一種山茶果蒲籽分離裝置的設計

摘 要：為解決山茶果蒲籽分離技術水平低、勞動強度大、設備效用差等問題，根據山茶油榨前預處理流程及特點，設計一種山茶果蒲籽分離裝置。該裝置主要由原料供給機構、分離機構、控制機構及殼體組成，具有實用性強、體積小、使用成本低等特點，可有效促進山茶油榨前預處理機械化、規模化，推動山茶油產業的發展。

關鍵字：山茶果；蒲籽分離裝置；裝置設計

中圖分類號：S226.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909-（2023）11-143-3

0 引言

山茶油是從山茶科山茶屬植物的普通油茶成熟種子中提取的純天然高級植物油，色澤金黃或淺黃，澄清透明，氣味清香，頗受消費者喜愛，市場潛力巨大［1］。山茶油制作過程較復雜，其流程主要包括榨前預處理、壓榨、榨后處理，而山茶果脫蒲分離處理是榨前預處理的一個重要環節。目前，種植戶、小型作坊常用的山茶果脫蒲處理方法是先將山茶果進行攤曬，使其自然開裂，后采取人工翻攪、拍打等措施使山茶果脫蒲；一些小型企業則采用機械設備對山茶鮮果直接進行脫蒲處理。但無論是人工脫蒲還是機械脫蒲，都會導致山茶籽與果蒲混雜在一起，后續對山茶果的蒲籽混合物進行分篩不僅勞動強度大，而且耗時長、費用高，嚴重制約山茶油生產效率的提高，降低山茶油生產效益。

近年來，受國家和地方政策的影響，有關山茶果蒲籽分離的研究逐漸得到重視［2-3］。但目前市場上的山茶果蒲籽分離設備機械化、智能化程度仍然較低，設備經濟效益差，未能得到很好的推廣應用。因此，為提高山茶果蒲籽分離效率，減小勞動強度，筆者設計一種便攜式山茶果蒲籽分離裝置，以期為山茶油產業發展提供技術支持。

1 山茶果蒲籽分離裝置總體設計

山茶果蒲籽分離裝置主要由原料供給機構、分離機構、控制機構及殼體組成，其結構示意圖和結構剖視示意圖分別如圖1、圖2、圖3所示。

1.1 原料供給機構

原料供給機構主要包括進料總成和出料總成兩部分。

1.1.1 進料總成。如圖1和圖2所示，進料總成由進料口和進料管道組成，進料口設計為上大下小的漏斗樣式，采用薄鋼片壓制而成。為防止生銹，可對其表面進行鍍鋅處理。同時，為減輕整個裝置的質量，防止物料堵塞造成進料卡滯，進料口下方可同進料管道焊成一體。

當裝置開始工作時，將已進行脫蒲處理的山茶果蒲籽混合物通過傳輸設備輸送到進料口；在慣性作用下，山茶果蒲籽混合物會沿著進料口下方的進料管道落到大過濾網板上。

1.1.2 出料總成。如圖1和圖2所示，出料總成主要由出料口、出料管道及廢料收集槽組成。出料口設有2個。其中，1號出料口及其管道同大過濾網板末端相連，出口方向朝下傾斜并偏向一側，折彎處過渡盡量圓滑，用來排放山茶果蒲籽混合物中的大顆粒果蒲；2號出料口及其管道同小過濾網板末端相連，出口方向順延小過濾網板上茶籽的直線運動方向，用來輸送山茶果蒲籽混合物中的茶籽；廢料收集槽置于整個裝置的下方，經小過濾網板網孔過濾的山茶果蒲及其薄膜碎片從傾斜朝下的廢料口落入廢料收集槽。

1.2 分離機構

分離機構主要由大過濾網板和小過濾網板組成。

1.2.1 大過濾網板。大過濾網板滑動安裝在殼體內部，一端在滑槽兩端設置定位裝置，一端通過彈簧進行輔助定位，主要用來進行粗過濾，分離山茶果蒲籽混合物中的大顆粒果蒲和茶籽，過濾后的大顆粒果蒲從1號出料口及其管道排出，而較光滑圓潤的小顆粒茶籽從大過濾網板的網孔落到下方的小過濾網板。考慮到山茶果品種不同，其茶籽形狀和大小亦不相同，因此大過濾網板的網孔形狀及大小也設計成不同的規格。

筆者以廣西壯族自治區桂林市龍勝各族自治縣高山地區野生山茶籽為試驗對象，隨機抽取100粒野生山茶籽，測量其垂直投影面上粒徑最大的尺寸。檢測結果顯示，野生山茶籽最大粒徑不超過30 mm，其中96%的野生山茶籽粒徑為10～25 mm。因此，筆者綜合考慮山茶籽的特點及裝置工作過程中網板的運動特性，將大過濾網板的網孔設計成圓孔，直徑設為25 mm。

1.2.2 小過濾網板。小過濾網板主要進行二次過濾，用來分離山茶果蒲籽混合物中的果蒲、薄膜碎片、茶籽，經小過濾網板過濾的茶籽從2號出料口及其管道出去，而小顆粒的薄膜碎片通過小過濾網板的方形網孔落到下方的廢料收集槽。因此，綜合考慮山茶果蒲及薄膜碎片的大小和形狀特點，以及小過濾網板的運動特性，將小過濾網板的網孔設計成方形，寬度約為5 mm。

為保證裝置的工作可靠性，過濾網板必須具備足夠的強度和硬度，能承受物料的質量且不變形，即要求網板應有一定的厚度，但考慮到山茶籽下落速度及網孔堵塞問題，網板又不能過厚。因此，筆者將網板選材初步定為厚度為5 mm的鋼板，并在網板間的伸縮桿安裝處同時橫向焊接兩根加強肋。

