蕎麥具有豐富的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和較高的防病保健價(jià)值,發(fā)展蕎麥加工產(chǎn)業(yè)對(duì)改善居民飲食結(jié)構(gòu)和提高種植區(qū)農(nóng)民收入水平均具有積極意義。但是,目前蕎麥米生產(chǎn)中,單臺(tái)剝殼機(jī)組成的蕎麥米加工成套機(jī)器平均成品米生產(chǎn)率僅為120kg/h,占地面積高達(dá)近20m2,加工蕎麥米的噸米耗電高達(dá)50～70 kW·h/t,嚴(yán)重制約著蕎麥米加工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,故深入研究蕎麥籽粒的剝殼規(guī)律及損傷特點(diǎn),尋求最佳的剝殼方式,對(duì)改善蕎麥米的質(zhì)量,提高蕎麥米加工機(jī)器的效率,降低噸米耗電量等均具有良好的促進(jìn)作用。為實(shí)現(xiàn)蕎麥籽粒的低損高效剝殼,對(duì)目前課題組所采用的6QB-150型蕎麥剝殼機(jī)進(jìn)行了深入的理論分析和試驗(yàn)研究,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:試驗(yàn)測(cè)試了蕎麥籽粒的初始含水量、蕎麥籽粒三維結(jié)構(gòu)尺寸、千粒重及容重等基本物理特征,并利用TMS-Pro食品物性分析儀對(duì)蕎麥籽粒和蕎麥米剪切力學(xué)特性進(jìn)行研究,為其脫殼機(jī)器的研制提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)蕎麥籽粒的結(jié)構(gòu)特征,改進(jìn)砂盤搓擦式蕎麥籽粒脫殼機(jī)器,降低試驗(yàn)誤差。對(duì)剝殼過(guò)程進(jìn)行麥克斯威爾模型[M]流變學(xué)解析,確定剝殼參數(shù)對(duì)蕎麥籽粒脫殼的影響機(jī)理,為驗(yàn)證模型的適用性,借助高速攝影,對(duì)剝殼過(guò)程中的蕎麥進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及力學(xué)分析,分析結(jié)果表明:三大經(jīng)典物料破碎假說(shuō)中,裂紋假說(shuō)最符合實(shí)際情況。探究蕎麥剝殼過(guò)程中砂盤轉(zhuǎn)速、沙盤傾斜程度、喂入量、砂盤結(jié)構(gòu)參數(shù)和外圈對(duì)蕎麥剝殼出米率與相對(duì)碎米率的影響規(guī)律,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證表明:①砂盤轉(zhuǎn)速的增加會(huì)導(dǎo)致出米率和碎米率同時(shí)增加,當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)950r/min附近時(shí),碎米顯著增加,不利于蕎麥米的生產(chǎn)加工;②砂盤在生產(chǎn)或安裝中造成的剝殼間隙周向不均現(xiàn)象對(duì)出米率的影響較小,對(duì)碎米影響相對(duì)較大;③低速時(shí),剝殼機(jī)的極限工作流量會(huì)隨著轉(zhuǎn)速快速增加,但在正常工作轉(zhuǎn)速附近,轉(zhuǎn)速的改變并不會(huì)引起工作流量的較大變化;④粗糙的砂盤表面更易剝殼,但同時(shí)易產(chǎn)生碎米。下砂盤的影響較上砂盤略大;⑤剝殼機(jī)外圈可通過(guò)更換彈性材料以降低其對(duì)碎米的影響。對(duì)蕎麥籽粒在剝殼機(jī)內(nèi)的入料、碾搓、擠壓和流出四個(gè)過(guò)程進(jìn)行DEM仿真分析,得出在剝殼過(guò)程中籽粒運(yùn)動(dòng)軌跡與受力的變化規(guī)律。