2824 花生紅衣脫皮機的設計,花生,紅衣,脫皮,設計 花生紅衣脫皮機的設計第一作者：王九龍 第二作者：范修文（塔里木大學機電學院， 阿拉爾 843300）摘 要: 花生仁是由紅色外衣和籽仁組成。紅衣主要是纖維組織和止血素, 而花生中的油脂、蛋白質等營養(yǎng)素都集中在籽仁中。無論是從花生中提取蛋白粉, 還是提高花生榨制出濃香型花生油的檔次, 都需將花生果經剝殼后再去掉花生果仁上的紅皮(俗稱紅衣), 這是制作上述食品及原料加工過程中不可缺少的關鍵工序之一 [1]。為此，我們需要設計與試制一種花生脫紅衣機來除去花生紅衣為后續(xù)的工作做準備。本文通過利用搓擦原理將花生仁上的紅衣去除的方法，闡述了通過搓擦的原理可以將花生仁上的紅衣有效的脫離下來，并且花生仁的破碎率小 [2]。通過實驗論證了可以利用兩膠帶之間的搓擦使花生仁上的紅衣有效的脫離下來，可廣泛的應用于花生的初加工。關鍵詞:花生紅衣;活動與固定摩擦膠帶;搓擦原理;振動篩中圖分類號：s237 文獻標識碼：AA Design on Peanut Red Skin HullerFirst author: Wang Jiulong; Second author: Fan Xiuwen(Electromechanical College of Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)Abstract: A peanut kernel is composed by a red skin and a kernel. The skin is mainly made up of fibrous tissues and stypticins, while the kernel mainly contains nutrients like fat and protein. No matter whether the peanuts are used to extract albumen powder or used to enhance the quality of the extracted strong flavor peanut oil, the red one (generally called red skin) covering the kernel should be peeled after the peanut is shelled, which is one of the essential key procedures in making the products and material processing. Therefore, we need to design and trial-produce a peanut red skin huller, in preparation for the subsequent procedures. So, throughout the paper, the designers stated that rubbing principle could be applied in taking off the red skin and expounded how it worked effectively with low broken rate. By experiments, it has been expounded and proved that the red skin can be dropped successfully with the rubbing between the rubber belts, which can be widely applied in the primary processing of peanuts.Keywords: peanut red skin; movable and fixed rubber belts; rubbing principle; vibrating screen0 引 言我國是花生的故鄉(xiāng)，年產量已超過100億斤。