巴旦木成熟期青皮特性与脱青皮机构参数的确定

乔园园，牛长河，石 鑫，刘向东，杨会民，吐鲁红·吐尔迪，王学农

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

巴旦木成熟期青皮特性与脱青皮机构参数的确定

乔园园，牛长河，石 鑫，刘向东，杨会民，吐鲁红·吐尔迪，王学农※

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

通过测试分析青皮巴旦木成熟期的物理特性，确定巴旦木脱青皮机构的筛筒与螺旋脱皮部件间距、筛筒栅条间距等关键参数，为得到适应性强、含杂率小、脱净率高的巴旦木脱青皮机奠定理论基础。

巴旦木；物理特性；脱青皮；参数

0 引言

新疆巴旦木主要产地在喀什，其品种繁多，约有四十多种[1]。而喀什的巴旦木主要分布在莎车、叶城等县[2～3]。据2015年统计，喀什莎车县巴旦木种植面积已扩大到100万亩，巴旦木除了口感好、营养价值高之外，美国芝加哥洛约大学生物系任主任的哈罗德·曼纳在研究巴旦木成果报告中提出，苦巴旦木仁可治疗癌症。

巴旦木作为新疆的一大特色坚果，一些专家正在研究其种植技术与手段，而针对巴旦木的物料特性测试与研究工作较少，特别是针对巴旦木的青皮物料特性尚无文献可查。目前巴旦木初加工多采用人工手工进行，工作效率低，食品卫生与质量不可控，因此选择参数合适的机具对青皮进行处理是巴旦木初加工的第一步。首先需要对巴旦木青皮进行物料特性的测试，通过测试后的数据确定机具的参数，为寻找机械法代替人工奠定基础。

1 巴旦木成熟期青皮变化特性

选择晚丰（莎车18号）连续6日，每日采摘20颗青皮巴旦木，采用游标卡尺进行测量，主要测量青皮的厚度。测量的目的是为了得到巴旦木成熟期青皮厚度的变化规律性，从而寻找处理青皮的手段及适合青皮处理机具的相关参数。

首先测试带青皮巴旦木与去青皮巴旦木的外形尺寸，选择晚丰品种，并测试50个巴旦木的尺寸特性，取平均值，测试结果如下：

表1 巴旦木外形尺寸特性参数

以上是测得的带青皮巴旦木长宽厚三维尺寸、去青皮巴旦木果实的三维尺寸和通过前两个数据推算的理论青皮厚度，该数据为巴旦木脱青皮的第一步提供了数据基础，巴旦木机具的芯轴与筛筒壁的间距因至少大于10 mm,方可将巴旦木青皮有效去除。为了得到确切的青皮厚度，选择晚丰品种每日测量20颗，每粒取3处进行青皮厚度测量，取3次平均值，观察青皮变化规律，以下数据便是2015年8月21和8月24～28日进行测试得到的青皮厚度。

表2 青皮平均厚度变化参数

图1 巴旦木青皮平均厚度值变化

通过以上青皮厚度变化曲线，可以明显的得到，当巴旦木进入成熟期后，巴旦木的青皮厚度随着果实的成熟度越来越高，青皮厚度越来越小，与青皮的水分含量也有很大的关系，很明显，青皮的含水量降低后青皮厚度减少。

巴旦木去青皮过程需要考虑两个问题，第一，巴旦木的青皮与巴旦木果实的剥离过程，第二，巴旦木青皮与果实的分离过程。巴旦木青皮与果实剥离需要特别考虑的因素是破损率，即：既要将青皮从果实上剥离下来，又不能损伤巴旦木果实。而巴旦木青皮与果实的分离过程主要考虑的因素是巴旦木青皮的厚度与筛筒间隙的关系，间隙太小，则巴旦木青皮不能通过，从而达不到皮与果的分离，间隙太大，又会造成尺寸较小的巴旦木果实从筛筒间隙处下落，因此，对巴旦木果实、青皮尺寸和大小的研究就是解决巴旦木脱青皮步骤的关键环节，需要特别关注这几个尺寸之间的关系。

