杨梅核破壳设备及工艺研究

黄亚芳 李 珂 李宗军 李罗明

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128）

在杨梅酒和杨梅果汁饮料加工过程中，副产物杨梅核占杨梅鲜果重量的10%左右，而核仁占杨梅核重量的11.40%～17.86%［1，2］。杨梅核仁富含脂肪、蛋白质、维生素及矿物质等营养成分［3］。近年来研究［4］发现杨梅仁具有防治肿瘤的功效，体外抑瘤试验结果表明杨梅核仁提取液对803、823细胞（胃癌）均有明显的杀伤抑制作用。杨梅核仁中油脂含量高达60%以上，杨梅仁油中脂肪酸以油酸、亚油酸为主，含量均达40%左右［5，6］；总不饱和脂肪酸达83%以上，含有0.1%左右的亚麻酸，是一种质量很好的保健油。据统计［7］，中国年产杨梅100万t以上，按10%的得核率、14%的得仁率及60%的含油率计算，经加工可得杨梅仁油8 000t以上。目前小油种如橄榄油、油茶籽油、核桃油、葡萄籽油等逐步受到消费者青睐，市售油茶籽油、葡萄籽油、茶叶籽油价格均可达10万元/t以上，杨梅核仁油作为一种新型小种油，原料来源于杨梅加工副产物，对其充分利用对提升杨梅综合利用价值与扩充小种油品类意义重大。

随着工业化的发展，生产中各类坚果和油料种子如核桃、花生、菜籽等［8－10］的脱壳技术已逐渐实现自动化、机械化，主要包括挤压式、撞击式、剪切式及碾搓式剥壳机［11］，同时结合一些前期处理如干燥、冷冻等方式可提高破壳率。由于杨梅核的核仁与壳厚度比达到1∶1，核较小，且为坚硬木质结构，破壳极其困难，直接阻碍了杨梅核的综合利用。但目前关于杨梅核的破壳技术尚未有报道，市面上也没有用于杨梅核破壳的专用设备，研究者［1，12，13］都是通过手工破壳的方法得到杨梅核仁。本研究立足于实际生产需求，利用自行研制的齿型对辊破壳机对杨梅核的破壳方法进行研究，以期解决杨梅核破壳难的问题，为杨梅核利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

杨梅核：杨梅酒制作工艺中榨汁加工后的副产物，湖南怀化靖州湘佰仕酒业有限公司提供。随机取样，经手工破壳计算得出该杨梅核的含仁率为12%。

1.2 主要仪器设备

对辊破壳机：由对辊、调速电机、调速控制器、料斗和传动装置等组成，本实验室自行设计；

擦洗机：400×500型，湖南清河重工机械有限公司；

电子天平：TP－20KF型，湘仪天平有限公司；

电子天平：TP－620A型，湘仪天平有限公司；

方孔筛：1号筛（孔径8mm）、2号筛（孔径7mm）、3号筛（孔径6mm），本实验室自制。

1.3 方法

1.3.1 清洁 使用搅拌型擦洗机将干燥后杨梅核进行擦洗处理（150r/min，20～30min），利用杨梅核相互摩擦去除核表面的残留肉柱，使其表面光滑。

1.3.2 筛选分级 按杨梅核的体积大小分级：将清洁后的杨梅核依次过1、2、3号筛，所得筛上物分别为一、二、三级杨梅核，去除肉柱粉尘。其中一级杨梅的最小处直径为8～9mm；二级杨梅核的最小处直径为7～8mm；三级杨梅核的最小处直径为6～7mm。

1.3.3 齿型对辊式破壳机辊子的设计 根据杨梅核的大小及辊式［14］破壳机的特点（挤压力使之破壳），考虑到破壳效率方面（不卡齿、破壳效率，核仁完整性），选择辊齿为啮合的，齿型角为20°，齿间距为3.71mm，分度圆到齿顶圆的距离为3.37mm，其他参数见图1。

图1 自行设计齿型对辊详细参数图Figure 1 Toothed rolls detailed Parameters Figure

1.3.4 破壳试验 将分级后的杨梅核分别以不同的辊间距（d）及转速（v）进行破壳，并分别按式（1）～（3）计算其破壳率（P1）、粉碎率（P2）及实际得仁率（P3）值，以考察破壳辊间距及转速对破壳效果的影响。

（1）破壳转速对破壳效果的影响：试验分别称取5份处理过的一级杨梅核，每份500g，d为6.5mm，破壳转速ν分别取90，120，150，180，210r/min等5个梯度进行单因素破壳试验，观察ν对P1、P2及P3值的影响。

（2）辊间距对破壳效果的影响：试验分别称取各级处理过的杨梅核，每份500g，ν为120r/min，一级杨梅核d分别取5.0，5.5，6.0，6.5，7.0mm 5个梯度；二级杨梅核d分别取3.0，3.5，4.0，4.5，5.0mm 5个梯度；三级杨梅核d分别取3.0，3.5，4.0mm 3个梯度；分别进行单因素破壳试验，观察d对P1、P3值的影响。

