山核桃破壳测试系统设计与研究

发布时间：2020-05-04 20:06

【摘要】：山核桃是具有极高营养价值和口感香酥可口的坚果类果实,广泛受到消费者们的喜爱,被认可为一种高档的坚果类食品。但目前山核桃的机械化破壳取仁设备仍存在破壳率低和果仁损伤率高等问题,主要原因是对山核桃破壳的机理和机械设备研究及优化研究还不够深入。本文以安徽省皖南山区的宁国山核桃为研究对象,设计一种基于虚拟仪器的山核桃破壳试验台,可以准确地测定山核桃破壳力的大小、破壳所需的能量、功率和破壳裂纹产生的过程,系统测试的各项参数可为山核桃破壳机械的设计与开发提供系统性的理论依据和应用基础。本文通过力学试验机破壳试验,明确了山核桃破壳的各项参数以及破壳影响的因素,确定了以冲击形式破壳的试验方案,对比不同的山核桃破壳试验台设计方案,综合其优缺点,最终制定了详细的试验台设计方案,包括冲击锤、底座和导轨等各个机械部分的设计,最后将试验台装配成形,实现了经济成本和功能要求的最优化组合。数据测试部分以虚拟仪器技术为平台,建立了传感器、数据采集卡、计算机、步进电机、驱动器和控制器为硬件组成的山核桃破壳测试系统。同时,以计算机为核心,以NI公司的数据采集卡为硬件中心,利用LabVIEW软件平台,设计了集数据采集及波形显示、数字输出控制、数据存储和数据分析及显示为一体的测试系统程序,具有用户友好界面和波形显示等特点;其次,利用高速摄像机拍摄破壳过程中的裂纹形成过程,通过高速摄像机配套显示屏实时观测并存储图像,并导入计算机;最后,依托山核桃破壳测试系统对山核桃进行不同因素下的冲击加载破壳试验,得出山核桃破壳过程中的各项力学性能参数,包括山核桃破壳所需要的破壳力、破壳能量、破壳功率等各项参数,并且得到了不同冲击加载方式下山核桃破壳过程中的裂纹形成图像。
【图文】：

山核桃仁,山核桃

全省山核桃种植面积逐年增加，从 80 年代的 2000 公顷逐渐增加达到的 2 万公顷，年产量在约 5000 吨左右，山核桃种植地主要分布于皖南山区和大别山区[9]。山核桃是无公害污染、营养丰富和香酥可口的天然的绿色食品，长于气候适宜、土壤肥饶、生态环境优良的山区[10]。山核桃果仁含油率很高油的碘价、皂化值高，亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸含量约占 88.39 %～96.4其中不易于消化的脂肪酸含量非常少，对冠心病、高血脂等起到防治功效，还补、润肠的功效[11]。因为山核桃的外果壳厚度均值在 1mm 以上，且质地坚硬，质量约 2.7g-4.右，内含多个隔阂，山核桃仁深嵌在坚硬的壳里，导致破壳取仁困难。目前，桃基地的规模随着山核桃的产量、种植规模及产值的增加而逐渐扩大，山核桃及山核桃运销工业也随之发展，形成了初步地山核桃加工、销售体系。山核桃取仁是山核桃加工首要解决的问题。目前，，山核桃破壳主要以手工破壳为主，破壳为辅，国内常见的核桃破壳机械按破壳方法不同可分为: 挤压破壳法、剪壳法和碾搓破壳法，但仍存在碎仁率高、壳仁分离困难等问题，其严重制约着桃的产业化加工[12]。

路线图,总体技术,路线,破壳机

6图 1-2 总体技术路线Fig.1-2 Technical Route1.5 结论（1）山核桃破壳基本机理的深入研究能够系统地为山核桃破壳机械的优化设计和破壳工艺优化提供理论基础，从而解决现有的山核桃破壳机具破壳率低、果仁破碎率高等问题。（2）参考国内外坚果类果实破壳机理和测试系统的研究现状，制定出本研究的研究目的、研究内容和技术路线。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S226.4

【参考文献】