大豆精選工藝與設備的研究

溫海江　車剛　王麗娟　陳武東　孫鵬　許才花

摘要：通過研究大豆種子的帶式分選工藝，商品大豆的組合螺旋分選工藝和選后分級工藝，以及大豆精選中的帶式分選機、組合螺旋分選機及開式提升機等關鍵設備的應用，可以顯著提升精選后成品凈度。

關鍵詞：帶式分選工藝；組合螺旋分選工藝；選后分級工藝；開式提升機；破碎；凈度

中圖分類號：TS224

文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.05.002

目前，我國大豆內需過度依賴國際大豆供應，嚴重影響我國非轉基因大豆產業的發展，究其原因是國內大豆產業未形成規模化所至。美國和阿根廷兩個大豆主產國，在大豆種子和商品豆精選方面都有成熟的工藝和先進的設備，這是他們大豆產業化生產的重要組成部分，而我國在這一領域缺乏專業的研究，使大豆精選設備遠遠落后于他們，這也是制約我國大豆產業化生產的重要原因之一。

1.大豆種子精選工藝

我國原有大豆種子精選加工線一般工藝流程為：風篩式清選機一重力式清選機一螺旋分選機一包衣機一計量包裝，這是沿用美國的大豆種子精選工藝。風篩式清選機主要去除種子中的輕雜、大雜、小雜和部分碎半粒，重力式清選機主要去除種子中的并肩石和部分蟲蝕粒，剩下的和大豆種子尺寸比重都一樣的雜質、碎半粒、蟲蝕粒都要經過大豆螺旋分選器去除。實踐表明，通過單層多組的大豆螺旋分選機一次分選，很難將上述雜質有效去除，達不到種子所要求的凈度。我們研究將上述工藝中的螺旋分選機換成帶式分選機，充分發揮帶式分選機分選效果好的特點，而其較低的生產率也能滿足種子精選的要求，這樣經過風篩式清選機、重力式清選機后再經過帶式分選機的分選，能夠有效去除剩余的碎半粒、蟲蝕粒等雜質，大豆種子的凈度顯著提升，達到國家標準的凈度要求，再通過后面的包衣、包衣成膜、計量包裝等工序完成整個精選加工過程，這種工藝我們叫作帶式分選工藝（見圖1）。單臺六層的帶式分選機生產率在2.5t/h，圖一中用兩臺6層帶式分選機并聯工作來滿足整條加工線5t/h的生產率要求，加工全流程配套無破碎的開式提升機和相應的除塵系統、電控系統，工藝靈活實用，生產應用中取得了良好的效果。

2.商品大豆精選工藝

我國大豆精選由原先的人工手選發展為先通過復式清選機初選，然后再經過簡易大豆螺旋分選機反復清選，最后稱重包裝，此工藝存在清選效果不好、生產率低、損失大等問題。

螺旋分選機和大豆帶式分選機的區別就是前者的生產率較高而精選質量稍差，這就表明螺旋分選機較適合于商品大豆作業量大，而凈度要求比種子相對較低的特點。雖然大豆螺旋分選機在我國已經較為普及，但多為單組一次清洗過程，這樣清選效果往往達不到凈度要求，還得經過二次或多次清選才行。我們經過多方考察，研制出一種可以一次上料完成多次清選的組合式螺旋分選機，這樣經過初清機一組合式螺旋分選機精選的大豆就能滿足相關凈度要求，我們把這種工藝稱作組合螺旋分選工藝（見圖2）。

經過組合分選機精選的大豆雖然能滿足有關商品豆的凈度要求，但還存在粒度大小不均的問題。通過研究我們課題組提出采用選后分級工藝（見圖2），即通過品面分級機對精選后的大豆按外形尺寸（寬度和厚度）分成2級或3級后再分別進行計量包裝的加工工藝。經過分級后的商品豆顆粒均勻，大小一致，產品價格能夠大幅飆升，能為農民帶來更多的收入，也為我國大豆出口提高了市場競爭力。

