一体式亚麻籽智能脱壳装置及方法与流程

1.本发明属于油料壳仁分离技术领域，涉及一体式亚麻籽智能脱壳装置及方法。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，养生理念的普及，亚麻籽这一种不含胆固醇，富含膳食纤维、ω3脂肪酸和α亚麻酸的超级食物，能够预防心脏病和补充人体自身无法合成的营养元素。但是亚麻籽有着坚硬的外壳，如果食用不当未能把外壳嚼碎后食用，很可能造成消化不良，甚至无法吸收亚麻籽的营养成分，所以目前需要一种亚麻籽脱壳装置。
3.目前，现有的亚麻籽脱壳装置，主要采用离心撞击脱壳法，以及化学酶解法；离心撞击脱壳法存在亚麻籽壳仁分离度低，壳废料含仁率高的问题；而化学提取法存在着脱壳速度缓慢，脱壳成本较高，且适用化学提取后，对于食品级的亚麻籽要保证化学提取物料与亚麻籽仁的高度分离，来保证食品安全问题。


技术实现要素：

4.本发明针对现有解决方案的不足，提供一体式亚麻籽智能脱壳装置，为亚麻籽脱壳提供了更加科学，快捷的脱壳方式与成本更低的亚麻籽脱壳系统解决方案。
5.本发明装置包括依次连接的进料系统、脱壳系统、第一分离系统、第二分离系统、出料系统。
6.所述的进料系统包括进料口、位于进料口下方的物料传送带。
7.作为优选，进料口的下方还有进料速度调节装置；进料速度调节装置包括两个轴对称单元，每个单元包括伸缩杆以及进料导板；伸缩杆与进料导板固定连接；伸缩杆通过第一电机驱动实现伸缩。
8.所述的脱壳系统包括物料大小感知系统、研磨系统。
9.所述物料大小感知系统设置在研磨系统的进料口，包括两个转动辊轮；两个转动辊轮间留有一定空隙，且转动方向相反；转动辊轮上设有压力传感器，使得亚麻籽在通过两个转动辊轮时经压力传感器获取其尺寸大小数据。转动辊轮通过第二电机控制转轴实现转动。
10.作为优选，转动辊轮的转轴的两端与固定装置连接，压力传感器位于转轴与固定装置的连接处。
11.作为优选，两个转动辊轮间空隙距离为40
‑
50mm。
12.所述研磨系统包括物料筒、位于物料筒内的研磨齿柱；物料筒与研磨齿柱间留一定的空隙；物料筒内筒壁具有磨砂层；研磨齿柱为在圆柱体表面开有周期性分布的槽，且槽内设有周期性分布的若干凸起；研磨齿柱的顶部设有固定轴，该固定轴与齿柱电机的输出轴连接。
13.作为优选，物料筒与研磨齿柱间空隙的距离为5
‑
10mm。
14.作为优选，研磨齿柱上槽深为7.5cm
‑
8.5cm,凸起高度为7
‑
8cm。
15.作为优选，槽在研磨齿柱上呈14
°
阵列分布，槽内设有纵向阵列分布的7个凸起；凸起高7cm，齿柱高100cm，凸起间距7cm。
16.所述的第一分离系统包括两个位于研磨系统出料口下方两侧的风机，其中一个为送风机，产生吹力，另一个为引风机，产生吸力。
17.作为优选，送风机功率为100
‑
150w，引风机功率为500
‑
550w。
18.作为优选，鼓风机表面设有孔径小于亚麻籽碎粒尺寸的网筛。
19.第一分离系统的出料口位于引风机侧采用垂直导板，位于送风机侧采用坡度导板。
20.作为优选，引风机与研磨系统出料口的水平向距离40
‑
50cm,送风机与研磨系统出料口的水平向距离为30
‑
40cm。
21.所述的第二分离系统采用静电分离，由两块平行电极板构成。
22.作为优选，电极板的长度为15cm
‑
20cm、电压为6kv
‑
15kv，间距为30cm
‑
50cm。
23.第二分离系统下方设有倒立的y字型导板；y字型导板接出料装置。
24.所述的出料装置包括亚麻籽仁传送带、废料传送带、亚麻籽仁储存仓、废料储存仓。亚麻籽仁储存仓、废料储存仓均各自设有重量传感器，用于获取采样时间内的物料重量。
25.作为优选，控制模块的主控器为stm32f103zet6。
26.本发明的另一个目的是提供上述装置的实现方法，具体如下：
27.步骤(1)、初始化时，进料速度调节装置的伸缩杆保持原长即物料进给速率为零，此时进料速度调节装置两个轴对称单元间距为0；
28.步骤(2)、将物料放入进料口，控制模块根据公式(1)
‑
(2)通过控制进料速度进而控制系统功率，以防止系统因功率过大导致设备损耗；此时进料速度调节装置两个轴对称单元存在一定的空隙，物料掉落到物料传送带；
29.l＝3.034e
0.205w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
30.i＝
‑
12.79lnl+53.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(2)
31.其中i表示进料速度，范围是15
