关于牡丹籽脱壳加工工艺的探讨

梁栋

摘 要 牡丹籽虽然是一种花的果实，但是，随着他所含的各种人体所必须成分的逐步被认识 ，使得人们在非常重视健康，养生与食疗的今天，牡丹籽油又得到了高度的重视。进而如何提高牡丹籽的脱壳效果，又成为了迫在眉睫的新课题。

关键词 清理 分级 脱壳 分选

中图分类号：TQ28 文献标识码：A

1背景介绍

油用牡丹是一种灌木植物。野生的牡丹主要分布于陕西省太白山一带、延安万花山、山东省菏泽、聊城、河南省洛阳、安徽省亳州市、铜陵市凤凰山、甘肃省等。现在用于生产中的油用牡丹仅有凤丹和紫斑两个品种，其中紫斑又分为嫁接和实生品种。

油用牡丹是一种新兴的木本油料作物，具备突出的“三高一低”的特点：高产出（五年生亩产可达300公斤，亩综合效益可达万元）、高含油率（籽含油率22%）、高品质（不饱和脂肪酸含量92%）、低成本（油用牡丹耐旱耐贫瘠，适合荒山绿化造林、林下种植；一年种百年收，成本低）。牡丹籽油中含有丰富的亚油酸所占比例为23.34%。

亚油酸是细胞的组成成分，特别是参与线粒体及细胞膜磷质的合成。缺乏亚油酸可能导致线粒体肿胀、细胞膜机构、功能的改变、膜透性、脆性增加。

亚油酸与脂质代谢关系密切。体内的胆固醇要与脂肪酸结合才能在体内转送进行正常代谢。亚油酸缺乏后胆固醇转送受阻不能进行正常代谢，就会在体内沉积，最终导致疾病。

亚油酸是合成前列素的必须前提，体内缺乏亚油酸，组织形成前列素的能力就会减退。亚油酸还会对由于X射线引起的一些皮肤损伤有保护作用。

牡丹籽油不但能够预防心脑血管疾病，还有治疗脂肪肝的奇特功效。

亚油酸的另一个功效就是组成细胞膜的原材料。组成细胞膜的材料就是不饱和脂肪酸。亚油酸有强化新陈代谢，增强细胞活力的功能。

牡丹籽油不仅营养丰富还含有丰富而独特的生物活性物质， -亚麻酸是人类生命进化过程中最基本、最核心的物质是合成细胞膜的主要元素，既可内服又可外用，具有活血化瘀、消炎杀菌、促进细胞再生、激活末梢神经、降血压、降血脂、减肥等作用，外用可以美容养颜，消除色素沉积，减少皱纹，使肌肤细腻光洁，富有弹性。外用还对治疗口腔溃疡、鼻炎、关节炎、皮肤病（包括青春痘、脚气、手脚蜕皮、上火起泡、湿疹、红肿、痒疼等）有奇效。

牡丹籽油中含有超过40%的亚麻酸，每天直接内服6—10ml牡丹籽油，对身体大有裨益。素以严苛著称的美国食品与药品管理委员会（FDA）确认 —亚麻酸的14项功能为：降血脂和降血压、增强自身免疫、预防糖尿病、防治癌症、减肥、防脑中风和心肌梗塞、清理血中有害物质和防治心脏病、缓减更年期综合症、提神健脑，增强注意力和记忆力、辅助治疗多发性硬化症、辅助治疗类风湿性关节炎、用于皮肤癣或湿疹、预防与治疗便秘、腹泻和胃肠综合症、饮酒前，内服少许牡丹籽油，还可迅速保护胃、肠和肝功能。

由于牡丹籽油中所含有丰富的生物活性物质，因此，如何高效完整的对牡丹籽进行脱壳，从而，为下一步的榨油提供完整不含种皮的高品质牡丹籽仁。就成为了农产品脱壳行业当前必须解决的主要问题。

2主要工艺流程

牡丹籽脱壳加工成套设备主要由四部分组成：清理、分级、脱壳、分选。

2.1清理、分级

2.1.1清理

由于牡丹籽原料从地里收来后有很多的杂质。如草棍、土块、石头等。首先要对其清理，已获得比较干净的原料后才能进行加工。最终设计出针对牡丹籽原料清理的多功能除杂机，用来清理牡丹籽原料。

2.1.2分级

要想把级分好就要搞清楚筛分，筛分的目的是希望筛子给料中小于筛孔的粒级全部进入筛下产物，但在工业生产条件下，要达到这一目的是很困难的，而筛上产物中或多或少总含有一些小于筛孔的细粒，为了评价筛分进行的完全程度，引入筛分效率，即指实际得到的筛分产物中与给料中所含小于筛孔的物料质量之比。

