巴旦木脱青皮机理分析及实验研究

Almond is the characteristic nuts in Xinjiang.It's an important part of the development of characteristic fruit industry in Xinjiang. Almond hulling processing is first process after harvest.The almond hulling depend on handwork completly in local almond plant industry.The almond process mechanization can improved the hulling rate and work efficiency greatly,and even what's more is that it provide an important way to improve the appearance and internal quality for almond kernal.Green almond、biological characteristics and hulling force characteristics and their relationship will be studied based on the unique material and structure of green almond in this study.The dehusking force model will be established based upon research data. With the help of high speed camera and electronic test machine、hulling device,hulling force、force position and potential damage rate hulling characteristic will be studied.The mechanism of minimum shell damage and best hulling method will be revealed and the force model will be verified which based on different hulling principle and experiment. The main factors which affecting the hulling rate will be revealed.It will provide design basis for a high efficiency huller for green almond. If those research goal has being achieved,it will improve the hulling rate and production efficiency and decrease the damage rate greatly for future almond commercialization process.

巴旦木是新疆的特色坚果，是新疆特色林果产业发展中的重要组成部分。脱青皮是巴旦木收获后的首道加工工序，目前全面采用人工完成。以机械化作业提高巴旦木青皮的剥离脱净率与作业效率，是提高巴旦木外观与内在品质、降低生产成本的重要途径。本研究针对青皮巴旦木独特的物料特征，对巴旦木青皮与硬壳的生物学特征、物理机械特性、青皮剥离受力特点及其三者之间的规律进行研究，建立巴旦木脱青皮受力模型；借助高速摄影机和电子拉力试验机、脱皮试验装置，研究脱青皮受力大小、部位的变化规律，研究脱皮时硬壳潜在的损伤率变化规律--青皮剥离特性，通过不同脱皮原理的脱青皮装置进行试验研究，揭示机械脱青皮的最佳脱皮机理与最小硬壳损伤机理，验证受力模型，获得影响青皮巴旦木脱皮效果的主要影响因素，为高效巴旦木脱青皮装置提供设计依据。若实现研究目标，对提高巴旦木脱青皮脱净率与生产效率，降低破损率，为后续的巴旦木商品化处理提供理论依据。

本项目针对新疆巴旦木脱青皮采用手工作业，难以满足巴旦木今后加工生产的实际现状，从巴旦木青皮、硬壳的物料学特性作为研究的切入点，开展巴旦木的脱青皮的机理与脱青皮装置的技术研究，研制出巴旦木机械化脱青皮机具，解决我区巴旦木机械化初加工的问题，加快发展巴旦木优势种类的特色林果作物，促进南疆地区农业现代化进程。本项目主要研究内容包括以下部分：.（1）以南疆主要栽培的晚丰巴旦木品种为研究对象，采用试验的方法研究青皮巴旦木的三维尺寸、果实三维尺寸、青皮及果实的含水率，同时分析巴旦木的外形尺寸以及成熟度对脱青皮脱净率、损伤率的影响。.（2）研究巴旦木脱青皮机理：一是通过青皮巴旦木的物料学特性，确定青皮分离筛由310mm内径的筛环组成，筛环之间的间隙为8mm，实现青皮、杂叶等与巴旦木的有效分离，降低含杂率；二是青皮巴旦木在螺旋脱皮辊的输送、挤压揉搓作用下的受力分析，设计出脱皮辊的直径为280～300mm，脱皮辊的主轴上以120°分布有呈螺旋分布的叶片结构，实现巴旦木的有效脱青皮。.（3）基于ANSYS有限元分析软件，建立脱皮辊部件有限元模型。对脱皮辊进行静力学分析和模态分析，得到脱皮辊转速为300r/min时，振动频率为5Hz小于脱皮辊的前三阶固有频率分别为：19.599Hz、19.597Hz和44.491Hz。.（4）通过试验确定影响巴旦木脱青皮的工作性能的各主次因素。采用正交试验方法进行三因素、三水平试验研究，得出结论：脱皮辊与筛筒间隙为10mm，青皮含水率为68.75%，脱皮辊转速300r/min。.通过ANSYS软件有限元分析和样机正交试验分析，本文对巴旦木脱青皮关键部件进行了研究设计及工作参数的优化，确定机具最佳的工作状态，从理论与试验中验证了巴旦木脱青皮机具的可行性和科学性。