2 脱青皮机构参数的确定

巴旦木脱青皮机经过不断改进、完善，最新机型采用螺旋式脱青皮的方法。该脱青皮装置包括筛筒、螺旋脱皮部件、筛筒栅条、栅条筋、活门等。在设计机具时需要对物料的关键尺寸特性进行详细的测定，即巴旦木的外形尺寸和青皮厚度参数两组物料特性，机具的螺旋脱皮部件到筛筒壁的距离参数需要根据巴旦木的外形尺寸进行确定，筛筒栅条间隙需要根据巴旦木的青皮厚度参数进行确定，这两组物料尺寸的测定是设计巴旦木脱青皮机构的关键步骤，确定了这两组数据才可以设计合理的巴旦木脱青皮机构。

螺旋式巴旦木脱青皮机，外形尺寸为（长×宽×高，mm）1 644×811×1 475，由2．2～2．5 kW电动机带动或12．5 kW（17hp）拖拉机带动，额定转速为400～800 r/min。作业时，带青皮巴旦木从喂料口进入筛筒内，动力传动系统带动螺旋脱皮部件旋转。当带青皮巴旦木进入螺旋脱皮部件与筛筒壁之间时，螺旋脱皮部件旋转带动巴旦木向出料口移动的同时产生的摩擦力将青皮脱离，达到了脱皮的效果；而巴旦木青皮从筛筒的栅条间隙处直接落下，达到皮果分离的效果，为了保证筛筒栅条间隙的均匀性需要增加栅条筋板的设计，脱落的青皮从分离筛筒的筛缝中排出，去青皮后的巴旦木从出料口排出（图2）。

图2 6TB-400巴旦木脱青皮机结构

2.1 螺旋脱皮部件与筛筒壁间隙的确定

筛筒间隙作为影响巴旦木脱净率和破损率的一个关键参数，当螺旋脱皮部件与筛筒壁间距过大时，青皮不能有效剥离，当螺旋脱皮部件与筛筒壁间距过小时，脱出的巴旦木果实破损率会很大，而确定这个参数的依据仍然是前期测量的带青皮巴旦木外形尺寸和去青皮巴旦木外形尺寸，及理论的青皮厚度值，通过大量试验结果表明，该数据为一个区间值d: 10 mm～20 mm（图3）。

2.2 筛筒栅条间距的确定

如图4，栅条间距作为影响巴旦木含杂率的一个关键参数，如果栅条间距不合适，会造成分离不彻底或者从栅条间隙漏巴旦木果实的现象，前期所做的青皮厚度的测量工作，就是为该关键部件的参数设计提供数据支持，巴旦木的青皮平均厚度为小于7 mm，根据该数据做了3种尺寸的间隙设计（6 mm、8 mm、10 mm），经试验验证，最终确定筛筒栅条间距为：7mm，除了间距的确定，试验过程中还发现使用不同尺寸的圆钢作为栅条材料，对脱青皮效果也有一定的影响，对比试验后，得到该材料选用Ø8圆钢作为栅条材料。该间距和栅条圆钢尺寸可以适应多个品种的青皮脱离作业，且青皮与果实的分离效果均较好。

图3 螺旋脱皮部件与筛筒壁间隙

图4 筛筒栅条间距确定

2.3 栅条筋的特殊设计

第一台样机试制过程中发现了相邻栅条间距的均匀性无法保证，经过焊接加工后更容易造成变形与偏移，在后期的制造过程中，增加了栅条筋板的设计（图5），栅条筋板使用等离子切割，为保证相邻两环的间隙等距均匀，采用3组栅条筋进行3点定位（图5b），有效解决了筛筒间隙均匀性问题，从而也确保机具避免因栅条间隙大大小小而产生的含杂率偏高等问题，即：小尺寸的巴旦木果实从间隙较大处脱出，使得皮中含果率超标。

