CN103920555B - 一种苦荞麦非热脱壳方法及其脱壳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苦荞麦非热脱壳方法，包括去除原料中的杂质；对苦荞麦原料以较小的接触力进行磨削，使其外壳上的较为突出的棱角部分被磨削掉，达到苦荞麦外壳棱角部分被充分磨削而胚乳和锥面腹沟凹陷部分不会被磨削；通过搓、碾或轻微撞击使外壳产生较小的变形，进一步使外壳破裂，并最终与仁剥离；用气流清选的方法将壳仁进行分离。该方法采用非热脱壳、无压磨削等新方法，营养成分得到保持，脱壳成本低，脱壳率高，碎仁率低。

Description

一种苦荞麦非热脱壳方法及其脱壳装置

技术领域

本发明属于农副产品加工机械领域，具体涉及一种苦荞麦非热脱壳方法及其脱壳装置。

背景技术

苦荞麦被誉为“五谷之王”，不仅有卓越的营养保健价值，还含有其他粮食作物所不具有的特种微量元素及药用成分，是国际上公认的药食兼用的作物。我国是世界上大面积种植苦荞麦的国家，栽培面积约30万hm²，产量为30万吨～50万吨，二者均居世界第1位。但我国苦荞麦深加工量较少，仅占总产量的5%左右。

苦荞麦籽粒的形态呈三棱锥结构，锥面凹陷较深，圆弧形棱角突出。苦荞麦外皮坚韧，麦仁较脆，皮仁紧贴，间隙较小。由于苦荞麦特殊的物理化学性质，苦荞麦脱壳和设备一直是制约其深加工的瓶颈问题。国内外目前主要采用熟化脱壳技术。即利用水煮、蒸汽蒸煮或微波加热使其熟化。熟化脱壳方法在一定程度上有利于提高了脱壳整米率，但依然存在诸多问题。获得的苦荞麦脱壳率和整仁率均依然很低，分别在70%和50%以下。由于熟化脱壳工艺中水溶性物质被溶出、热敏性物质被破坏、氧化等，导致加工出的苦荞麦米营养破坏严重，总黄酮、芦丁和槲皮素含量、多酚化合物等含量和抗氧活性大大降低。苦荞麦熟化脱壳方法还需要大量能耗、水耗和人工，加工成本较高。

目前，国内采用的苦荞麦脱壳方法和设备大体都是沿用荞麦、小麦、稻谷等脱壳、去皮的方法，即采用挤压、碾搓等作用使物料脱壳。这些方法的共同特点是籽粒往往是要通过一个狭小的缝隙或空间（如砂辊与筛面之间、对辊之间、盘片之间或螺旋滚筒与膛壁之间等），籽粒在工作部件中受到较大的挤压力。也即籽粒同时受到两个方向以上（直接或间接的）较大的挤压力。这类方法采用的设备中脱壳部件通常有砂盘、磨盘、砂辊、胶辊、螺旋滚筒等，它们的变种也还有锥盘、锥辊、曲面砂盘、曲面砂辊、螺旋砂辊、砂板（多个砂板构成间断圆柱面的砂辊）等。比如专利CN201020689497.X、CN200820199736.6、CN200820111033.3、CN200820112477.9、CN00212114.X、CN201020689475.3、CN200610134792.7等。脱壳过程中，苦荞麦通过这些盘面、辊面、板面与其它面形成的缝隙或空间时，苦荞麦均受到较大的挤压力使皮壳撕裂，从而达到脱壳目的。由于受到较大的挤压力，必然引起部分苦荞麦仁破碎。为了降低破碎率，这类脱壳方法和设备通常要求苦荞麦籽粒大小要均匀。但由于苦荞麦籽粒大小不可能完全均匀，且受品种、籽粒结构等因素影响，依然会产生大量碎仁。此外，也有采用冲击法对苦荞麦进行脱壳，比如沿用离心式砻谷的方法。由于这种方法和设备主要是靠较大的冲击力使苦荞麦产生弹性变形，从而引起皮壳破裂，难免会造成大量苦荞麦仁的破碎。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种苦荞麦非热脱壳方法，该方法对苦荞麦不进行熟化处理直接脱壳，且脱壳过程中，苦荞麦受到的作用力较小。