其中： a—给料中小于筛孔尺寸之含量，%；

b—筛上产物中小于筛孔尺寸之含量，%；

c—筛下产物中小于筛孔尺寸之含量，%。

如何提高筛分效率一直是选矿厂破碎车间的重要问题之一。实践证明，提高筛分效率的途径可从如下几方面入手：

（1）采用大规格筛子。大型圆振动筛增加了振动力和振幅，使筛板对物料的冲击应力和剪切应力增大以克服矿粒之间的黏着力，也减少了筛面的堵塞，使被筛物料快速完成松散、分层和透筛。由于筛子作业条件的改善，提高了筛分效率。

（2）增加筛分面积。筛分实践证明，减少单位筛面上物料量可改善筛分效率。当筛面上实际物料量为筛子能力的约80%时，筛子筛分效率最高。当用筛子做分级设备时，由于细粒级多，应保证有足够筛分面积和适当加长筛面，使长宽比在2：1以上有利于提高筛分效率。

（3）采用合理的倾角，控制物料在筛面上的流动速度。一般讲，倾角大筛面上物料运动速度快、生产能力大，但效率低。要获得较高筛分效率，物料在筛面上运动速度一般控制在0.6m/S以下，故筛面要保持15度左右的倾角。

（4）采用等厚筛分法。随着筛分过程进行，筛面上物料厚度从给料端到排料端逐渐变薄，造成筛面利用率先紧后松的不合理供料现象，为此可采用不同倾角的折线型筛面，以控制物料在筛面各段有不同的运动速度，使物流坡式向前流动，从而提高难筛粒子在排出端的透筛机会。

（5）采用扩大筛孔的多层筛。普通单层筛给料中“难筛粒子”和“阻碍粒子”（大于筛孔粒子）几乎全部从给料端运动到排料端，从而影响了中、细粒物料的分层与透筛。采用从下层到上层筛孔逐渐加大、筛面倾角逐渐减小的多层筛。即对不同粒度的物料用不同倾角和筛孔的筛面，在上层、中层、下层筛面上分别完成物料松散、分层，预筛分和细粒筛分作用，克服筛孔的堵塞，提高筛分效率。

那么经过清理后的牡丹籽原料颗粒大小是不同的，要想牡丹籽脱壳取得很好的效果，必须要对其进行分级，只有同一级别、同样大小的牡丹籽原料同时进行脱壳，才能减少破碎率。要使每个级别的原料里既没有上一级的大颗粒，又没有下级别的小颗粒。为此，经过反复试验，反复改进，最终确定了筛片的形状尺寸以及筛体结构的设计，设计制做出一次性将牡丹籽原料分成5个等级的牡丹籽原料分级筛，不但分级效果好，而且效率高，它涵盖了国内外所有牡丹籽原料，从大的到小，从皮仁之间结合比较紧密的到皮仁间有间隙的。

2.2脱壳

脱壳部分是整个牡丹籽脱壳生产线中最关键的一环，脱壳机是整套设备的心脏。在我们的牡丹籽脱壳成套设备中，涉及到了我们的一项国家已授权的发明专利。即一台荞麦脱壳机。经过反复试验，该机用于牡丹籽脱壳效果极佳。不仅产量高，而且整仁率高。该机的各项指标与其他同类设备相比有显著提高：出仁率为72-75%提高了3个百分点、整仁率99%提高了2个百分点、皮中含仁为0.03%，提高了3个百分点、仁中含籽0.1%提高了3个百分点，他解决了近些年来，在我国牡丹籽加工设备与迅猛发展的牡丹籽深加工要求不匹配的问题，我国以往的牡丹籽加工设备（主要是脱壳设备）存在着很多不足。其表现在：脱壳后的仁破碎大、产量低；仁中含籽皮多，影响油的品质。

因此，摆在我们面前的问题和我们的研究课题就更加清晰了：那就是研制一台能解决上述问题的新型牡丹籽脱壳机。

2.2.1技术方案及原理

本发明的脱壳机所解决的技术问题是，克服现有牡丹籽脱壳机存在的工作间隙难以精确调整（尤其是在开机情况下）、生产效率低、破碎率高等问题，提供了一种工作间隙调整方便、生产效率高、整仁率高的微调式牡丹籽脱壳机。

脱壳机图

本发明有一个作为外罩的外筒体2（见脱壳机图），在外桶中装有内套，内套的中心有一个轴承座1，轴承座中装有转动轴3，转动轴上装有动砂轮4-1，在外筒上部装有上盖，在上盖的下部装有与动砂轮相配的定砂轮4-2，其特殊之处是，所述的上盖由内圈5和外圈6构成，内圈与外圈之间为螺纹连接，利用螺纹将内圈和外圈连接在一起，并通过转动内圈来改变内圈相对外圈的位置，从而对定砂轮4-2与动砂轮4-1之间的间隙进行调整。在外圈上有若干个刻度定位孔，在内圈有一个刻度指针，以实现定砂轮与动砂轮之间的微调。其工作原理即，将已分级的牡丹籽原料由料斗喂入上盖下部定砂轮与动砂轮之间的圆锥型腔，在动砂轮的动力作用下，原料受离心力和摩擦力作用彼此间压力迅速增加并瞬间通过（特定材质、硬度的、粒度的）砂轮脱壳面，使牡丹籽仁破壳而出。

