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摘要：以坚果机械剥壳技术为切入点，系统论述挤压法、撞击法、撕搓法和碾搓法的剥壳原理、影响因素及适用范围，简单介绍典型机械剥壳机构的结构组成，为坚果机械剥壳技术的发展及剥壳设备的开发提供参考。
关键词：坚果；机械；剥壳；方法
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0042-02
坚果营养丰富，且多数具有药用价值，深受人们青睐，随着人民生活水平的提高，其市场需求量呈逐年增加的趋势。坚果是一种特殊的农业物料，通常具有坚硬或柔韧的外壳，如核桃、板栗、杏仁、莲子、白果、松籽、瓜子等。坚果仁外层的果壳主要由木素、纤维素和半纤维素组成，特点是质地坚硬、外形不规则，较难实现果壳与果仁的高质量剥离。因此，坚果机械剥壳一直是坚果深加工行业面临的重要技术难题。不同种类坚果的外壳组成成分和性质差异较大，导致其力学特性有很大差别，剥壳方法也不尽相同。系统阐述各种坚果机械剥壳方法的原理及技术特点，分析坚果剥壳机的研究与应用现状，为坚果剥壳技术的研究及机械剥壳设备的研发提供理论参考。
1 坚果机械剥壳方法类型
坚果机械剥壳是通过机械对坚果施加力的作用，使果壳破碎，并对坚果进行挤压、揉搓、剪切或碰撞等，从而实现仁与壳的分离。目前，根据坚果剥壳原理的不同，可将机械剥壳方法分为挤压法、撞击法、撕搓法和碾搓法等。
2 坚果机械剥壳方法研究现状
2.1 挤压剥壳法
挤压法剥壳一般是借助压辊的挤压作用使坚果壳破碎，适用于外壳较脆且壳、仁间隙大的坚果，常见设备有杏仁破壳机、核桃破壳机等。利用挤压破壳原理，朱立学、罗锡文等研制了轧辊-轧板式银杏脱壳机，脱壳率可达70%，破碎率小于12%，壳中含仁率和果仁含壳率分别为10%和8%，脱壳效果较好。史建新、高大中等研制的6HP-150型核桃破壳机，主要由导向机构、破壳机构、分级滚筒、传动机构等组成，如图1所示。其依靠核桃自身的重力实现物料传送，使核桃由料斗进入锥形分级滚筒，并沿锥体轴线由小向大排列，由锥形分级滚筒实现不同大小核桃的分级；锥形滚筒带动核桃旋转并落到导向辊，从而进入挤压滚筒，在挤压滚筒的挤压作用下破壳，实现核桃的壳、仁分离。
挤压式坚果剥壳法的工作原理如图2所示。右侧齿盘和左侧弧齿板的斜面倒角为45°，根据破壳的物料大小，设定一等的间距为L，齿盘和齿板上分布着一定尺寸的小齿。当坚果进入挤压滚筒后，旋转的齿盘带动坚果一边旋转一边向下压入，随着间隙的逐渐减小，坚果挤压变形逐渐增加，在齿部挤压力的作用下，达到碎壳的作用。挤压机构的间隙大小是影响坚果破碎率和脱壳率的重要因素，挤压力的大小也直接影响着果仁的完整率，因此，挤压法容易导致坚果仁和壳粘连。
2.2 撞击破壳法
撞击法剥壳是通过离心力作用，使高速运动的坚果撞击到固定挡板上，并受力发生变形，利用壳、仁具有的不同力学特性使果壳破裂，从而达到剥壳的目的。这种剥壳方法适用于仁、壳间隙较大，结合力小，且外壳较脆的物料。该破壳方法的缺点是，撞击力过大，易导致果仁破碎，进而使果壳和果仁的碎屑相互粘附，难以分离；撞击力过小，则达不到剥壳的目的。
典型的撞击式剥壳机结构如图3所示。剥壳执行部件是转盘和挡板。果实一般以一定的速度从可调节料门落下，再经高速旋转转盘的叶片导向和加速作用，以较快的速度脱离转盘并撞击壁面，使坚果外壳产生变形和裂纹；当坚果离开壁面时，因果壳与果仁具有不同的弹性和力学特性，较脆的果壳在裂纹处产生破裂，从而实现果壳与果仁的分离。
