第四章--脱壳与脱皮机械与设备

第四章剥壳与脱皮机械与设备在农产品和食品加工中，有许多谷物(如稻谷、小麦等)、杂粮(如玉米、高梁、粟、燕麦和大麦等)、油料(大豆、油菜籽和花生果等)以及板栗、核桃、土豆、番茄等必须进行脱壳或脱皮，才能食用或进一步加工。由于这些未经加工的农产品，品种繁多，籽粒形状、大小、构造、化学成分、物理特性和结构力学性质各不相同，即使是同一品种，又因生长条件的不同，其加工性质也有很大差异。一、剥壳目的和要求：为了降低皮壳对下一步加工的影响，提高下一步加工质量，要求剥壳率高，仔仁破碎率低。方法：碾搓法、撞击法、剪切法、挤压法、摩擦法和气爆法。碾搓法：借助粗糙面的碾搓作用使皮壳疲劳破坏而破碎。除下的皮壳较为整齐，碎块较大。适用于皮壳较脆的物料，如圆盘式剥壳机剥去棉籽外壳、用搓板去皮机去掉大豆皮等；撞击法：借助打板或壁面的高速撞击作用使皮壳变形直至破裂，适用于壳脆而仁韧的物料，如离心式剥壳机剥除葵花子壳等。剪切法：借助锐利面的剪切作用使壳破碎，如核桃剥壳机，刀板式棉籽剥壳机等。挤压法：借助轧辊的挤压作用使壳破碎，如轧辊式剥壳机剥除蓖麻籽壳等；摩擦法：利用摩擦形成的剪切力使皮壳沿其断裂面产生撕裂破坏，除下的皮壳整齐，便于选除，适用于韧性皮壳。气爆法：利用果壳内形成的压力差使果壳爆裂而脱除，这种方法不便于连续式生产，可操作性差，且易造成果仁破碎，可用于预破壳工序。任何剥壳机往往是一种剥壳方法为主而几种剥壳方法为辅的综合作用结果。a、胶辊砻谷机b、砂盘砻谷机c、离心砻谷机第一节脱壳机械与设备脱去稻谷颖壳、对大豆脱皮或花生脱红衣等的机械。一、结构1、砻谷机的分类胶辊砻谷机、砂盘砻谷机和离心砻谷机主要工作部件：一对在铸铁圆筒上粘结或套装胶层的水平橡胶辊筒或塑料辊筒。工作原理：稻谷经淌板在胶辊全长上均匀地喂入两辊之间，等径辊筒以不同的线速逆向回转，通过压砣的压力使通过辊间的稻谷受到挤压和搓撕。稻谷脱壳后，进入谷壳分离装置，再经吸风口以4～5米／秒的风速吸除稻壳。优点：胶辊砻谷机的脱壳率高，糙米表面光滑，碎米少。缺点：在气温高时胶辊损耗快，糙米爆腰较多，生产成本较高。胶辊砻谷机2、LT36型压砣式胶辊砻谷机的结构主要由进料机构、胶辊筒、辊压调节机构、传动系统、稻壳分离装置和机架等构成。LT36型压砣胶辊砻谷机结构(1)胶辊筒胶辊砻谷机的胶辊筒部件，由2个胶辊组成。其辊筒中心连线与水平线夹角约为20°，呈倾斜排列。胶辊筒是在外径为168mm的铸造辊简上覆盖橡胶弹性材料而制成的。辊筒与轴及其他传动件如图6-3所示，用锥形压盖、紧定套、紧定螺钉、锁紧螺母及键等将辊筒固定在轴上。胶辊筒的作用是脱去稻谷的颖壳。辊筒部件装配图(2)辊压调节及松紧辊机构辊压调节。辊压调节机构如图6—4所示。固定胶辊为O1，活动胶辊为O2，其安装在三角形刚性构架3上。构架可绕支点B转动。长杆1铰接在A点，其上垂直连杆与三角形刚性构架3相连。压砣在长杆的右端。工作时，压舵使长杆1绕A点顺时针转动，通过连杆2，带动三角形刚性构架及活动胶辊绕支点B逆时针转动。