色选机在苦荞清理中的应用及研究

余丽，程江华，闫晓明，彭镰心

（1.安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽合肥230031；2.成都大学生物工程学院，四川成都610106）

色选机在苦荞清理中的应用及研究

余丽1，程江华1，闫晓明1，彭镰心2

（1.安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽合肥230031；2.成都大学生物工程学院，四川成都610106）

介绍了ZK4型光电色选机的结构及工作原理，并探讨了对苦荞麦的色选效果。以色选机的色选精度和带出比作为评价指标，对色选机的工作参素进行了优化。色选精度达到100%，带出比随着含杂率的增大而增大，最终带出比达到1∶0.05。

苦荞麦；色选机；色选精度；带出比

色选技术在保证谷物加工质量方面起到了重要的作用，色选机通过光电技术选别物料中的异色粒［1］。光电色选机是用于散体物料品质检测和分级的一种无损分选设备，我国谷物加工企业已将色选技术广泛应用于原料的清理工艺中［2］。苦荞麦是集营养、防病疗疾、保健功能于一体的优异粮食品种［3］，是人们喜爱的小杂粮作物，因而苦荞麦的开发利用发展的十分迅速。当前的苦荞麦加工现状越来越受到研究团体和企业的重视，其苦荞麦原料的清理是保证加工工艺质量的重要前提，如何改善加工原料的品质值得关注。目前有关苦荞麦色选的研究报道较少，色选技术在苦荞麦加工中的成功应用将会大大的推进苦荞麦产业的发展。

本文探讨了AMD-ZK4型中科光电CCD杂粮色选机对苦荞麦的色选除杂效果，并对色选机的参数进行优化，以期达到最佳的色选效果。

1苦荞加工原料清理现状

苦荞是国际粮农组织公认的优秀粮药兼用粮种，是我国药食同源文化的典型体现。苦荞因富含黄酮类、酚类化合物，具有多种营养功效，被誉为“五谷之王”、“三降食品”，对苦荞中芦丁［4-5］的研究已有大量的报道。随着学术团体及企业对苦荞营养价值的越来越关注，苦荞的加工业也逐渐得到重视。苦荞多种植在高山贫瘠之地，管理粗放，收购地区广、批量多，含杂较多。苦荞加工前原料的清理是产品质量保证的重要前提。其清理工艺同一般其它的粮食谷物清理工艺相近，主要是根据苦荞与杂质在大小、轻重、形状、比重、磁性等方面的差异来进行清理。通过筛选、风选、去石、打击、磁选和精选可以达到清理的效果。苦荞又名乌麦，主要是因为苦荞果实呈黑褐色，无光泽。苦荞这种显著性的色泽特征使得近年来苦荞加工业原料清理环节引入色选这道工序配合其它工序共同达到清理的效果。

2色选机在粮食加工业中应用现状

随着社会的发展，人们对食品的质量要求越来越高。一些大型的粮食企业为了提高谷物的外观质量、品质及产品的商用价值，不断引进色选机对谷物进行色选［6-9］。随着色选机的使用率越来越高，且色选机色选精度也越来越高。例如杂粮色选机采用了双视彩色镜头具备了二次分选功能，强大的彩色识别功能及瀑布下料方式适应更多种类颗粒的色彩选别；运用专业图像采集处理系统，对图像的光谱参数和图形特征进行高速计算处理；采用世界最新高密度现场可编程芯片进行信号处理，实时性更强，可同时进行微分和积分处理，能同时分辨微弱色差和小到0.08 mm2的病斑，增强对不同颜色、病斑分选能力和效果。目前国内的色选机发展已经比较成熟，已广泛应用在需要对固体颗粒物料进行色选选别的加工工业中。

3AMD-ZK4型光电CCD色选机结构及工作原理

光电色选机主要由4个部分组成：喂料系统、光学系统、控制系统、和分选系统［10］。

苦荞麦通过顶部的振动喂料器进入机器，通过振动器装置的振动，被选物料，沿通道下滑，加速下落进入分选室内的观察区，并从传感器和背景板间穿过。在光源的作用下，根据光的强弱及颜色变化，使系统产生输出信号驱动电磁阀工作吹出异色颗粒吹至接料斗的废料腔内，而好的被选物料继续下落至接料斗成品腔内，从而达到选别的目的［11-12］。

色选机的结构及工作原理示意图见图1。

图1　ZK4型色选机的结构及工作原理示意图Fig.1Schematic diagram of the structure and working principle of ZK4 color sorting machine

