坚果脱壳专利技术综述

摘 要：坚果脱壳是坚果深加工的第一道重要而又制约坚果深加工发展的技术难题，文章结合现有技术和专利，从专利申请量、专利技术发展等分析了我国坚果脱壳技术发展的现状，并着重介绍了我国主流发展技术的技术发展脉络。

关键词：坚果；脱壳；专利；技术综述

1 概述

坚果主要是指具有坚硬外壳的果实，营养丰富，具有一定的药用价值，正日益受到崇尚健康饮食人们的欢迎和喜爱。随着坚果的医疗和保健功能不断的开发，坚果深加工行业向着朝阳行业迈进。由于坚果外形不规则，坚硬，难以剥离，使得原料的脱壳处理成为坚果产品开发和深加工的第一道关键而又困难工序，制约了坚果的深加工产业的研究与发展。进而，在坚果生产量、市场需求量、居民消费量的逐年大幅度增加，脱壳的坚果仁能够带来更大的经济收益的背景下，传统的破壳的作业效率与实际坚果仁的需求量之间的矛盾日益尖锐。因此，坚果脱壳技术的发展是提高我国在世界坚果贸易格局中市场竞争力的有力保证。

2 国内外坚果脱壳的专利申请分析

中国坚果脱壳技术专利申请始于1985年，在1985年至2005年间处于发展比较缓慢的阶段，2005年后，随着种植量的增加，坚果脱壳技术的专利申请呈直线上升（见图1）。就申请量而言，已越居世界首位（见图2），占全球申请的41.6%。这反映出中国作为坚果产销大国，为提高在坚果贸易格局中的地位，致力于坚果的深加工，重视并加强了对坚果脱壳技术的研究与开发。

3 坚果脱壳的技术研究演进

常用的坚果脱壳方法包括机械脱壳法和物理脱壳法，机械脱壳法包括：撞击法、碾搓法、剪切法、挤压法、搓撕法。物理脱壳包括微波法、高压膨胀法、能量法、高真空度法、激光法、超声波法、燃烧法、化学腐蚀法、复合型法。

在上述众多方法中，挤压法坚果脱壳技术结构原理简单，易于加工与制造，加工速度快，有着其他方式无法比拟的优势，在众方法中脱颖而出（见图3）。我国也着重致力于挤压法的研究，因此对挤压法的演进路线进行研究。

挤压脱壳法的研究主要从以下方面进行：

（1）挤压力的驱动方式

1989年，徐祯祥、王汉涛等人设计了一种坚果破壳机（CN88102

234），该机通过用特制的液压包，将压力均匀的压在坚果外壳上，果壳受力均匀的破裂，可保证仁的完整度。1992年，赵瑜设计了一种螺旋式核桃碎壳器（CN2109887U）采用旋转手柄与丝杆配合的方式，使丝杆向下运动的过程中给核桃施加压紧力来实现核桃的快速压碎。2008年，新疆农业科学院农业机械化研究所设计了一种气动式核桃破壳机（CN201104475Y），该机借助气缸内的气锤在破壳气流管、复位气流管、泄压管中气流的作用下，气锤通过往复运动对核桃进行多次敲击来实现破壳，而通过气动调节装置调节气流压力来控制气锤破壳的力度，达到降低核桃破损率的目的。

（2）挤压装置

1997年，锦州俏牌实业有限公司（CN2251882Y）设计的压辊式破壳机的挤压装置为梯形的挤压腔，能够使得外形大小不同物料在挤压腔内都有一个合适的破壳位置，而各挤压板的挤压量相同保证了开壳的质量，同时能够避免果仁的破碎。

1999年，锦州俏牌实业有限公司开发了一种旋转挤压式坚果脱壳机（CN2308260Y），其采用轮廓上带有凸起点的挤压轮与圆形挤压圈相配合，在挤压轮和挤压圈之间形成不均等的间隙，在挤压轮高速旋转时，这个间隙就会不断的变化，将落入间隙中的物料挤压开壳。

