银杏叶粉碎力学特性分析

摘要：为分析银杏叶的剪切力学特性，以新鲜银杏叶、自然风干银杏叶、干燥银杏时为材料，测定银杏叶破碎所需要的最小剪切力。试验结果表明：新鲜银杏叶破坏所需剪切力最大;热风干燥后的银杏叶的剪切力较小，为自然风干的25%;以干燥银杏叶作为原料，有利于提高粉碎效果。

关键词：粉碎;银杏叶;试验;剪切力;干燥

中图分类号：R283    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）04-0032-03

银杏叶作为一种常见的药材，具有很高的研究价值。在生产银杏叶药品和银杏叶保健品的过程中，需要对银杏叶进行合理粉碎。若粉碎效果不理想，将直接影响有效成分的提取质量。为此，在分析银杏叶物理性质和生物学特征的基础上，测定银杏叶破碎所需要的最小剪切力，获取剪切力与位移的关系曲线，旨在为分析银杏叶的粉碎力学特性提供依据。

1 材料与设备

1.1 试验材料

新鲜银杏叶（平均含水率71.1%）、自然干燥银杏叶（平均含水率8%～10%）、热风干燥银杏叶（平均含水率<5%），均采自沈阳农业大学校园内栽种的银杏树。

1.2 仪器与设备

DHG-6023A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司;CM7-8102型微机电子万能试验机：美特斯工业系统有限公司。

1.3 样品预处理

1.3.1 新鲜银杏叶 为保证试验结果的准确性，分别从不同区域、不同年龄的银杏树上采集新鲜银杏叶各6片，并保持叶片完整。

1.3.2 自然风干银杏叶 于秋季收集银杏树落叶，并在正常条件下保存，银杏叶的含水率在8%～10%之间。试验前，挑选厚度均匀、表面没有褶皱和压痕的完整叶片。

1.3.3 热风干燥银杏叶 挑选厚度均匀、表面没有褶皱和压痕的自然风干银杏叶，置于热风干燥箱内，于70 ℃下干燥30 min，使银杏叶的含水率低于5%。为防止环境中的水分影响干燥结果，干燥叶片密封保存。

1.4 试验方法

设置万能试验机的入口载荷为0.1 N，速度为10 mm/min。将裁纸刀安装在万能试验机的夹具上，紧固刀具，保证刀面与下平面平行。

试验时，分别取新鲜叶片、自然风干叶片和干燥叶片，置于电子万能试验机上剪切。测定时，分别沿叶脉方向剪切（纵切）和垂直于叶脉方向剪切（横切），利用微机系统采集试验数据，实时画出载荷与位移的关系曲线，自动求出试验参数并输出报表。

为保证试验的准确性，每个试验重复3次，结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 银杏叶的生物组织结构

银杏叶长3～12 cm，宽5～15 cm，叶基楔形叶柄长2～8 cm。完整的叶片呈扇形，多皱折，上缘呈不规则的波状弯曲，有的中间凹入，凹入深度可达叶长度的4/5。具二叉状平行叶脉，细而密，叶片表面在正常情况下光滑无毛。

银杏叶横向结构结实，纵向撕裂较易。银杏叶中含有较多的植物纤维和致密的细胞壁，这些成分使得银杏叶较其他植物的叶片硬。银杏叶的干叶片很容易吸收水分并变得比较柔软。含水率较高时，银杏叶不易折断，但干燥后的叶片容易折断，且很脆。

2.2 剪切力学特性分析

破坏剪切力是银杏叶粉碎过程中的重要力学参数之一。结合银杏叶的生物组织结构进行剪切力学特性试验，测定结果见表1。为更加直观地展现变化规律，绘制载荷与位移的关系曲线，详见图1。

从表1和图1可以看出：自然风干的银杏叶破碎所需的最大剪切力为13.31 N，比新鲜叶片（8.46 N ）和热风干燥（2.685 N）叶片所需剪切力都大;干燥后的杏叶最容易被破坏，剪切力仅为自然风干的25%。这说明银杏叶含水率越低，越容易被破坏。

通過试验数据还可以看出，叶片沿叶脉方向破碎所需的剪切力比垂直于叶脉方向小，说明银杏叶较容易沿着纵向撕裂。

3 结论与讨论

通过银杏叶剪切力学特性试验可以得知，新鲜银杏叶破坏所需剪切力为8.46 N，自然风干银杏叶为10.71 N，热风干燥银杏叶为2.685 N。自然风干的银杏叶剪切力比较大，而热风干燥后的银杏叶的剪切力要小很多，仅为自然风干的25%。这说明以干燥银杏叶为原料，有利于提高粉碎效果。

自然风干的银杏叶含有一定水分，破坏时所需要的剪切力比较大，而新鲜银杏叶却因较高的含水率而不易被粉碎。在银杏叶剪切过程中，与垂直于叶脉方向相比，沿叶脉方向所需的剪切力小。这说明减小银杏叶根部和叶柄的比例，有利于减少粉碎过程中的能源消耗。

参考文献

[1] 甄真.中药超微粉碎技术的应用[J].卫生职业教育，2014，32（24）：156-158.

[2] 韦鸿钰，朱立学，马稚煜.药用银杏叶超微粉碎工艺优化[J].农机化研究，2013，35（3）：184-187.

[3] 罗泰然.银杏叶总黄酮类成分提取工艺研究进展[J].种子科技，2018，36（12）：104-105.

[4] 钱珊珊，桂双英，杨满琴，等.中药超微粉碎技术的研究进展[J].陕西中医药大学学报，2019，42（3）：136-140.

Analysis of Mechanical Characteristics of Crushing Ginkgo Leaves

LI Hailong

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In order to analyze the cutting mechanical characteristics of Ginkgo leaves， the minimum cutting force needed for the crushing of Ginkgo leaves was determined by using fresh Ginkgo leaves， natural air-dried Ginkgo leaves and dried Ginkgo leaves as materials. The results show that： The cutting force of fresh Ginkgo leaves is the largest; The cutting force of Ginkgo leaves after hot air drying is less， which is 25% of natural air drying; The drying of Ginkgo leaves as raw material is helpful to improve the crushing effect.

Key words： crushing; Ginkgo leaf; test; cutting force; dry

收稿日期：2020-11-12

作者简介：李海龙（1987—），男，硕士，工程师，从事农业机械方面的研究工作。