花生又名落花生，原產于南美洲一帶，世界上栽培花生的國家有100多個，亞洲最為普遍，次為非洲，據中國有關花生的文獻記載栽培史約早于歐洲100多年?；ㄉ蝗藗冏u為“植物肉”，含油量高達50%，品質優(yōu)良，氣味清香?；ㄉ甜B(yǎng)補益，有助于延年益壽，所以民間又稱之為“長生果”，并且和黃豆一同被譽為“植物肉”、“素中之葷”。花生的營養(yǎng)價值比糧食高，可以與雞蛋、牛奶、肉類等一些動物性食物媲美。它含有大量的蛋白質和脂肪，特別是不飽 和脂肪酸的含量很高，很適宜制作各種營養(yǎng)食品。除供食用外，還用于印染、造紙工業(yè)，花生也是一味中藥，適用營養(yǎng)不良、脾胃失調、咳嗽痰喘、乳汁缺少等癥 [3]。花生的營養(yǎng)極為豐富，脂肪含量高達44—56%,蛋白質含量達25—33%，還富含B族維生素和鈣、鐵、鋅、磷等。而花生蛋白質中的氨基酸組成也比較合理，花生蛋白是除大豆蛋白以外可替代動物蛋白的又一最佳植物蛋白。因此，人們已不滿足于花生的烘烤食品，而逐漸對花生進行深加工和綜合利用。然而，無論是何種產品，花生紅衣總是影響其外觀和質量的。必須在加工前脫除。目前，國內只有濕法脫除紅衣機器，其脫皮率只有70&左右，且電耗大、操作不方便等缺點[4][5]。隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展, 花生的利用向著多樣性方向發(fā)展, 花生的精深加工也成為花生果仁高效綜合利用的必然途徑?；ㄉ撕唵沃苯邮秤煤驼ビ屯? 也被用來制作各種風味的花生仁、花生糖、花生醬、花生牛奶飲料 [6], 也可配制在其他原料中作風味料?；ㄉ适怯杉t色外衣和籽仁組成。紅衣主要是纖維組織和止血素, 而花生中的油脂、蛋白質等營養(yǎng)素都集中在籽仁中。無論是從花生中提取蛋白粉, 還是提高花生榨制出濃香型花生油的檔次, 都需將花生果經剝殼后再去掉花生果仁上的紅皮(俗稱紅衣), 這是制作上述食品及原料加工過程中不可缺少的關鍵工序之一 [7]。為此，我們需要設計與試制一種花生脫紅衣機來出去花生紅衣為后續(xù)的工作做準備。1 設計原理及機構1.1 設計原理本機器的主要動力來源是電動機，經過傳動部分，從減速器中輸出的圓周運動來帶動皮帶輪，通過皮帶輪的傳動帶動摩擦膠帶的轉動。利用活動摩擦膠帶和固定摩擦膠帶搓擦的原理實現(xiàn)花生仁和紅衣的脫離。經過脫離的花生仁和紅衣及少量破碎花生仁統(tǒng)一經過花生仁與紅衣分離的吸氣管，在吸氣管中根據花生仁和紅衣的比重不同，利用風機轉動時產生的負壓把紅衣和花生仁及少量破碎的花生仁分離開來，紅衣則被吸入紅衣收集裝置。此時的花生仁、破碎的花生仁和少許的紅衣會落到振動篩上，通過振動篩的振動，少量的破碎花生仁會穿過篩孔掉落到破碎花生仁的收集裝置。被分離出來的花生仁和少許紅衣則處在篩孔上方并向下滑行，當滑到花生仁和紅衣的分離管時，花生仁和紅衣進行再一次的分離。分離管中的花生仁則落入花生仁收集裝置，紅衣則通過分離管的引導與第一次被分離出來的紅衣匯合被統(tǒng)一導向紅衣收集裝置。被收集的紅衣再用于其他用處。通過上述的原理來制作干法花生紅衣脫皮機，以此來實現(xiàn)花生仁與紅衣分離的目的?；ㄉt衣脫皮機的工作原理如圖1所示圖1 花生紅衣脫皮機工作原理經供烤后帶紅衣的花生子粒進入料斗內, 由下料擋板控制花生粒均勻在淌板上流過, 調節(jié)料門即可調節(jié)花生子粒的流量。經過擋板的花生粒進入固定與活動摩擦膠帶形成的楔形區(qū), 在活動膠帶的帶動下, 花生粒受到兩膠帶的搓撕作用, 在擠壓力和剪切力的綜合作用下, 紅衣與花生仁分離。紅衣與花生仁分離的效果, 可通過改變固定與活動摩擦膠帶的間隙大小進行調整。分離后的花生仁、部分紅衣和胚芽及少量碎仁從兩膠帶出口經風網吸氣部分左支管下段落到篩面上。在下落過程中, 大部分紅衣和灰塵被逆向風吸走。由于篩面上物料呈下行體制運動, 因而, 篩上物既花生仁從振動篩出口進入右支管, 最后呈成品流出；篩下物既胚芽和碎仁經篩孔落至篩底板上, 由出口流入分離斗, 最后經垂直管流出而得到收集。