2 结果与分析

2.1 分级情况

以20kg杨梅核经过筛分称重得：一级杨梅核为8.392kg，占总质量的42%；二级杨梅核为7.879kg，占总质量的39%；三级杨梅核为3.729kg，占总质量的19%。

2.2 破壳转速对杨梅核破壳效果的影响

由表1可知：随着破壳机转速的不断增大，杨梅核的破壳率也不断增大，这有利于杨梅核的破壳；同时，当破壳转速增大时，杨梅核的粉碎率也增大，导致一定程度的损失；随着破壳转速的增大，实际得仁率先增后减，在120r/min处达到最高值11.37%，而杨梅实际含仁率为12%，两者相差0.63%，说明破壳效果较好。因此，后续试验中将破壳转速定为120r/min。

表1 破壳转速对破壳效果的影响Table 1 The effects of broken rotational speed on craking effect

表1还表明：实际得仁率是破壳率与粉碎率两个因素共同作用的结果，实际获得的核仁等于破壳得到的核仁去除被粉碎的核仁，统计粉碎率P2对后续优化试验无意义，因此后续试验中将不对粉碎率P2值进行统计。

2.3 辊间距对杨梅核破壳效果的影响

2.3.1 一级杨梅核的破壳效果 由图2可知，随着辊间距的增大，P1、P3值不断增大；直到辊间距超过6.5mm 时，P1、P3值急剧减少，P1值低至50.2%，P3值降低到6.05%。可能是辊间距为7mm时，对辊间的间距过大，导致体积稍小的杨梅核直接从对辊间隙滚过，没有受到足够的挤压力使其破壳。

因此，将一级杨梅核的破壳辊间距定为6.5mm，该条件下杨梅核的破壳率高达98.75%，实际得仁率为11.62%。

图2 辊间距对一级杨梅核P1、P3值的影响Figure 2 Impact on the first level Bayberry seeds'P1，P3values of different roller spacing

2.3.2 二、三级杨梅核的破壳效果 二、三级杨梅核在不同辊间距下的破壳效果分别见图3、4。试验数据显示：二级杨梅核与三级杨梅核的破壳情况大致相似，杨梅核在破壳过程中，随着辊间距d值的增大，P1值不断减小，而P3值呈先增后减的趋势。这是因为二、三级杨梅核本身的体积就相对较小，在辊间距不断加大时，体积偏小的杨梅核就无法获得足够的挤压力使其破壳，导致破壳率不断降低；而实际得仁率出现一段增长趋势（d值在3.0～3.5），是因为在辊间距适当增大时，杨梅仁破碎率下降，实际得仁率升高。

图3 辊间距对二级杨梅核P1、P3值的影响Figure 3 Impact on the middle－level Bayberry seeds'P1，P3values of different roller spacing

图4 辊间距对三级杨梅核P1、P3值的影响Figure 4 Impact on the last－level Bayberry seeds'P1，P3values of different roller spacing

因此，二级杨梅核的最佳破壳辊间距为3.5mm，该条件下杨梅核的破壳率为95.98%，实际得仁率为11.21%；三级杨梅核的最佳破壳辊间距也为3.5mm，该条件下杨梅核的破壳率高达90.80%，实际得仁率为9.91%。

2.4 验证实验

称取不分级的二、三级杨梅核混合样500g，d取3.5mm，ν为120r/min，进行破壳，破壳率只有84%，比分级破壳的破壳率低。原因可能是：① 二、三级杨梅核的体形差距较大，最小处直径差可达2mm，其他处直径差更大；② 对辊机的棍子两端都装有保护弹簧，使得双辊之间具有一定延展空间。当体积较大杨梅核（二级杨梅核）处于对辊之间时，会使对辊的辊间距增大，导致体积较小的杨梅核（三级杨梅核）受到的挤压力太小，而无法破壳。

3 结论

采用自行设计的齿型对辊机，将杨梅核筛选分级进行破壳，综合破壳转速和辊间距对破壳率、粉碎率及实际得仁率等多方面因素，杨梅核仁的最佳破壳工艺为：将杨梅核过筛分级，一、二、三级杨梅核的破壳辊间距d依次为6.5，3.5，3.5mm，破壳转速ν均为120r/min。杨梅核总体的破壳率高达96.16%，总得仁率为11.14%，杨梅核仁的利用率可达92.83%。

本试验立足于实际生产需求，设计了一种适用于杨梅核破壳的专用齿型对辊机，并对杨梅核的破壳方法进行研究，初步解决了杨梅核破壳难的问题，有利于杨梅核仁的获取，对提升杨梅综合利用价值与扩充小种油品类意义重大。但关于破壳后核仁的分离技术还需进一步研究。

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