堅果脫殼專利技術綜述

摘 要：堅果脫殼是堅果深加工的第一道重要而又制約堅果深加工發展的技術難題，文章結合現有技術和專利，從專利申請量、專利技術發展等分析了我國堅果脫殼技術發展的現狀，并著重介紹了我國主流發展技術的技術發展脈絡。

關鍵詞：堅果；脫殼；專利；技術綜述

1 概述

堅果主要是指具有堅硬外殼的果實，營養豐富，具有一定的藥用價值，正日益受到崇尚健康飲食人們的歡迎和喜愛。隨著堅果的醫療和保健功能不斷的開發，堅果深加工行業向著朝陽行業邁進。由于堅果外形不規則，堅硬，難以剝離，使得原料的脫殼處理成為堅果產品開發和深加工的第一道關鍵而又困難工序，制約了堅果的深加工產業的研究與發展。進而，在堅果生產量、市場需求量、居民消費量的逐年大幅度增加，脫殼的堅果仁能夠帶來更大的經濟收益的背景下，傳統的破殼的作業效率與實際堅果仁的需求量之間的矛盾日益尖銳。因此，堅果脫殼技術的發展是提高我國在世界堅果貿易格局中市場競爭力的有力保證。

2 國內外堅果脫殼的專利申請分析

中國堅果脫殼技術專利申請始于1985年，在1985年至2005年間處于發展比較緩慢的階段，2005年后，隨著種植量的增加，堅果脫殼技術的專利申請呈直線上升（見圖1）。就申請量而言，已越居世界首位（見圖2），占全球申請的41.6%。這反映出中國作為堅果產銷大國，為提高在堅果貿易格局中的地位，致力于堅果的深加工，重視并加強了對堅果脫殼技術的研究與開發。

3 堅果脫殼的技術研究演進

常用的堅果脫殼方法包括機械脫殼法和物理脫殼法，機械脫殼法包括：撞擊法、碾搓法、剪切法、擠壓法、搓撕法。物理脫殼包括微波法、高壓膨脹法、能量法、高真空度法、激光法、超聲波法、燃燒法、化學腐蝕法、復合型法。

在上述眾多方法中，擠壓法堅果脫殼技術結構原理簡單，易于加工與制造，加工速度快，有著其他方式無法比擬的優勢，在眾方法中脫穎而出（見圖3）。我國也著重致力于擠壓法的研究，因此對擠壓法的演進路線進行研究。

擠壓脫殼法的研究主要從以下方面進行：

（1）擠壓力的驅動方式

1989年，徐禎祥、王漢濤等人設計了一種堅果破殼機（CN88102

234），該機通過用特制的液壓包，將壓力均勻的壓在堅果外殼上，果殼受力均勻的破裂，可保證仁的完整度。1992年，趙瑜設計了一種螺旋式核桃碎殼器（CN2109887U）采用旋轉手柄與絲桿配合的方式，使絲桿向下運動的過程中給核桃施加壓緊力來實現核桃的快速壓碎。2008年，新疆農業科學院農業機械化研究所設計了一種氣動式核桃破殼機（CN201104475Y），該機借助氣缸內的氣錘在破殼氣流管、復位氣流管、泄壓管中氣流的作用下，氣錘通過往復運動對核桃進行多次敲擊來實現破殼，而通過氣動調節裝置調節氣流壓力來控制氣錘破殼的力度，達到降低核桃破損率的目的。

（2）擠壓裝置

1997年，錦州俏牌實業有限公司（CN2251882Y）設計的壓輥式破殼機的擠壓裝置為梯形的擠壓腔，能夠使得外形大小不同物料在擠壓腔內都有一個合適的破殼位置，而各擠壓板的擠壓量相同保證了開殼的質量，同時能夠避免果仁的破碎。

1999年，錦州俏牌實業有限公司開發了一種旋轉擠壓式堅果脫殼機（CN2308260Y），其采用輪廓上帶有凸起點的擠壓輪與圓形擠壓圈相配合，在擠壓輪和擠壓圈之間形成不均等的間隙，在擠壓輪高速旋轉時，這個間隙就會不斷的變化，將落入間隙中的物料擠壓開殼。

