劉廣碩　姜永法　杜文亮

摘 要 隨著生活水平的日益提高，蕎麥的保健和藥用作用越來(lái)越受到人們的重視。剝殼是蕎麥米加工的核心環(huán)節(jié)。生產(chǎn)率、整米率和碎米率是評(píng)價(jià)蕎麥剝殼設(shè)備剝殼效果的重要指標(biāo)?；诖?，概述我國(guó)蕎麥剝殼設(shè)備的發(fā)展歷程，總結(jié)我國(guó)蕎麥剝殼設(shè)備的研究成果，分析設(shè)備存在的一些不足，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞 蕎麥剝殼設(shè)備;發(fā)展歷程;改進(jìn)建議

中圖分類(lèi)號(hào)：S226.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.05.073

近年來(lái)，隨著健康合理的膳食觀(guān)念深入人心，蕎麥突出的保健、食療及藥用價(jià)值也越來(lái)越受到人們的重視[1]。剝殼是蕎麥米加工的最重要環(huán)節(jié)，蕎麥剝殼設(shè)備的剝殼效果直接影響工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。剝殼效果好壞的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為生產(chǎn)率、整米率和碎米率，合適的剝殼方式和較優(yōu)的剝殼參數(shù)能夠保證在得到較高生產(chǎn)率的同時(shí)，得到較高的整米率和較低的碎米率，從而提高工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。多年來(lái)，我國(guó)學(xué)者致力于探索更適合蕎麥的剝殼方式和不同剝殼方式下的最優(yōu)剝殼參數(shù)，以求得到更好的剝殼效果。

1 我國(guó)蕎麥剝殼方式的發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代初，內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院研制了我國(guó)第一臺(tái)蕎麥剝殼機(jī)（6QB-150）。剝殼原理為砂盤(pán)碾搓式，上砂盤(pán)靜止，下砂盤(pán)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩砂盤(pán)之間留有一定的剝殼間隙;蕎麥經(jīng)分級(jí)后，在合適的剝殼間隙及轉(zhuǎn)速下，受到兩砂盤(pán)的碾搓作用而剝殼[3]。經(jīng)研究，該設(shè)備在最優(yōu)剝殼參數(shù)的條件下，能達(dá)到生產(chǎn)率120 kg·h-1，整米率60%左右的同時(shí)，碎米率控制在3%以下。

1995年，內(nèi)蒙古農(nóng)機(jī)研究院進(jìn)行了6QB-500輥筒凹板式蕎麥剝殼機(jī)的研發(fā)。蕎麥經(jīng)分級(jí)后隨旋轉(zhuǎn)的輥筒流入輥筒與凹板之間的蕎麥剝殼工作區(qū)，受到二者的搓擦作用而剝殼[4]。

2003年，甘肅省平?jīng)銎諛I(yè)印刷機(jī)械有限責(zé)任公司對(duì)臥式錐筒剝殼機(jī)進(jìn)行了研究，外錐筒固定，內(nèi)錐筒轉(zhuǎn)動(dòng)。蕎麥顆粒在內(nèi)、外錐筒搓擦力的作用下完成剝殼[5]。

2013年，西北農(nóng)林科技大學(xué)提出，將以往剝殼方式中的單一剝殼過(guò)程分解為先磨削，再剝殼的剝殼過(guò)程。提出先將蕎麥外殼上較為突出的菱角部分磨削，降低蕎麥殼的結(jié)合強(qiáng)度，再以較小的力和速度剝殼的剝殼方式[6]。

2015年，深圳市五朵梅電子商務(wù)有限公司發(fā)明了一種砂板、膠輥蕎麥剝殼裝置，剝殼膠輥和剝殼砂板裝置由圓柱形膠輥及平行于膠輥且成105°的兩相連砂板組成，蕎麥外殼一側(cè)粘在膠輥上，另一側(cè)與砂板相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)剝殼[7]。

經(jīng)過(guò)近30年的研究，我國(guó)學(xué)者對(duì)砂盤(pán)碾搓式、膠輥凹板式、雙輥式、砂板-膠輥式等剝殼方式進(jìn)行了探索，剝殼方式及相應(yīng)發(fā)明專(zhuān)利繁多，但就剝殼效果而言，目前市場(chǎng)上仍以砂盤(pán)碾搓式為主。

2 我國(guó)蕎麥剝殼設(shè)備的主要研究成果

2.1 剝殼設(shè)備本身結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)對(duì)剝殼效果的影響

2006年，錦州世琪機(jī)械有限公司研發(fā)了一種能夠精確、微量調(diào)整砂盤(pán)間隙的結(jié)構(gòu)。將剝殼機(jī)上蓋的內(nèi)圈與外圈利用螺紋連接，并調(diào)整定砂盤(pán)與動(dòng)砂盤(pán)的間隙。該機(jī)構(gòu)在一定程度上解決了由于砂盤(pán)間隙難以精確調(diào)整，造成的生產(chǎn)率低、碎米率高等問(wèn)題[8]。

2013年，刁斯琴等[9]用試驗(yàn)方法探究了不同蕎麥粒徑所對(duì)應(yīng)的剝殼機(jī)最優(yōu)工作參數(shù)，得出最優(yōu)剝殼轉(zhuǎn)速為1 038.4 r·min-1;找到了4.0～5.0 mm粒徑的五級(jí)蕎麥分別對(duì)應(yīng)的最佳剝殼間隙。

2017—2019年，陳偉等[10-11]改進(jìn)l砂盤(pán)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)和外圈材料，并將原有一對(duì)砂盤(pán)改進(jìn)為兩對(duì)砂盤(pán)。試驗(yàn)表明，改進(jìn)后的出米率提高了10%～25%。

