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大豆脱皮机原理

  第 l9 卷第 3期 2003 年 9 月 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 J o um al o f Qiq iha r U nivers ity V o1.1 9.No.3 Sep .,2003 大豆脱皮机原理 周 玉林 夏韧毅 ( 燕山大学机械工程学院.秦皇岛 O66OO4 ) 摘 要:基于对大豆物理特性的分析 ,提 出了大豆脱皮机理、制定 了大豆脱皮工艺.并对大豆脱皮机的主要装置 作 了介绍 。 关 键 词 :大豆 ;脱 皮 ;工艺 ;脱皮机 中图分类号 :TQ664.12 文献标识码 :A 文章编号 :1007—984X (2003)03- 0072—03 大豆豆粕是油脂生产的主要副产品 ,富含纤维素、蛋白质 ,用于饲料原料 。目前 ,我国生产的豆粕 95% 为带皮豆粕,而发达国家除特别需要外,98%...

  第 l9 卷第 3期 2003 年 9 月 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 J o um al o f Qiq iha r U nivers ity V o1.1 9.No.3 Sep .,2003 大豆脱皮机原理 周 玉林 夏韧毅 ( 燕山大学机械工程学院.秦皇岛 O66OO4 ) 摘 要:基于对大豆物理特性的分析 ,提 出了大豆脱皮机理、制定 了大豆脱皮工艺.并对大豆脱皮机的主要装置 作 了介绍 。 关 键 词 :大豆 ;脱 皮 ;工艺 ;脱皮机 中图分类号 :TQ664.12 文献标识码 :A 文章编号 :1007984X (2003)03- 007203 大豆豆粕是油脂生产的主要副产品 ,富含纤维素、蛋白质 ,用于饲料原料 。目前 ,我国生产的豆粕 95% 为带皮豆粕,而发达国家除特别需要外,98%为无皮豆粕。 豆皮主要成份是钎维素,是反刍类动物的优质饲料。脱了脂的大豆子叶其主要成份是蛋白质,适合于 各类动物。这种带皮豆粕如果用于配制非反刍类动物饲料,则大豆皮的价值不能得到充分利用.造成浪费。 另一方面,这种豆粕一旦形成,豆皮与脱脂子叶的分离将难以实现。而在食用油生产中,具有一定含水量 的大豆,豆皮不能被压成细碎而以大片皮覆盖于压扁了的豆片表面,由于豆皮的透性差而影响干燥、浸油 效果,且浸油工艺时间长。 生产无皮豆粕的技术关键是大豆预先脱皮,而解决大豆脱皮的问题将有利于改进油脂生产工艺、提高 生产率、出油率。获得豆皮和无皮豆粕 ,这将有利于精确控制饲料中各营养成份 、配制精饲料 ,对于充分 利用资源有重要意义。 l 大豆的特性 1.1 大豆物理结构 大豆粒主要由大豆皮、大豆子叶组成。大豆皮(大豆的外表皮层)主要成份为钎维素,占大豆全部重量 的 8%;大豆子叶(由对称的两部分构成)主要成分为油脂、蛋白质” 。在常温和正常含水量条件下,豆皮较 软、韧性好且有一定的机械强度 ;而子叶则具有较大的硬度与较小弹性 ;牙胚位于皮内、两子叶连接处。 通常情况下,子叶、皮之间有明显的分界面,皮与子叶粘着牢固。 1.2 大豆物理特性 取含水量12%,12%~14%,14%~16%, 16%的大豆样品 .给定温度 T =20.50,100.150℃,控 制相对压缩量 △ =O.2 ( 压缩量/直径 ) 研究其物理特性与温度 、含水量的关系 ,结果发现 : 1 ) 大豆皮的透气性较差 。随着温度逐步升高 .豆 皮的含水量迅速降低;而短时间内皮(壳)内的子叶水份 基本保持不变。 2) 豆皮钎维结构为径向。当含水量下降时.特别 是含水量7%而处于超干状态时 ,其抗拉、抗弯强度迅 速降低 ,受载后极易破碎 。 3 ) 大豆粒的变形抗力 JP ( 如图 l 所示 ) 随温度逐 步升高、含水量 的增大而减小 ,既温度的升高使大豆的 2 0 1 5 1 0 5 O 收稿 日期 :2003一- o5o4 作者 简介 :局玉林 男 .1961年生 .在读博士 ,副教授 .主要 从机械理论及应用研 究。 1 4 % 1 2 % 0 5 0 l OO l 5 0 2 0 0 T r ℃ ) 图 l 变 形 阻 力 与 温 度 之 问 的 关 系 维普资讯 第 3 期 大豆脱皮机原理 硬度降低,弹性增大。 2 大豆脱皮原理 2.1 大豆的几何模型最佳脱壳状态 经分析 :将大豆的几何形状简化为椭球或球体,既外表面为不可展开的薄壁球壳。壳 内两对称子叶为 弹性体 ;外壳及内部弹性体之间有明显界面。 根据大豆的物理特性,当大豆的温度控制在 70~C ~90~C、皮的含水量 7% 以下时 ,大豆皮壳硬 、脆易 断裂,而内部子叶处手理想的弹性体状态。同时在温度升高的过程中壳内气压的增大已使皮壳与弹性体( 子 叶 ) 的粘结完全脱离 ,形成大豆的最佳脱壳状态。 