TRIZ 理论解决沙枣粉制备中的破核问题

王 雅，杨 波，蒋雨红，席 鸽，徐永强，赵司南，孟亚琴

（兰州理工大学 生命科学与工程学院，甘肃兰州 730050）

0 引言

沙枣（Elaeagnus angustifolia L.） 是胡颓子科胡颓子属落叶乔木或灌木，适合生长在半干旱、干旱地区，在我国主要集中生长于西北地区，有较好的防风固沙作用，是一种集生态效益与经济效益于一体的重要树种[1-2]。沙枣果实含有较高的营养成分和保健因子，具有抗氧化、抗肿瘤、提高机体免疫力、抑菌及抗炎等多种功能[3-4]。沙枣粉制备是沙枣研究的重要环节，若粉碎不彻底或者混入破碎的沙枣核等都会影响试验结果。

TRIZ（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch），即“发明问题解决理论”[5]，是基于问题的分析理论和方法体系，这一理论由前苏联的发明家和教育家G.S.Altshuller（根里奇·阿奇舒勒） 及其研究团队通过大量专利和创新案例的分析后总结而来的[6]，是公认的指导创新的最佳工具[7]。TRIZ 理论的问题解决主要包括矛盾分析与发明原理、物-场模型及标准解、科学效应与知识库、S 曲线及技术系统进化法则、最终理想解、创新思维方法等内容[8-9]。

在研究沙枣果肉功能特性等时发现，现有粉碎设备在粉碎制备果肉粉时，将沙枣核也粉碎，使其混入到沙枣粉中，影响试验结果。通过TRIZ 理论有效解决了沙枣粉制备中的破核问题，证明了功能结构分析与TRIZ 理论集成的产品创新设计方法的有效性。

1 发现问题

在沙枣可食部位（果皮和果肉） 营养、保健成分测定、功能活性评价及沙枣粉的制备过程中，现有粉碎设备如果产生的力过大，将沙枣皮及果肉粉碎的同时，也将沙枣核破碎，导致沙枣粉中混入沙枣核杂质；如果产生的力过小，沙枣果肉从果核上脱离不彻底，引起试验结果不准确及资源浪费。

2 应用TRIZ 理论解决沙枣粉碎破核问题

2.1 技术矛盾分析

（1） 问题。如何降低刀刃锋利度。

（2） 目前解决办法。刀刃太薄、锋利度过度导致刀刃剪切力过大引起沙枣核破碎，适当增大刀刃厚度，降低刀刃锋利度。

（3） 缺点。质量增加、速度降低、成本增加、生产率降低。

改善参数：力。

恶化参数：生产率。

创新原理：局部质量、机械系统替代、物理或化学参数改变、热膨胀。

根据机械系统替代原理的启发，得到方案：沙枣在粉碎室被粉碎时，刀刃太薄，导致刀片剪切力度多大引起沙枣核被破碎，适当增加刀刃厚度，降低剪切力度， 但刀刃厚度增加，质量增加，导致速度降低，时间增加，效率降低，生产率降低。根据机械系统替代原理得出方案：将切割刀从机械刀变换为激光刀。激光刀通过自由弯曲的玻璃纤维或塑料纤维传输激光，利用激光能量高度集中产生的电磁效应等切割物料。激光刀的锐利度由其功率决定，用一定功率的“激光刀”可能会满足沙枣果肉与果核分离，果核不破，还需要样机验证，其优点是缩短时间、提高工作效率、保护沙枣营养成分。

2.2 物场分析（机械场）

根据因果分析结果发现，由于刀刃锋利，在运转过程中产生的机械力（剪切力） 将沙枣核破碎，导致沙枣粉中混入沙枣碎核，无法食用。建立沙枣粉制备过程中不破核的物场模型：

根据标准解得到方案如下：将直型平面的刀片转换为平面的刀锉，使原刀片刀刃的锋利度大大降低，用刀锉与沙枣之间产生的摩擦力使果肉从果核上分离并被粉碎，刀矬的剪切力大大降低，果核不易破碎。刀锉是否会对果核造成破碎或是否影响粉碎效率有待进一步验证。

引入系统中现有物质的变异物见图1。

图1 引入系统中现有物质的变异物

2.3 进化路线分析

进化路线：沙枣粉碎刀片进化路线——刀片组件面的进化路线。

进化路线见图2。

图2 进化路线

把平面形的刀片转换为复杂面的尖头刀锉，将复杂面的刀锉直接连接在转动轴上，用转动轴直接带动复杂面的刀矬转动，降低了原刀片的锋利度，用刀锉产生的摩擦力促使沙枣果肉与果核分离且果核不破。优点：尖头带齿、保护竹节、耐用、受力面积增大，提高效率。目前，刀锉技术日益成熟，加工制造成本亦可接受，故本方案可行性较好。

3 结论

应用TRIZ 理论，对沙枣粉制备过程中核易破碎问题进行了创新方法应用，获得了多种解决方案，证明了TRIZ 理论为一种具有极高创新理念的创新方法和应用工具，为该理论的应用提供了较好的支撑。