2.2 蕎麥剝殼工藝流程對(duì)剝殼效果的影響

2007年，孫曉靜等[12]對(duì)浸濕-橡膠盤(pán)式剝殼方法進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了將苦蕎置于溫水中浸泡，去水后以橡膠盤(pán)剝殼的工藝是可行的。并以試驗(yàn)的方式得到了對(duì)于粒徑為3.6～3.8 mm苦蕎原料的最優(yōu)剝殼參數(shù)。

2011年，李紅梅等[13]研究了苦蕎米加工過(guò)程中浸泡和蒸煮時(shí)間對(duì)熟化度、熟化后苦蕎含水率、剝殼率和整米率的影響，得出苦蕎浸泡時(shí)間≥4 h、蒸煮時(shí)間≥30 min和浸泡時(shí)間≥5 h，蒸煮時(shí)間≥20 min，都能使苦蕎熟化度達(dá)到100%，且熟化后苦蕎含水率為24.0%～26.0%，此時(shí)剝殼效果最佳。

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)學(xué)者對(duì)于蕎麥剝殼設(shè)備的研究范圍主要集中在剝殼前的預(yù)處理工藝及剝殼機(jī)工作參數(shù)等環(huán)節(jié)中，其他部分的研究工作還有待加強(qiáng)。

3 我國(guó)蕎麥剝殼設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

3.1 探究能耗更低、生產(chǎn)率更高的剝殼方式

經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，砂盤(pán)碾搓式剝殼設(shè)備已成為蕎麥加工市場(chǎng)的主流，但該設(shè)備存在的生產(chǎn)率低（120 kg·h-1）、能耗高（生產(chǎn)1 t蕎麥米需50～70 kW·h電）等問(wèn)題，在一定程度上限制了廠(chǎng)家的利益。因此，突破已有的剝殼方式，探尋新的、更適合蕎麥的剝殼方式是很有必要的。如對(duì)先磨削、再剝殼的剝殼方式深入研究，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證該剝殼方式是否可行，并找到合適的磨削方式和磨削力的大小，或可利用高速攝影技術(shù)拍攝并記錄砂盤(pán)間隙中的蕎麥剝殼過(guò)程，統(tǒng)計(jì)并分析蕎麥殼的破裂方式及蕎麥米從蕎麥殼中剝出的方式，以此作為依據(jù)設(shè)計(jì)更適合的剝殼方式。

3.2 進(jìn)一步完善剝殼設(shè)備的除塵效果

蕎麥剝殼成套設(shè)備中雖已加入除塵設(shè)備，但仍不能保證無(wú)塵或濃度降低到對(duì)工人無(wú)害的程度。因此，加大對(duì)除塵系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步降低剝殼設(shè)備的粉塵逸出是很有必要的。如將已經(jīng)相當(dāng)成熟的靜電除塵技術(shù)應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備的除塵系統(tǒng)中，進(jìn)一步改善除塵效果。

3.3 引入在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)剝殼設(shè)備工作參數(shù)

隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在線(xiàn)識(shí)別與檢測(cè)、智能控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等逐漸成為一些農(nóng)機(jī)的重要組成部分。目前，我國(guó)蕎麥米加工過(guò)程中，仍然依靠工人憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整進(jìn)料流量、剝殼轉(zhuǎn)速和剝殼間隙等工作參數(shù)，常由于工作參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，造成生產(chǎn)效率低、耗能高或碎米率高、損失大等問(wèn)題。劉廣碩等[14]和呂少中等[15-16]分別提出了一種基于機(jī)器視覺(jué)的蕎麥剝殼效果在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法，采用工業(yè)相機(jī)在線(xiàn)拍照，圖像處理識(shí)別剝殼后混合物中整蕎麥米、未剝殼蕎麥、碎米個(gè)數(shù)來(lái)在線(xiàn)檢測(cè)整米率、碎米率，實(shí)現(xiàn)了蕎麥剝殼效果的在線(xiàn)檢測(cè)。今后可據(jù)此深入研究，將圖像識(shí)別等在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)引入蕎麥剝殼生產(chǎn)工藝中，自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)蕎麥剝殼機(jī)的工作參數(shù)。

4 結(jié)論

1）我國(guó)蕎麥剝殼設(shè)備的發(fā)展歷程中，相繼出現(xiàn)了砂盤(pán)碾搓式、離心撞擊式、膠輥凹板式、雙輥式和錐筒式等剝殼設(shè)備，市場(chǎng)上主要以砂盤(pán)碾搓式為主。

2）我國(guó)學(xué)者對(duì)于蕎麥剝殼設(shè)備的研究主要集中在剝殼設(shè)備的剝殼方式、工作參數(shù)及剝殼工藝對(duì)剝殼效果的影響上，范圍雖然不夠?qū)挿?，但成果顯著，能夠在一定程度上指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

3）在今后的科研工作中，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)對(duì)先磨削、再剝殼的剝殼方式的可行性加以驗(yàn)證;加大蕎麥及蕎麥殼的力學(xué)特性及破壞特性等基礎(chǔ)研究，利用高速攝影技術(shù)統(tǒng)計(jì)并分析蕎麥殼的破裂方式及蕎麥米從蕎麥殼中剝出的方式;將靜電除塵技術(shù)應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備的除塵系統(tǒng)中;將在線(xiàn)流量監(jiān)測(cè)技術(shù)、圖像處理與識(shí)別技術(shù)等應(yīng)用到蕎麥剝殼設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)工作參數(shù)的精確、自動(dòng)調(diào)整。

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（責(zé)任編輯：趙中正）

收稿日期：2020-01-17

作者簡(jiǎn)介：劉廣碩（1989—），男，河北承德人，碩士，助教。研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)。E-mail： liugsh201336@126.com。