实现上述发明目的的技术方案是：一种苦荞麦非热脱壳方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）去除原料中的杂质；

2）对苦荞麦原料以较小的接触力进行磨削，使其外壳上的较为突出的棱角部分被磨削掉，达到苦荞麦外壳棱角部分被充分磨削而胚乳和锥面腹沟凹陷部分不会被磨削；

3）通过搓、碾或轻微撞击使外壳产生较小的变形，进一步使外壳破裂，并最终与仁剥离；

4）用气流清选的方法将壳仁进行分离。

所用的磨削为无压磨削，仅磨削接触面一侧受力，没有两个以上的工作面或两个以上较大的作用力同时作用在同一苦荞麦籽粒上。

本发明还一个目的是提供上述苦荞麦非热脱壳方法的专用脱壳装置，包括进料斗，所述的进料斗安装在水平布置的磨削圆筒左上方；所述的进料斗底部设置流量控制门；所述的磨削圆筒内壁固定有磨料内套，磨削圆筒右端布置有脱壳室，磨削圆筒与脱壳室同心，且二者内部直通。

磨削转子和脱壳转子安装在同一主轴上，主轴两端通过轴承和轴承座安装在机架上，并沿磨削圆筒与脱壳室的中心线安装在磨削圆筒和脱壳室内部；

所述的脱壳室内圆周方向上安装有筛子；

电机和风机安装在磨削圆筒和脱壳室下部的机架上；

所述的脱壳室的顶部有微尘出口，经微尘出口蝶阀与风选管连通；

所述的脱壳室的底部右端面上设置碎料出口，在脱壳室的右端面筛子之上设置有苦荞麦排料口；

所述的苦荞麦排料口与风选管连通；

所述的风机的入口与风选管连通，中间装有风机的入口蝶阀，风选管的末端为落料口，落料口的下方设置苦荞麦仁集料斗，风机的出口与外壳排料管相连。

所述的磨削转子在圆周上沿径向固定有数个棒状磨齿，棒状磨齿沿主轴方向按螺旋线排列。

所述的棒状磨齿的顶端与磨料内套内壁保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。

所述的脱壳转子左侧1/2～3/4段在圆周方向径向安装有数个脱壳齿，脱壳齿沿主轴的方向按螺旋线排列。

所述的脱壳齿的顶端与脱壳室内的筛子之间保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。

所述的脱壳室的左端直径大于磨削圆筒的直径。

所述的脱壳室的右端直径比其左端略大。

所述的磨削转子的直径小于脱壳转子的直径。

该方法与其它粮食脱壳方法相比，其特征在于，所用的磨削为无压磨削，即在籽粒一次接触磨削工作部件磨削过程中，仅磨削接触面一侧受力，没有两个以上的工作面或两个以上较大的作用力同时作用在同一苦荞麦籽粒上（苦荞麦籽粒之间较小的接触力除外）。籽粒与磨削部件接触后实现磨削，接触力较小，不足以使仁破碎。籽粒与磨削部件反复多次接触，磨削时间相对较长。该方法主要依靠多次接触磨削工作面、反复研磨逐渐使外壳被磨削。经磨削、研磨后的苦荞麦的外壳对仁的包裹力已经大大降低，在外壳与仁的剥离过程中，揉搓或撞击力都比较小，因此在提高脱壳率的同时，会大大降低苦荞麦仁的破碎率。

此外，该发明还公开了一种苦荞麦等农产品脱壳装置。

该装置主要由进料斗1、流量控制门26、磨削圆筒5、磨削转子4、棒状磨齿3、脱壳转子13、脱壳齿12、脱壳室10、苦荞麦仁集料斗20、电机21、三角带23、带轮24、风机18、风选管7、外壳排料管6、机架22等组成。进料斗1安装在水平布置的磨削圆筒5左上方，与磨削圆筒5内部相通。进料斗1底部设置流量控制门26。磨削圆筒5内壁固定有磨料内套2，右端布置有脱壳室10。磨削圆筒5与脱壳室10同心，且二者内部直通。磨削转子4和脱壳转子13安装在同一主轴25上，主轴25两端通过轴承14A和轴承座14安装在机架22上，并沿磨削圆筒5与脱壳室10的中心线安装在磨削圆筒5和脱壳室10内部。脱壳室10内圆周方向上安装有筛子11。电机21和风机18安装在磨削圆筒5和脱壳室10下部的机架22上。