‑
25kg/h；l是进料速度调节装置伸缩杆的长度，范围是10
‑
20cm；w是系统总功率，范围是4
‑
10kw；
32.步骤(3)、物料经物料传送带传送到物料大小感知系统，物料进入物料大小感知系统两个转动辊轮间空隙，压力传感器采集压力值，并传送至控制模块；
33.步骤(4)、物料从物料大小感知系统掉落到研磨系统，经研磨齿柱与物料筒间的摩擦力进行脱壳处理；
34.步骤(5)、从研磨系统出料口掉落的脱壳后物料由于壳仁重量不同，经第一分离系统进行初分离；又因为壳仁携带电量不同，经第二静电分离系统进行再次分离，得到分离后的壳仁；壳仁分别经y字型导板进入亚麻籽仁储存仓、废料储存仓。
35.步骤(6)、麻籽仁储存仓、废料储存仓的两个重量传感器分别将采集到的物料重量传到控制模块；
36.控制模块根据以下公式计算得出壳仁比，并结合步骤(2)所获获得的压力传感器采样得到的压力值实现对齿轮转速的控制，保证脱壳的完全。
37.k＝p/q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
38.其中k表示壳仁比，范围是0.54
‑
1.09；p表示废料储存仓内壳的重量；q表示亚麻籽仁储存仓内仁的重量；
[0039][0040]
其中r表示研磨齿柱单位时间的转速，范围是650
‑
750转/min；n表示压力传感器采样得到的压力值，范围是10
‑
50牛顿；
[0041][0042]
其中v表示采样时间内物料的平均尺寸体积,范围是6
‑
24m3。
[0043]
本发明的有益效果是：
[0044]
1)脱壳完全、破损率低
[0045]
本发明采用自制的研磨系统，其合适研磨的摩擦力保证充分的接触脱壳，又不令果仁破损；同时采用双辊轮感知来物料大小，并利用实时获得的进料颗粒大小，以及当前脱壳后的壳仁比，实时更新最适合的研磨转速，既降低了可能因转速过快导致的碎壳率，又减少转速过慢导致的脱壳不完全情况。
[0046]
2)壳仁分离效率高
[0047]
本发明针对脱壳流程顺序特性，利用特殊的结构设计，使物料脱壳后，实现高效的物料分离。
[0048]
本发明采用置鼓风机于脱壳系统出口下方，利用双鼓风机工作时气压低的特性，物料实现快速离开后进入第一分离区域，而后进入静电分离区域后又能减缓物料下落速度，从而保证分离更加完全。
[0049]
本发明针对亚麻籽脂溢性的特性，提出先风选分离后静电分离的优化分离顺序，风选解决了亚麻籽分离后的壳仁粘连问题，并利用物理结构的特殊性，使第一批分离未能成功的物料自然进入第二层分离，利用静电分离保证小颗粒分离，从而实现壳仁分离效率大大提高。
[0050]
3)脱壳性能稳定，适应性强
[0051]
本发明通过实时调控进料速度，进而调控设备系统功率，避免设备过度使用。保证设备在正常功率范围运转，既保证了脱壳成功率，又延长了机器寿命。
附图说明
[0052]
图1为本发明装置的结构示意图；
[0053]
图2为本发明研磨齿柱的结构示意图。
[0054]
图中标记：1为进料口，2为伸缩杆，3为物料传送带，4为送风机，5为亚麻籽仁传送带，6为废料传送带，7为平行电极板，8为引风机，9为研磨系统，9
‑
1为研磨齿柱，9
‑
2为槽，9
‑
3为凸起，10为转动辊轮。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图对本发明做进一步的分析。
[0056]
如图1所示，一体式亚麻籽智能脱壳装置包括依次连接的进料系统、脱壳系统、第一分离系统、第二分离系统、出料系统、控制模块。
[0057]
所述的进料系统包括进料口1、位于进料口1下方的物料传送带3。
[0058]
所述的进料口的下方还有进料速度调节装置；进料速度调节装置包括两个轴对称单元，每个单元包括伸缩杆2以及半圆弧形结构的进料导板；伸缩杆与进料导板的中心固定连接；伸缩杆通过第一电机驱动实现伸缩。
[0059]
所述的脱壳系统包括物料大小感知系统、研磨系统。
[0060]
所述物料大小感知系统设置在研磨系统的进料口，包括两个转动辊轮10；两个转动辊轮间留有40
‑
50mm空隙，且转动方向相反；转动辊轮上设有压力传感器，使得亚麻籽在通过两个转动辊轮时经压力传感器获取其尺寸大小数据。转动辊轮通过第二电机控制转轴实现转动。
[0061]
所述转动辊轮的转轴的两端与固定装置连接，压力传感器位于转轴与固定装置的连接处。
[0062]
所述研磨系统包括物料筒、位于物料筒内的研磨齿柱9
‑
1；物料筒与研磨齿柱间留5
‑
10mm空隙；物料筒内筒壁具有磨砂层；如图2研磨齿柱高100cm，在圆柱体表面开有呈14
