一種水飛薊籽脫殼機的製作方法

2023-06-07 04:29:16

專利名稱：一種水飛薊籽脫殼機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對有殼果實進行脫殼的機械裝置，尤其是涉及一種對水飛薊 籽進行脫殼獲得殼與仁的水飛薊籽脫殼機。
背景技術：
水飛薊別名水飛雉、奶薊、老鼠勒、乳薊子，屬菊科，藥用草本植物。水飛薊籽是水 飛薊的種子，長扁卵形，瘦果，長約7mm，寬約3mm，厚約l_2mm，頂端突出，一側稍凸，有黑褐 色、黑灰色和白色3種。水飛薊素是水飛薊籽的藥用有效成分的總提取物，主要分布於種殼中，種仁中含 量極微，其主要成分為水飛薊賓、異水飛薊賓、水飛薊寧、水飛薊亭和水飛薊醇，其中以水飛 薊賓的含量相對最高，抗肝炎活性最強，市場需求量很大。水飛薊籽含油率一般為20%-30%左右，其中不飽和脂肪酸高達80%以上。國外 一些國家很早就食用水飛薊油。水飛薊油還可用作抗皺護膚品的填料，並可防治動脈粥樣 硬化、高血壓。水飛薊油主要含在水飛薊籽的胚即種仁中，殼中基本不含。水飛薊種仁中蛋白質含量(20% )高於一般穀物，水飛薊蛋白是一種優質蛋白，其 效價在大豆蛋白和小麥蛋白之間。為了分別從水飛薊籽的殼中提取分離水飛薊賓及從水飛薊種仁中分離提取油脂 與蛋白，需要對水飛薊籽進行脫殼和殼仁分離。如果不進行脫殼處理，直接用水飛薊籽擠壓 榨油後的餅粕提取水飛薊賓，由於該餅粕仍然含油較多，會給水飛薊賓的提取純化工藝帶 來很大麻煩，而且提取過水飛薊賓後的殘渣中的蛋白由於溶劑的作用發生變性，失去開發 利用價值，只能用作飼料。水飛薊籽粒小，厚度約l_2mm，殼與仁的重量比例約1 1，殼薄 光滑纖維質略有韌性，仁含油多相對耐壓，可被碾壓成粕狀，殼對仁包裹緊密。目前沒有一 種機械設備可成功用於水飛薊籽脫殼，以獲得較為完整的殼及仁。目前可供參考的堅果機械脫殼方法主要有具有一定間隙的圓柱狀雙輥做差速轉 動，物料通過輥間隙時被碾壓及搓揉而實現脫殼，如，中國農機院開發的杏仁槽形軋輥式松 籽破殼機；具有一定間隙的圓錐狀套棍做相對迴轉運動，物料通過套棍間隙時被滾動碾壓 及搓揉，實現脫殼，如，浙江大學開發的香榧脫殼機(申請號200510061949. 3)；試驗表明， 由於水飛薊籽粒很小，厚度只有l_2mm，採用輥式碾壓搓揉方式脫水飛薊籽殼時，要求輥間 距很小，這導致碎殼很多，仁也基本被碾成粉狀，而且水飛薊種仁中的油脂在碾壓過程中部 分釋放出來，其中一部分油脂被水飛薊殼吸附，給後續從水飛薊殼中提取純化水飛薊賓的 工藝帶來額外麻煩。其他機械脫殼方法還有平磨方式、擠壓方式、平板碾壓方式，用於水飛 薊籽的脫殼也都不同程度存在相同的問題。水飛薊籽是一種瘦果，對其脫殼更有參考價值的是現有瘦果的脫殼方法。目前，葵 花籽等瘦果主要採用拋擊式機械脫殼方法，一般由圓柱狀脫殼筒、設在脫殼筒中心的轉軸 及隨著轉軸一同旋轉的葉輪構成，由進料裝置進入葉輪的瘦果籽粒被葉輪沿切向拋出並與 脫殼筒內壁相撞擊，導致瘦果殼破碎，實現破碎脫殼。錦州白馬儀表電器成套設備有限公司開發了雙層葵花脫殼機(申請號200820218586. 9)，將圓柱狀脫殼筒用隔板分割成上下 兩層，在隔板上開設有溝通上下兩層的進料孔，採用同一根旋轉軸驅動上下兩層中的拋料 葉輪。瘦果籽粒首先經過進料裝置進入上層葉輪，被上層葉輪沿切向拋出並與上層脫殼筒 內壁相撞擊，實現第一次破碎脫殼，之後，已脫殼及未脫殼籽粒的混合物經由隔板上的進料 孔進入下層脫殼裝置，重複上述脫殼過程，實現第二次破碎脫殼，提高了脫殼率並降低了能 耗。試驗表明，由於水飛薊籽粒小而結實，採用這種拋擊1-2次的脫殼方式，為了達到脫殼 率要求，需要較大的拋擊速度，由此導致碎殼及碎仁很多，給後續工藝帶來困難。綜上，現有的各種脫殼設備不適合於水飛薊籽的脫殼。有關水飛薊籽採用機械方 式進行脫殼的研究和專利未見國內外報導。