磨削转子4在圆周上沿径向固定有数个棒状磨齿3，棒状磨齿3沿主轴25方向按螺旋线排列。棒状磨齿3的顶端与磨料内套2内壁保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。棒状磨齿3和磨料内套2表面有金刚砂或其它种类的磨料层。

脱壳转子13左侧1/2～3/4段在圆周方向径向固定有数个脱壳齿12，脱壳齿12沿主轴25的方向按螺旋线排列。脱壳齿12的顶端与脱壳室内的筛子11之间保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。脱壳齿12的材质为金属或工程塑料，其表面没有尖锐棱角。

脱壳室10的左端直径大于磨削圆筒5的直径。脱壳室10的右端直径比其左端略大。磨削转子4的直径小于脱壳转子13的直径。

脱壳室10的顶部有微尘出口9，经微尘出口蝶阀8与风选管7连通。脱壳室10的底部右端面上设置碎料出口17，在脱壳室10的右端面筛子11之上设置有苦荞麦排料口16。苦荞麦排料口16与风选管7连通。

风机入口15B与风选管7连通，中间装有风机入口蝶阀15A。风选管7的末端为落料口19，落料口19的下方设置苦荞麦仁集料斗20。风机出口15与外壳排料管6相连。

工作时，原料从进料斗加入，经过流量控制门26调节进入磨削圆筒5左端内部。电机21经带轮24和三角带23将动力传递到主轴25上，使主轴25以一定的转速旋转。主轴25上的磨削转子4和脱壳转子13因直径不同获得不同的线速度，并对物料产生不同的作用力。

磨削圆筒5的主要任务是对苦荞麦进行磨削、研磨，使其棱角被磨削，使苦荞外壳形成花托部位相连而其它部分相互分离的状态，或减小棱角部分的外壳结合力和外壳对仁的包裹力。在磨削圆筒5内，苦荞麦与磨削转子4上的棒状磨齿3高频接触，棒状磨齿3表面的磨料对苦荞麦进行反复磨削、研磨。同时，磨削圆筒5内壁的磨料内套2也对苦荞麦进行磨削和研磨，最终将苦荞麦外壳棱角磨削掉，而锥面凹陷部分不被磨削。螺旋线型排列的棒状磨齿3对苦荞麦有向右推进的作用。

脱壳室10的主要作用是实现苦荞麦的脱壳，即外壳与仁的剥离。苦荞麦在磨削圆筒5内经充分磨削后，在棒状磨齿3的推进作用下进入到脱壳室10。在脱壳室10内，脱壳齿12的线速度比棒状磨齿3的线速度高，对苦荞麦具有碰撞、揉搓作用，筛子11、壁面等对苦荞麦也有二次碰撞的作用。苦荞麦颗粒之间也存在一定的碰撞、揉搓作用。这些作用使得经磨削后的苦荞麦外壳与仁剥离、脱落。适当控制脱壳齿12的线速度，苦荞麦仁会保持完整而外壳被剥离。剥离后的苦荞麦壳和仁从苦荞麦排料口16排出，进入风选管7。在适当速度的气流作用下，苦荞麦仁下落进入苦荞麦仁集料斗20，而苦荞麦外壳上行，经风机18从外壳排料管6排出。脱壳室10内苦荞麦经碰撞、揉搓，有少量碎料产生。碎料穿过筛孔成为筛下物。筛下物为外壳碎料和少量仁碎料混合物，由碎料出口17排出。脱壳室10内产生的粉尘随气流经过微尘出口9和微尘出口蝶阀8进入风选管7后与苦荞麦外壳一起排出。风机入口蝶阀15A和微尘出口蝶阀8起调整风选管7气流速度和脱壳室10风压的作用。

脱壳过程中，苦荞麦被磨削、研磨时，主要受力是摩擦力和较小的棒状磨齿3的碰撞作用，苦荞麦仁不会产生破碎。苦荞麦在脱壳室10中，由于外壳已经磨削，外壳棱角处的结合力和外壳对仁的包裹力都已经大大减小，脱壳齿12的线速度也不需要太高。因此，苦荞麦也仅受到较弱的碰撞和揉搓作用，在剥离外壳的过程中，不会造成仁的破碎。综上，该装置可获得较好的脱壳质量。

