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浅谈杨梅核破壳设备及工艺

  在杨梅酒和杨梅果汁饮料加工过程中,副产物杨梅核占杨梅鲜果重量的10%左右,而核仁占杨梅核重量的11.40%~17.86%。杨梅核仁富含脂肪、蛋白质、维生素及矿物质等营养成分。近年来研究发现杨梅仁具有防治肿瘤的功效,体外抑瘤试验结果表明杨梅核仁提取液对803、823细胞(胃癌)均有明显的杀伤抑制作用。杨梅核仁中油脂含量高达60%以上,杨梅仁油中脂肪酸以油酸、亚油酸为主,含量均达40%左右;总不饱和脂肪酸达83%以上,含有0.1%左右的亚麻酸,是一种质量很好的保健油。据统计,中国年产杨梅100万t以上,按10%的得核率、14%的得仁率及60%的含油率计算,经加工可得杨梅仁油8 000t以上。目前小油种如橄榄油、油茶籽油、核桃油、葡萄籽油等逐步受到消费者青睐,市售油茶籽油、葡萄籽油、茶叶籽油价格均可达10万元/t以上,杨梅核仁油作为一种新型小种油,原料来源于杨梅加工副产物,对其充分利用对提升杨梅综合利用价值与扩充小种油品类意义重大。
  随着工业化的发展,生产中各类坚果和油料种子如核桃、花生、菜籽等的脱壳技术已逐渐实现自动化、机械化,主要包括挤压式、撞击式、剪切式及碾搓式剥壳机,同时结合一些前期处理如干燥、冷冻等方式可提高破壳率。由于杨梅核的核仁与壳厚度比达到1∶1,核较小,且为坚硬木质结构,破壳极其困难,直接阻碍了杨梅核的综合利用。但目前关于杨梅核的破壳技术尚未有报道,市面上也没有用于杨梅核破壳的专用设备,研究者都是通过手工破壳的方法得到杨梅核仁。本研究立足于实际生产需求,利用自行研制的齿型对辊破壳机对杨梅核的破壳方法进行研究,以期解决杨梅核破壳难的问题,为杨梅核利用提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  杨梅核:杨梅酒制作工艺中榨汁加工后的副产物,湖南怀化靖州湘佰仕酒业有限公司提供。随机取样,经手工破壳计算得出该杨梅核的含仁率为12%。
  1.2 主要仪器设备
  对辊破壳机:由对辊、调速电机、调速控制器、料斗和传动装置等组成,本实验室自行设计;
  擦洗机:400×500型,湖南清河重工机械有限公司;
  电子天平:TP-20KF型,湘仪天平有限公司;
  电子天平:TP-620A型,湘仪天平有限公司;
  方孔筛:1号筛(孔径8mm)、2号筛(孔径7mm)、3号筛(孔径6mm),本实验室自制。
  1.3 方法
  1.3.1 清洁 使用搅拌型擦洗机将干燥后杨梅核进行擦洗处理(150r/min,20~30min),利用杨梅核相互摩擦去除核表面的残留肉柱,使其表面光滑。
  1.3.2 筛选分级 按杨梅核的体积大小分级:将清洁后的杨梅核依次过1、2、3号筛,所得筛上物分别为一、二、三级杨梅核,去除肉柱粉尘。其中一级杨梅的最小处直径为8~9mm;二级杨梅核的最小处直径为7~8mm;三级杨梅核的最小处直径为6~7mm。
  1.3.3 齿型对辊式破壳机辊子的设计 根据杨梅核的大小及辊式破壳机的特点(挤压力使之破壳),考虑到破壳效率方面(不卡齿、破壳效率,核仁完整性),选择辊齿为啮合的,齿型角为20°,齿间距为3.71mm,分度圆到齿顶圆的距离为3.37mm。
  1.3.4 破壳试验 将分级后的杨梅核分别以不同的辊间距(d)及转速(v)进行破壳,并分别计算其破壳率、粉碎率及实际得仁率值,以考察破壳辊间距及转速对破壳效果的影响。
  破壳率=已破壳的杨梅核质量杨梅核总质量×100% 
  粉碎率=被粉碎的杨梅核质量杨梅核总质量×100% 
  得仁率=实际获得核仁质量杨梅核总质量×100% 
  (1)破壳转速对破壳效果的影响:试验分别称取5份处理过的一级杨梅核,每份500g,d 为6.5mm,破壳转速ν分别取90,120,150,180,210r/min等5个梯度进行单因素破壳试验,观察ν对P1、P2及P3值的影响。