向固定胶辊靠拢，并保持一定的辊间压力，改变压舵质量即可改变辊间压力。（3）自动松紧辊机构进料紧辊：物料冲击淌板→打开进料行程开关→电路接通→微型电机顺向转动→滚动链子螺母上升→横杆在压砣作用下转动→活动辊向固定辊靠拢→实现自动紧辊(辊子链螺母上升碰到断电行程开关，微型电动机停止)→正常工作状态。胶辊自动离合机构断料松辊：淌板在平衡砣作用下复位→离开行程开关触头→微型电机逆向转动→滚子链螺母下降→链条将横杆上拉→活动辊离开固定辊→实现松开。进料紧辊断料松辊（4）稻壳分离装置主要由匀料板、可调节的鱼鳞孔淌板、调节风门和垂直风道等组成。物料→匀料板→鱼鳞孔淌板→空气由下而上穿过鱼鳞孔→实现物料分级。稻壳分离装置*MLGQ型气压砻谷机二、胶辊砻谷机的工作过程1、脱壳原理轧距：两辊筒之间的间隙，小于谷粒的厚度。原理：挤压→线速差→相反方向摩擦力F→搓撕作用→谷壳朝相反方向撕裂→脱壳。2、入轧条件入轧点：谷粒刚接触胶辊表面时的两个触点，对应的角为入轧角。终轧点：谷粒离开胶辊时的两个触点，对应的角为终轧角。入轧条件：a、两辊轧距小于谷粒厚度；b、入扎角小于谷粒与橡胶辊的摩擦角。3、脱壳过程①最初阶段：谷粒速度小于胶辊线速，与胶辊有相对滑动，所受摩擦力指向下方，受挤压和摩擦作用，但无搓撕效应。②中间阶段：谷粒速度等于慢辊线速，与慢辊相对静止，与快辊滑动，所受摩擦力方向相反，受挤压和摩擦作用，产生搓撕效应。③最终阶段：谷粒前进，轧距减小，所受挤压力和摩擦力增大，当搓撕效应大于谷粒颖壳的钩合强度时，颖壳被撕裂。两辊线速相同的受力图两辊线速不同时的受力图三、胶辊的线速、线速差、线速和1、线速度线速↑，流量↑，产量↑。线速过大，胶辊筒的不平衡会引起剧烈机械振动，糙碎增加，胶辊磨损不均匀；线速过低，产量低，胶耗增加。快辊：15~17m/s；慢辊：13~14m/s。2、线速度差适当增大线速度差，脱壳率提高；但过高会产生糙碎率增多，胶辊磨耗增大，一般为2.0~3.2m/s。3、线速度和通常认为糙米离开胶辊时，其速度等于快/慢辊线速和的一半，故提高线速度和，产量提高。但过大将引起剧烈的机械振动，一般以30m/s为宜。影响稻谷脱壳质量的因素品种水分子粒粒度均匀度饱满程度内因两胶辊线速度线速度差轧距压砣重量稻谷喂入量胶辊表面硬度外因15其他剥壳机械1、圆盘剥壳机圆盘剥壳机用于棉籽剥壳，也可以用于花生果、桐籽、茶籽的剥壳。此外，它还可用来破碎各种油料和粉碎饼块。圆盘剥壳机的特点是结构简单，使用方便，一次剥壳效率高(棉籽剥壳效率可达92％一98％)。圆盘剥壳机主要部件是磨片和调节器。磨片有两种：一种磨面具有细密的斜条槽纹，用于棉籽剥壳；另一种磨面具有方格槽纹，用于大豆、花生仁等的破碎。调节器的作用是根据工作要求调节磨片间距。如图6—12所示，工作时，物料进入喂料斗后在喂料翼7的转动下均匀进入机内，由调节板6控制喂料量。棉籽通过通道进入磨盘之间，受到高速转动的转盘1与固定盘5的搓碾作用而被剥壳或破碎。16离心式脱壳机离心式脱壳机用于葵花籽的剥壳。