花生是我國(guó)極具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)油料作物和重要?jiǎng)?chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品，我國(guó)花生總產(chǎn)和種植面積分別居世界第一和第二位，我國(guó)又是世界花生第一大出口大國(guó)，在世界花生生產(chǎn)和國(guó)際貿(mào)易中占有重要地位。脫殼是花生食用、加工和種植前的必經(jīng)工序，同時(shí)也是花生加工過(guò)程中易造成果仁損傷的主要環(huán)節(jié)。
    目前，我國(guó)花生脫殼設(shè)備還存在適應(yīng)性差、果仁破傷率高等問(wèn)題，現(xiàn)有設(shè)備不能滿足實(shí)際需求，果仁破損問(wèn)題尤為突出，破傷率一般在5%～8%，破損的果仁容易脫脂、霉變并易遭到黃曲霉毒素的污染，難以貯藏，通常脫殼機(jī)脫出的果仁只能用于榨油或其他制品，出口和種用的果仁仍需手工剝殼與人工分選，耗時(shí)費(fèi)力。尤其是種用花生的生產(chǎn)，其加工季節(jié)性強(qiáng)，且對(duì)機(jī)具剝凈率、果仁破傷率等性能參數(shù)要求高，市場(chǎng)上還缺乏種用花生脫殼加工的設(shè)備。如何降低果仁破傷率、提高剝凈率已成為當(dāng)前花生機(jī)械化脫殼的研發(fā)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
    花生脫殼設(shè)備主要分為以打擊揉搓為主的滾筒（鋼打桿或打板）一固定凹板篩、以擠壓揉搓為主的封閉式橡膠滾筒一橡膠浮動(dòng)凹板篩兩大類，相比而言，打擊揉搓式花生脫殼機(jī)脫殼效率高，結(jié)構(gòu)更合理，在我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。
    本文從設(shè)備特性、脫殼工藝、物料品種特性三方面對(duì)該機(jī)脫殼性能的影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期為該類型花生脫殼設(shè)備的優(yōu)化提升和創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考。
1、主要結(jié)構(gòu)與工作原理
    打擊揉搓式花生脫殼機(jī)主要由進(jìn)料斗、脫殼滾筒（包括打桿、旋轉(zhuǎn)支架等）、凹板篩、傾斜振動(dòng)篩、風(fēng)機(jī)、機(jī)架等組成。機(jī)具作業(yè)時(shí)，花生莢果由進(jìn)料斗進(jìn)入脫殼室，在高速旋轉(zhuǎn)打桿的反復(fù)打擊、碰撞以及打桿與凹板篩共同產(chǎn)生的摩擦、揉搓作用下，果殼不斷破碎，花生果仁、果殼在打桿旋轉(zhuǎn)風(fēng)壓及打擊下穿過(guò)凹板篩，果殼下落時(shí)受到風(fēng)機(jī)吹力作用，被吹出機(jī)體外，而果仁及重雜則落到振動(dòng)篩上完成初步清選后由出仁口排出。
    剝凈率和果仁破傷率是花生脫殼設(shè)備的最重要性能指標(biāo)，直接影響到果仁品質(zhì)及商品性，其影響因素很多，主要涉及設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)及作業(yè)參數(shù)、脫殼工藝以及物料品種特性等方面�，F(xiàn)對(duì)市場(chǎng)上使用最廣泛的打擊揉搓式花生脫殼機(jī)脫殼性能影響因素進(jìn)行具體分析。
2、設(shè)備特性對(duì)脫殼性能的影響
2.1脫殼關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)參數(shù)
2.1.1脫殼滾筒結(jié)構(gòu)