4苦荞色选工艺效果实验

4.1材料与方法

4.1.1主要材料

苦荞、甜荞：安徽省大地食品有限公司提供。

含杂苦荞：色选后的荞麦，色泽均匀一致，掺入不同比例的甜荞，配成含甜荞杂比例分别为2%、3%、4%、5%、6%、10%的混合物料；

设备：AMD-ZK4型CCD杂粮色选机：安徽中科光电色选机械有限公司提供。

4.1.2方法

1）实验指标

根据前期研究，确定实验指标为色选精度、带出比。色选精度指含有异色颗粒的荞麦经过色选后，其正常荞麦的重量含量，以百分比表示；带出比是经色选后，其废料中的异色颗粒重量与正常荞麦颗粒重量之比1∶x，实验数据处理中以x作为荞麦色选实验数据，x值越小，带出比的值越大，说明废料中正常荞麦颗粒越少，色选精度相应越高。

2）因素试验

原料流量：通过旋转调节黑色背景板垂直于箱底的起始角度，设置前背景板为321，后背景板为365；设置灵敏度即灰度高为1070；根据前期试验，调节减压阀改变色选机的工作气压，选择合适荞麦色选的工作气压为0.4 MPa；根据生产实际的要求，因此选取原料流量值分别为20、25、30，分别考察不同的荞麦流量对2%含杂荞麦色选效果的影响。

3）含杂率对色选效果的影响

考察含杂比例分别为2%、3%、4%、5%、6%、10%的荞麦混合物料的色选效果。

4.2结果与分析

4.2.1苦荞流量对色选指标的影响

通过旋转调节黑色背景板垂直于箱底的起始角度，设置前背景板为321，后背景板为365；设置灵敏度即灰度高为1070；根据前期试验，调节减压阀改变色选机的工作气压，选择合适荞麦色选的工作气压为0.4 MPa；根据生产实际的要求，选取流量值分别为20、25、30，得到的流量值对实验指标的影响如图2所示。

图2　苦荞流量对色选指标的影响Fig.2Effect of tartary buckwheat flow on color sorting index

由图2可知，随着流量的增大，色选精度都达到100%，带出比中的x值在流量增大时，先是缓慢减小后增大，变化范围从1∶1.087～1∶1.52。因此选择流量值25为最佳参数。

4.2.2不同含杂率荞麦的色选效果分析

不同含杂率荞麦的色选效果分析见表1。

表1　含杂率对色选指标的影响Table 1Eeffect of trash content on color sorting index

由表1可知，虽然随着苦荞原料中混入的甜荞含量越来越多，但甜荞与苦荞的颜色差别明显，其色选精度基本上都能达到100%，带出比中的x随着含杂率的增大而减小，带出比不断的增大。经过多次色选，最终带出比可达到1∶0.05，表明ZK4型色选机完全能够达到苦荞的色选要求。

5结论

通过对ZK-4型光电杂粮色选机的结构及工作性能的了解，成功将杂粮色选机应用于苦荞麦原料的清理。优化了色选机的工作参数，该技术对低含杂率的苦荞混合原料的色选效果较好，相比较传统清理方法如风选、磁选等，色选对苦荞的清理能力更好，操作程序简单、筛分量大、处理效果好，可代替传统方法广泛应用于杂粮等原料加工前处理工艺中。

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Application and Study of Color Sorter on Cleaning of Tartary Buckwheat

YU Li1，CHENG Jiang-hua1，YAN Xiao-ming1，PENG Lian-xin2
（1.Institute of Agro-Products Processing Science and Technology，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei 230031，Anhui，China；2.School of Bioengineering，Chengdu University，Chengdu 610106，Sichuan，China）

This paper introduced the structure and working principle of ZK4 photoelectricity color sorting machine，and discussed the color sorting effect of tartary buckwheat.The working parameters of color sorting machine were optimized with color accuracy and color sorting out ratio as evalution indexes.The sorting accuracy reached 100%and the color sorting out ratio was increasing as the increase of trash content，the final color sorting out ratio could acheived 1∶0.05.

tartary buckwheat；colorsorter；color accuracy；color sorting out ratio

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.12.003

2014-01-13

2013年公益性行业（农业）科研专项项目（201303069）

余丽（1989—），女（汉），硕士研究生，研究方向：农产品加工及贮藏。