我国荞麦剥壳设备发展现状及展望

来源:用户上传      作者:

　　摘 要 随着生活水平的日益提高，荞麦的保健和药用作用越来越受到人们的重视。剥壳是荞麦米加工的核心环节。生产率、整米率和碎米率是评价荞麦剥壳设备剥壳效果的重要指标。基于此，概述我国荞麦剥壳设备的发展历程，总结我国荞麦剥壳设备的研究成果，分析设备存在的一些不足，并提出了相应的改进建议。
　　关键词 荞麦剥壳设备;发展历程;改进建议
　　中图分类号：S226.2 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.05.073
　　近年来，随着健康合理的膳食观念深入人心，荞麦突出的保健、食疗及药用价值也越来越受到人们的重视[1]。剥壳是荞麦米加工的最重要环节，荞麦剥壳设备的剥壳效果直接影响工厂的经济效益。剥壳效果好坏的主要评价指标为生产率、整米率和碎米率，合适的剥壳方式和较优的剥壳参数能够保证在得到较高生产率的同时，得到较高的整米率和较低的碎米率，从而提高工厂的经济效益[2]。多年来，我国学者致力于探索更适合荞麦的剥壳方式和不同剥壳方式下的最优剥壳参数，以求得到更好的剥壳效果。
　　1 我国荞麦剥壳方式的发展历程
　　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（6QB-150）。剥壳原理为砂盘碾搓式，上砂盘静止，下砂盘高速转动，两砂盘之间留有一定的剥壳间隙;荞麦经分级后，在合适的剥壳间隙及转速下，受到两砂盘的碾搓作用而剥壳[3]。经研究，该设备在最优剥壳参数的条件下，能达到生产率120 kg·h-1，整米率60%左右的同时，碎米率控制在3%以下。
　　1995年，内蒙古农机研究院进行了6QB-500辊筒凹板式荞麦剥壳机的研发。荞麦经分级后随旋转的辊筒流入辊筒与凹板之間的荞麦剥壳工作区，受到二者的搓擦作用而剥壳[4]。
　　2003年，甘肃省平凉普业印刷机械有限责任公司对卧式锥筒剥壳机进行了研究，外锥筒固定，内锥筒转动。荞麦颗粒在内、外锥筒搓擦力的作用下完成剥壳[5]。
　　2013年，西北农林科技大学提出，将以往剥壳方式中的单一剥壳过程分解为先磨削，再剥壳的剥壳过程。提出先将荞麦外壳上较为突出的菱角部分磨削，降低荞麦壳的结合强度，再以较小的力和速度剥壳的剥壳方式[6]。
　　2015年，深圳市五朵梅电子商务有限公司发明了一种砂板、胶辊荞麦剥壳装置，剥壳胶辊和剥壳砂板装置由圆柱形胶辊及平行于胶辊且成105°的两相连砂板组成，荞麦外壳一侧粘在胶辊上，另一侧与砂板相对运动实现剥壳[7]。
　　经过近30年的研究，我国学者对砂盘碾搓式、胶辊凹板式、双辊式、砂板-胶辊式等剥壳方式进行了探索，剥壳方式及相应发明专利繁多，但就剥壳效果而言，目前市场上仍以砂盘碾搓式为主。
　　2 我国荞麦剥壳设备的主要研究成果
　　2.1 剥壳设备本身结构和工作参数对剥壳效果的影响
　　2006年，锦州世琪机械有限公司研发了一种能够精确、微量调整砂盘间隙的结构。将剥壳机上盖的内圈与外圈利用螺纹连接，并调整定砂盘与动砂盘的间隙。该机构在一定程度上解决了由于砂盘间隙难以精确调整，造成的生产率低、碎米率高等问题[8]。
　　2013年，刁斯琴等[9]用试验方法探究了不同荞麦粒径所对应的剥壳机最优工作参数，得出最优剥壳转速为1 038.4 r·min-1;找到了4.0～5.0 mm粒径的五级荞麦分别对应的最佳剥壳间隙。
　　2017—2019年，陈伟等[10-11]改进l砂盘间隙调整机构和外圈材料，并将原有一对砂盘改进为两对砂盘。试验表明，改进后的出米率提高了10%～25%。
　　2.2 荞麦剥壳工艺流程对剥壳效果的影响
　　2007年，孙晓静等[12]对浸湿-橡胶盘式剥壳方法进行了研究，验证了将苦荞置于温水中浸泡，去水后以橡胶盘剥壳的工艺是可行的。并以试验的方式得到了对于粒径为3.6～3.8 mm苦荞原料的最优剥壳参数。
　　2011年，李红梅等[13]研究了苦荞米加工过程中浸泡和蒸煮时间对熟化度、熟化后苦荞含水率、剥壳率和整米率的影响，得出苦荞浸泡时间≥4 h、蒸煮时间≥30 min和浸泡时间≥5 h，蒸煮时间≥20 min，都能使苦荞熟化度达到100%，且熟化后苦荞含水率为24.0%～26.0%，此时剥壳效果最佳。
　　总的来说，我国学者对于荞麦剥壳设备的研究范围主要集中在剥壳前的预处理工艺及剥壳机工作参数等环节中，其他部分的研究工作还有待加强。
　　3 我国荞麦剥壳设备发展趋势
　　3.1 探究能耗更低、生产率更高的剥壳方式
　　经过近30年的发展，砂盘碾搓式剥壳设备已成为荞麦加工市场的主流，但该设备存在的生产率低（120 kg·h-1）、能耗高（生产1 t荞麦米需50～70 kW·h电）等问题，在一定程度上限制了厂家的利益。因此，突破已有的剥壳方式，探寻新的、更适合荞麦的剥壳方式是很有必要的。如对先磨削、再剥壳的剥壳方式深入研究，通过试验验证该剥壳方式是否可行，并找到合适的磨削方式和磨削力的大小，或可利用高速摄影技术拍摄并记录砂盘间隙中的荞麦剥壳过程，统计并分析荞麦壳的破裂方式及荞麦米从荞麦壳中剥出的方式，以此作为依据设计更适合的剥壳方式。
