全自动化荞麦脱壳机械设备的研究

薛 荣

（山西省农业机械发展中心，山西太原 030000）

0 引言

荞麦起源于中国，作为一种传统作物，在全世界广泛种植。全球荞麦种植面积每年大约700万～800万hm2，总产量约500万～600万t。我国是荞麦的生产大国，荞麦种植面积和总产量均居世界第二位。近年来农业、医学及食品营养学等方面的研究表明，荞麦具有较高的营养价值、药用价值和饲用价值。荞麦营养价值很高，不仅含有丰富的膳食纤维，同时富含铁、锌、磷、钙等微量元素，另外，维生素、赖氨酸、氨基酸等营养物质也较为丰富。荞麦具有良好的饲喂效果，可直接饲喂，也可制成青干草、调制加工成青贮料等，是我国重要的饲料资源。从药用价值来讲，荞麦可以有效地降低人体中的血脂、血糖和胆固醇的含量，对高血压、动脉硬化等疾病有很好的预防和治疗作用。随着人们生活水平的提高和科学膳食观念的普及，对功能与健康食品的需求将不断提升，我国荞麦产业将进入快速发展轨道。

随着荞麦药食功能的不断开发，荞麦枕、荞麦茶等产业兴起，且市场需求呈逐年增长趋势。在美国市场上，一个荞麦枕的价格在40～50美元之间，呈现出皮比米贵的有趣现象。剥壳是荞麦加工的最重要环节，荞麦剥壳技术直接决定着剥壳效果。目前我国荞麦脱壳技术还不成熟，资源利用率较低，限制了行业的发展。在农村，由于没有专门的脱壳机械，在加工荞面时，常采用立式砂辊碾米机，通过调整米刀和米辊的间隙，对荞麦进行脱壳处理。用碾米机脱壳可以去掉一部分壳，但破损率较大，脱去的壳多呈碎状物，与荞麦米混合在一起，不能很好地分离。加工出来的面粉中因残留有与面粉颗粒度大小相等的壳皮粉碎物，色泽发黑，口感粗糙，面粉品质较差。20世纪90年代初，内蒙古农牧学院研制了我国第一台荞麦剥壳机，剥壳原理是砂盘碾搓式，后续又开发出辊筒凹板式、锥筒式剥壳机[1]，采用这些方法对荞麦脱壳时，存在生产率低、能耗高等问题，且由于壳面分离不好，需要进行多次清选，才能得到少部分较完整的壳，物料损耗高，降低了荞麦的综合利用价值。

目前，国内市场上常用的荞麦脱壳机有两种：大型全自动荞麦脱壳机和小型半自动荞麦脱壳机。进口的大型全自动荞麦脱壳设备虽脱壳好、效率高，但价格昂贵、占地面积大，对厂房要求和资金投放有着较高的要求，不适应于农村小作坊使用。市场中的小型荞麦脱壳机虽体积小、价格低，但大都是半机械化的，自动化程度低，成壳率也较低，作业时许多工序需要人工完成，加工效率低，人工成本高，成品品质达不到出口要求。综上所述，为解决现有荞麦脱壳设备存在的一些技术问题，拟研发一种小型全自动荞麦脱壳机。

1 加工工艺研究

荞麦加工的主要流程是除杂、脱壳、分选。全自动荞麦脱壳机主要由风选设备、对辊研磨、平面筛、吸风分离器等几部分组成。除杂工艺中风道的设计和风的走向会直接影响原粮的除杂效果，风道中风速设计应大于轻杂质的悬浮速度而小于物料的悬浮速度，风穿过物料流，原料中的杂质随气流进入袋式除尘器，净料在重力作用下入磨。脱壳采用对辊研磨技术，为保证成壳率，对磨辊进行了拉丝处理。相较于砂盘碾搓式、辊筒凹板式、锥筒式等脱壳工艺，该工艺更多考量脱壳中整壳率的提升。脱壳部分采用可调解式设计，可根据物料情况改变磨辊间隙，达到理想脱壳效果。荞麦经过磨辊脱壳后，荞麦米、荞麦壳、未被脱壳的荞麦籽的混合物在风力作用下，进入分选流程以进行下一步分离。根据物料特点，采用单仓平面筛对混合物进行分选，平筛上有不同孔径的小孔。混合物经过筛理后，分离出的荞麦壳、大荞仁经刹克龙除尘、提运后，经闭风器口排出并打包，而未脱净的小粒荞麦籽在经过风选后，再次入磨脱皮[2]。未被筛选出的小荞仁与少量细粉将被提入吸风分离器，依据不同比重物质的悬浮速度不同的原理进行分离，分离出的小荞仁经刹克龙落下净粒料，而细粉经刹克龙提运后，经闭风器口排出后被打包收集。

