Fig.3 Structure schematic of the beeswax－cutting device

图4 割刀架组件结构Fig.4 Structure drawing of cutting－off tools

图5 蜂王浆喷雾取浆机Fig.5 Spray royal－jelly－gathering device

2.1.2 机械化取浆器的使用 (1)蜂王浆产浆割蜡器的使用:使用蜂王浆产浆割蜡器时，先把割刀组推至图3左(侧面)的右边位置，将多条拔去托虫器的产浆条卡入工作平台内(一次最多可放置7根产浆条)，集浆盆推至图3左(侧面)的左边突出支架位置。双手拉动保持杆两端手柄，割刀组的一次往复运动即可完成多条产浆条割蜡动作(割去的王台掉在集蜡盆中进行收集)，实现精确高效割蜡。

(2)蜂王浆喷雾取浆机的使用:使用喷雾取浆机前产浆条完成割蜡备用，并将集浆盆推至产浆条正下方，如图5所示。启动空压机，当气压达到定值后空压机自动停止运行，手持喷枪，喷头对准产浆条后槽，按下手柄开关，喷头在槽内往复连续移动喷气，清洁气流将半凝态的蜂王浆吹出，并在气流作用下利用滤网分离蜂王浆和幼虫，实现快速高效取浆。

2.1.3 不同喷头角度和喷头气压的取浆效果 取浆效果可以依据王台剩浆量来评价，王台剩浆量越少，取浆效果则越好。从表1可知，当喷头与产浆条成45°时都优于90°;喷头角度45°和喷头气压8 KPa组合与喷头角度45°和喷头气压7 KPa组合取浆效果最好。

表1 喷头角度和喷头气压的取浆效果Tab.1 The effect of the angle and air pressure of the nozzles on gathering royal jelly

2.1.4 不同类型喷头的取浆效果 在喷头角度45°和喷头气压8 KPa组合条件下(表2)，C型喷头的取浆效果最佳，单个王台剩浆量显著低于A型和B型喷头。

在选定C型(空腔型)喷头条件下(表3)，孔径1.6 mm和1.8 mm喷头的取浆效果最佳，单个王台剩浆量显著低于孔径1.4 mm和2.0 mm喷头。

表2 不同内部结构类型喷头的取浆效果Tab.2 The effect of nozzles with different type of internal structure on gathering royal jelly

表3 不同孔径大小的喷头(C型)的取浆效果Tab.3 The effect of nozzles(model C)with different aperture size on gathering royal jelly

2.1.5 不同滤网结构与位置的取浆效果 不同滤网结构与位置的取浆效果可以依据幼虫破碎率来评价，幼虫破碎率越小，取浆效果则越好。

在喷头角度45°、喷头气压8 KPa和孔径1.6 mm C型喷头组合条件下(表4)，18目不锈钢网配合10 cm和15 cm距离，以及18目尼龙网配合10 cm和15 cm距离4组幼虫破碎率最低，且组间差异不显著。

表4 不同滤网结构与位置的取浆效果Tab.4 The effect of the strainers with different structure and location on gathering royal jelly

2.2 讨 论

(1)实验结果发现:虽然对幼虫破碎率来说，18目尼龙网和18目不锈钢网具有相同效果，但蜂王浆不容易通过18目尼龙网，易通过18目不锈钢网，加上不锈钢网与机架配合使用简单，因此滤网建议选择不锈钢网。

(2)与利用离心原理设计的摇浆机[11－12，14，15]，利用虹吸原理设计的吸浆机[13]，以及利用机械原理设计挖浆机相比[16]，本研究设计的机械化取浆器是以高速风力为动力进行喷雾取浆，另外可以一次性解决人工割台、人工夹虫和人工取蜂王浆问题，大大地提高了取浆效率。

(3)在免移虫生产蜂王浆技术的基础上，项目组成功研发了相配套的机械化取浆器。机械化取浆器操作简便，能降低蜂农的劳动强度，为实现我国蜂王浆机械化生产提供了技术支撑。

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