　　3.2 进一步完善剥壳设备的除尘效果
　　荞麦剥壳成套设备中虽已加入除尘设备，但仍不能保证无尘或浓度降低到对工人无害的程度。因此，加大对除尘系统的研究，进一步降低剥壳设备的粉尘逸出是很有必要的。如将已经相当成熟的静电除尘技术应用到荞麦剥壳设备的除尘系统中，进一步改善除尘效果。
　　3.3 引入在线检测技术，自动反馈调节剥壳设备工作参数
　　随着电子控制技术的发展和应用，在线识别与检测、智能控制调节系统等逐渐成为一些农机的重要组成部分。目前，我国荞麦米加工过程中，仍然依靠工人凭经验调整进料流量、剥壳转速和剥壳间隙等工作参数，常由于工作参数调整不当，造成生产效率低、耗能高或碎米率高、损失大等问题。刘广硕等[14]和吕少中等[15-16]分别提出了一种基于机器视觉的荞麦剥壳效果在线检测设备和检测方法，采用工业相机在线拍照，图像处理识别剥壳后混合物中整荞麦米、未剥壳荞麦、碎米个数来在线检测整米率、碎米率，实现了荞麦剥壳效果的在线检测。今后可据此深入研究，将图像识别等在线检测技术引入荞麦剥壳生产工艺中，自动反馈调节荞麦剥壳机的工作参数。 　　4 结论
　　1）我国荞麦剥壳设备的发展历程中，相继出现了砂盘碾搓式、离心撞击式、胶辊凹板式、双辊式和锥筒式等剥壳设备，市场上主要以砂盘碾搓式为主。
　　2）我国学者对于荞麦剥壳设备的研究主要集中在剥壳设备的剥壳方式、工作参数及剥壳工艺对剥壳效果的影响上，范围虽然不够宽泛，但成果显著，能够在一定程度上指导实际生产。
　　3）在今后的科研工作中，应通过试验对先磨削、再剥壳的剥壳方式的可行性加以验证;加大荞麦及荞麦壳的力学特性及破坏特性等基础研究，利用高速摄影技术统计并分析荞麦壳的破裂方式及荞麦米从荞麦壳中剥出的方式;将静电除尘技术应用到荞麦剥壳设备的除尘系统中;将在线流量监测技术、图像处理与识别技术等应用到荞麦剥壳设备中，实现工作参数的精确、自动调整。
　　参考文献：
　　[1] 侯雪梅，袁仲.荞麦的营养保健功能与开发利用[J].农产品加工（学刊），2014（1）：73-75.
　　[2] 于丽萍.荞麦米的加工[J].西部粮油科技，2002（5）：43-44.
　　[3] 陈维章.荞麦米的加工[J].农村实用工程技术，1999（10）：35.
　　[4] 冯爱莲，王志强，高喜臣.荞麦脱壳机的研制[J].农村牧区机械化，1995（2）：13-14.
　　[5] 车文春.全自动荞麦脱壳机械设备的研制[J].甘肃科技，2003（5）：19-20，11.
　　[6] 朱新华，郭文川，贾云鹏，等.一种苦蕎麦非热脱壳方法及其脱壳装置：中国，CN103920555A[P].2014-07-16.
　　[7] 张恺翔，陈玮琳，李续.一种砂板、胶辊荞麦剥壳装置：中国，CN205731349U[P].2016-11-30.
　　[8] 梁栋.微调式荞麦脱壳机：中国，CN1986062[P].2007-06-27.
　　[9] 刁斯琴，杜文亮，隋建民，等.剥壳间隙对荞麦整半仁率的影响规律[J].食品与机械，2013（3）：191-193，221.
　　[10] 陈伟.基于低损高效的荞麦籽粒剥壳机理及剥壳机性能试验研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2019.
　　[11] 陈伟，杜文亮，政东红，等.荞麦剥壳机性能参数试验研究[J].中国农业大学学报，2017，22（7）：107-114.
　　[12] 孙晓靖，杜文亮，赵士杰，等.苦荞麦脱壳方法的试验[J].农业机械学报，2007（12）：220-222.
　　[13] 李红梅，胡俊君，李云龙，等.苦荞米及萌动苦荞米加工工艺研究[J].食品工业科技，2011（12）：362-364.
　　[14] 刘广硕，杜文亮，吕少中，等.荞麦剥壳效果在线检测装置的设计与试验[J].农机化研究，2017，39（3）：121-124.
　　[15] 吕少中，杜文亮，陈震，等.基于机器视觉的荞麦剥壳性能参数在线检测方法[J].农业机械学报，2019，50（10）：35-43.
　　[16] 吕少中.基于机器视觉的荞麦剥壳性能参数在线检测方法研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2019.
　　（责任编辑：赵中正）
　　收稿日期：2020-01-17
　　作者简介：刘广硕（1989—），男，河北承德人，硕士，助教。研究方向为机电一体化技术。E-mail： liugsh201336@126.com。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15218799.htm