風網系統(tǒng)中的左、右支管匯集至風機的入口, 被捕吸的紅衣和灰塵由風機排出, 再經旋風除塵器最后得到收集。風網吸氣部分左右支管中共有三個側吸罩和一個傘形罩, 右支管中的兩側吸罩的捕吸速度, 可調整風門開啟大小進行調節(jié)；左、右支管中的風速和風量可由兩旋閥進行調節(jié)。1.2 總體設計花生紅衣脫皮機的機構示意如圖2所示。圖2 花生紅衣脫皮機1、喂料裝置 2、花生紅衣脫皮裝置 3、紅衣與空氣分離裝置4、風機 5、紅衣收集管道 6、振動篩主動輪7、變速箱 8、電機 9、紅衣收集裝置10、破碎花生仁出料口 11、脫完紅衣的花生仁的出料口花生紅衣脫皮機是一種組合式設備。它實質上是由紅衣與花生仁分離裝置、花生仁與胚芽分離裝置和紅衣收集與除塵風網系統(tǒng)三大部分組成。主要包括進料裝置； 紅衣與花生仁分離裝置； 花生仁與胚芽分離裝置；紅衣收集與除塵風網系統(tǒng)；機械傳動系統(tǒng)及機架等組成。紅衣與花生仁分離裝置, 由活動摩擦膠帶、固定摩擦帶、摩擦帶間隙調節(jié)機構、活動摩擦帶托輥裝置和張緊調節(jié)機構組成?；顒幽Σ聊z帶與固定摩擦膠帶間形成一楔形空間, 兩帶的摩擦工作面上具有凹形槽, 以增大紅衣與花生仁分離的摩擦力。倆膠帶均采用白色無毒橡膠材料,由專門模具經流化等工藝壓制而成。花生仁與胚芽及少量碎仁分離裝置, 主要由篩體、單層長方形孔篩板、篩體振動曲柄連桿機構,彈性吊桿及減震機構組成。紅衣收集及除塵風網系統(tǒng), 主要由風機、紅衣與花生仁摩擦分離裝置出口側風罩、篩面中段傘形罩、篩面出口側風罩、篩下物出口側風罩、旋風除塵器、成品花生仁、胚芽及碎仁出口和料斗等組成。機械傳動系統(tǒng), 主要由電機、減速器、皮帶輪與皮帶等組成。紅衣與花生仁摩擦分離裝置和振動篩共用一個動力系統(tǒng), 故結構緊湊。 其主要技術參數(shù)如表1所示表1 主要技術參數(shù)參數(shù)項目 數(shù)據外形尺寸（長×寬×高）（mm） 1611×1280×2412生產量（kg） 250活動膠帶速度（m/s） 0.9振動篩頻率（r/min） 254振動篩振幅（mm） 5風網系統(tǒng)風量（m 3/h） 1300風壓（kPa） 1.96脫皮裝置寬度（mm） 451動力額定轉速（r/min） 15002 關鍵部件設計2.1 振動篩曲柄轉速的確定曲柄、連桿和振動篩之間的關系如圖3所示圖3 曲柄、連桿和振動篩之間的關系平面篩的目的是把尺寸小于篩孔尺寸的篩上物過濾到篩子下面，使篩上物保持一致。為了使篩上物通過篩孔需滿足兩個條件。一是篩孔的尺寸大于需過濾出的篩上物。二是連接篩面的曲柄的轉速。連接篩面的曲柄的轉速應該大于物料相對篩面下滑的臨界轉速并且小于物料相對篩面上滑的臨界轉速。若連接篩面的曲柄的轉速不能滿足這個條件就無法正常的進行篩選。第一個條件已經滿足，第二個條件需要計算。振動篩曲柄軸轉速 應大于物料相對篩面下滑的臨界轉速 ,小于物料相對篩面上滑的臨qnxn界轉速 。通過查閱相關的文獻并經過計算求出上滑的臨界轉速 和下滑的臨界轉速s s xn。計算下滑臨界轉速的公式： [11]??sinx qgr?????????sins qr式中： ——物料相對篩面下滑的臨界轉速( )xn/mi——物料相對篩面上滑的臨界轉速( )s——振動篩曲柄軸轉速( )q r/i——振動面傾角（度）?——振動面振動方向角（度）?——物料與篩面的摩擦角（度）? ——重力加速度( )g2m/s——振動篩曲柄半徑( )qr經過測量與查閱相關資料可得知：=10° =90° =20° =10 =0.041???g2m/sqr將數(shù)據代入公式可得： ??sin201018r/in9.4x???????si 35r/in1020.s若需要篩上物呈下行體制運動，振動篩曲柄軸轉速 需大于物料相對篩面下滑的臨界qn轉速 小于物料相對篩面上滑的臨界轉速 。xns即： xqs?所以 218r/mi354r/i當振動篩曲柄軸的轉速在以上計算出的結果里時，篩上物就會呈現(xiàn)下滑的運動體制。實現(xiàn)了振動篩篩選分離破碎花生仁、紅衣、胚芽和脫完紅衣的花生仁的目的。