高效多刀位推进式全自动坚果取仁装置应用研究

毕晓菲， 王情雄，付兴飞，张 静，李贵平，胡发广，龚 姝

（1.云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，云南保山 678000；2.云南奥福实业有限公司，云南保山 678000；3.保山市科技情报研究所，云南保山 678000）

0 引言

澳洲坚果（Macadamia ternifolia）原产于澳大利亚昆士兰和新南威尔士亚热带雨林，最早在夏威夷用于商业用途，属山龙眼科（Proteaceae）澳洲坚果属（Macadamia）多年生常绿乔木果树[1-3]。我国于1979 年引入试种，主要种植在云南、广西、广东、贵州等省的热带或亚热带无霜区域[1，4-5]。其中，以云南省澳洲坚果种植面积最大，约为150 000 hm2，占全国总种植面积93%，壳果总产量11 000 t[5]。澳洲坚果果实含油量高，有降血压和降低心脏病风险的作用，主要用于食品加工业，具有极高的经济价值。澳洲坚果种植对云南省农村脱贫致富具有重要贡献，并且澳洲坚果种植面积呈明显的增加趋势。

随着澳洲坚果种植面积不断增加，迫切需要对现有坚果加工工艺水平进行升级[7]。澳洲坚果经脱皮、烘干、开口及取仁等工序后才能直接取食。取仁作为坚果加工的重要工序，传统坚果取仁包括人工取仁和人工协同取仁装置2 种。人工取仁存在效率低、破损率高的缺点；传统取仁装置则存在使用过程中容易滑动、堵塞、需要人工协调配合、效率低、取仁质量差等缺点。上述2 种坚果取仁方法已不符合我国坚果产量日益增长的需求，一定程度制约了我国坚果产业发展。国外坚果取仁技术发展早、技术较成熟，但设备昂贵、售后服务差，不符合国内中小型企业发展需求，推广难度大。因此，急需发展一套自动化化程度高、价格优势明显、工作效率高、取仁质量好及国产化程度高的坚果取仁装置，以满足国内澳洲坚果日益增长的需求。多刀位推进式全自动坚果取仁装置（专利号：202110397760.0）的研制，实现了取仁装置的国产化，成功解决和规避了传统取仁装置存在的问题，已取得一定的推广成效。针对该设备结构、工作原理、相关参数、特点和应用情况进行介绍，以期对坚果初加工技术推广应用提供指导作用。

1 结构

多刀位推进式全自动坚果取仁装置主要由料斗、布料板、减速机及撞击套4 个部分构成。

结构简图见图1，第一布料板见图2，新型圆球见图3，减速机见图4，料斗见图5，撞击套见图6。

图1 结构简图

图2 第一布料板

图3 新型圆球

图4 减速机

图5 料斗

图6 撞击套

2 工作原理

启动电机（5），将代加工坚果投入料斗（1），利用电机带动第一主动轮（7）和减速机（8），利用第二主动轮（11）、第二传动带（15）及第二从动（14）轮配和带动转轴（13）移动，利用转轴（13）转动带动转盘（16）移动，利用转盘（16）、第一连接杆（17）相互配和拉动第一布料板（19）左右移动，利用第一布料板（19）推动支柱（27）向右移动，此时坚果出料口（33）落入2 个开口（29）之间，2 个开口（29）夹住坚果，刀片（30）从开口（29）伸出破开坚果外壳实现取仁，破开后，撞击弹簧（31）致使开口（29）复位，刀片（30）缩回，第一布料板（19）拉动第二布料板（25）左右移动，当第二布料板（25）完全遮挡株出料箱（32）后停止下料，当第二布料板（25）未完全遮挡出料箱（32），出料箱（32）内坚果会落下，并且第二布料板（25）左右移动式弯杆（38）挤压圆球（36），从而带动连接板（34）左右移动。

3 相关参数

多刀位推进式全自动坚果取仁装置规格为（长×宽×高）1 300 mm×900 mm×106 mm，质量380 kg，总功率3.2 kW，工作电压220 V，工作组12 组，刀片材质为高速钢；加工范围为坚果直径16～40 mm。其中，开口量为每组12 个，每组5 s；开口厚度0.8～0.9 mm；开口弧度270～320°，精度0.01 mm；开口处理量坚果直径＜26 mm 的95～100 kg/h，直径≥26 mm 的70～80 kg/h。取仁量每组12 个，每组3 s；取仁坚果直径范围14～40 mm，精度0.1 mm；取仁处理量坚果直径≥26 mm，120～150 kg/h；仁果完整率75%～80%。

4 关键技术参数验证

选取24～25 mm，平均单果质量6 g，含水量25.25%的坚果（核果）360 粒（最大加工直径≥26 mm），均分成3 组，每组120 粒，对关键技术参数进行验证。

具体数据见表1。

表1 具体数据

经过实操验证，该多刀位推进式全自动坚果取仁机在粒径24～25 mm，平均单果质量6 g，含水量25.25%的坚果核果开口取仁中，关键技术参数都达到或超过设计指标，且具有进料均匀、全自动、取仁效率高、取仁质量好、省时省力、不易堵塞和打滑等优点。

5 多刀位推进式全自动取仁装置的特点及应用情况

多刀位推进式全自动坚果取仁装置与传统取仁装置相比以下优势：①省时省力。传统取仁方法主要包括2 种，即人工取仁和人工协和取仁装置取仁，存在耗时、需要人工、自动化程度低等缺点；多刀位推进式全自动坚果取仁装置为全自动化装置，耗时短。②装置简单，易操作。传统取仁装置结构复杂、保养难、易堵塞及打滑；多刀位推进式全自动坚果取仁装置由料斗、布料板、减速机机撞击套4 个部分组成，结构简单。由图1～图6 可以清晰明确装置工作流程和工作原理，该装置利用2 个开口相互挤压，对坚果具有显著的固定作用，可以有效避免取仁过程中坚果位置滑动，增加了取仁装置的实用性，同时设置弯杆，利用弯杆挤压圆球，使第二连接杆带动连接板向左移动，当弯杆与圆球分离时压缩弹簧推动连接板向右移动，利用连接板左右移动对出料箱内坚果进行翻动，可以有效防止堵料。③取仁效率高、质量好。以电机提供动力，进行机械化取仁，坚果取仁装置设有12 个布料口，3 s 完成12 个坚果取仁，每小时取仁量为100～150 kg，取仁效率高。取仁过程中根据坚果直径大小，分为＜26 mm以下和≥26 mm 的2 级别，在保证取仁效率的同时，还可以降低取仁破损率，仁果完整率高达75%～80%，半仁率仅为20%～25%，显著高于国外标准（仁果完整率50%）。该设备自研发以来，得到了澳洲坚果行业的一致好评和高度认可。目前在国内外的澳洲坚果加工企业已推广超过200 台，取得了良好的反馈。