2.3 碾搓剥壳法
碾搓法剥壳是通过碾压和搓擦的方法完成对坚果的剥壳。典型的工作原理是，坚果在固定磨片和运动磨片间受到强烈的碾搓作用，磨片的牙齿不断地对外壳进行切削，摩擦力和剪切力的共同作用使果壳产生裂纹直至碎裂，从而达到脱壳的目的。这种剥壳方法主要适用外壳硬度低、果仁不易碎裂的坚果，影响剥壳效果的主要因素有物料含水率，坚果籽粒均匀度，圆盘直经及转速，磨片间的工作间隙以及磨片上齿的形状、大小等。
2.4 撕搓剥壳法
撕搓法剥壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行撕搓，从而实现脱壳的一种方法。工作时，橡胶辊筒以不同转速相对转动，辊筒表面间存在一定的线速差，坚果进入工作区后与两辊面相接触，并随着辊的转动进入两辊间，由于橡胶辊的摩擦系数较大，故坚果同时受辊的摩擦力和辊面法向挤压力的作用产生破裂，在两橡胶辊反向撕搓力的作用下完成脱壳过程。该种方法适用于外壳柔韧性较高的坚果，影响其剥壳效果的主要因素有两辊的线速差、间隙，辊面硬度、橡胶辊直径等。
参考文献
[1] 吕小莲，吕小荣，张孝琼.坚果剥壳机具的研究现状与分析[J].食品工业科技，2011，32（8）：485-488.
[2] 张林泉，龚丽.剥壳机具的现状及效果改进方法的探讨[J].食品与机械，2006，22（4）：72-74.
[3] 杜文华.带壳物料脱壳技术研究初探[J].太原师范学院学报，2003，2（1）：58-61.
[4] 张艳华，党新安.板栗脱壳设备的研究与开发[J].机械，2004，31（7）：45-47.
[5] 朱立学，罗锡文，刘少达.轧辊—轧板式银杏脱壳机的优化设计与试验[J].农业工程学报，2008，24（8）：139-142.
关键词：坚果；机械；剥壳；方法
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0042-02
坚果营养丰富，且多数具有药用价值，深受人们青睐，随着人民生活水平的提高，其市场需求量呈逐年增加的趋势。坚果是一种特殊的农业物料，通常具有坚硬或柔韧的外壳，如核桃、板栗、杏仁、莲子、白果、松籽、瓜子等。坚果仁外层的果壳主要由木素、纤维素和半纤维素组成，特点是质地坚硬、外形不规则，较难实现果壳与果仁的高质量剥离。因此，坚果机械剥壳一直是坚果深加工行业面临的重要技术难题。不同种类坚果的外壳组成成分和性质差异较大，导致其力学特性有很大差别，剥壳方法也不尽相同。系统阐述各种坚果机械剥壳方法的原理及技术特点，分析坚果剥壳机的研究与应用现状，为坚果剥壳技术的研究及机械剥壳设备的研发提供理论参考。
1 坚果机械剥壳方法类型
坚果机械剥壳是通过机械对坚果施加力的作用，使果壳破碎，并对坚果进行挤压、揉搓、剪切或碰撞等，从而实现仁与壳的分离。目前，根据坚果剥壳原理的不同，可将机械剥壳方法分为挤压法、撞击法、撕搓法和碾搓法等。
2 坚果机械剥壳方法研究现状
2.1 挤压剥壳法