°
阵列分布的深为7.5cm
‑
8.5cm的纵向槽9
‑
2，且槽内设有周期性分布的7个高度为7
‑
8cm凸起9
‑
3；研磨齿柱的顶部设有固定轴，该固定轴与齿柱电机的输出轴连接。
[0063]
所述的第一分离系统包括两个位于研磨系统出料口下方两侧的风机，其中一个为送风机4，产生吹力，另一个为引风机8，产生吸力；送风机功率为100
‑
150w，引风机功率为500
‑
550w。
[0064]
所述风机表面设有孔径小于亚麻籽碎粒尺寸的网筛。
[0065]
第一分离系统的出料口位于引风机侧采用垂直导板，位于送风机侧采用坡度导板。
[0066]
所述引风机与研磨系统出料口的水平向距离40
‑
50cm,送风机与研磨系统出料口的水平向距离为30
‑
40cm。
[0067]
所述的第二分离系统采用静电分离，由两块平行电极板构成。电极板的长度为15cm
‑
20cm、电压为6kv
‑
15kv，间距为30cm
‑
50cm。
[0068]
所述第二分离系统的下方设有倒立的y字型导板；y字型导板两个出口下方分布设有亚麻籽仁传送带5、废料传送带6。亚麻籽仁传送带、废料传送带分别送入亚麻籽仁储存仓、废料储存仓。
[0069]
所述亚麻籽仁储存仓、废料储存仓均各自设有重量传感器，用于获取采样时间内的物料重量。
[0070]
所述控制模块用于接收压力传感器、重量传感器数据，并控制第一电机、第二电机、齿柱电机工作，其主控器为stm32f103zet6。
[0071]
本发明的另一个目的是提供上述装置的实现方法，具体如下：
[0072]
步骤(1)、初始化时，进料速度调节装置的伸缩杆保持原长即物料进给速率为零，此时进料速度调节装置两个轴对称单元间距为0；
[0073]
步骤(2)、将物料放入进料口，控制模块通过控制进料速度进而控制系统功率，以防止系统因功率过大导致设备损耗；此时进料速度调节装置两个轴对称单元存在一定的空隙，物料掉落到物料传送带；
[0074]
l＝3.034e
0.205w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
[0075]
i＝
‑
12.79lnl+53.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(2)
[0076]
其中i表示进料速度，范围是15
‑
25kg/h；l表示进料速度调节装置伸缩杆的长度，范围是10
‑
20cm；w表示系统总功率，范围是4
‑
10kw；
[0077]
步骤(3)、物料经物料传送带传送到物料大小感知系统，物料进入物料大小感知系统两个转动辊轮间空隙，压力传感器采集压力值，并传送至控制模块；
[0078]
步骤(4)、物料从物料大小感知系统掉落到研磨系统，经研磨齿柱与物料筒间的摩擦力进行脱壳处理；
[0079]
步骤(5)、从研磨系统出料口掉落的脱壳后物料由于壳仁重量不同，经第一分离系统进行初分离；又因为壳仁携带电量不同，经第二静电分离系统进行再次分离，得到分离后的壳仁；壳仁分别经y字型导板进入亚麻籽仁储存仓、废料储存仓。
[0080]
步骤(6)、麻籽仁储存仓、废料储存仓的两个重量传感器分别将采集到的物料重量传到控制模块；
[0081]
控制模块根据以下公式计算得出壳仁比，并结合步骤(2)所获获得的压力传感器采样得到的压力值实现对齿轮转速的控制，保证脱壳的完全。
[0082]
k＝p/q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
[0083]
其中k表示壳仁比，范围是0.54
‑
1.09；p表示废料储存仓内壳的重量；q表示亚麻籽仁储存仓内仁的重量；
[0084][0085]
其中r表示齿轮单位时间的转速，范围是650
‑
750转/min；n表示压力传感器采样得到的压力值，范围是10
‑
50牛顿；
[0086][0087]
其中v表示采样时间内物料的平均尺寸体积,范围是6
‑
24m3。
[0088]
表1亚麻籽脱壳参数
[0089]
仁中含壳率壳中含仁率壳仁分离率破损率流程时间(25kg物料)本发明0.15％左右0.3％左右98％左右2％左右1小时左右传统方法0.27％左右2.64％左右90％左右5％左右10分钟左右
[0090]
注：传统方法指的是使用离心脱皮机做脱壳处理，使用纯静电辊筒实现壳仁分离。
[0091]
从表1可知，本发明装置亚麻籽脱壳破损率极低，壳仁分离效果高，脱壳速度快。
[0092]
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。