浅谈干壳莲子分级设备现状及发展

摘 要：干壳莲子的分级是壳莲机械化加工中重要的工序之一。文章首先分析了干壳莲子分级的工艺要求，然后列举了几种市面上常见的干壳莲子分级设备，对其工作原理、结构组成等进行了简要的说明，最后对干壳莲子分级设备的发展趋势进行了展望。

关键词：干壳莲子；分级；圆筒筛；杆筛

引言

莲子是我国江南地区最富有特色的农产品之一，具有较高的营养价值[1]。根据收割时莲子的成熟度，一般可分为新鲜莲子和干壳莲子，其中干壳莲子由于其水分含量少，储存时间长，因此其加工量与产量等比新鲜莲子要大的多[2]。干壳莲子的分级是壳莲机械化加工中最重要的工序之一，通过对莲子按其短轴直径的分级，然后在将分级之后的莲子分别送入不同的间距的剥壳机中进行剥壳，能显著提高莲子剥壳后的质量，相比不分级的莲子，其剥壳率高，且破损率低。

1 干壳莲子分级工艺要求

干壳莲子是一种典型的坚果类农产品，其机械剥壳的最常见的方法主要是切割式，通过扁平型刀片或者螺旋刀等对其短轴进行环切。由于莲子尺寸的差异，导致机械剥壳时，有的莲子没有被刀片切割到，有的莲子尺寸过大时，会被切割刀具压碎或挤破，导致莲子产品质量不高。为了提高莲子的剥壳率，降低破损率，有必要对莲子进行分级预处理[3-4]。

干壳莲子分级的主要目的是控制剥壳时刀具切入莲壳的深度，不同尺寸的莲子采用不同的剥壳间距。通过分级处理，能保证某一剥壳机中的莲子的短轴直径在一定尺寸范围内。切割时，对应该尺寸的莲子，通过调整切割刀具与支撑莲子通道之间的距离，既能保证刀具对莲壳完全切割，又不至于切割到莲仁，能显著提高莲子剥壳时的整仁率，增加莲子产品的经济利用价值。如武汉轻工大学丁世云等老师研制的杆筛式莲子分级机，其结合莲子的实际尺寸分布[5]，将莲子按短轴直径分为8个级别，大于15.5mm，15-15.5mm，14.5-15mm，13.5-14mm，13-13.5mm，12.5-13mm，小于12.5mm。分级之后莲子分别进入多头莲子剥壳机的8个通道中。

2 几种干壳莲子分级设备

2.1 圆筒式莲子分级机

圆筒式莲子分级机是一种典型的旋转筛面，将不同筛孔直径的筛面组合成一圆形滚筒，并按一定倾斜角度安装，待分级的莲子置于滚筒内。工作时，滚筒在电机的带动下低速旋转，莲子在滚筒内表面摩擦力的带动下随滚筒一起运动，莲子与筛面之间由于重力和摩擦力的差异，会产生相对运动，当莲子的短轴直径小于筛孔直径时，莲子即穿过筛面，到达分级的目的。武汉轻工大学易启伟等人在对干壳莲子机械化加工技术与装备进行研发时，采用了一种套筒式圆筒分级筛对壳莲进行分级处理，其结构简图如图1所示。该机的滚筒筛体由三个不同直径的圆形筛套装在一起组成，可将莲子按标准分为4级（小于12mm，12-14mm，14-16mm，大于16mm），其筛孔为长条形，能对莲子按短轴直径进行分级。

圆筒式莲子分级机一般产量较大，单位产量能耗低，但其最大的缺点一是筛面利用率不高，同一时间只有部分莲子与筛面接触；二是由于莲子一般为椭球形，中间直径较大，两端直径较小，因此非常容易发生堵孔现象，进一步降低了筛面利用率，影响分级效果。