3.關鍵設備介紹

3.1大豆帶式分選機

國內帶式分選機是在日本機型的基礎上研發出來的，該機主要由底座、機架、傳動部分、分糧器、整粒出料斗、驅動滾筒、被動滾筒、選料帶、擋料框架、托輥、防護罩、梯子等部分組成。該機以六層或多層帶有縱、橫向傾角的環形帶為工作面，工作時大豆由喂入斗流到轉動的環形帶上，隨帶縱向移動的同時受橫向傾角的作用作橫向滾動，整粒和圓度好的大豆最先結束橫向移動落入整粒出料斗中，橢圓和蟲蝕粒橫向移動時問相對較長，落人中間的接料斗，對于半粒豆、秸稈和土塊等雜物不能做橫向滾動，隨環形帶縱向移動落人雜余接料口，物料在帶面上的分離運動示意圖（見圖3）。該機器的特點是分選效果好但生產率較低。

針對國內外帶式分選機喂入系統均采用插板手動分層調節喂入量的設計，我們首創了在喂入部分采用調速微電機驅動，保證多層清選帶喂入量同步調節，可根據原糧的凈度高低來調節不同的喂入量，從而得到最佳的清選效果。該結構徹底解決了原先插板結構容易堵塞的弊病，保證機器工作中喂入流暢，使用可靠性大為提高，大大減輕了操作人員的調整工作量。

3.2大豆組合螺旋分選機

螺旋分選機是利用大豆在螺旋形斜面上淌下時，由于表面粗糙度和形狀的不同，導致在向下滾動時速度和所受的離心力也不同，從而獲得不同的運動軌跡，分選出表面不規則和碎半粒。這其中螺旋面的傾角和螺距是關鍵參數，我們課題組經過加工10余組不同的螺旋角和螺距配合，經過實際物料多次測試，最終確定了最佳的螺旋傾角34°和螺距為280mm。

針對單組螺旋分選機效果不佳的情況，我們研制出組合螺旋分選機（見圖4）。該機每層配置四個單螺旋組并聯工作，可根據成品要求的凈度上下疊加布置2～4層，相當于四臺單組螺旋分選機清選2～4遍，配置的層數越多成品的凈度就越高。首先大豆原料經過提升機進入機器上方的原料倉，再經過機器上部的四個分料器按最佳喂入量均勻流入四個螺旋組進行分選，較好的大豆脫離螺旋組落入下一層螺旋組再次分選，如此重復2～4次最終從成品口排出。未被分離出來的雜質通過螺旋組內部的空管道落入雜余口收集。為防止好大豆飛濺影響分選效果各螺旋組間設有軟橡膠分隔簾，機殼外側還配有可隨時觀察和調節的窗口。各層之間螺栓連接，組合方便。圖四所示單臺機器生產率可達7-10t/h，還可兩臺機器并聯使用以成倍提高產量。

該設備具有投資少、占地空間小、動力消耗低、高可靠性等特點，初清后的大豆經該設備一次精選后凈度可達98%以上，是當前商品大豆精選的首選設備。

3.3開式提升機

大豆是較易破碎的物料，而一般破碎的來源主要是提升機產生的。平時多用的斗式提升機工作時，提升機底部的被動輪與畚斗皮帶在運轉時不斷擠壓物料，至使物料發生破碎。一般單臺高帶速斗式提升機的破碎率都在O.1%左右，對于提升易破碎的大豆可達O.3%～O.5%，特別是在精選加工中多臺提升機連續使用的情況下，大豆破碎率隨提升機數量的增加而成倍提高，而且在最后幾道提升中產生的大豆破碎粒將無法去除，直接進入包裝計量工序，嚴重影響了成品的質量，無形中造成很大的損失。

近幾年我們根據國外先進技術，研制出一種我破碎的開式提升機（見圖5），該機由機架1、電機2、主動輪3、轉向輪4、畚斗5、鏈條6、出料口7等部分組成，畚斗5通過其自身兩側的凸耳固定循環運動的兩根鏈條6上，工作時由電機2驅動主動輪3帶動鏈條6循環運動，物料通過喂入斗2進入畚斗5中經過被動輪4幾次導向，最后在頂部出料口7處將物料排出，完成整個物料提升工作，這種提升機在工作過程中物料不與傳動鏈條接觸，因此不對物料構成傷害，實現零破碎率生產。將它應用在大豆精選加工中可以大大減少損失，有效提高成品凈度。

終上所述，采用本課題研究的大豆種子帶式分選工藝、商品大豆的組合螺旋分選工藝及選后分級工藝，以及研發的配套新型設備，可以有效提高大豆種子的凈度和發芽率，減少大豆病蟲害率，為大豆豐產豐收提供強有力的保障，而且還能進一步提高商品大豆的質量，增加農民的收入及種植大豆的積極性，可以逐步解決國外轉基因大豆對國內市場的傾銷問題。