打擊揉搓式花生脫殼機(jī)的脫殼滾筒結(jié)構(gòu)主要有封閉式和開(kāi)式滾筒2種形式。由于開(kāi)式滾筒較封閉滾筒耗材少、成本低、整機(jī)輕便，所以脫殼機(jī)多采用開(kāi)式脫殼滾筒結(jié)構(gòu)。
    脫殼時(shí)，對(duì)花生莢果產(chǎn)生作用的脫殼滾筒部位是脫殼打桿，打桿的形狀及數(shù)量對(duì)脫殼機(jī)脫殼性能有很大影響。在同等進(jìn)料速度和旋轉(zhuǎn)滾筒轉(zhuǎn)速的條件下，打桿數(shù)目越多，莢果在脫殼室中受到的打擊次數(shù)越多，有利于提高生產(chǎn)率和剝凈率，同時(shí)也會(huì)增加果仁破損的機(jī)會(huì)，但打桿數(shù)目過(guò)多又會(huì)使莢果來(lái)不及脫殼被擠出脫殼室造成漏剝而降低剝凈率，目前現(xiàn)有花生脫殼滾筒的打桿數(shù)目一般為2～4個(gè)。打桿有紋桿、鋼管2種結(jié)構(gòu)形式，紋桿表面粗糙，有利于花生破殼，提高剝凈率和生產(chǎn)率，但會(huì)增加對(duì)果仁的破損。旋轉(zhuǎn)打桿也可做成扁條鋼板的形式，在打板上焊接鋼筋或細(xì)鋼管，可增加旋轉(zhuǎn)打板與莢果的接觸面積，有利于脫殼，打板數(shù)目一般為3個(gè)。
2.1.2  凹板篩結(jié)構(gòu)
花生脫殼機(jī)的凹板篩通常有編織篩、圓孔篩、柵條凹板篩3種形式，其中柵條凹板篩使用最為廣泛。
    脫殼時(shí)，編織篩和圓孔篩相對(duì)柵條凹板篩更有利于防止果仁多的莢果漏剝，且莢果在脫殼室內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，有利于提高機(jī)具的剝凈率，但也會(huì)降低機(jī)具的生產(chǎn)率，并會(huì)增加果仁破損，同時(shí)還易因堵篩而導(dǎo)致機(jī)器故障。采用柵條凹板篩，脫出的果仁及果殼能及時(shí)排出脫殼室，破傷率相對(duì)較低，堵篩故障少，脫殼生產(chǎn)率高，但柵條凹板篩易受花生品種限制，對(duì)于尺寸差異較大的花生莢果容易造成漏剝現(xiàn)象，降低了剝凈率。
2.1.3  脫殼滾筒～凹板篩的組配結(jié)構(gòu)
脫殼滾筒與凹板篩的結(jié)構(gòu)配置如圖4所示，脫殼滾筒固定在機(jī)架上，與其下部的凹板篩之間形成一定間隙，花生莢果就在脫殼滾筒以及滾筒一凹板篩的打擊揉搓作用下脫殼。因花生品種和尺寸不同，對(duì)脫殼滾筒一凹板篩間隙要求也應(yīng)不同，間隙小，果仁不能及時(shí)排出脫殼室，會(huì)造成果仁破損；間隙過(guò)大，凹板篩上的滯留莢果層過(guò)厚，滾筒不能對(duì)其進(jìn)行有效擊打，又會(huì)造成漏剝問(wèn)題，并影響生產(chǎn)率。因此，脫殼滾筒一凹板篩間隙配置影響脫殼機(jī)的脫殼性能。
    為提高花生脫殼機(jī)具對(duì)花生不同品種與尺寸的適應(yīng)性，脫殼滾筒一凹板篩間隙應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)，可通過(guò)固定凹板篩調(diào)節(jié)脫殼滾筒或固定脫殼滾筒調(diào)節(jié)凹板篩兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。各打桿不與旋轉(zhuǎn)架固定焊接，可通過(guò)安裝調(diào)節(jié)徑向間距的墊片來(lái)調(diào)節(jié)脫殼滾筒一凹板篩間隙；凹板篩一端定點(diǎn)鉸接，使凹板篩相對(duì)該定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，或采用螺紋副調(diào)整凹板篩的整體高度，以調(diào)節(jié)脫殼滾筒一凹板篩間隙，用以滿足不同大小花生脫殼要求。
2.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)
2.2.1  脫殼滾筒轉(zhuǎn)速