2005 年，刘清生、袁巧霞等针对在破碎过程中，壳仁往往容易粘连在一起，设计了通过使用轧辊和可调式挤压轧辊，使果壳破碎不易粘连，采用了振动淌筛装置对果仁进行分离，提高果仁和破碎果壳的分离率，且因轧辊距离可通过配合螺纹调节，使得挤压宽度精确控制，能减少果仁的损失。

2009年，新疆农业科学院农业机械化研究设计了平板挤压式核桃破壳机（CN203141414Y），其采用偏心轴带动主动破壳板做往复曲线运动，对两板间的核桃进行反复快速挤压、揉搓、撞击来实现破壳。

2010年，李广、俞细龙等设计的脱壳机的破碎部分由大小不同的圆柱主动辊和圆锥从动辊构成，由两辊形成的上大下小的辊压腔，可将不同大小的核桃破壳。

2013年，陕西科技大学针对单一的机械式破壳方法存在的不足，设计了一种挤压与揉搓结合的挤压揉搓式核桃破壳设备（CN103653194A），该设备包括传送装置和破壳装置，能够根据核桃的大小调节压板与输送链条的间距，并在挤压过程中进行揉搓，使得核桃的外壳充分破裂，该设备集合了平板挤压和多辊轮挤压两中方式的优点。

2013年，陕西科技大学针对单一的机械式破壳方法存在的不足，设计了一种挤压与揉搓结合的挤压揉搓式核桃破壳设备（CN103653194A），该设备包括传送装置和破壳装置，能够根据核桃的大小调节压板与输送链条的间距，并在挤压过程中进行揉搓，使得核桃的外壳充分破裂，该设备集合了平板挤压和多辊轮挤压两中方式的优点。

2014年，陕西科技大学（CN103844332A）在在先研究的基础上，设计了在挤压板在弹簧的拉伸作用下，使得凸轮的弧面与挤压板始终保持紧密接触，在槽轮的中心位置设置有随槽轮作间歇运动的托板，托板在挤压板随着凸轮的对核桃进行挤压的过程中起到支撑作用，从而实现挤压板对核桃的定向挤压，使得在挤压的过程中可以提供足够的力量使核桃外壳充分破裂。另外，为确保了落入挤压装置的核桃数量可控，其在送料滚子的弧面上设有凹槽。

（3）挤压的辅助处理

麻来友、康克继等人设计了坚果破碎分选自动流水线（CN93106948.3），该机器的自动化程度较高，将进料装置、筛选装置、破碎分离装置、挑选和包装装置结合在一起，对坚果果壳的破碎及壳仁的分离精度较高，将外壳压破之后通过风选机等后续部分，将壳仁分离。

锦州俏牌实业有限公司（CN2251882Y）其采用了具有吸附力的滚筒来实现自动上料，保证了脱壳作业的连续性。李广、俞细龍采用主动轴和从动轴控制轴辊和分料盘，实现物料能有序的传输。

张歌今设计了一种脱壳机（CN97225390.4），先通过在机架上设置入料和振动装置，从而改变坚果进入挤压辊的方向，因为振动使坚果能有序的使较宽的一面进入挤压辊，对于侧面较宽的坚果破壳效果极佳，破壳率较高。

4 结束语

经过多年的发展，我国在传统脱壳设备的基础上，尽管正在积极研制和开发各种类型脱壳机械，仍然存在着一些差距，成熟的机型及进行批量生产的不多，远远落后于农产品深加工的需求。因此，对于坚果脱壳技术研究可以从以下两方面开展：

（1）在脱壳技术的纵向上可以从进料方式、挤压角度、挤压部件、筛分等方面针对提高脱壳效率，降低籽仁破碎率，提高清选效率等方面进行深入的研究。

（2）在脱壳技术发展的横向上，可以从原理上寻求新的突破，依托脱皮剂、微波、高压真空等物理脱壳技术的发展，从坚果的物理特性出发，尝试多种方式的联合使用，以满足农产品深加工的要求。

作者简介：梅婷（1988-），女，国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心审查员，主要从事发明专利实质审查工作。