發明內容針對現有技術存在的不足之處，本實用新型提供一種水飛薊籽脫殼機，結構簡單， 操作方便，能實現對水飛薊籽脫殼。本實用新型為達到水飛薊籽脫殼獲得相對完整的殼及仁的目的，採用了以下的技 術方案提供一種水飛薊籽脫殼機，包括機架，同軸心的、位於外錐筒內部且表面分布有撥 齒的內轉錐，外錐筒的內壁與內轉錐的撥齒頂面之間有間隙，內轉錐可轉動地與機架相連 並由固定在機架上的電機驅動，間隙的上端通過進料頸與進料鬥相連，間隙的下端通過外 錐筒法蘭上的出料孔與出料鬥相連，其中所述的外錐筒通過外錐筒法蘭固定在機架上，內 壁光滑。本實用新型的內轉錐通過內轉錐法蘭、軸端連接盤、主軸、軸承與油封座及外錐筒 法蘭固定在機架上，並通過聯軸器由固定在機架上的電機直接驅動。電機的轉速由變頻器 控制。其中所述的內轉錐外側面分布有撥齒，撥齒的高度及相鄰撥齒之間的間隙均約與 水飛薊籽的長徑相同。由於撥齒分布在上小下大的錐臺外側表面，為了使得撥齒之間的間 隙沿錐臺的高度方向大體相同，在兩根長撥齒之間分布有一根短撥齒，短撥齒自錐臺的下 面起，向上分布至適當的高度處終止。其中所述的外錐筒內壁與內轉錐外側面的撥齒頂面之間有間隙，該間隙約與水飛 薊籽的長徑相同，這一間隙值通過結構設計予以保證。其中機架上部設有進料鬥，水飛薊籽通過進料量調節插板控制流量，進料口伸入 進料頸內，與內轉錐及外錐筒之間的間隙上端相連。其中機架下部設有出料鬥，此出料鬥與外錐筒法蘭出料孔相連通。本實用新型的水飛薊籽脫殼機，具有一般農產品加工機械都有的動力部分、傳動 部分、餵料部分及出料部分，而本實用新型的核心工作部分由一個固定在機架上的、內表面 光滑的外錐筒及沿著該外錐筒軸線旋轉的、外表面分布有撥齒的內轉錐構成，內轉錐撥齒 頂面與外錐筒內表面之間的間隙約與水飛薊籽的長徑相同。該脫殼機採用短拋距、多次拋 擊式原理逐步擊開水飛薊籽殼。水飛薊籽物料由進料口落入轉動的內轉錐的上端面後，逐 步向上端面的邊緣流動並落入撥齒之間，繼而被撥齒撥動沿圓周方向運動，並最終沿內轉 錐的切向被拋射出。被拋射出的水飛薊籽飛行一個很短的、由內外錐之間的間隙構成的距 離後，第一次撞擊在外錐筒的內表面上，發生第一次撞擊破殼。之後，該水飛薊籽在撞擊點法線的另一側被外錐筒的內表面反射彈回到內轉錐，當外錐筒的內表面足夠光滑且忽略撞 擊過程中的能量損失時，水飛薊籽的反射路徑與撞擊點法線之間的反射角和入射路徑與撞 擊點法線之間的的入射角將大約相等，這有點象光線的入射和反射。被外錐筒的內表面反 射彈回的水飛薊籽被內轉錐的撥齒間隙所接納，繼而被內轉錐的撥齒加速，並再次沿內轉 錐的切向被拋射出，重複上述的過程，實現第二次撞擊破殼。由於內外錐之間的間隙很小， 上述「拋出-撞擊-彈回-拋出_」的過程將多次發生，通過多次撞擊，逐步磕開水飛薊籽的 殼，逐步松解水飛薊籽殼與仁的結合，以致最終完成脫殼，因此每一次撞擊可採用相對較小 能量，即其內轉錐的轉速可相對較低。本實用新型所提供的水飛薊籽脫殼機，其內轉錐撥齒 頂面與外錐筒內表面之間有約與水飛薊籽的長徑相同的間隙，其目的是儘可能避免水飛薊 籽在內轉錐撥齒與外錐筒內表面之間發生輥壓搓揉及碾碎。因此，本實用新型的水飛薊籽脫殼機，結構簡單，操作方便，能實現對水飛薊籽脫 殼，碎殼及碎仁少，脫下來的殼及仁相對完整，便於後續處理，可實現水飛薊籽的全利用。同 時，其脫殼率高，能耗低。該水飛薊籽脫殼機經實驗得單次脫殼率95%以上，粉碎率小於