脱壳效率90％左右。如图6—13所示主要部件转盘10共有3层，每层转盘装有12块打板9，挡板8固定在转盘10周围的机壳内。下料门7可通过调节手轮6调节，使之上下移动以控制进料量。17离心式脱壳机工作过程：葵花籽由料斗通过料门进入转盘，由于旋转着的打板的冲击作用使葵花籽产生压缩变形而引起外壳破裂。破裂及尚未破裂的葵花籽以高速撞击挡板使之进一步破裂，以达到充分剥壳目的。同时，由于葵花籽在打板作用下以水平方向均匀地抛向挡板而下落，避免了籽粒的重复撞击现象。影响离心式脱壳机脱壳效果的工作原理？第二节脱皮机械与设备用于去除果蔬表皮的机械，按去皮对象可分为：块状根茎类原料去皮机果蔬去皮机常用方法：机械法去皮、碱液法去皮、蒸汽加热法去皮一、去皮原理•1、机械去皮•①机械切削去皮：采用锋利的刀片削除表面皮层。•速度快，但不完全，果肉损失多，需辅助修正，难以实现机械化。•适宜果大、皮薄且果质较硬的果蔬，如苹果、梨、柿子等。转轴弯刀旋皮机②机械磨削去皮：利用覆有磨料的工作面磨除表面皮层。速度高、易于实现机械化，所得碎皮细小，易于清理，但去皮后的果蔬表面粗糙。适宜质地坚硬、皮薄、外形整齐的果蔬，如胡萝卜。③机械摩擦去皮：利用摩擦因素高、接触面积大的工作部件而产生摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而去除。产品质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差。适宜果大、皮薄、皮下组织松散的果蔬。2、化学去皮（碱液去皮）将果蔬在一定温度的碱液中腐蚀处理适当的时间，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，洗去碱液并可将外皮脱去。适宜桃、李等去皮或橘瓣脱襄衣。碾米机碾米的目的主要是碾除糙米皮层。碾米机主要用于剥除糙米的皮层(由果皮、种皮、外胚乳和糊粉层组成)。碾米机还用于碾除高粱、玉米和小麦的皮层。擦离型：铁辊，碾辊线速约为5m/s，碾白压力常为0.1MPa碾削型：砂辊，碾辊线速约为15m/s，碾白压力常为0.02MPa混合型：铁辊和砂辊组合，线速约为10m/s，约大于0.02MPa1、碾米基本原理铁辊碾米机砂辊碾米机2、碾辊材料性质卧式碾米机立式碾米机单辊碾米机双辊碾米机碾米与擦米组合碾米机顺向立式碾米机逆向立式碾米机3、碾辊轴的布置形式一、碾米机的分类二、碾米机的结构1、砂辊横式碾米机主要由进料结构、碾白室、排料机构、机械传动系统、排糠与喷风系统、机架等组成。砂辊横式碾米机①进料机构料斗(方形不对称机构)＋流量调节机构(全启闭插门，可微调)②排料机构出米门＋压力门(控制出料口压力大小，同时影响碾白压力)③机械传动系统电动机→V带→碾辊轴→V带→吸糠与喷风风机。螺旋推进器④碾白室3头螺旋推进器＋碾白砂辊＋4片圆筒米筛及压筛条＋横梁等碾白室：砂辊面与米筛筒围成的环形圆柱空间。