一种 山核桃去皮脱壳机结构设计

李顶慧 张孝琼 周珣 鲍梦梵

滁州学院机械与电气工程学院 安徽滁州 239000

摘要

山核桃是一种受人们欢迎的坚果，它不仅营养价值极高，而且核桃壳的药用价值也非常高。国内小企业和家庭在核桃硬壳脱壳加工环节，一般采用人工破壳取仁的方式，这种方式劳动强度大，人工成本高且不卫生，针对这个问题设计了一款核桃去皮脱壳一体机。壳仁分离分选的机器来提高生产效率，减少成本，提高收入。

引言

核桃是世界著名的四大坚果之一，具有很高的营养价值、药用价值和工业价值。我国既是世界核桃主产区之一，也是世界核桃生产国和消费大国，核桃树作为重要的用材树种、生态树种和经济林树种被广泛种植。

核桃青果采收后尽快去皮剥壳，不但可以保证原核桃的外观品质，而且可以防止青核桃因堆沤所产生的色汁致果仁霉烂变色^[1-2]。目前，皖南地区的核桃去皮剥壳主要靠人工，人工去皮剥壳虽效果好，但日产量少、劳动强度大、成本高，不能满足市场的需要。为此，我们实验室对山核桃现有剥壳方式进行调研，根据调研结果设计并试制了一种实用的山核桃去皮脱壳一体机，该机结构简单、成本低、操作简单、适用大小不同的核桃且能分离剥壳过后的壳和仁。

1、总体设计

设计的山核桃去皮脱壳一体机具有去皮、脱水、脱壳和分捡功能。开始把山核桃放进料斗，山核桃从料斗进入去皮机构内，在去皮桶内，山核桃在离心力的作用下旋转甩到桶壁的锯齿刀片上将山核桃的青皮去除，然后经过水的冲洗把青皮冲走，接着调整刀片位置，进入甩水阶段。 机器将核桃脱干后，打开桶的侧门，将核桃运输到脱壳机构内。已经去皮甩干的山核桃先进入刀具，将山核桃的外壳削薄，再在重力的作用下掉入挤压破壳装置中。破壳后，山核桃的壳和仁处于半分离状态，此时进入二次破壳振动分离机构中，先将未完全破壳的山核桃进行二次破壳，接着对破壳后的核桃的壳、仁进行振动分离，最后得到完全剥壳的核桃仁。整个过程核桃剥壳机占用空间较小，且具有去皮、脱水、脱壳和分离功能。可应用于小企业或者应用于家庭，剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便，结构简单、操作方便大大减少了劳动力，提高劳动成本。

2、主要机构及工作原理

2.1去皮脱水机构

利用电动机带动螺旋凸楞的辊轴旋转，带动桶中的山核桃作离心运动，在桶壁上固定的锯齿刀片对山核桃进行初次脱皮，而后由水管冲洗核桃进行再次脱皮。锯齿刀片为一面贴着珍珠棉泡沫板的特殊刀具。水管冲洗核桃后，为防核桃潮湿影响口感和接下来的脱壳过程，将锯齿刀具未贴泡沫板的那侧靠着桶壁放置，贴着珍珠棉泡沫板的那侧面向核桃。提高电动机的转速，辊轴旋转的速度加快，在离心力的作用下将核桃壳上的水分甩干。

2.2脱壳机构

为了让山核桃脱壳机面向大众，考虑成本需求，采用机械方式来脱壳。现有坚果机械剥壳方法分为以下几类: 撞击法、挤压法、碾搓法、撕搓法、刀片切割法等^[3-5]。本设计采用挤压法，考虑到核桃的外壳坚硬，直接挤压容易破坏核仁，决定在进行挤压破壳之前，设计出一个脱壳装置，利用刀具将核桃壳削薄1毫米，削壳后的山核桃外壳极脆且保存完好，接着使用挤压破壳装置对山核桃进行破壳。

2.2.1削壳装置

为了更好地对核桃进行剥壳，我们设计了一种新型的适用于核桃的削壳装置。本削壳装置主要由切割刀具和转轮组成，如图1。切割刀具横跨两个圆毂且沿着圆按照一定角度绕了一圈，刀尖指向圆形内部且角度固定。转轮为圆柱状，外部有凸起，用来固定核桃。转轮装入刀具内部，两者相互配合，对核桃进行削壳。

图1.削壳装置

2.2.2挤压破壳装置

削壳过后的山核桃外壳极脆且保存完好，采用一对直径相同的圆柱辊，使其转向相反，转速相同，并将其间隙调整到适当大小，使核桃通过间隙时受到辊的挤压而破壳。

2.3二次破壳振动分离机构

二次破壳振动分离机构由圆柱辊和振动筛组成。破壳时，核桃在两挤压辊间被挤压破壳时首先必须被夹持住，但会发生较小的核桃无法挤压的情况。所以设计在振动筛上方放置一个圆柱辊，圆柱辊与振动筛之间有一定间隙，对在挤压破壳装置中没有被两挤压辊间夹持住的核桃进行二次挤压破壳。振动筛用于对具有一定粒度分布的物料按需分离，其结构主要包括激振器、主体筛箱、梁结构、筛面结构、隔振弹簧等^[6]。振动筛用以分离核桃的壳仁，最后得到山核桃的仁。

3、创新性分析

最传统的核桃去壳方法是借用核桃夹、核桃锤等，人工用手剥。此方法耗时长、需要的人力也多，核桃仁的成本也就随之增加。当今市场上的核桃去皮脱壳装置，大多只有去皮或脱壳其中一种功能，市面上的去皮脱壳一体机若投入生产，需要的成本高，小型企业负担不起，且核桃的破壳率不尽如人意，所以产品仍需改进。

核桃壳仁的价值较高，利用率比较低，需要走农产品深加工路线的地区，本文设计的一体机可以替代人力，集核桃去皮—脱水—脱壳-分拣于一体，占用空间小，提高了加工效率，减少成本支出，而且不像大型加工生产线那样需要投入太多资金，可应用于小企业或者应用于家庭，提高收入，市场前景广阔。

参考文献

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第一作者简介：李顶慧（2000.08）女 汉族 安徽宣城人，学生，本科，机电专业.

安徽省大学生创新创业训练项目（2021CXXL067；2021CXXL063）；校级重点教学研究项目（2020jyz033）.