James等人對(duì)機(jī)械脫殼的花生種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，結(jié)果表明脫殼滾筒轉(zhuǎn)速是影響種子發(fā)芽率的最顯著因素，由此可見(jiàn)，脫殼滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)果仁破傷率有很大的影響。滾筒轉(zhuǎn)速越快，打桿線速度越大，其作用于花生殼上擊打力就越大，且對(duì)花生殼的擊打次數(shù)也越多，果殼容易破碎，但其對(duì)未排出脫殼室的果仁作用效果也相同，即會(huì)增加果仁的破傷率，故應(yīng)針對(duì)不同花生品種調(diào)整合適的滾筒轉(zhuǎn)速以提高脫殼設(shè)備的脫殼性能。
2.2.2進(jìn)料速度  采用機(jī)械脫殼時(shí)，大量莢果無(wú)規(guī)則地進(jìn)入脫殼室，打桿和凹板篩對(duì)莢果產(chǎn)生的作用力隨機(jī)性較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確控制，果仁受損的幾率較高。機(jī)械作業(yè)時(shí)進(jìn)料速度直接決定了機(jī)具的生產(chǎn)率，但進(jìn)料速度應(yīng)與脫殼能力相匹配，若進(jìn)料速度過(guò)快，進(jìn)入脫殼室的莢果不能及時(shí)全部破殼，莢果會(huì)不斷堆擠在凹板篩上，不僅會(huì)降低凹板篩的篩分能力，使得果仁不能及時(shí)排出脫殼室，同時(shí)凹板篩與脫殼滾筒之間的空隙也變小，剝離出來(lái)的果仁在脫殼室內(nèi)受到的打擊揉搓作用更強(qiáng)烈，導(dǎo)致出現(xiàn)更高的果仁破傷率。因此，確定適宜的進(jìn)料方式及進(jìn)料速度是提高機(jī)具脫殼性能的重要措施之一。
3、脫殼工藝對(duì)脫殼性能的影響
    我國(guó)花生脫殼機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)品單一，配套設(shè)備缺乏，生產(chǎn)中多以單機(jī)加工為主，成套設(shè)備少。目前，我國(guó)在花生脫殼加工工藝方面還缺乏系統(tǒng)研究，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)花生脫殼加工非常粗放，遠(yuǎn)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化生產(chǎn)，致使花生脫殼加工質(zhì)量大打折扣。打擊揉搓式花生脫殼機(jī)脫殼前分級(jí)、水分調(diào)節(jié)等預(yù)處理措施，是該機(jī)具剝凈率和果仁破傷率的重要影響因素。
3.1分級(jí)處理
    脫前分級(jí)是提高脫殼機(jī)具作業(yè)性能的重要措施。如果脫殼前不進(jìn)行分級(jí)處理，大小不一的莢果同時(shí)進(jìn)入脫殼室后，一方面小尺寸莢果會(huì)未經(jīng)破殼而直接從柵條凹板篩上漏出造成漏剝，同時(shí)由于莢果尺寸不同，破殼所需的作用強(qiáng)度也不同，在脫殼滾筒與凹板篩的打擊揉搓作用下，一同進(jìn)入的大小莢果可能先后不同時(shí)間破殼，先脫出的果仁在凹板篩上會(huì)受到莢果的阻滯作用而不能及時(shí)排出脫殼室，從而造成果仁破損。因此，脫殼前先對(duì)花生莢果進(jìn)行分級(jí)，再根據(jù)分級(jí)選用相應(yīng)規(guī)格的凹板篩，并調(diào)整旋轉(zhuǎn)打桿一凹板篩間隙進(jìn)行脫殼，可降低果仁破傷率，提高剝凈率。
3.2水分調(diào)節(jié)
    花生莢果含水率一定程度上影響著果殼和果仁的力學(xué)特性。果殼含水率高，則果殼韌性大、脆性差，不利于破殼和脫殼，但是果殼含水率過(guò)低，則果殼的硬度偏大，破脫下的果殼碎片等則易對(duì)果仁造成破損。因此，莢果含水率既不能太高，也不能太低，實(shí)踐證明脫殼加工時(shí)果殼含水量高于貯藏含水率對(duì)控制果仁破損較為有利。
