劉 英，范開(kāi)欣，李小燕，許迎春

(甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006)

0 引 言

葵花籽具有營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量的食用纖維，能夠降低癌癥的發(fā)病率，還可以提取油脂、蛋白質(zhì)、綠原酸等優(yōu)點(diǎn)，近幾年產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)，由于葵花籽較小，重量較輕，不容易與雜質(zhì)進(jìn)行風(fēng)選，由此產(chǎn)生物料含雜率高的問(wèn)題，因此亟待尋找一種適宜的清選技術(shù)，以期為后期的機(jī)械化生產(chǎn)提供技術(shù)支持[4]。

近年來(lái)，葵花脫籽、收獲和清選機(jī)械裝備的研發(fā)工作逐漸取得進(jìn)展，但仍然與國(guó)際機(jī)械行業(yè)存在較大的差距。丁永金等[5]為了解決清選不徹底的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種切流復(fù)式雙滾筒葵花脫籽機(jī)，并以風(fēng)選加篩選的方式對(duì)物料進(jìn)行清選。黃曉鵬等[6]針對(duì)現(xiàn)有葵花脫籽機(jī)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種低破碎葵花脫籽機(jī)，并對(duì)脫籽機(jī)的脫籽性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。郭書(shū)杰等[7]設(shè)計(jì)了一種風(fēng)選式清選裝置，并采用Fluent對(duì)該裝置進(jìn)行了流場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)選裝置的轉(zhuǎn)速為900 r/min時(shí)，清選效果較好。國(guó)內(nèi)外有關(guān)葵花機(jī)械的研究主要集中在收獲機(jī)械和脫籽機(jī)械上，但有關(guān)清選機(jī)械的研究相對(duì)較少。

筆者在前期簡(jiǎn)易清選裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種葵花清選機(jī)，并以損失率、含雜率和破碎率為試驗(yàn)指標(biāo)，進(jìn)行葵花清選試驗(yàn)，探究葵花清選機(jī)的機(jī)械性能，為后期葵花加工一體化提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

針對(duì)葵花的物料特性和現(xiàn)有葵花脫籽機(jī)的結(jié)構(gòu)，本研究設(shè)計(jì)了一種葵花清選機(jī)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 葵花清選機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

主要由輸送裝置、喂入裝置、清選裝置和傳動(dòng)裝置等組成。由圖可知，輸送裝置由輸送帶、輸送槽和螺旋輸送器構(gòu)成，清選裝置由離心風(fēng)機(jī)、振動(dòng)清選篩和分離裝置等構(gòu)成。進(jìn)行清選作業(yè)時(shí)，物料在輸送槽內(nèi)經(jīng)輸送帶作用傳送至螺旋輸送器內(nèi)，通過(guò)喂入裝置將其運(yùn)至清選裝置內(nèi)，然后葵花籽在離心風(fēng)機(jī)和分離裝置的作用下進(jìn)行一級(jí)清選，然后在振動(dòng)清選篩作用下進(jìn)行二級(jí)篩選，最終落入集料器內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)物料的清選作業(yè)。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)指標(biāo)

為了衡量清選裝置的清選裝置的清選效果，本研究以損失率、含雜率和破碎率作為清選試驗(yàn)的性能指標(biāo)，具體的計(jì)算公式如下：

(1) 損失率：表示未通過(guò)清選裝置的物料在總物料中所占的比例：

(1)

式中：η1為損失率，%；n1為完成清選作業(yè)后未通過(guò)清選裝置物料的質(zhì)量，kg；n2為通過(guò)清選裝置物料的質(zhì)量，kg。

(2) 含雜率：表示完成清選作業(yè)后雜質(zhì)在谷物混合物中所占的比例：

(2)

式中：η2為損失率，%；n3為完成清選作業(yè)后物料中雜質(zhì)的質(zhì)量，kg；n4為完成清選作業(yè)后物料混合物的質(zhì)量，kg。

(3) 破碎率：物料混合物完成清選作業(yè)后物料中破碎的葵花在物料混合物中所占的比例：

(3)