1.3 控制機構

控制機構主要包括電機、動力傳動部分及輔助元件。其控制原理是以電機作為驅動元件［4］帶動元件轉動，從而控制大、小過濾網板上下抖動，以實現山茶果蒲籽分離。

1.3.1 電機。電機固定安裝在大過濾網板和小過濾網板之間，偏向殼體一側，其位置如圖4所示。考慮到山茶果蒲籽分離裝置的工作要求及裝配需要，電機的轉速要求不高、尺寸不能太大，因此普通微型直流電機即可滿足要求。同時，考慮到山茶果蒲籽混合物分離工作量通常較大，電機工作時間較長，因此要綜合考慮裝置的散熱情況。

1.3.2 動力傳動部分。動力傳動部分包括轉動桿、撐桿、螺桿螺母組件、弧形板及連接桿等元件（見圖5）。轉動桿一端固定連接在電機的輸出端上，另一端通過軸承座浮式安裝于殼體的另一側壁；而其兩側壁均固定連接有撐桿，螺母活動連接在撐桿的表面上，而與之配套的螺桿一端懸在螺母內部，一端固定連接弧形板，弧形板一側的兩端連接有連接桿。弧形板在電機帶動過程中，有規律地推動大、小過濾網板上下運動。

1.3.3 輔助元件。輔助元件包括彈簧組件和伸縮柱，主要用來緩和大、小過濾網板上下運動的震動、沖擊，并限制其行程。彈簧組件設有兩處，分別位于大過濾網板的上表面和小過濾網板的下表面。伸縮柱亦設有2處，固定在殼體上，兩端分別頂在大過濾網板的下表面和小過濾網板上表面，其位置為對稱分布于電機的兩側。

1.4 殼體

殼體的一個側壁由上往下分別滑動連接大過濾網板和小過濾網板，另一側壁亦分別開設有上、下滑槽，用來安裝彈簧組件；殼體一側開設有一排觀察窗，用來觀察裝置的工作情況；殼體另一側，介于大過濾網板和小過濾網板的中間位置開設有通風口，可根據情況安裝風冷裝置，使電機散熱。殼體下表面設有開口下傾且向內收縮的廢料口，用來排送小顆粒果蒲、薄膜碎片等；殼體的上表面活動連接有封閉蓋，以防止其他異物掉入。

2 山茶果蒲籽分離裝置工作原理及流程

該裝置主要通過電機控制動力傳動部分工作，帶動分離機構上下抖動，分離由原料供給機構輸送下來的山茶果蒲籽混合物。具體工作流程：山茶果蒲籽混合物通過進料口進入分離裝置內部時，電機啟動，與之固定的轉動桿同時轉動，并帶動撐桿同螺桿一起運動，使弧形板同步運轉；弧形板接觸到大過濾網板下表面和小過濾網板上表面時，兩者相互遠離，伸縮柱拉長，彈簧被壓縮；弧形板離開大過濾網板上表面與小過濾網板下表面時，兩者相互靠近，伸縮柱收縮，并通過彈簧的彈力，使大過濾網板與小過濾網板撞擊滑槽內壁，從而產生震動，使較光滑圓潤的山茶籽通過大過濾網板的網孔落在小過濾網板上，而山茶果蒲通過1號出料口及其管道外排到裝置外部；向下掉落到小過濾網板上的混合物，光滑的山茶籽順著小過濾網板經2號出料口及其管道排送到對應的儲物裝置，細碎的果蒲和薄膜通過小過濾網板上的方孔及廢料口，落到底部的廢料收集槽。

3 山茶果蒲籽分離裝置的特點

第一，該裝置可對已烘裂的山茶果蒲籽混合物進行分離，分離機構中具大小網孔的分離板可進一步提高分離效果，但脫蒲后的山茶籽中仍存在少量的果蒲，亦存在個別粒徑較大的山茶籽隨同果蒲廢料流失的情況，有待在以后的研究中進一步改進。

第二，該裝置的原料供給機構出料管道的出口設計為彎道出口，有利于山茶果果蒲和山茶籽的錯開放置，也可緩沖裝置的震動，但其過渡圓弧面應光滑，以減少進料和排料阻力，加快裝置的工作速度，防止堵塞。

第三，相對于其他大型加工設備，該裝置占地少、質量輕，可根據使用者的需要移動，也可根據需要在裝置底部裝上滾輪，提高裝置的便攜性。

4 結語

山茶果蒲籽分離裝置能在一定程度上提高山茶果蒲籽分離工作效率、降低人工成本［5］，且該裝置中的過濾網板可根據山茶籽的大小規格進行更換，數量也可根據實際情況進行相應的增減，具有實用性強、體積較小、成本較低的特點，能有效提高山茶油生產經濟收益，加快山茶油產業高質量發展。

參考文獻：

［1］曹亮.茶油煎炸后品質變化及評價［D］.哈爾濱：東北農業大學，2015.

［2］朱廣飛.油茶果脫蒲機的研制及其工藝參數優化試驗［D］.北京：中國農業機械化科學研究院，2016．

［3］謝淑芬，田先明.湖南省油茶產業機械化程度低亟待開發［J］.農機科技推廣，2014（2）：47-48．

［4］陰賀生，趙文豪，宋杰，等.基于三臂并聯結構的桌面3D打印機［J］.機械，2015（2）：36-40.

［5］仲敏，周傳喜，張宏碩，等.一種苦草種植濕地生態修復機械的設計［J］.機械研究與應用，2023（1）：102-106.

基金項目：廣西農業職業技術大學院級科學研究與技術開發項目“一種山茶果脫蒲裝置控制系統的研究與設計”（YKJ2122）。

作者簡介：粟振燦（1984—），女，碩士，講師，研究方向：農業機械設備及技術。