目前，我國花生脫殼設備還存在適應性差、果仁破傷率高等問題，現(xiàn)有設備不能滿足實際需求，果仁破損問題尤為突出，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，耗時費力。尤其是種用花生的生產(chǎn)，其加工季節(jié)性強，且對機具剝凈率、果仁破傷率等性能參數(shù)要求高，市場上還缺乏種用花生脫殼加工的設備。如何降低果仁破傷率、提高剝凈率已成為當前花生機械化脫殼的研發(fā)重點和難點。
花生脫殼設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凹板篩兩大類，相比而言，打擊揉搓式花生脫殼機脫殼效率高，結(jié)構(gòu)更合理，在我國實際生產(chǎn)中應用較為廣泛。
本文從設備特性、脫殼工藝、物料品種特性三方面對該機脫殼性能的影響因素進行詳細分析，并提出相應的解決對策，以期為該類型花生脫殼設備的優(yōu)化提升和創(chuàng)新設計提供參考。
1、主要結(jié)構(gòu)與工作原理
打擊揉搓式花生脫殼機主要由進料斗、脫殼滾筒（包括打桿、旋轉(zhuǎn)支架等）、凹板篩、傾斜振動篩、風機、機架等組成。機具作業(yè)時，花生莢果由進料斗進入脫殼室，在高速旋轉(zhuǎn)打桿的反復打擊、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)風壓及打擊下穿過凹板篩，果殼下落時受到風機吹力作用，被吹出機體外，而果仁及重雜則落到振動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備的最重要性能指標，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。現(xiàn)對市場上使用最廣泛的打擊揉搓式花生脫殼機脫殼性能影響因素進行具體分析。
2、設備特性對脫殼性能的影響
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的脫殼滾筒結(jié)構(gòu)主要有封閉式和開式滾筒2種形式。由于開式滾筒較封閉滾筒耗材少、成本低、整機輕便，所以脫殼機多采用開式脫殼滾筒結(jié)構(gòu)。
脫殼時，對花生莢果產(chǎn)生作用的脫殼滾筒部位是脫殼打桿，打桿的形狀及數(shù)量對脫殼機脫殼性能有很大影響。在同等進料速度和旋轉(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，同時也會增加果仁破損的機會，但打桿數(shù)目過多又會使莢果來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。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，但會增加對果仁的破損。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。
2.1.2 凹板篩結(jié)構(gòu)
花生脫殼機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，編織篩和圓孔篩相對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)停留時間更長，有利于提高機具的剝凈率，但也會降低機具的生產(chǎn)率，并會增加果仁破損，同時還易因堵篩而導致機器故障。采用柵條凹板篩，脫出的果仁及果殼能及時排出脫殼室，破傷率相對較低，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，對脫殼滾筒一凹板篩間隙要求也應不同，間隙小，果仁不能及時排出脫殼室，會造成果仁破損；間隙過大，凹板篩上的滯留莢果層過厚，滾筒不能對其進行有效擊打，又會造成漏剝問題，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的脫殼性能。
為提高花生脫殼機具對花生不同品種與尺寸的適應性，脫殼滾筒一凹板篩間隙應設計成可調(diào)，可通過固定凹板篩調(diào)節(jié)脫殼滾筒或固定脫殼滾筒調(diào)節(jié)凹板篩兩種方式來實現(xiàn)。各打桿不與旋轉(zhuǎn)架固定焊接，可通過安裝調(diào)節(jié)徑向間距的墊片來調(diào)節(jié)脫殼滾筒一凹板篩間隙；凹板篩一端定點鉸接，使凹板篩相對該定點轉(zhuǎn)動，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運動參數(shù)
2.2.1 脫殼滾筒轉(zhuǎn)速
James等人對機械脫殼的花生種子進行發(fā)芽試驗，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，脫殼滾筒轉(zhuǎn)速對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，且對花生殼的擊打次數(shù)也越多，果殼容易破碎，但其對未排出脫殼室的果仁作用效果也相同，即會增加果仁的破傷率，故應針對不同花生品種調(diào)整合適的滾筒轉(zhuǎn)速以提高脫殼設備的脫殼性能。