图5 栅条筋的结构与布置

3 试验及结论

通过确定脱青皮装置的参数后进行生产试验，试验结果证实，该巴旦木脱青皮机的生产率可达400 kg/h，适应本机品种的巴旦木果实（中、厚皮巴旦木），均能达到脱净率≥90%，破损率≤5%，果中含杂率≤5%，皮中含果率≤5%。一台机具每小时工作量相当于30个熟练工手工剥巴旦木的速度，且脱净率与含杂率与人工剥皮的效果相当。

测量的巴旦木物料外形尺寸参数，对巴旦木脱青皮机的螺旋脱皮部件与筛筒壁间隙的设计具有指导意义，设计合适的间距才能保证巴旦木果实破损率最小，巴旦木青皮脱净率最佳。

测量巴旦木的外形尺寸后得到了巴旦木三维尺寸上的青皮厚度，从而选择去青皮部件与筛筒间隙尺寸范围d为：10～20 mm。

将达到成熟后的带青皮巴旦木进行连续6日测量，测量结果表明达到成熟期的巴旦木青皮厚度尺寸不大于7 mm，对巴旦木脱青皮机具的筛筒间隙尺寸提供了数据参考，设计的栅条间隙为7 mm，相应的设计了保证栅条间距的栅条筋板结构。通过使用栅条筋的办法达到各筛筒环间隙的等距均匀性。

[1]李疆．扁桃的栽培及研究概况[J]．果树学报．2002，19（5）：346～350．

[2]仲卫松．巴旦木优良品种分析花期物候观测及授粉试验情况初报[J]．新疆林业，1978（04）:31～32．

[3]樊涛．油茶果脱青皮机的设计[J]．林业机械与木工设备，2011,10（10）:35～36．

[4]张淑平，周冬香，严伯奋，等．巴旦木的营养评价及乳饮料的开发[J]．食品工业科技，2000，21（1）:36～38．

[5]吐鲁洪·吐尔迪，阿依木妮莎·拜克热，吐逊·古丽，等．6BD-150型巴旦木破壳机的研制[J]．新疆农机化2009（3）:40～41．

[6]丁玲，方玉，许云章，等．薄壳扁桃和厚壳扁桃的品质比较研究[J]．江苏农业科学,2013,41（1）:291～293．

[7]李疆，胡芳名，张智俊，等．扁桃主要生物学特性的观测[J]．经济林研究,2003,21（3）:39～40．

[8]乔园园，王学农，郭兆峰，等．巴旦木脱青皮机的设计[J]．新疆农机化，2013（5）:1～3．

[9]乔园园，郭兆峰，牛长河，等．6TB－400型巴旦木脱青皮机的优化设计[J]．新疆农机化，2014（1）:21～30．

Almonds size characteristic and the peel off parameters

Qiao Yuan-yuan,Nui Chang-he,Shi xin,Liu Xiang-dong,Yang Hui-min,Tuluhong·Tuerdi, Wang Xue-nong
（Xinjiang academy of agricultural sciences,Institute of mechanization,Urumchi 830091 XinJiang,China）

Through test analysis of green husk almonds mature physical characteristics,determine the almonds institutions to take off the green husk of cylindrical screen and spindle span,sieve tube grid spacing key parameters,such as to be adaptable, high impurity rate of small,to take off the net rate of almondsto take off the green husk machine to lay the theoretical foundation.

Almonds；Size characteristic；Peel off；Parameter Determination

10．13620/j．cnki．issn1007-7782．2015．05．004

S226．4

A

1007-7782（2015）05-0012-03

2015-10-30

自治区专利实施计划项目“巴旦木脱青皮机的研制及产业化”（2014SS1068）；地区科学基金项目“巴旦木脱青皮机理分析及实验研究”（E050601）

王学农