2.2 大豆脱壳原理 利用大豆壳在超干状态下 ( 7% ),受拉应力、弯曲应力作用而易破 裂的特点,当大豆处于最佳脱壳状态时,给大豆粒压力尸,变形后的大 豆球体陕 线 中, 为压缩区、F 扩胀区。 在压缩区内,大豆的不可展曲面壳被压平成 圆形 ,该区边缘皮(壳)受到 E 周 向拉应力 ;而扩胀区内因弹性体向外膨大,使皮(壳)受两向拉应力 ; 在两区的交线处皮(壳)同时还受弯曲应力。当给压力头一水平速度 1,、同 时压力尸缓慢连续增大,此时大豆粒作平动移动、旋转 ( 滚动 ) 运动。 压缩区、扩胀区的位置连续性变化 ,应力随压力 尸增大而迅速增大,当 超过强度极限皮壳破裂与子叶脱离。 3 大豆脱皮工艺及脱皮机 图2 大豆粒受力、变形与运动 3.1 大豆脱皮工艺 为了取得良好的脱皮效果 ,脱皮前必须对大豆作一定处理使之处于最佳脱皮状态。 大豆处理工艺 :去杂质 均匀快速加热一短时通风干燥 其中,均匀快速加热:经清理后的大豆快速加热,加热时间△ ,=40 s ~6O s,温度控制在 120~12 ~140~C ; 短时通风干燥:给加热后大豆通风干燥,大豆皮含水降至 7%以下,大豆温度控制在 70~C ~90~C 。 3.2 大豆脱皮机 大豆脱皮机由三个独立的部分组成 :连续加热器 、通风干燥装置 、脱皮装置。 3 2 1 连 续 加 热 器 根据大豆脱皮工艺要求,将连 续加热器设计成内搅笼式结构 ,如 图 3 所示。在直径为 D 的圆筒内, 沿螺距为 的螺旋线设置长为 ,、 宽为 的径向窄拨板,相邻两窄拨 板周向距离为 ,每拨板 ( 平面 ) 均位于螺旋面内,进而形成间断式 螺旋内搅笼。 当圆筒转动时,大豆的轴 向移 动速度 口. . ,则大豆流量为 图 3 连续加热 器 Q = Sh H n q 式中: 为滚筒的速度 ,r/min;q为单位体积大豆的质量 ,kg/m ;Sh为圆筒横截面内大豆原料所 占的面 积.m .口为由拨板构成的有效螺旋的螺距系数 维普资讯 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 2003 钷 大豆由连续加热器人 口进人后 ,随圆筒转动在筒内连续翻滚 ,同时以一定的轴向速度移动。在此过程 中,拨板消除了大豆群体周 向平滑运动 ,产生轴向推送作用 ,同时具有深层搅拌功能 ,使加热更均匀。当 大豆经过 A t 运动到出口时加热过程结束 。 连续加热器特点:加热过程中大豆处于连续运动状态,加热时间短,受热均匀,无原料驻留现象。 3-2_2 脱皮装置 基于大豆脱皮时的受力、运动状态及压缩量的变化要求,设计大豆脱皮装置如图4 所示。采用半径为,一 的轧辊代替作切向运动的压力头 ,半径为 的内凹部分圆柱面代替固定压力头 ,R ,且 中心不重合 ,偏 心距为 e ,形成周向契形空间。 径向间隙 压缩量 = R r eCOS Y = d 一( 尺一,一ecose) 式 中:d 为大豆直径 ; 为位置角。 当大豆进入该空间后 ,随着轧辊的转动 ,其位置连续变化且作行星运 动 ,同时压缩量逐渐增大,大豆通过该空间实现脱皮。 3.3 实验 图 4 脱壳原 理 取含水量分别为12% ,12%一14%,14%一16%,16%大豆样品若干,经工艺处理后进行脱皮实验。 实验结果如下:子叶破碎率20%;大片皮 ( 1/2) 80%;平均脱皮率 92%一98%;脱皮净度达 100%。 4 结论 本文对大豆物理特性进行分析与研究,提出了大豆脱皮机理,制定了相应脱皮工艺,同时对大豆脱皮 机作一介绍。实验结果表明:该技术方法工艺简单、可靠 ,脱皮效果好,完全满足生产实际要求,且脱皮 后的子叶的状态更有利于油脂生产。该机可以单独使用或并人油脂生产线中。 参 考 文 献 【l】王尔惠编著.大豆蛋白生产新技术.北京 :中国轻工业出版社 ,1999;l 一2l 【2】石彦国等编著.大豆制品工艺学.北京 :中国轻工业出版社,2000;35~42 T he p rin ciple of s helle r fo r s oy a bea n Z H O U Y u-lin X IA R en- yi ( Mechanical Engineering College,Yanshan University,Qinhuangdao 066004 ) A bgb【a ct : B ased on the ana lysis of specia l properties of bean . t h e principl e of removing cover from bea n was put forward and t h e procedure of it was led down.M ea nwhile , t h e shell er for soyabea n was introduced simply. K ey words :soyab ean ; remov ing cover ;procedure ; shell er 维普资讯