2.2.2進料速度 采用機械脫殼時，大量莢果無規(guī)則地進入脫殼室，打桿和凹板篩對莢果產(chǎn)生的作用力隨機性較大，無法實現(xiàn)精確控制，果仁受損的幾率較高。機械作業(yè)時進料速度直接決定了機具的生產(chǎn)率，但進料速度應與脫殼能力相匹配，若進料速度過快，進入脫殼室的莢果不能及時全部破殼，莢果會不斷堆擠在凹板篩上，不僅會降低凹板篩的篩分能力，使得果仁不能及時排出脫殼室，同時凹板篩與脫殼滾筒之間的空隙也變小，剝離出來的果仁在脫殼室內(nèi)受到的打擊揉搓作用更強烈，導致出現(xiàn)更高的果仁破傷率。因此，確定適宜的進料方式及進料速度是提高機具脫殼性能的重要措施之一。
3、脫殼工藝對脫殼性能的影響
我國花生脫殼機具生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)品單一，配套設備缺乏，生產(chǎn)中多以單機加工為主，成套設備少。目前，我國在花生脫殼加工工藝方面還缺乏系統(tǒng)研究，導致國內(nèi)花生脫殼加工非常粗放，遠未達到標準化、精細化生產(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脫殼前分級、水分調(diào)節(jié)等預處理措施，是該機具剝凈率和果仁破傷率的重要影響因素。
3.1分級處理
脫前分級是提高脫殼機具作業(yè)性能的重要措施。如果脫殼前不進行分級處理，大小不一的莢果同時進入脫殼室后，一方面小尺寸莢果會未經(jīng)破殼而直接從柵條凹板篩上漏出造成漏剝，同時由于莢果尺寸不同，破殼所需的作用強度也不同，在脫殼滾筒與凹板篩的打擊揉搓作用下，一同進入的大小莢果可能先后不同時間破殼，先脫出的果仁在凹板篩上會受到莢果的阻滯作用而不能及時排出脫殼室，從而造成果仁破損。因此，脫殼前先對花生莢果進行分級，再根據(jù)分級選用相應規(guī)格的凹板篩，并調(diào)整旋轉(zhuǎn)打桿一凹板篩間隙進行脫殼，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，但是果殼含水率過低，則果殼的硬度偏大，破脫下的果殼碎片等則易對果仁造成破損。因此，莢果含水率既不能太高，也不能太低，實踐證明脫殼加工時果殼含水量高于貯藏含水率對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，然后再在陽光下晾曬1h左右即可開始脫殼，其它季節(jié)用塑料薄膜覆蓋的時間為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，再在陽光下晾曬，待干濕適宜后開始脫殼。
4、物料品種特性對脫殼性能的影響
由于各地氣候條件、土壤狀況、生產(chǎn)水平和栽培習慣差異，不同地域種植的花生品種不同，機械脫殼效果也會表現(xiàn)出較大差異。因此，不同花生品種機械脫殼時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號為例，四粒紅花生的果殼較薄、強度小，容易脫殼，籽粒多，而果仁體積相對花育23號小，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，四粒紅果仁損傷率要明顯低于花育23號。通過試驗研究可知，品種對果仁破損力的影響明顯，故對脫殼效果影響顯著。
5、提升作業(yè)性能的思考與建議
實際生產(chǎn)和研發(fā)設備中，不能獨立、割裂地考慮上述幾個方面對花生脫殼性能的影響，應全面系統(tǒng)考慮設備結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)、脫殼工藝以及花生品種特性等各種因素。現(xiàn)提出提升打擊揉搓式花生脫殼設備作業(yè)性能對策和建議。
(1)該類型脫殼機的脫殼滾筒和凹板篩多采用金屬材料，脫殼強度大，雖有利于破殼，但同時也相應增加果仁破損，而橡膠（塑）材料塑性好，脫殼作用較為柔和，設計機具時，脫殼部件可以考慮同時采用金屬、橡膠兩種材料相組配，在確保脫殼能力的同時，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、增加喂料控制機構(gòu)以實現(xiàn)進料速度與脫殼能力匹配、采用復脫工藝以減少一次脫殼負荷等措施，均可減少花生仁在脫殼間隙中的停留時間和脫殼強度，有效減少果仁破損。
(3)借鑒其他堅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特性，提高脫殼效果；或?qū)麣みM行化學腐蝕處理，將果殼軟化并部分溶去，再進行機械脫殼，以減輕一次脫殼的負荷和作用強度。
(4)充分考慮脫殼機具對花生品種的適應性，脫殼加工時需采用脫前分級處理，或集成研制脫前分級、脫殼一體機，脫殼部件應能實現(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機具結(jié)構(gòu)和運動參數(shù)進行系統(tǒng)優(yōu)化研究，為現(xiàn)有脫殼設備的性能提升和創(chuàng)新研發(fā)提供理論基礎。