2005 年，劉清生、袁巧霞等針對在破碎過程中，殼仁往往容易粘連在一起，設計了通過使用軋輥和可調式擠壓軋輥，使果殼破碎不易粘連，采用了振動淌篩裝置對果仁進行分離，提高果仁和破碎果殼的分離率，且因軋輥距離可通過配合螺紋調節，使得擠壓寬度精確控制，能減少果仁的損失。

2009年，新疆農業科學院農業機械化研究設計了平板擠壓式核桃破殼機（CN203141414Y），其采用偏心軸帶動主動破殼板做往復曲線運動，對兩板間的核桃進行反復快速擠壓、揉搓、撞擊來實現破殼。

2010年，李廣、俞細龍等設計的脫殼機的破碎部分由大小不同的圓柱主動輥和圓錐從動輥構成，由兩輥形成的上大下小的輥壓腔，可將不同大小的核桃破殼。

2013年，陜西科技大學針對單一的機械式破殼方法存在的不足，設計了一種擠壓與揉搓結合的擠壓揉搓式核桃破殼設備（CN103653194A），該設備包括傳送裝置和破殼裝置，能夠根據核桃的大小調節壓板與輸送鏈條的間距，并在擠壓過程中進行揉搓，使得核桃的外殼充分破裂，該設備集合了平板擠壓和多輥輪擠壓兩中方式的優點。

2013年，陜西科技大學針對單一的機械式破殼方法存在的不足，設計了一種擠壓與揉搓結合的擠壓揉搓式核桃破殼設備（CN103653194A），該設備包括傳送裝置和破殼裝置，能夠根據核桃的大小調節壓板與輸送鏈條的間距，并在擠壓過程中進行揉搓，使得核桃的外殼充分破裂，該設備集合了平板擠壓和多輥輪擠壓兩中方式的優點。

2014年，陜西科技大學（CN103844332A）在在先研究的基礎上，設計了在擠壓板在彈簧的拉伸作用下，使得凸輪的弧面與擠壓板始終保持緊密接觸，在槽輪的中心位置設置有隨槽輪作間歇運動的托板，托板在擠壓板隨著凸輪的對核桃進行擠壓的過程中起到支撐作用，從而實現擠壓板對核桃的定向擠壓，使得在擠壓的過程中可以提供足夠的力量使核桃外殼充分破裂。另外，為確保了落入擠壓裝置的核桃數量可控，其在送料滾子的弧面上設有凹槽。

（3）擠壓的輔助處理

麻來友、康克繼等人設計了堅果破碎分選自動流水線（CN93106948.3），該機器的自動化程度較高，將進料裝置、篩選裝置、破碎分離裝置、挑選和包裝裝置結合在一起，對堅果果殼的破碎及殼仁的分離精度較高，將外殼壓破之后通過風選機等后續部分，將殼仁分離。

錦州俏牌實業有限公司（CN2251882Y）其采用了具有吸附力的滾筒來實現自動上料，保證了脫殼作業的連續性。李廣、俞細龍采用主動軸和從動軸控制軸輥和分料盤，實現物料能有序的傳輸。

張歌今設計了一種脫殼機（CN97225390.4），先通過在機架上設置入料和振動裝置，從而改變堅果進入擠壓輥的方向，因為振動使堅果能有序的使較寬的一面進入擠壓輥，對于側面較寬的堅果破殼效果極佳，破殼率較高。

4 結束語

經過多年的發展，我國在傳統脫殼設備的基礎上，盡管正在積極研制和開發各種類型脫殼機械，仍然存在著一些差距，成熟的機型及進行批量生產的不多，遠遠落后于農產品深加工的需求。因此，對于堅果脫殼技術研究可以從以下兩方面開展：

（1）在脫殼技術的縱向上可以從進料方式、擠壓角度、擠壓部件、篩分等方面針對提高脫殼效率，降低籽仁破碎率，提高清選效率等方面進行深入的研究。

（2）在脫殼技術發展的橫向上，可以從原理上尋求新的突破，依托脫皮劑、微波、高壓真空等物理脫殼技術的發展，從堅果的物理特性出發，嘗試多種方式的聯合使用，以滿足農產品深加工的要求。

作者簡介：梅婷（1988-），女，國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心審查員，主要從事發明專利實質審查工作。