蕎麥具有豐富的營養(yǎng)品質(zhì)和較高的防病保健價值,發(fā)展蕎麥加工產(chǎn)業(yè)對改善居民飲食結(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,單臺剝殼機組成的蕎麥米加工成套機器平均成品米生產(chǎn)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(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,尋求最佳的剝殼方式,對改善蕎麥米的質(zhì)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(xiàn)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(nèi)容及結(jié)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(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(chǔ)。根據(jù)蕎麥籽粒的結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)果表明:三大經(jīng)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(zhuǎn)速、沙盤傾斜程度、喂入量、砂盤結(jié)構(gòu)參數(shù)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(zhuǎn)速的增加會導致出米率和碎米率同時增加,當轉(zhuǎn)速到達950r/min附近時,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(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(chǎn)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(nèi)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(chǔ)上,結(jié)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(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;在剝殼機外圈的內(nèi)側(cè)通過黏貼彈性的橡膠材料,使得因側(cè)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(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,在不改變原有剝殼機尺寸的基礎(chǔ)上,增加了工作砂盤數(shù),使工作流量大幅增加。對改進后的剝殼機進行正交試驗,結(jié)果表明:①剝殼間隙對出米率影響的顯著性大于砂盤轉(zhuǎn)速,±0.4mm內(nèi)的間隙周向誤差對出米率的影響未達到顯著水平;砂盤轉(zhuǎn)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(shù)組合為A1B2C1。此時剝殼間隙4.8mm,砂盤轉(zhuǎn)速950r/min,間隙誤差為零,出米率為35.4%,相對碎米率為5.8%,出米率高于目前生產(chǎn)水平10%～25%。
【學位單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)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(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(jié)構(gòu)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(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）國內(nèi)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jīng)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(nèi)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(nèi)蒙古農(nóng)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(chǔ)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(zhuǎn)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(nèi)蒙古農(nóng)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(diào)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(guān)逡逑利ｈ４１。該機器是在碾米機的基礎(chǔ)ｔ發(fā)展而來，主要結(jié)構(gòu)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(chǎn)廠家遍布全國各地，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(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［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(xiàn)代的該類機器結(jié)構(gòu)相近，運用風選結(jié)構(gòu)，其脫殼和分離工式結(jié)構(gòu)，１８５２年，Ｗｉｌｓｏｎ邋Ａｇｅｒ的蕎麥剝殼機器專利中則對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等人均對雙盤式結(jié)構(gòu)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(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，該時期的雙盤式結(jié)構(gòu)普遍采用節(jié)機構(gòu)在剝殼機下端，而現(xiàn)代的剝殼機普遍采用了靜砂盤調(diào)間機上端。逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2820978