在對(duì)剝殼后蕎麥的破損情況進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)上,結(jié)合力學(xué)性能測(cè)試所得到的破損特點(diǎn)對(duì)蕎麥的破碎過(guò)程進(jìn)行了探討,再次肯定裂縫假說(shuō)更接近于揭示蕎麥的破碎情況。在對(duì)剝殼間隙周向分布進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上提出了采用更換間隙調(diào)整方式的方法改善周向間隙的波動(dòng)性,消除了部分由于制造和安裝造成的間隙不均性現(xiàn)象;在剝殼機(jī)外圈的內(nèi)側(cè)通過(guò)黏貼彈性的橡膠材料,使得因側(cè)壁撞擊而導(dǎo)致的碎米相對(duì)減小,改善了出米效果;對(duì)雙層剝殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),在不改變?cè)袆儦C(jī)尺寸的基礎(chǔ)上,增加了工作砂盤數(shù),使工作流量大幅增加。對(duì)改進(jìn)后的剝殼機(jī)進(jìn)行正交試驗(yàn),結(jié)果表明:①剝殼間隙對(duì)出米率影響的顯著性大于砂盤轉(zhuǎn)速,±0.4mm內(nèi)的間隙周向誤差對(duì)出米率的影響未達(dá)到顯著水平;砂盤轉(zhuǎn)速對(duì)相對(duì)碎米率的影響大于剝殼間隙,間隙周向誤差對(duì)相對(duì)碎米率有顯著性影響;②綜合后較優(yōu)參數(shù)組合為A1B2C1。此時(shí)剝殼間隙4.8mm,砂盤轉(zhuǎn)速950r/min,間隙誤差為零,出米率為35.4%,相對(duì)碎米率為5.8%,出米率高于目前生產(chǎn)水平10%～25%。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S226.4
【部分圖文】：

蕎麥殼破裂并去殼，隨后利用二次加壓還原蕎麥米的一種去殼方法。由于方法特殊，逡逑故蕎麥米的性質(zhì)有所變化，即產(chǎn)品為膨化米，故主要用于制作苦蕎方便米ｈ２］。逡逑蕎麥的剝殼方法基本包含所述幾種，在具體的應(yīng)用中個(gè)別機(jī)型的剝殼部件和材逡逑料上會(huì)有所不同，進(jìn)而導(dǎo)致性能的差異。例如：砂盤式結(jié)構(gòu)中采用砂盤，但部分機(jī)逡逑型可能采用橡膠盤與砂盤配合使用。雙輥式機(jī)構(gòu)中的膠輥也有可能用砂輥或者鐵棍逡逑替代，各種變化較多，不一一贅述。逡逑２）國(guó)內(nèi)發(fā)展逡逑蕎麥在我國(guó)具有悠久的種植歷史，相應(yīng)的加工手段也隨著歷史的發(fā)展而不斷演逡逑變。我國(guó)自古便利用石碾、石臼和木礱等工具對(duì)谷物進(jìn)行去殼，但是這些傳統(tǒng)的勞逡逑動(dòng)工具多以人力或畜力為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，己經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需逡逑求。隨著近代的工業(yè)發(fā)展，與傳統(tǒng)木礱結(jié)構(gòu)相似的砂盤式礱谷機(jī)逐漸走上歷史舞臺(tái)，逡逑隨后雙輥式礱谷機(jī)的出現(xiàn)又迅速替代了砂盤式礱谷機(jī)在稻谷脫殼中的地位。但是，逡逑針對(duì)蕎麥的脫殼卻沒(méi)有專用的機(jī)器。隨著上世紀(jì)８０年代我國(guó)逐步放開市場(chǎng)，使得我逡逑國(guó)的蕎麥出口量快速增長(zhǎng)，蕎麥米出口價(jià)格較高，經(jīng)濟(jì)效益好。然而市場(chǎng)上卻沒(méi)有逡逑成熟的蕎麥米加工機(jī)器，從而促進(jìn)了國(guó)內(nèi)該類型機(jī)器的研制。逡逑