与现有技术相比较，本发明的苦荞麦脱壳方法和设备具有以下优点：

1）脱壳率和整仁率高。

2）由于没有热致营养损失，脱壳苦荞麦的有效成分得到保持。

3）脱壳工艺简单，无需加热、蒸煮、干燥等环节。苦荞麦经除杂后直接可入机脱壳。

4）节省能源、人工、时间和场地。熟化脱壳中蒸煮和干燥需要消耗大量能耗，也需要消耗大量人工、时间并占用场地。

5）熟化脱壳中苦荞麦蒸煮会产生大量废水（每吨产品产生废水约3.5吨），而非热脱壳技术不产生废水废气。

6）脱壳设备简单，无需蒸煮、干燥等设备。

附图说明

图1是本发明苦荞麦非热脱壳装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的方法和装置。

实施例一：一种苦荞麦非热脱壳装置

如图1所示，该装置主要由进料斗1、流量控制门26、磨削圆筒5、磨削转子4、棒状磨齿3、脱壳转子13、脱壳齿12、脱壳室10、苦荞麦仁集料斗20、电机21、三角带23、带轮24、风机18、风选管7、外壳排料管6、机架22等组成。进料斗1安装在水平布置的磨削圆筒5左上方，与磨削圆筒5内部相通。进料斗1底部设置流量控制门26。磨削圆筒5内壁固定有磨料内套2，右端布置有脱壳室10。磨削圆筒5与脱壳室10同心，且二者内部直通。磨削转子4和脱壳转子13安装在同一主轴25上，主轴25两端通过轴承14A和轴承座14安装在机架22上，并沿磨削圆筒5与脱壳室10的中心线安装在磨削圆筒5和脱壳室10内部。脱壳室10内圆周方向上安装有筛子11。电机21和风机18安装在磨削圆筒5和脱壳室10下部的机架22上。

磨削转子4在圆周上沿径向固定有数个棒状磨齿3，棒状磨齿3沿主轴25方向按螺旋线排列。棒状磨齿3的顶端与磨料内套2内壁保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。棒状磨齿3和磨料内套2表面有金刚砂或其它种类的磨料层。

脱壳转子13左侧1/2～3/4段在圆周方向径向固定有数个脱壳齿12，脱壳齿12沿主轴25的方向按螺旋线排列。脱壳齿12的顶端与脱壳室内的筛子11之间保持苦荞麦籽粒直径1.5倍以上的间隙。脱壳齿12的材质为金属或工程塑料，其表面没有尖锐棱角。

脱壳室10的左端直径大于磨削圆筒5的直径。脱壳室10的右端直径比其左端略大。磨削转子4的直径小于脱壳转子13的直径。

脱壳室10的顶部有微尘出口9，经微尘出口蝶阀8与风选管7连通。脱壳室10的底部右端面上设置碎料出口17，在脱壳室10的右端面筛子11之上设置有苦荞麦排料口16。苦荞麦排料口16与风选管7连通。

风机入口15B与风选管7连通，中间装有风机入口蝶阀15A。风选管7的末端为落料口19，落料口19的下方设置苦荞麦仁集料斗20。风机出口15与外壳排料管6相连。

工作时，原料从进料斗加入，经过流量控制门26调节流量进入磨削圆筒5左端内部。电机21经带轮24和三角带23将动力传递到主轴25上，使主轴25以一定的转速旋转。主轴25上的磨削转子4和脱壳转子13因直径不同获得不同的线速度，并对物料产生不同的作用力。

磨削圆筒5的主要任务是对苦荞麦进行磨削、研磨，使其棱角被磨削，使苦荞外壳形成花托部位相连而其它部分相互分离的状态，或减小棱角部分的外壳结合力和外壳对仁的包裹力。在磨削圆筒5内，苦荞麦与磨削转子4上的棒状磨齿3高频接触，棒状磨齿3表面的磨料对苦荞麦进行反复磨削、研磨。同时，磨削圆筒5内壁的磨料内套2也对苦荞麦进行磨削和研磨，最终将苦荞麦外壳棱角磨削掉，而锥面凹陷部分不被磨削。螺旋线型排列的棒状磨齿3对苦荞麦有向右推进的作用。