a、螺旋推进器在碾白室进口端的作用输送物料增大碾白室进口端米粒流体的密度产生轴向推力b、米筛由压筛条和筛托支承并固定在横梁上，可通过筛条厚度改变碾白室间隙。c、砂辊前节砂辊：3头螺旋槽，螺距50mm，槽深从12mm→0mm后节砂辊：3条直斜槽，斜度为0.1，槽深8mm，槽后开设3条150×12mm的喷风槽。⑤吸糠与喷风系统a、吸糠系统集糠斗、集糠管、吸糠风机和集糠器等组成糠粞→碾白室米筛排出→集糠斗收集→吸糠风机排入集糠器。b、喷风系统喷风风机、进风管道和进风套等组成。喷风机喷风→风管→风网→碾辊轴右端面进入空心轴→后节砂辊的喷风槽喷出。注：吸糠风机与喷风风机共轴。⑥机架整体铸造的箱体，用于安装各零部件。2、立式砂铁辊组合碾米机①砂辊与铁辊同轴，砂辊在上，铁辊在下；②砂辊由多块砂轮串联而成，铁辊为表面镶嵌耐磨碾筋的圆柱体；③风机直接安装在机架上，喷风气流经多块砂轮的径向槽和铁辊喷风槽喷向碾白室；④砂轮和铁辊的糠粞汇集室上下串通，最后由机座侧面排出机外；⑤铁辊由螺旋推进器供料，还可设置螺旋输送器向螺旋推进器供料。立式砂铁辊组合碾米机三、碾米的基本原理1、米粒流体的特性①米粒连续不断地从碾白室进口向其出口流动；②流动的米粒充满整个碾白室，随碾白室的形状而定，其体积为碾白室的容积；③流动的米粒间距有可压缩性，且具有粘滞性；④米粒轴向输送速度，随碾辊径向尺寸的增大而逐渐减小。2、碾米过程的四要素①碰撞米粒与碾辊碰撞：提高米粒运动速度，增加能量，产生擦离和碾削作用；米粒与米粒碰撞、米粒与筛壁碰撞和米粒与其它构件碰撞，产生擦离作用，使皮层和胚乳进一步剥离。②碾白压力与米粒的碰撞运动、碾白室内的阻力、压力门的阻力和螺旋推进器的推力等因素相关。③翻滚(翻转＋滚动）翻转：米粒长轴方向的旋转运动滚动：米粒短轴方向的旋转运动翻滚作用：使米粒各个部位都有机会接受碾白作用，避免碾白不足或过碾现象。④轴向输送是碾白运动连续不断的必要条件。轴向输送速度大：碾白程度小；轴向输送速度小：碾白程度大，但生产率降低或出现过碾。擦离碾白和碾削碾白碾米机按其作用的性质，分为擦离碾白和碾削碾白。(1)擦离碾白碾白室内的米粒，在一定的压力下与碾辊接触，产生碰撞，获得速度；使米粒和米粒相互碰撞产生相对运动；速度降低后的米粒，与碾白室米筛内壁及其他构件碰撞，亦有相对运动。（3种碰撞运动中的摩擦力）(2)碾削碾白碾白室内的糙米，在一定压力下与高速运动的金刚砂粒的锋刃相碰撞，获得速度；具有一定速度的米粒和米粒相互碰撞产生相对运动，速度降低后米粒与米筛内壁和其他构件碰撞，均有相对运动。上述3种碰撞运动中，米粒与砂辊的碰撞是砂粒的锋刃产生的切削力和切离力，将米粒皮层切破，使皮层与胚乳脱离。这种利用碾削作用使糙米碾白，称为碾削碾白。碾辊材料：①铁辊：白口铸铁(48~50HRC)或无缝钢管(约为HRC)。②砂辊：黑色碳化硅金刚砂，砂粒呈多角形，锋利，耐磨。金刚砂种类、质量、粒度、配比、烧结硬度和成型密度等，对碾米工艺效果的影响很大。砂辊必须经常保持较好的锋利性，要耐用，达到大米去皮均匀、表面较光洁、电耗低、使用寿命长的目的。砂辊制作的方法有浇结、烘结