圖３近代蕎麥剝殼機(jī)器逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｈｕｓｋｅｒ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｍｏｄｅｍ邋ｔｉｍｅｓ逡逑上世紀(jì)９０年代初，內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院在消化吸收韓國(guó)引進(jìn)的鐵木制蕎麥脫殼機(jī)器逡逑基礎(chǔ)上，進(jìn)行了邋６ＱＢ－１５０剝殼機(jī)的研制工作。該機(jī)型采用雙盤式脫殼方式，上盤逡逑止，下盤轉(zhuǎn)動(dòng)，利用兩盤的間隙進(jìn)行脫殼。整機(jī)出米率可達(dá)６０％以上，使用效果逡逑好，后期還對(duì)膠盤脫殼效果進(jìn)行了探索。同期，內(nèi)蒙古農(nóng)機(jī)研究所研制了邋６ＢＱ－５００逡逑筒凹板式蕎麥脫殼機(jī)器，該機(jī)器主要依靠滾筒和凹板間的揉搓來(lái)對(duì)蕎麥進(jìn)行脫殼逡逑。該機(jī)型脫殼效果較好，但是間隙調(diào)整問(wèn)題未得到妥善解決。陜西省子洲縣金秋逡逑糧研究所在上世紀(jì)９０年代后期也進(jìn)行ｆ該類機(jī)器的研制工作，并首次申請(qǐng)了相關(guān)逡逑利ｈ４１。該機(jī)器是在碾米機(jī)的基礎(chǔ)ｔ發(fā)展而來(lái)，主要結(jié)構(gòu)為雙輥式，主動(dòng)輥和從動(dòng)逡逑差速對(duì)滾進(jìn)行脫殼，金屬輥的衣面有橡膠涂層以增加摩擦力，脫殼前對(duì)蕎麥進(jìn)行逡逑水。由于工作效果不理想，未得到廣泛應(yīng)用。逡逑２０００年后蕎麥剝殼機(jī)器的發(fā)展進(jìn)入了快速期，機(jī)器生產(chǎn)廠家遍布全國(guó)各地，尤逡逑北方為主，如：甘肅、陜西、內(nèi)蒙、遼寧、山西、河北等。盡管生產(chǎn)廠家較多，逡逑

關(guān)研究中以美國(guó)的早期成果較為主，各種機(jī)型和原理均有研究Ｊｏｈｎ邋Ｍｅｒｃｅｒ的專利中便描述了一種大米、燕麥、蕎麥等谷物殼機(jī)器。其結(jié)構(gòu)形式為滾筒凹板式，滾筒和凹板不但開有齒形不等直徑的圓柱體組成，凹板形狀與滾筒相適應(yīng)［２°］。１８６１年，另一款滾筒凹板式的蕎麥剝殼機(jī)器，滾筒和凹板均有齒形槽以與現(xiàn)代的該類機(jī)器結(jié)構(gòu)相近，運(yùn)用風(fēng)選結(jié)構(gòu)，其脫殼和分離工式結(jié)構(gòu)，１８５２年，Ｗｉｌｓｏｎ邋Ａｇｅｒ的蕎麥剝殼機(jī)器專利中則對(duì)其砂盤上增加了溝槽結(jié)構(gòu)，以提高脫殼效果［２２］。隨后的幾十年里，Ｅｆｏｒｄ、Ｔｈｏｍａｓ邋Ｎｅｌｓｏｎ等人均對(duì)雙盤式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。他們基本相同，但又略有差異，尤其是對(duì)砂盤形狀的研究比較值得砂盤結(jié)構(gòu)形式除了平面圓盤外還有在砂盤上做錐形腔，砂盤表式。與現(xiàn)代的雙盤式結(jié)構(gòu)相比，該時(shí)期的雙盤式結(jié)構(gòu)普遍采用節(jié)機(jī)構(gòu)在剝殼機(jī)下端，而現(xiàn)代的剝殼機(jī)普遍采用了靜砂盤調(diào)間機(jī)上端。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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