核桃破壳机文献综述

新疆农业大学

专业文献综述

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核桃破壳机文献综述 丁文艺 机械交通学院 农业机械化及其自动化082 机化082 083732241 郭俊先 职称:

2012年2月22号

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题姓学专

班学成指导教师

目 录

1 机械破壳的意义 ....................................................................................................... 2 2核桃的分类 ................................................................................................................ 3 2.1.1 类群 .................................................................................................................. 3 2.1.1.1 核桃类群 .................................................................................................. 3 2.1.1.2 铁核桃类群 .............................................................................................. 3 2.1.2 品种群 .............................................................................................................. 4 2.1.2.1 品种 .......................................................................................................... 4 3 桃破壳取仁机的机型研制 ....................................................................................... 5 3. 1 陕西核桃剥壳机采用定向对刀挤切原理剥壳取仁 ........................................ 5 3. 2 山西核桃剥壳机采用挤搓原理剥壳取仁 ........................................................ 6 3. 3 北京农业机械学院、襄樊农机化研究所研制的核桃剥壳机 ........................ 6 3. 4 新疆农业大学史建新老师的6HP一150型核桃破壳机的设计 ................... 7 3.4.1 6HP一150型核桃破壳机的特点 .......................................................... 8 3. 5新疆农业大学史建新老师的多辊挤压式核桃破壳机结构及原理 ................. 9 3.51 结构特点 ....................................................................................................... 9 3.52工作原理 ...................................................................................................... 10 4 结论 ......................................................................................................................... 10 参考文献...................................................................................................................... 11

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核桃破壳机文献综述

作者：丁文艺 指导老师：郭俊先

【摘要】核桃具有营养很高，不论是在国内还是在国外又具有很广阔的市场空间，人们的需求量还是很大的。核桃的品种不是单一的，而是有多种品种。靠人工破壳很难达到预期的要求，这就需要用机械来实现，用机械的方法可将核桃分为两类。然后进行探究核桃的总体结构，进行核桃的受力分析，再研制出适合不同品种的核桃破壳机。以达到最大限度的提高核桃破壳的总体效率。在主要对国内研制大核桃破壳机中研究各自的原理、特点、缺点，进行总结。之后进行核桃的受力分析、结构分析、环境分析。总结出核桃的特点，设计出所需的核桃破壳机。 关键词：品种 核桃结构 原理

Machine for breaking walnut shell review

Author：Ding Wenyi Turor：guo Junxian

【Title】The walnut has high in nutrients, both at home and abroad and has a broad market space, people demand is very big still. Walnut varieties is not single, but there are several varieties. By artificial rupture of shell is very difficult to achieve the desired requirements, which need to use machinery to achieve, with mechanical method can be divided into two kinds of walnut. Then the overall structure of research of walnut, walnut stress analysis, and developed for different varieties of walnut shell breaking machine. In order to maximize the overall efficiency of breaking walnut shell. In the main on the domestic development of large machine for breaking walnut shell of each principle, characteristics, disadvantages, summary. After the walnut stress analysis, structure analysis, environmental analysis. Summarize the walnut characteristics, design for a machine for breaking walnut shell. Key words： Varieties；Walnut structure；Principle

核桃是世界著名四大干果之一(还有扁桃、腰果、榛子)，它是胡桃属落叶乔木，在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测，核桃富含脂肪(70%以上)

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及蛋白质(20%)，是高热能营养食物，又是无胆固醇的绿色保健食品，有着广阔的国内外市场，历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”，是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前，全国25个省、市自治区都有核桃分布，面积有1000多万亩，2亿多株，以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、新疆产量最多，约占全国总产量的85%以上，并且是我国传统出口物资之一。

我国的核桃栽培面积约130万hm2以上，主要种植区域在西南和西北。在国际市场上，核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨，全国人均占有0. 24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远，如美国人均占有核桃1. 5kg，是我国的6倍。针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。在加工中，存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急。

核桃也是我国干果类商品出口之一， 加工和出口的季节性比较强。核桃取仁在我国历来靠手工， 一人一天平均仅能砸30斤核桃， 取仁约12斤， 以天津口岸年出口核桃仁5000吨计，仅取仁一项需占用劳力80多万个劳动日， 而且， 加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节， 任务重， 时间紧， 形成与农业争劳力的局面， 所以， 实现核桃取仁机械化， 对解放劳动力， 支援农业生产有重要意义。核桃出口国家较多， 进口国家比较集中， 国际市场斗争十分激烈， 实现核桃加工机械化， 有利于我们抢时间， 争速度， 支援外贸。从经济上说， 国际市场核桃仁各质量等级的差价甚大。机械取仁有希望提高取仁质量，增加外汇， 同时大规模集中加工， 便于综合利用。核桃仁中约占5%的碎末可以集中榨油，大量的核桃壳是做活性炭的好原料。手工分散加工， 这些碎末都浪费了。研制核桃取仁机的具体任务是寻找适当的、特别是保证取仁质量的破壳工艺方法，研究实现这一工艺方法所要求的机器。 1 机械破壳的意义