  (2)辊间距对破壳效果的影响:试验分别称取各级处理过的杨梅核,每份500g,ν为120r/min,一级杨梅核d 分别取5.0,5.5,6.0,6.5,7.0mm 5个梯度;二级杨梅核d 分别取3.0,3.5,4.0,4.5,5.0mm 5个梯度;三级杨梅核d 分别取3.0,3.5,4.0mm 3个梯度;分别进行单因素破壳试验,观察d 对P1、P3值的影响。
  2 结果与分析
  2.1 分级情况
  以20kg杨梅核经过筛分称重得:一级杨梅核为8.392kg,占总质量的42%;二级杨梅核为7.879kg,占总质量的39%;三级杨梅核为3.729kg,占总质量的19%。
  2.2 破壳转速对杨梅核破壳效果的影响
  随着破壳机转速的不断增大,杨梅核的破壳率也不断增大,这有利于杨梅核的破壳;同时,当破壳转速增大时,杨梅核的粉碎率也增大,导致一定程度的损失;随着破壳转速的增大,实际得仁率先增后减,在120r/min处达到最高值11.37%,而杨梅实际含仁率为12%,两者相差0.63%,说明破壳效果较好。因此,后续试验中将破壳转速定为120r/min。
  :实际得仁率是破壳率与粉碎率两个因素共同作用的结果,实际获得的核仁等于破壳得到的核仁去除被粉碎的核仁,统计粉碎率P2对后续优化试验无意义,因此后续试验中将不对粉碎率P2值进行统计。
  2.3 辊间距对杨梅核破壳效果的影响
  2.3.1 一级杨梅核的破壳效果
  随着辊间距的增大,P1、P3值不断增大;直到辊间距超过6.5mm时,P1、P3值急剧减少,P1值低至50.2%,P3值降低到6.05%。可能是辊间距为7mm时,对辊间的间距过大,导致体积稍小的杨梅核直接从对辊间隙滚过,没有受到足够的挤压力使其破壳。  因此,将一级杨梅核的破壳辊间距定为6.5mm,该条件下杨梅核的破壳率高达98.75%,实际得仁率为11.62%。
  2.3.2 二、三级杨梅核的破壳效果
  二、三级杨梅核在不同
  试验数据显示:二级杨梅核与三级杨梅核的破壳情况大致相似,杨梅核在破壳过程中,随着辊间距d 值的增大,P1值不断减小,而P3值呈先增后减的趋势。这是因为二、三级杨梅核本身的体积就相对较小,在辊间距不断加大时,体积偏小的杨梅核就无法获得足够的挤压力使其破壳,导致破壳率不断降低;而实际得仁率出现一段增长趋势(d 值在3.0~3.5),是因为在辊间距适当增大时,杨梅仁破碎率下降,实际得仁率升高。
  因此,二级杨梅核的最佳破壳辊间距为3.5mm,该条件下杨梅核的破壳率为95.98%,实际得仁率为11.21%;三级杨梅核的最佳破壳辊间距也为3.5mm,该条件下杨梅核的破壳率高达90.80%,实际得仁率为9.91%。
  2.4 验证实验
  称取不分级的二、三级杨梅核混合样500g,d 取3.5mm,ν为120r/min,进行破壳,破壳率只有84%,比分级破壳的破壳率低。原因可能是:① 二、三级杨梅核的体形差距较大,最小处直径差可达2mm,其他处直径差更大;② 对辊机的棍子两端都装有保护弹簧,使得双辊之间具有一定延展空间。当体积较大杨梅核(二级杨梅核)处于对辊之间时,会使对辊的辊间距增大,导致体积较小的杨梅核(三级杨梅核)受到的挤压力太小,而无法破壳。
  3 结论
  采用自行设计的齿型对辊机,将杨梅核筛选分级进行破壳,综合破壳转速和辊间距对破壳率、粉碎率及实际得仁率等多方面因素,杨梅核仁的最佳破壳工艺为:将杨梅核过筛分级,一、二、三级杨梅核的破壳辊间距d 依次为6.5,3.5,3.5mm,破壳转速ν均为120r/min。杨梅核总体的破壳率高达96.16%,总得仁率为11.14%,杨梅核仁的利用率可达92.83%。
  本试验立足于实际生产需求,设计了一种适用于杨梅核破壳的专用齿型对辊机,并对杨梅核的破壳方法进行研究,初步解决了杨梅核破壳难的问题,有利于杨梅核仁的获取,对提升杨梅综合利用价值与扩充小种油品类意义重大。但关于破壳后核仁的分离技术还需进一步研究。