2.2 栅栏式莲子分级机

栅栏式莲子分级机是在圆筒式莲子分级机的基础上改进设计而来，与传统的圆筒筛采用的圆形或者长条形孔不同，栅栏式分级机采用三节或者更多栅栏取代了传统的圆形筛面。湘潭县宏兴隆湘莲食杂有限公司的贺书红发明了一种栅栏式莲子分级机[6]，该机主要由进料斗、分级筛筒、筒体栅栏、减速器、电机、机架、出料斗、行走车轮等组成，其结构简图如图2所示。分级筛筒的筒体由三段栅栏构成，每段筒体筛栏的间隙逐渐变小，每段栅栏下方都有出料斗，可将莲子分成4个不同尺寸级别。整体筛筒安装在机架上，机架倾斜安装，其中位置较高的一端有进料斗；另一端为传动机构，由驱动电机及减速器等构成。机器的底部安装有行走车轮，方便移动。

栅栏式莲子分级机采用了栅栏的结构，在一定程度上避免了莲子容易堵孔缺点，结构简单，运行维护成本低，但该机分级精度不高，限制了其使用范围。

1.进料斗；2.分级筛筒；3.筒体栅栏；4.减速器；5.皮带；6.电机；

7.机架；8.行走车轮；9.出料斗；10.主轴

图2 栅栏式莲子分级机

2.3 杆筛式莲子分级机

杆筛式莲子分级机主要利用两根同向旋转的筛杆对莲子进行分级的。武汉轻工大学丁世云等人研制了一种杆筛式莲子分级机[]，该机主要由进料斗、传动系统、排序上料螺杆、筛杆、导流杆、出料管、机架等部分组成，其结构简图如图3所示。

1.进料斗；2.传动系统；3.排序上料螺杆；4.支撑座；5.筛杆；

6.导流杆；7.出料管；8.机架

图3 杆筛式莲子分级机结构简图

该机的主要工作原理如下：待分级的干壳莲子，在输送机构中被螺旋辊和光辊的作用下，依次进入到两根筛杆和导流杆构成的筛分通道中，由于两筛杆同向旋转，莲子边调整姿态边向前进。由于两根筛杆之间的间隙逐渐变大，当莲子的短轴直径小于筛杆间隙时，莲子通过不同的出料管排出，完成莲子的分级。

该机结构简单，占地面积小，能耗低，且分级之后的莲子精度高，但该机由于莲子以直线单列进入筛杆中进行分级，因此产量低，仅适合小批量莲子的加工生产。

3 莲子分级设备发展趋势

现有的莲子分级设备在一定程度上加速了莲子机械化加工过程，但是也存在诸多问题，如加工的单一性，不能柔性加工等。另外，分级设备的自动调整性也不强，分级精度不够等。

随着计算机技术的高速发展，基于机器视觉的各种分级机械也层出不穷，莲子的分级也可采用机器视觉等光电自动感应技术，改善现有的莲子机械分级的瓶颈问题，且能实现循环分选——将未分级好的莲子通过后续检测装置重新回到进料端，继续进行分级处理。基于机器视觉CCD光电分选和传感器技术的莲子分级机是未来莲子分级设备的发展趋势。

4 结束语

干壳莲子分级作为壳莲机械化加工中重要的工艺环节，对干壳莲子的加工及壳莲产品质量有非常重要的影响。文章对几种典型的干壳莲子分级设备进行了介绍，说明了其工作原理，分析了其优缺点，并对干壳莲子分级设备发展趋势进行了展望。

参考文献

[1]郑宝东，郑金鬼，曾绍校.我国主要莲子品种营养成分的分析[J].营养学报，2003，25（2）：153-156.

[2]易启伟，王旺平，张永林.干壳莲子剥壳穿心机械化加工技术与装备[J].食品与机械，2010（4）：81-83.

[3]杜铮，宗力.干壳莲子螺杆分级机设计与分级试验[J].农机化研究，2009（9）：117-119.

[4]杜铮，宗力.莲子分级设备的研究与应用现状分析[J].湖北农业科学，2009（4）：978-981.

[5]丁世云，胡志刚，王旺平.莲子分级杆筛设计与分级试验[J].武汉工业学院学报，2008（1）：20-22.

[6]贺书红.全自动莲子分级装置[P].中国专利：2007200626978.0，200

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作者简介：刘思琪，女，武汉轻工大学动物科学与营养工程学院学生。