为了了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率高，质量好的脱壳方法，是发展的必然。我国核桃资源丰富，1993

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年全国产量达到21.3万吨，如何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂松果的方法，日本专利破除栗壳的方法，我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有些的探讨，但均未解决好核桃去壳取仁的问题。

在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工砸取，劳动生产率低，且病菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。 2 核桃的分类 2.1.1 类群

形态特征和生态类型具有统一性的品种群称为类群。我国核桃品种分为核桃类群和铁核桃累群。通常称前者为北方核桃，后者为南方核桃。 2.1.1.1 核桃类群

各品种群的核桃外表近似球形。壳表面沿纵径方向分布着长条沟纹，结合线下半部平，上半部微隆起，约1~2mm。见下图。

2.1.1.2 铁核桃类群

各个种群的核桃外表近似球形，壳表面分布较深的坑点，结合线宽而隆起约

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2~3mm。 2.1.2 品种群

核桃壳厚薄，含仁率高低相近似的一些品种称为品种群。我国核桃品种基本上可划为四个种群，划分标准件表1。 2.1.2.1 品种

品种的命名主要是依据坚果大小形状、核桃壳表面特性、产品地等。

表1 核桃品种群的划分标准

品种群 纸皮核桃 薄壳核桃 中壳核桃 厚壳核桃 核桃壳厚度 含仁率 横隔壁 退化 呈膜质 呈膜质 呈膜质 内褶壁 退化 退化 不发达 发达 取出仁 全仁 半仁 1/4仁 碎仁 <0.9 1~1.5 1.6~2.0 >2.1 >65 50~60 41~49 <41 注：1、横隔膜是指分隔开两半仁的十字架式的薄膜。

2、内褶壁式指凹凸不平的内壁。

从表中可见，纸皮核桃、薄壳核桃和中壳核桃品种群易于用机械剥壳取仁剥壳比较完整。而厚壳核桃品种群难以剥壳取仁，其原因是横膈膜成故知，内褶壁发达，把仁夹嵌在壳里。人工取仁只能用锥子挑出桃仁，机械只能取碎仁。

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图1 核桃的内部结构

（1）绵核桃

指核桃壳厚小于2mm，横膈膜退化或成膜质、革质，内褶壁退化或不发达，可取得1/4或半仁。它包括纸皮、薄壳和中壳核桃品种群。 （2）夹核桃

指核桃壳厚超过2mm，横膈膜呈骨质，内褶壁发达的厚壳核桃品种群。 目前，绵核桃的总量占全部核桃的80%~90%，随着无性繁殖的推广和品种的进一步改良，夹核桃的机械剥壳取仁。 3 桃破壳取仁机的技术和应用现状

到目前为止，国内有几个单位研究核桃剥壳取仁机理及试验机型，各有所长。因此有必要对核桃剥壳取仁方式进行研究。现将其原理简单介绍如下： 3. 1 陕西核桃剥壳机采用定向对刀挤切原理剥壳取仁

由于核桃结合线截面与两半仁的结合面(横隔膜平面)交叉成90度，壳上沟纹方向与纵径方向一致。因此，采用两把刀头沿纵径两端作用(挤压兼切割)，刀头形状见图2。每把刀头均匀地镶入五块刀片，刀片做成弧形轮廓.以尽可能接触核桃外壳。挤切的两刀头，其刀片相对错开，使得碎壳瓣小而数多，有利于壳的完全破裂，提高剥壳质量。

图2 刀头形状示意图

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3. 2 山西核桃剥壳机采用挤搓原理剥壳取仁

挤搓原理剥壳取仁石磙半径120mm。凹板形状曲线由圆弧段和直线段联接而成，圆弧半径140mm。直线长度即工作行程为30mm。由于石磙以50r/min转动，凹板固定，核桃本身将产生转动。这样，核桃不是在一点而是在一条线或一个区域上受到挤搓作用，有利于壳的完全破裂。（如图3所示）

1 调节机构 2 凸版 3 石磙 4 喂入斗 5 核桃 图3 山西古县核桃剥壳

3. 3 北京农业机械学院、襄樊农机化研究所研制的核桃剥壳机

核桃剥壳机原理如图4。当绵核桃喂入到克剥装置中，齿盘的旋转带动绵核桃边旋转边向里挤入。间距的齿尖不断地沿着壳表面克压，使得裂纹不扩展部分壳和仁掉离出来。最后壳基本上完全裂，碎壳和仁通过最小间隙向下掉出。 根据对绵核桃壳、仁挤压破裂的试验结果，对于绵核桃完全破裂所需的变形量一对力为4.017，二对力为2.271，三对力为2.854，一对滚动力为2.862，而壳与仁之间的间隙为0.67—1.86mm，仁不被挤破的挤压变形量为0.7—1.0 ，因此当挤压变形量大于1.37—2.86mm时，仁将破碎，当二对滚动力作用是挤压变形量小于1.638时，壳不能完全破裂。如按上面的方法取仁，必须将核桃分类，