挤压法剥壳一般是借助压辊的挤压作用使坚果壳破碎，适用于外壳较脆且壳、仁间隙大的坚果，常见设备有杏仁破壳机、核桃破壳机等。利用挤压破壳原理，朱立学、罗锡文等研制了轧辊-轧板式银杏脱壳机，脱壳率可达70%，破碎率小于12%，壳中含仁率和果仁含壳率分别为10%和8%，脱壳效果较好。史建新、高大中等研制的6HP-150型核桃破壳机，主要由导向机构、破壳机构、分级滚筒、传动机构等组成，如图1所示。其依靠核桃自身的重力实现物料传送，使核桃由料斗进入锥形分级滚筒，并沿锥体轴线由小向大排列，由锥形分级滚筒实现不同大小核桃的分级；锥形滚筒带动核桃旋转并落到导向辊，从而进入挤压滚筒，在挤压滚筒的挤压作用下破壳，实现核桃的壳、仁分离。
挤压式坚果剥壳法的工作原理如图2所示。右侧齿盘和左侧弧齿板的斜面倒角为45°，根据破壳的物料大小，设定一等的间距为L，齿盘和齿板上分布着一定尺寸的小齿。当坚果进入挤压滚筒后，旋转的齿盘带动坚果一边旋转一边向下压入，随着间隙的逐渐减小，坚果挤压变形逐渐增加，在齿部挤压力的作用下，达到碎壳的作用。挤压机构的间隙大小是影响坚果破碎率和脱壳率的重要因素，挤压力的大小也直接影响着果仁的完整率，因此，挤压法容易导致坚果仁和壳粘连。
2.2 撞击破壳法
撞击法剥壳是通过离心力作用，使高速运动的坚果撞击到固定挡板上，并受力发生变形，利用壳、仁具有的不同力学特性使果壳破裂，从而达到剥壳的目的。这种剥壳方法适用于仁、壳间隙较大，结合力小，且外壳较脆的物料。该破壳方法的缺点是，撞击力过大，易导致果仁破碎，进而使果壳和果仁的碎屑相互粘附，难以分离；撞击力过小，则达不到剥壳的目的。
典型的撞击式剥壳机结构如图3所示。剥壳执行部件是转盘和挡板。果实一般以一定的速度从可调节料门落下，再经高速旋转转盘的叶片导向和加速作用，以较快的速度脱离转盘并撞击壁面，使坚果外壳产生变形和裂纹；当坚果离开壁面时，因果壳与果仁具有不同的弹性和力学特性，较脆的果壳在裂纹处产生破裂，从而实现果壳与果仁的分离。
2.3 碾搓剥壳法
碾搓法剥壳是通过碾压和搓擦的方法完成对坚果的剥壳。典型的工作原理是，坚果在固定磨片和运动磨片间受到强烈的碾搓作用，磨片的牙齿不断地对外壳进行切削，摩擦力和剪切力的共同作用使果壳产生裂纹直至碎裂，从而达到脱壳的目的。这种剥壳方法主要适用外壳硬度低、果仁不易碎裂的坚果，影响剥壳效果的主要因素有物料含水率，坚果籽粒均匀度，圆盘直经及转速，磨片间的工作间隙以及磨片上齿的形状、大小等。
2.4 撕搓剥壳法
撕搓法剥壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行撕搓，从而实现脱壳的一种方法。工作时，橡胶辊筒以不同转速相对转动，辊筒表面间存在一定的线速差，坚果进入工作区后与两辊面相接触，并随着辊的转动进入两辊间，由于橡胶辊的摩擦系数较大，故坚果同时受辊的摩擦力和辊面法向挤压力的作用产生破裂，在两橡胶辊反向撕搓力的作用下完成脱壳过程。该种方法适用于外壳柔韧性较高的坚果，影响其剥壳效果的主要因素有两辊的线速差、间隙，辊面硬度、橡胶辊直径等。
参考文献
[1] 吕小莲，吕小荣，张孝琼.坚果剥壳机具的研究现状与分析[J].食品工业科技，2011，32（8）：485-488.
[2] 张林泉，龚丽.剥壳机具的现状及效果改进方法的探讨[J].食品与机械，2006，22（4）：72-74.
[3] 杜文华.带壳物料脱壳技术研究初探[J].太原师范学院学报，2003，2（1）：58-61.
[4] 张艳华，党新安.板栗脱壳设备的研究与开发[J].机械，2004，31（7）：45-47.
[5] 朱立学，罗锡文，刘少达.轧辊—轧板式银杏脱壳机的优化设计与试验[J].农业工程学报，2008，24（8）：139-142.