葵花清選機的設計與試驗*

劉 英，范開欣，李小燕，許迎春

(甘肅畜牧工程職業技術學院，甘肅 武威 733006)

0 引 言

葵花籽具有營養豐富，含有大量的食用纖維，能夠降低癌癥的發病率，還可以提取油脂、蛋白質、綠原酸等優點，近幾年產業得到了迅猛的發展[1-3]。研究發現，由于葵花籽較小，重量較輕，不容易與雜質進行風選，由此產生物料含雜率高的問題，因此亟待尋找一種適宜的清選技術，以期為后期的機械化生產提供技術支持[4]。

近年來，葵花脫籽、收獲和清選機械裝備的研發工作逐漸取得進展，但仍然與國際機械行業存在較大的差距。丁永金等[5]為了解決清選不徹底的問題，設計了一種切流復式雙滾筒葵花脫籽機，并以風選加篩選的方式對物料進行清選。黃曉鵬等[6]針對現有葵花脫籽機存在的問題，設計了一種低破碎葵花脫籽機，并對脫籽機的脫籽性能進行了試驗研究。郭書杰等[7]設計了一種風選式清選裝置，并采用Fluent對該裝置進行了流場分析，發現風選裝置的轉速為900 r/min時，清選效果較好。國內外有關葵花機械的研究主要集中在收獲機械和脫籽機械上，但有關清選機械的研究相對較少。

筆者在前期簡易清選裝置的基礎上，設計一種葵花清選機，并以損失率、含雜率和破碎率為試驗指標，進行葵花清選試驗，探究葵花清選機的機械性能，為后期葵花加工一體化提供技術指導。

1 整機結構及工作原理

針對葵花的物料特性和現有葵花脫籽機的結構，本研究設計了一種葵花清選機，其結構示意圖如圖1所示。

圖1 葵花清選機的結構示意圖

主要由輸送裝置、喂入裝置、清選裝置和傳動裝置等組成。由圖可知，輸送裝置由輸送帶、輸送槽和螺旋輸送器構成，清選裝置由離心風機、振動清選篩和分離裝置等構成。進行清選作業時，物料在輸送槽內經輸送帶作用傳送至螺旋輸送器內，通過喂入裝置將其運至清選裝置內，然后葵花籽在離心風機和分離裝置的作用下進行一級清選，然后在振動清選篩作用下進行二級篩選，最終落入集料器內，從而實現物料的清選作業。

2 試驗研究

2.1 試驗指標

為了衡量清選裝置的清選裝置的清選效果，本研究以損失率、含雜率和破碎率作為清選試驗的性能指標，具體的計算公式如下：

(1) 損失率：表示未通過清選裝置的物料在總物料中所占的比例：

(1)

式中：η1為損失率，%；n1為完成清選作業后未通過清選裝置物料的質量，kg；n2為通過清選裝置物料的質量，kg。

(2) 含雜率：表示完成清選作業后雜質在谷物混合物中所占的比例：

(2)

式中：η2為損失率，%；n3為完成清選作業后物料中雜質的質量，kg；n4為完成清選作業后物料混合物的質量，kg。

(3) 破碎率：物料混合物完成清選作業后物料中破碎的葵花在物料混合物中所占的比例：

(3)

式中：η3為損失率，%；n5為完成清選作業后物料中破碎籽粒的質量，kg；n6為完成清選作業后物料混合物的質量，kg。

2.2 結果與分析

2.2.1 喂入量對清選效果的影響

當風機轉速為700 r/min、振動篩頻率為40 Hz時，喂入量對葵花清選機清選性能的影響如圖2所示。

喂入量對物料清選性能的影響如圖2所示。由圖可知，隨著物料喂入量的增加，物料的損失率、含雜率和破碎率均呈現逐漸增加的趨勢。這是由于隨著物料喂入量增加，在轉速一定的條件下，物料間的碰撞次數也增加，造成物料的磨損量呈現上升的趨勢，并且物料的除雜功能下降，也出現物料和雜物同時通過清選裝置的現象，造成損失率增加[8]。同時發現，喂入量區間為800～1 000 kg/h時，物料的整體色澤較差。因此，在保證清選性能較好的條件下，喂入量適宜的工作范圍為600～800 kg/h。

圖2 喂入量對物料清選性能的影響

2.2.2 風機轉速對清選性能的影響

當喂入量為200 kg/h、振動篩頻率為40 Hz時，風機轉速對葵花清選機清選性能的影響如圖3所示。

圖3 風機轉速對物料清選性能的影響

圖3表示風機轉速對物料清選性能的影響。由圖3可以直觀地看出，風機轉速對物料清選性能的影響較大，其中含雜率與風機轉速呈負相關，物料損失率和破碎率與風機轉速呈正相關。這主要是因為隨著風機轉速增加，設備的風速越大，雜質與物料的分離效果較好，但也容易造成物料產生損失率和損傷率較大的現象發生[9-10]。同時由現場試驗可知，風機轉速區間為550～650 r/min時，物料的外觀較好，基本可以滿足消費者的要求。因此，在保證清選性能較好的條件下，其風機轉速的選擇區間應為550～650 r/min。

2.2.3 振動篩頻率對清選性能的影響

當喂入量為200 kg/h、風機轉速為700 r/min時，振動篩頻率對葵花清選機清選性能的影響如圖4所示。

圖4表示振動篩頻率對葵花清選性能的影響。可以看出，含雜率與振動篩頻率成反比，這是因為隨著振動篩頻率增加，物料的蓬松度相應提高，雜質被分離的概率也逐漸增大，含雜率減少。同時可見，損失率和破碎率與振動篩頻率呈正相關，這可能是由于頻率增加使得物料間的摩擦增加，物料完整度也相應減少。因此，在保證清選性能較好的條件下，其振動篩頻率的選擇區間應為30～50 Hz。

圖4 振動篩頻率對物料清選性能的影響

3 結 語

葵花籽含油量極高，味香可口，營養價值豐富，但在收獲后的脫粒清選過程中普遍存在不易清選、分離設備損失率高、物料損傷較大的問題。文中針對葵花產后加工過程中存在的這一問題，設計了一種葵花清選機，并對其進行了清選試驗，研究了工作參數對葵花清選效果的影響。結果表明，在保證清選效果較優的條件下，喂入量的工作范圍為600～800 kg/h，風機轉速的工作范圍為550～650 r/min，振動篩頻率的選擇區間應為30～50 Hz。