2.2.2关键技术的先进性和突出创新点

（1）内圈与外圈之间用螺纹连接，并在外圈上设置刻度时针，即将内圈与外圈连接在一起，又可调整定砂轮与动砂轮之间的间隙。本发明的内圈相对于外圈转过一周，定砂轮与动砂轮之间的间隙即可改变一个螺距，而内圈转过一个刻度定砂轮与动砂轮之间的间隙变化仅为几道，实现了定砂轮与动砂轮之间的微调，且调整的精度高、简便、快捷，从而使本发明能够适应和加工不同品种、不同饱满程度的牡丹籽，并确保牡丹籽仁的完整性。

（2）定砂轮与动砂轮相配合的一侧采用圆锥形锥面，从而在动砂轮与定砂轮之间形成圆锥形的挤压腔，通过动砂轮的旋转向外挤压物料，增大了出料的压力，使牡丹籽在从中心向四周运动的过程中受到挤压和瞬间短暂的摩擦，这种挤压是物料与物料之间的柔性挤压、摩擦是物料与砂轮之间的短暂摩擦。它既可以使牡丹籽更容易脱壳，脱壳完整，又确保了脱壳的产量，从而大幅度提高了牡丹籽的整仁率，提高了牡丹籽仁的品质。此外，出料压力的增大会使出料量增大，从而提高了生产的效率，适应大规模工业化生产的要求。

（3）在定砂轮与动砂轮相配合的一侧采用圆锥形锥面，因而缩小了两轮之间的摩擦面，减少了摩擦阻力，故动砂轮的旋转速度得到提高，从而进一步增加了产量。由于是食品加工砂轮材料采用了白刚玉，并经过反复试验选定了砂轮最合适硬度、粒度，由于结构和材料的特殊性，该机的各项指标与其他同类设备相比有显著的提高。

2.3分选

分选就是经过清理、分级、脱壳后的牡丹籽是以一种皮壳、仁及未被脱开的牡丹籽的混合物的形式存在。要想得到干净的牡丹籽仁就要将上述三种混合物清楚的各自分开，这就是分选所要达到的目的。

但是，如何能取得好的分选效果，就要将分选与分级联系起来，统筹考虑。根据不同地区的不同物料所具有的外形特征、外皮与内仁的结合紧密度，皮的薄厚来确定分选筛孔与分级筛孔的一一对应关系，只有建立起了他们的对应关系，才能取得好的分选效果，即低的仁中含籽皮率，并且通过风的运用来将牡丹籽脱壳后混合物中的皮壳吸走。然后，通过筛子上面将未脱开的牡丹籽返回循环再脱壳，而筛子的下面就是被筛出的牡丹籽仁了。

2.4规模、功能系统性

牡丹籽脱壳加工是一个系统工程。围绕着脱壳机有很多辅助设备，它包括清理机、分级机、提升机、吸风回料系统、分选机等。其中：清理机是为了把原料中的大小杂质、重杂质、轻杂质处理掉，分级机是为了保证脱壳后的分选效果，把原料按颗粒大小分开。吸风回料系统是为了把脱壳后的皮壳集中起来、分选机是将脱壳后的仁集中起来。这样，就把脱壳后的各种主付产品分别开来，形成一个完整的牡丹籽加工系统。该系统占地面积为16米长、1.8米宽、高3.5米。总销售价15万元（产量：24吨/日）。若是大型设备（产量：150吨/日）。占地面积25米长10米宽。总销售价40万元左右。

3应用情况及分析

牡丹籽虽然是一种传统农作物，但由于其独特的营养价值被认为是世界性的新兴作物。所以在人民生活不断改善、并且非常重视食疗健康的今天，牡丹籽加工设备、其中，主要是脱壳设备前景是非常好的，因为，牡丹籽油的生产才刚刚开始，未来的发展前景是非常美好的。

由于本设备中的核心部件脱壳机是已荣获国家发明专利的产品，其结构和采用的材质上有独到之处，所以近年来在国内外受到客户的广泛认可。

我公司近三年这类脱壳分选成套设备所形成的销售收入已达到近4000万元，其产品主要销售到国内国际两个市场，其中，在国际市场上远销到芬兰、印度、俄罗斯、乌克兰等国家、在国内的脱壳市场更占主导地位，。产品遍及主要产区，包括：甘肃、内蒙、宁夏、四川、河南、河北、辽宁等。为很多经济欠发达地区的农民摆脱贫困，搞深加工出口创汇，提供良好的设备。其对社会的直接经济和社会效益包括：可为社会创造近千个就业岗位、可为国民经济每年创产值五千万元、为国家创汇近百万元。可以预计随着人们对健康食疗的逐步认识，牡丹籽脱壳设备必将在国内国际两个市场上取得更大的成果，为社会做出更大贡献。