    生產(chǎn)中通常采用脫前調(diào)濕處理，水分調(diào)節(jié)的一般做法為：冬季脫殼，脫殼前用10kg左右的溫水均勻噴灑在50kg花生莢果上，并用塑料薄膜覆蓋10h左右，然后再在陽(yáng)光下晾曬1h左右即可開(kāi)始脫殼，其它季節(jié)用塑料薄膜覆蓋的時(shí)間為6h左右，其余相同。也可將較干的花生果浸水，浸后立即撈出并用塑料薄膜覆蓋1d左右，再在陽(yáng)光下晾曬，待干濕適宜后開(kāi)始脫殼。
4、物料品種特性對(duì)脫殼性能的影響
    由于各地氣候條件、土壤狀況、生產(chǎn)水平和栽培習(xí)慣差異，不同地域種植的花生品種不同，機(jī)械脫殼效果也會(huì)表現(xiàn)出較大差異。因此，不同花生品種機(jī)械脫殼時(shí)要求有不同的脫殼滾筒轉(zhuǎn)速、凹板篩尺寸、旋轉(zhuǎn)打桿一凹板篩間隙等參數(shù)。以遼北花生主要品種四粒紅與花育23號(hào)為例，四粒紅花生的果殼較薄、強(qiáng)度小，容易脫殼，籽粒多，而果仁體積相對(duì)花育23號(hào)小，且果仁在脫殼室中承受的沖擊力大于花育23，故相同條件下脫殼時(shí)，四粒紅果仁損傷率要明顯低于花育23號(hào)。通過(guò)試驗(yàn)研究可知，品種對(duì)果仁破損力的影響明顯，故對(duì)脫殼效果影響顯著。
5、提升作業(yè)性能的思考與建議
    實(shí)際生產(chǎn)和研發(fā)設(shè)備中，不能獨(dú)立、割裂地考慮上述幾個(gè)方面對(duì)花生脫殼性能的影響，應(yīng)全面系統(tǒng)考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)、脫殼工藝以及花生品種特性等各種因素�，F(xiàn)提出提升打擊揉搓式花生脫殼設(shè)備作業(yè)性能對(duì)策和建議。
    (1)該類型脫殼機(jī)的脫殼滾筒和凹板篩多采用金屬材料，脫殼強(qiáng)度大，雖有利于破殼，但同時(shí)也相應(yīng)增加果仁破損，而橡膠（塑）材料塑性好，脫殼作用較為柔和，設(shè)計(jì)機(jī)具時(shí)，脫殼部件可以考慮同時(shí)采用金屬、橡膠兩種材料相組配，在確保脫殼能力的同時(shí)，減少果仁破損。
    (2)可以考慮增大凹板篩的有效面積并提高篩分效率、增加喂料控制機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料速度與脫殼能力匹配、采用復(fù)脫工藝以減少一次脫殼負(fù)荷等措施，均可減少花生仁在脫殼間隙中的停留時(shí)間和脫殼強(qiáng)度，有效減少果仁破損。
    (3)借鑒其他堅(jiān)果帶殼物料采用的前處理方法，嘗試采用冷凍或干燥處理，以改變果殼與果仁的力學(xué)特性，提高脫殼效果；或?qū)�果殼進(jìn)行化學(xué)腐蝕處理，將果殼軟化并部分溶去，再進(jìn)行機(jī)械脫殼，以減輕一次脫殼的負(fù)荷和作用強(qiáng)度。
    (4)充分考慮脫殼機(jī)具對(duì)花生品種的適應(yīng)性，脫殼加工時(shí)需采用脫前分級(jí)處理，或集成研制脫前分級(jí)、脫殼一體機(jī)，脫殼部件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)滾筒轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)、滾筒一凹板間隙可調(diào)節(jié)、凹板篩可換，并綜合各種影響因素對(duì)機(jī)具結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化研究，為現(xiàn)有脫殼設(shè)備的性能提升和創(chuàng)新研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。