蕎麥具有豐富的營養(yǎng)品質和較高的防病保健價值,發(fā)展蕎麥加工產業(yè)對改善居民飲食結構和提高種植區(qū)農民收入水平均具有積極意義。但是,目前蕎麥米生產中,單臺剝殼機組成的蕎麥米加工成套機器平均成品米生產率僅為120kg/h,占地面積高達近20m2,加工蕎麥米的噸米耗電高達50～70 kW·h/t,嚴重制約著蕎麥米加工產業(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,尋求最佳的剝殼方式,對改善蕎麥米的質量,提高蕎麥米加工機器的效率,降低噸米耗電量等均具有良好的促進作用。為實現蕎麥籽粒的低損高效剝殼,對目前課題組所采用的6QB-150型蕎麥剝殼機進行了深入的理論分析和試驗研究,主要研究內容及結果如下:試驗測試了蕎麥籽粒的初始含水量、蕎麥籽粒三維結構尺寸、千粒重及容重等基本物理特征,并利用TMS-Pro食品物性分析儀對蕎麥籽粒和蕎麥米剪切力學特性進行研究,為其脫殼機器的研制提供理論基礎。根據蕎麥籽粒的結構特征,改進砂盤搓擦式蕎麥籽粒脫殼機器,降低試驗誤差。對剝殼過程進行麥克斯威爾模型[M]流變學解析,確定剝殼參數對蕎麥籽粒脫殼的影響機理,為驗證模型的適用性,借助高速攝影,對剝殼過程中的蕎麥進行運動及力學分析,分析結果表明:三大經典物料破碎假說中,裂紋假說最符合實際情況。探究蕎麥剝殼過程中砂盤轉速、沙盤傾斜程度、喂入量、砂盤結構參數和外圈對蕎麥剝殼出米率與相對碎米率的影響規(guī)律,并通過試驗驗證表明:①砂盤轉速的增加會導致出米率和碎米率同時增加,當轉速到達950r/min附近時,碎米顯著增加,不利于蕎麥米的生產加工;②砂盤在生產或安裝中造成的剝殼間隙周向不均現象對出米率的影響較小,對碎米影響相對較大;③低速時,剝殼機的極限工作流量會隨著轉速快速增加,但在正常工作轉速附近,轉速的改變并不會引起工作流量的較大變化;④粗糙的砂盤表面更易剝殼,但同時易產生碎米。下砂盤的影響較上砂盤略大;⑤剝殼機外圈可通過更換彈性材料以降低其對碎米的影響。對蕎麥籽粒在剝殼機內的入料、碾搓、擠壓和流出四個過程進行DEM仿真分析,得出在剝殼過程中籽粒運動軌跡與受力的變化規(guī)律。在對剝殼后蕎麥的破損情況進行觀察的基礎上,結合力學性能測試所得到的破損特點對蕎麥的破碎過程進行了探討,再次肯定裂縫假說更接近于揭示蕎麥的破碎情況。在對剝殼間隙周向分布進行理論分析的基礎上提出了采用更換間隙調整方式的方法改善周向間隙的波動性,消除了部分由于制造和安裝造成的間隙不均性現象;在剝殼機外圈的內側通過黏貼彈性的橡膠材料,使得因側壁撞擊而導致的碎米相對減小,改善了出米效果;對雙層剝殼結構進行了設計,在不改變原有剝殼機尺寸的基礎上,增加了工作砂盤數,使工作流量大幅增加。對改進后的剝殼機進行正交試驗,結果表明:①剝殼間隙對出米率影響的顯著性大于砂盤轉速,±0.4mm內的間隙周向誤差對出米率的影響未達到顯著水平;砂盤轉速對相對碎米率的影響大于剝殼間隙,間隙周向誤差對相對碎米率有顯著性影響;②綜合后較優(yōu)參數組合為A1B2C1。此時剝殼間隙4.8mm,砂盤轉速950r/min,間隙誤差為零,出米率為35.4%,相對碎米率為5.8%,出米率高于目前生產水平10%～25%。
【學位單位】：內蒙古農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：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有所變化，即產品為膨化米，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，在具體的應用中個別機型的剝殼部件和材逡逑料上會有所不同，進而導致性能的差異。例如：砂盤式結構中采用砂盤，但部分機逡逑型可能采用橡膠盤與砂盤配合使用。雙輥式機構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）國內發(fā)展逡逑蕎麥在我國具有悠久的種植歷史，相應的加工手段也隨著歷史的發(fā)展而不斷演逡逑變。我國自古便利用石碾、石臼和木礱等工具對谷物進行去殼，但是這些傳統(tǒng)的勞逡逑動工具多以人力或畜力為主，勞動強度大，效率低，己經不能適應社會的發(fā)展和需逡逑求。隨著近代的工業(yè)發(fā)展，與傳統(tǒng)木礱結構相似的砂盤式礱谷機逐漸走上歷史舞臺，逡逑隨后雙輥式礱谷機的出現又迅速替代了砂盤式礱谷機在稻谷脫殼中的地位。但是，逡逑針對蕎麥的脫殼卻沒有專用的機器。隨著上世紀８０年代我國逐步放開市場，使得我逡逑國的蕎麥出口量快速增長，蕎麥米出口價格較高，經濟效益好。然而市場上卻沒有逡逑成熟的蕎麥米加工機器，從而促進了國內該類型機器的研制。逡逑

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

關研究中以美國的早期成果較為主，各種機型和原理均有研究Ｊｏｈｎ邋Ｍｅｒｃｅｒ的專利中便描述了一種大米、燕麥、蕎麥等谷物殼機器。其結構形式為滾筒凹板式，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［２°］。１８６１年，另一款滾筒凹板式的蕎麥剝殼機器，滾筒和凹板均有齒形槽以與現代的該類機器結構相近，運用風選結構，其脫殼和分離工式結構，１８５２年，Ｗｉｌｓｏｎ邋Ａｇｅｒ的蕎麥剝殼機器專利中則對其砂盤上增加了溝槽結構，以提高脫殼效果［２２］。隨后的幾十年里，Ｅｆｏｒｄ、Ｔｈｏｍａｓ邋Ｎｅｌｓｏｎ等人均對雙盤式結構進行了改進。他們基本相同，但又略有差異，尤其是對砂盤形狀的研究比較值得砂盤結構形式除了平面圓盤外還有在砂盤上做錐形腔，砂盤表式。與現代的雙盤式結構相比，該時期的雙盤式結構普遍采用節(jié)機構在剝殼機下端，而現代的剝殼機普遍采用了靜砂盤調間機上端。逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2820978