2.2 活動摩擦膠帶與固定摩擦膠帶的參數(shù)確定活動摩擦膠帶也固定摩擦膠帶的材質為白色無毒橡膠材料由專門模具經過硫化等工藝壓制而成。其結構如圖4所示。圖4 活動摩擦膠帶也固定摩擦膠帶該機器在工作過程中，活動摩擦膠帶是相對固定摩擦膠帶運動的。為了提高該機器在工作過程中脫紅衣的效果，特地的在活動的摩擦膠帶上做了許多凹凸不平的小突起，就是為了增大活動摩擦膠帶的表面粗糙度，來增加脫紅衣的效果?；顒幽Σ聊z帶所纏繞的兩滾筒之間的距離是405mm，兩膠帶的寬度為451mm，活動摩擦膠帶的速度為0.9m/s，主動滾筒的轉速為104r/min。2.3 風網系統(tǒng)風量、風壓的計算風網的作用就是讓脫完紅衣的花生仁和紅衣進行分離，其產生的負壓的大小能把紅衣吸走切不吸走花生仁。因此這需要計算風網系統(tǒng)的壓損和能使紅衣被吸走的風壓，風機所要產生的負壓的總大小為這兩項的總和。風網系統(tǒng)的構成如圖5所示,壓損的計算如表2所示。圖5 風網系統(tǒng)的構成表2 花生脫紅衣機風網系統(tǒng)壓損計算表設備名稱或管段序號Q( )3m/hU( )/s??2v???( )aP2vlD?( )a壓損累計( )aP左支 ○ 1 338 2.5 0.36 1.4左支管 ○ 2 338 7.3 0.022 4.3左支管匯流三通○3 631 6.3 0.65 15.3左支管下旋閥 ○ 4風機吸口匯流三通 ○ 51123 17.6 0.53 117.6 風網吸氣右支管上旋閥 ○ 6 部分最大右支管彎管 ○ 7 492 15.6 0.89 130.3 壓損右支管漸擴管 ○ 8 492 10.8 0.11 9.8 喂 =229H右支管匯流三通○9 492 10.8 0.59 41.2右支管匯流三通○10 229 5.9 0.14 2.0右支管 ○11 113 2.5 0 3.7右支管進口 ○12 113 2.5 1 0.8 3.7風機出口漸擴管○13 1123 19.3 96風網壓氣部分彎頭 ○14 1123 10 0.43 29.4 最大壓力旋風除塵器 ○15 1123 936 壓 =1058H由各吸風口的幾何尺寸以及所選定的捕吸速度，求出其風量。風網的總風量為： ??12345QKQ???取 .即： 31.59368129m/h?取 310m/hQ?由計算結果可得知，風機吸氣部分左支管、右支管壓損不等，右支管壓損較大，即: 右 =299HaP風網壓氣段壓損 壓 =1058 ，其風網總壓損 =1375 。HaPa為了使左支管、右支管中壓損基本相近，故在左支管、右支管上安裝有旋閥，最后取定風網系統(tǒng)風壓 =1960 。a3 結論此花生紅衣脫皮機的使用，改變了以前人工勞動強度大、效率低的缺點。同時也解決了以往花生紅衣脫皮機耗電量大、生產效率低的缺點。此花生紅衣脫皮機的研制滿足了大部分的需要。由于該機脫皮率高，花生仁的破碎率低，可以作為以脫完紅衣的花生仁為原材料進行深加工的工廠的后盾，同時也解放了勞動力，可實現(xiàn)自動化去皮的全過程。當然此機器也存在不足的地方，其中有一個就是花生仁進料斗處有可能被花生仁堵住，雖然可以調節(jié)進料口的大小，但是不能實現(xiàn)自動化。因此可以在進料斗的下方放一個振動裝置，此振動裝置可以使花生仁均勻的進入花生紅衣脫皮裝置，這樣就不至于堵住進料口。參考文獻：[1]周瑞寶.花生加工技術.化學工業(yè)出版社,2003:1[2]袁金生.花生紅衣脫除機的研制[J].食品研究與開發(fā),1991,(01)[3]王群.農產品加工機械使用維護與故障排除.金盾出版社,1999:44[4]袁金生.花生紅衣脫除機的研制[J].現(xiàn)代食品科技,1990,6(1)[5]譚體升.花生紅衣脫皮機的設計與開發(fā)[J]. 中國油脂,2007,32(2) [6]黃龍芳.熱帶食用作物加工[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社,1997:79-80[7]馬榮朝.現(xiàn)代農業(yè)常用機械的使用與技術管理.原子能出版社,2010:169