式中：η3為損失率，%；n5為完成清選作業(yè)后物料中破碎籽粒的質(zhì)量，kg；n6為完成清選作業(yè)后物料混合物的質(zhì)量，kg。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 喂入量對(duì)清選效果的影響

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700 r/min、振動(dòng)篩頻率為40 Hz時(shí)，喂入量對(duì)葵花清選機(jī)清選性能的影響如圖2所示。

喂入量對(duì)物料清選性能的影響如圖2所示。由圖可知，隨著物料喂入量的增加，物料的損失率、含雜率和破碎率均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。這是由于隨著物料喂入量增加，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，物料間的碰撞次數(shù)也增加，造成物料的磨損量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，并且物料的除雜功能下降，也出現(xiàn)物料和雜物同時(shí)通過(guò)清選裝置的現(xiàn)象，造成損失率增加[8]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，喂入量區(qū)間為800～1 000 kg/h時(shí)，物料的整體色澤較差。因此，在保證清選性能較好的條件下，喂入量適宜的工作范圍為600～800 kg/h。

圖2 喂入量對(duì)物料清選性能的影響

2.2.2 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)清選性能的影響

當(dāng)喂入量為200 kg/h、振動(dòng)篩頻率為40 Hz時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)葵花清選機(jī)清選性能的影響如圖3所示。

圖3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)物料清選性能的影響

圖3表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)物料清選性能的影響。由圖3可以直觀地看出，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)物料清選性能的影響較大，其中含雜率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈負(fù)相關(guān)，物料損失率和破碎率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈正相關(guān)。這主要是因?yàn)殡S著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，設(shè)備的風(fēng)速越大，雜質(zhì)與物料的分離效果較好，但也容易造成物料產(chǎn)生損失率和損傷率較大的現(xiàn)象發(fā)生[9-10]。同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間為550～650 r/min時(shí)，物料的外觀較好，基本可以滿足消費(fèi)者的要求。因此，在保證清選性能較好的條件下，其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇區(qū)間應(yīng)為550～650 r/min。

2.2.3 振動(dòng)篩頻率對(duì)清選性能的影響

當(dāng)喂入量為200 kg/h、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700 r/min時(shí)，振動(dòng)篩頻率對(duì)葵花清選機(jī)清選性能的影響如圖4所示。

圖4表示振動(dòng)篩頻率對(duì)葵花清選性能的影響?？梢钥闯觯s率與振動(dòng)篩頻率成反比，這是因?yàn)殡S著振動(dòng)篩頻率增加，物料的蓬松度相應(yīng)提高，雜質(zhì)被分離的概率也逐漸增大，含雜率減少。同時(shí)可見(jiàn)，損失率和破碎率與振動(dòng)篩頻率呈正相關(guān)，這可能是由于頻率增加使得物料間的摩擦增加，物料完整度也相應(yīng)減少。因此，在保證清選性能較好的條件下，其振動(dòng)篩頻率的選擇區(qū)間應(yīng)為30～50 Hz。

圖4 振動(dòng)篩頻率對(duì)物料清選性能的影響

3 結(jié) 語(yǔ)

葵花籽含油量極高，味香可口，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，但在收獲后的脫粒清選過(guò)程中普遍存在不易清選、分離設(shè)備損失率高、物料損傷較大的問(wèn)題。文中針對(duì)葵花產(chǎn)后加工過(guò)程中存在的這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種葵花清選機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了清選試驗(yàn)，研究了工作參數(shù)對(duì)葵花清選效果的影響。結(jié)果表明，在保證清選效果較優(yōu)的條件下，喂入量的工作范圍為600～800 kg/h，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的工作范圍為550～650 r/min，振動(dòng)篩頻率的選擇區(qū)間應(yīng)為30～50 Hz。