3 % ο

圖1是本實用新型水飛薊籽脫殼機的局部剖視結構示意圖。圖2是本實用新型水飛薊籽脫殼機內轉錐的局部剖視結構及多次拋擊工作原理 示意圖。
具體實施方式
參照上述附圖，對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。圖1給出了一種水 飛薊籽脫殼機，包括機架17、同軸心的位於外錐筒5內部的表面分布有撥齒的內轉錐7，外 錐筒5的內壁與內轉錐7的撥齒頂面之間有間隙6，內轉錐7可轉動地與機架17相連並由 固定在支架上的電機18驅動，間隙6的上端通過進料頸4與進料鬥1相連，間隙的下端通 過外錐筒法蘭13上的出料孔12與出料鬥14相連。外錐筒5通過外錐筒法蘭13固定在機 架17上。內轉錐7通過內轉錐法蘭8、軸端連接盤10與轉軸9相連，而轉軸9通過軸承與 油封座15可轉動地與機架17相連，轉軸9還通過聯軸器16與固定在機架17上的電機18 相連，這樣內轉錐7就能由電機18驅動，並相對於機架17轉動。進料鬥1固定在機架17 上部。進料頸4位於外錐筒5的頂部。進料口 3伸入進料頸4內，與間隙6的上端相連，水 飛薊籽由此進入內轉錐7的頂部，並逐漸散落入內轉錐7的撥齒間隙而被脫殼。水飛薊籽 脫殼後生成的殼及仁由外錐筒法蘭13承接，並由與轉軸9同步旋轉的軸端連接盤10下端 的撥料片11撥動，在離心力的作用下流向外錐筒法蘭13外緣的出料孔12、落入出料鬥14 中。圖2給出了一種水飛薊籽脫殼機的內轉錐7結構的局部剖視圖，包括分布在內轉 錐7外側表面的長齒23及短齒22，長齒23及短齒22相間分布在內轉錐7的側壁外表面上， 以使齒間間隙沿內轉錐外側表面的高度方向上大體相等，以有效接納被彈射返回的水飛薊 籽並將其加速，使之做圓周運動並再次將其拋射出。參照圖2，對本實用新型的工作過程及通過多次拋擊實現脫殼的工作原理進行詳細解說。水飛薊籽依次經由進料鬥1、進料量調節插板2、進料口 3、進料頸4進入內轉錐7 的頂部，並逐漸散落入內轉錐7撥齒的間隙內，被撥齒撥動做高速圓周運動，在離心力的作 用下該水飛薊籽沿切線方向從撥齒間隙某位置19處飛離內轉錐7，在飛越過很小的內轉錐 7與外錐筒5之間的間隙6後，撞擊在外錐筒5內表面的某位置20處，發生第一次撞擊破 碎脫殼。之後，該水飛薊籽在撞擊點法線的另一側被外錐筒5的內表面反射彈回到內轉錐 7，落入內轉錐7撥齒間隙的某位置21處。當外錐筒5的內表面足夠光滑且忽略撞擊過程 中的能量損失時，水飛薊籽的反射路徑與撞擊點法線之間的反射角和入射路徑與撞擊點法 線之間的入射角將大約相等時，這類似於光線的入射和反射。由於外錐筒5內表面的法線 方向指向斜下方向，因此水飛薊籽被彈射返回到內轉錐7上時，返回點的位置21與水飛薊 籽在內轉錐7上的拋出點位置19相比，高度有所下降。被外錐筒5的內表面反射彈回的水 飛薊籽將再次被內轉錐7的撥齒加速，並再次沿內轉錐7的切向被拋射出而重複上述的過 程，實現多次撞擊破殼，只不過返回後再次拋射出時的位置與該籽粒上次的拋射出位置相 比，在高度上逐步降低，並最終脫離脫殼間隙而落到外錐筒法蘭13上面。