脱壳室10的主要作用是实现苦荞麦的脱壳，即外壳与仁的剥离。苦荞麦在磨削圆筒5内经充分磨削后，在棒状磨齿3的推进作用下进入到脱壳室10。在脱壳室10内，脱壳齿12的线速度比棒状磨齿3的线速度高，对苦荞麦具有碰撞、揉搓作用，筛子11、脱壳室10的内壁面等对苦荞麦也有二次碰撞的作用。苦荞麦颗粒之间也存在一定的碰撞、揉搓作用。这些作用使得经磨削后的苦荞麦外壳与仁剥离、脱落。适当控制脱壳齿12的线速度，苦荞麦仁会保持完整而外壳被剥离。剥离后的苦荞麦壳和仁从苦荞麦排料口16排出，进入风选管7。在适当速度的气流作用下，苦荞麦仁下落进入苦荞麦仁集料斗20，而苦荞麦外壳上行，经风机18从外壳排料管6排出。脱壳室10内苦荞麦经碰撞、揉搓，有少量碎料产生。碎料穿过筛孔成为筛下物。筛下物为外壳碎料和少量仁碎料混合物，由碎料出口17排出。脱壳室10内产生的粉尘随气流经过微尘出口9和微尘出口蝶阀8进入风选管7后与苦荞麦外壳一起排出。风机入口蝶阀15A和微尘出口蝶阀8起调整风选管7气流速度和脱壳室10风压的作用。

脱壳过程中，苦荞麦被磨削、研磨时，主要受力是摩擦力和较小的棒状磨齿3的碰撞作用，苦荞麦仁不会产生破碎。苦荞麦在脱壳室10中，由于外壳已经磨削，外壳棱角处的结合力和外壳对仁的包裹力都已经大大减小，脱壳齿12的线速度也不需要太高。因此，苦荞麦也仅受到较弱的碰撞和揉搓作用，在剥离外壳的过程中，不会造成仁的破碎。综上，该装置可获得较好的脱壳质量。

实施例二：一种苦荞麦非热脱壳方法

1.该方法的工艺流程是：

原料清理→无压磨削→外壳剥离→壳仁分离

2.苦荞麦脱壳步骤

（1）原料清理：原料为陕西延安产苦荞麦，已去除原料中的杂质，含水率13％。

（2）无压磨削：苦荞麦加入脱壳装置后，棒状磨齿3、磨料内套2等磨削部件对苦荞麦原料以较小的接触力进行磨削，使其外壳上的较为突出的棱角部分被磨削掉，达到苦荞麦外壳棱角部分被充分磨削而胚乳和锥面腹沟凹陷部分不会被磨削。这样，苦荞麦籽粒经一定时间的磨削后，其外壳在锥顶部分被磨掉，整个外壳因棱角部分被磨掉而形成主要在锥底部分（胚根部位）相连的三瓣包裹结构。这样，外壳对仁的包裹力就大大降低，为后续外壳的剥离创造条件。

（3）外壳的剥离：磨削步骤完成后，通过脱壳齿12的揉搓和轻微撞击使外壳产生较小的变形，进一步使外壳破裂，并最终与仁剥离。

（4）壳仁分离：依据壳仁空气动力学特性不同，用气流清选的方法将壳仁进行分离。脱壳室10中剥离后的苦荞麦壳和仁从苦荞麦排料口16排出，进入风选管7。在气流作用下，苦荞麦仁下落进入苦荞麦仁集料斗20，而苦荞麦外壳上行，经风机18从外壳排料管6排出。

Claims (2)

1.一种苦荞麦非热脱壳方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）去除原料中的杂质；

2）对苦荞麦原料以较小的接触力进行磨削，使其外壳上的较为突出的棱角部分被磨削掉，达到苦荞麦外壳棱角部分被充分磨削而胚乳和锥面腹沟凹陷部分不会被磨削；

3）通过搓、碾或轻微撞击使外壳产生较小的变形，进一步使外壳破裂，并最终与仁剥离；

4）用气流清选的方法将壳仁进行分离。

2.根据权利要求1所述的苦荞麦非热脱壳方法，其特征在于，所用的磨削为无压磨削，仅磨削接触面一侧受力，没有两个以上的工作面或两个以上较大的作用力同时作用在同一苦荞麦籽粒上。