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一般以中径分，每两毫米为一级，由于核桃不是球体，各方面尺寸有差异，即使是同一方向，同一级中大的有可能仁破，小的有可能不能完全破裂，影响剥壳质量和高露仁率。为了保证剥壳质量和高露仁率，我们采用了一种全新的结构。

图4 北农机绵核桃剥壳取仁原理

3. 4 新疆农业大学史建新老师的6HP一150型核桃破壳机的设计

由新疆农业大学机械交通学院研制的6HP一150型核桃破壳机由分级装置、导向装置、破壳机构组成(图5)。

1 料斗 2分级滚筒 3传动链条 4支撑轮 5导向辊 6传动齿传动 7弧齿板 挤压辊 9电机 图5 6HP-150核桃破壳机的结构简图

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3.4.1 6HP一150型核桃破壳机的特点

1该机能依次自动完成分级、导向、破壳，无需人工参与。提高了劳动生产率和降低了生产成本。

2分级采用的是锥型滚筒栅式分级机构。该机构具有功耗低、振动小、可实现无级分级、对工位数的适应性强等特点。

3 破壳装置果用滚筒-弧齿板式结构，采用这种结构更有利于得到完整的核桃仁。

该机采用挤压破壳原理(图6)，当两对法向集中力作f}I在核桃上时较有利于壳的均匀完全破裂，而多对集中力作用在核桃上因提高了核桃的刚度，降低了内力值。核桃反而不易破裂。为了在破壳时能满足上述原理上的要求，在破壳装置结构上采用带有多级凹槽及齿纹的挤压辊，弧齿板采用双弧板结构，该结构符合“四点加压”原理，因而有利于壳的完全破裂。

1核桃 2挤压辊 3弧齿板

图6 挤压破简图

理想的挤压破裂过程要求核桃从挤压开始到破裂结束至少要转过半周，即要求B≥180。，以保证核桃在整个圆周上都产生裂纹，使壳的破裂全面而均匀。考虑到核桃在挤压过程中会出现滑动，通过修正工作弧长L2 的值，使实际挤压工作角q大于上述理论值，从而确保B≥180。，L2=πdL。其中k为修正系数，取k=1．2。由于该结构在破壳时保证了核桃在整个圆周上都能产生裂纹，因此该结构有利于

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壳的完全破裂。

3. 5 新疆农业大学史建新老师的多辊挤压式核桃破壳机结构及原理 3.51 结构特点

该机主要由机架、喂料斗、破壳辊、辅助破壳辊( 数量3~ 5)、挤压间距调节机构、挡板、出料斗、带传动、电机等, 其结构见图7。破壳辊与辅助破壳辊为破壳机的主要部件，两辊构成间断性的挤压破壳工作区，核桃在该区受到间断性的挤压，受挤压的核桃没有很快进行二次挤压，核桃仁损伤程度小； 伸进喂料斗内的辅助破壳辊有助于均匀单层喂料；当两辊以一定速度相对旋转， 工作时核桃受力方向一致，不会造成核桃的两半破裂，挤压间距调节机构可改变挤压破壳工作区的大小，以适应不同大小的核桃。

1辅助破壳辊 2挡板 3破壳棍 4机架 5带传动

6电机 7出料斗 8挤压间距调整机构 9喂料斗

图7多辊挤压式核桃破壳机结构简图

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3.52 工作原理

破壳辊与辅助破壳辊形成由大到小间断性的多工位挤压破壳工作区，当两辊以一定速度相对旋转时，伸进喂料斗内的辅助破壳辊带动料斗内的核桃均匀的单层进入挤压破壳工作区，由于该区大于核桃横径，核桃没有受到挤压；此时破壳辊带动核桃做匀速转动和均匀平动到下一工作区，核桃在该区受到微量挤压，被挤压的核桃由破壳辊再次带动到下一工作区，如此循环往复, 被挤压程度逐渐加深，当核桃被挤压到核桃壳最大挤压变形量￡max 时，核桃破裂，破裂的核桃从出料口排出。 4 结论

核桃的品种、结构各不一样，在进行一些核桃破壳机的研究之后会发现有很多种不同的方法，有的方法虽然很好，但是还是存在一些缺点，可以再次基础上加以改进，并且参照这些设计自己也会有一个方向，沿着这个方向设计一个核桃破壳机。

新疆的天气条件造就了新疆的核桃品质还是比较好的，如果再加上有一个效率很高的核桃破壳机，会有很大的商业价值。新疆的核桃也有些不同于其他地方的核桃，这也是由于新疆特殊的地理条件。所以要在已有的核桃破壳机基础上吸收各自的特点，设计一个社和新疆的核桃破壳机。

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参考文献

[1]董远德、史建新、乔园园。核桃不同破壳方式的破壳取仁效果[J]。农产品加工 学刊，2007(9)：4-5。

[2]催建云。食品加工机械与设备[M]，北京：中国轻工业出版社，2004。 [3]王高平。一种新型核桃加工设备的研究[J]。南方农机，2002，2(2)：29-32。 [4]沈再春。农产品加工机械与设备[M]。北京：中国农业出版社，2002。 [5]史建新，辛动军。国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨[J]。新疆农机化，2001(6)：29-34。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x0wo.html