由於內外錐筒之 間的間隙很小，上述「拋出-撞擊-彈回-拋出-，，的過程在機內將多次發生，同時，由於拋 距小，籽粒在飛行過程中的能量損失也就小。此外，由於被外錐筒5的內表面反射彈回到內 轉錐7的水飛薊籽仍然具有剩餘的動能，內轉錐7隻需給其補充一部分能量即可將其再次 拋出，這也是本實用新型的水飛薊籽脫殼機具有節能特點的另一個原因。由於本實用新型 的水飛薊籽脫殼機採用多次撞擊進行脫殼，可逐步磕開水飛薊籽的殼，逐步松解水飛薊籽 殼與仁的結合，以致最終完成脫殼，因此每一次撞擊可採用相對較小能量，即其內轉錐7的 轉速可相對較低。由於內轉錐7側表面的撥齒頂部與外錐筒5內表面的間隙約等同於水飛 薊籽的長徑，因此，只要通過控制水飛薊籽粒的流量，使其以單層籽粒的形式通過該脫殼飛 行間隙，本結構即可最大限度地避免內轉錐7側表面的撥齒與外錐筒5的內表面對水飛薊 籽的碾壓搓揉，從而減少碎殼率及碎仁率，這也是本實用新型的多次拋擊式脫殼機與其它 套輥碾壓搓揉式脫殼機在工作原理上的不同。 最後，還需要注意的是，以上列舉的僅僅是本實用新型的一個實施例。顯然，本實 用新型不限於以上實施例，還可以有許多變形，諸如，傳動軸可以與內轉錐的小端相連接， 設備也可以採用橫向布置、等等。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接 導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護範圍。
權利要求一種水飛薊籽脫殼機，其特徵在於包括機架，同軸心的、位於外錐筒內部且表面分布有撥齒的內轉錐，外錐筒的內壁與內轉錐的撥齒頂面之間有間隙，內轉錐可轉動地與機架相連並由固定在機架上的電機驅動，間隙的上端通過進料頸與進料鬥相連，間隙的下端通過外錐筒法蘭上的出料孔與出料鬥相連；其中所述的外錐筒通過外錐筒法蘭固定在機架上，內壁光滑，其中所述的內轉錐通過內轉錐法蘭、軸端連接盤、主軸、軸承座及外錐筒法蘭固定在機架上，並通過聯軸器由固定在機架上的電機直接驅動，電機的轉速由變頻器控制；其中機架上部設有進料鬥，進料口伸入進料頸內，與內轉錐及外錐筒之間的間隙上端相連；其中機架下部設有出料鬥，此出料鬥與外錐筒法蘭出料孔相連通。
2.根據權利要求1所述的一種水飛薊籽脫殼機，其特徵在於內轉錐外側面分布有撥 齒，撥齒的高度及撥齒之間的間隙均與水飛薊籽的長徑相同，兩根長撥齒之間分布有一根 短撥齒，短撥齒自錐臺的下面起，向上分布至適當的高度處終止。
3.根據權利要求1所述的一種水飛薊籽脫殼機，其特徵在於外錐筒內壁與內轉錐外側 面的撥齒頂面之間有間隙，該間隙與水飛薊籽的長徑相同。
專利摘要本實用新型公開了一種水飛薊籽脫殼機，包括支架、同軸心的位於外錐筒內部的表面分布有撥齒的內轉錐，外錐筒的內壁與內轉錐的撥齒頂面之間有間隙，內轉錐可轉動地與支架相連並由固定在支架上的電機驅動，間隙的上端通過進料頸與進料鬥相連，間隙的下端通過外錐筒法蘭上的出料孔與出料鬥相連。本實用新型的水飛薊籽脫殼機，結構簡單，操作方便，能實現對水飛薊籽脫殼，其核心是採用短拋距、多次拋擊式原理逐步擊破水飛薊籽殼並脫殼，每一次的拋擊能量相對較小，避免了輥壓搓揉，因此，碎殼及碎仁少，脫殼率高，能耗低。
文檔編號A23N5/00GK201691021SQ2010201694
公開日2011年1月5日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者劉忠德, 徐衛東, 陳庶來, 陳鈞 申請人:江蘇大學