小型全自动荞麦脱壳机，配备风力输送设备，从上料、清选、脱壳到筛选出成品整个过程可实现自动完成，自动化程度高，大大降低人力成本。该设备占地面积小、操作简便、出米率高、成壳率高、壳米分离干净，同时具备整体噪声低、物料损耗低、除尘效果好等优点，综合性能优越。加工工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

2 关键部件设计

2.1 拉丝磨辊

全自动荞麦脱壳机的主要设计目标是提高荞麦脱壳的整壳率。磨辊是荞麦机脱壳的主要工作部件。由于荞麦仁的后续用途主要是加工成荞麦粉，因此对加工出的荞麦仁颗粒的完整度要求并不高。经过方法论证，对磨辊表面进行拉丝处理，可以进一步提高荞麦整壳的完整率。拉丝后的磨辊带有钢而密的弱齿，在这些弱齿相向运动产生的搓擦力的作用下，荞麦壳被完整剥离。同时使用该脱壳机加工出的荞麦米纯度高，磨出的荞面色泽青白，口感柔软爽滑，有劲道。此项技术创新既能提高荞麦面粉质量，又能提高荞麦壳的综合利用价值。经试验，此荞麦脱壳机脱壳完整率大于85%。

2.2 平面筛

平面筛带有一定的倾斜角度，在偏心轮带动下作往复运动。筛片下面增加弹力球设计，有效减少糊孔现象。荞麦脱壳后在风力输送作用下进入筛箱后进行分级筛选，分选出荞麦壳、大粒荞麦米、小粒荞麦米和细粉等成品。

2.3 风力输送设备

成品的收集和输送均采用气力输送的方式，既可以达到良好的除尘效果，又保证了物料的输送和收集。采用这种方式大大简化了设备结构，提高了加工效率。

3 效益分析

3.1 经济效益

小型全自动荞麦脱壳机与传统脱壳机相比，成壳率提高50%，荞麦米增加20%。按荞麦产150 kg/667m2计算，荞麦米重105 kg/667m2，荞麦壳重45 kg/667m2。按85%的成壳率计算，150 kg荞麦经该设备脱壳后，成壳38.25 kg，按售价8元/kg计算，收益306元，与传统荞麦脱壳机成壳率35%相比，荞麦壳收益可增加180元/667m2。使用该设备后，荞麦米可增加20%，荞麦面可增磨12.6 kg，按售价16元/kg计算，增收201.6元。两项合计，荞麦可增加收益381.6元/667m2，经济效益可观。

3.2 社会效益

3.2.1提高荞麦的综合利用率，延长荞麦产业链条。此设备生产效率高，加工质量好，有效提高了荞麦壳的成壳率、面粉的纯净度及其他荞麦农副产品的品质，提升了荞麦产品的附加值，推动了荞麦种产销产业链的不断发展。

3.2.2节本增效，为荞麦种植户就近加工提供了便捷。由于原料的限制，荞麦加工大部分为小型作坊式生产[3]。在农村，青壮年外出务工，老人留守是常态。人工成本逐年增高、加工后产品质量差、收益低，影响了农户种植的积极性。小型全自动荞麦脱壳机解决了农村荞麦加工过程中人手不足、生产环境差、无法大量生产的问题。

3.2.3带动相关产业的发展。此设备的研发及推广能够有效推动荞麦种植业、副产品加工业及其他相关行业的快速发展，对增税创汇、转移劳动力、促进我省贫困地区经济快速发展有着重要作用。

3.3 生态效益

荞麦生长适应性强、抗逆性强，生长发育快，在改良土壤、抑草等生态调节方面也有很好的效果，在作物布局中有着特殊的地位。荞麦全身都是宝，从粮食资源到养地增产，从农业到养殖业，从食品工业到轻化工生产，从食药同源到防病疗疾都有着十分重要的地位。在山西省特色农业发展中，荞麦占据重要位置。

4 结语

荞麦是我国的重要粮食资源，因其特有的营养保健及药用价值日益成为杂粮开发的焦点。全自动化荞麦脱壳机相比其它现有加工设备，不仅生产效率高，减少了因处理不当产生的物料损耗，且有效提高成品品质，增强了荞麦产品的市场竞争力。预计该机投放市场后，将进一步推进荞麦制成品的研发，延伸荞麦系列产品货架期，极大提高原荞的商品率，对推进乡村产业发展和农业特色转型将会起到积极有效的推动作用。