专利名称：一种水飞蓟籽脱壳机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对有壳果实进行脱壳的机械装置，尤其是涉及一种对水飞蓟籽进 行脱壳获得壳与仁的水飞蓟籽脱壳机。
背景技术：
水飞蓟别名水飞雉、奶蓟、老鼠勒、乳蓟子，属菊科，药用草本植物。水飞蓟籽是水 飞蓟的种子，长扁卵形，瘦果，长约7mm，宽约3mm，厚约l_2mm，顶端突出，一侧稍凸，有黑褐 色、黑灰色和白色3种。水飞蓟素是水飞蓟籽的药用有效成分的总提取物，主要分布于种壳中，种仁中含 量极微，其主要成分为水飞蓟宾、异水飞蓟宾、水飞蓟宁、水飞蓟亭和水飞蓟醇，其中以水飞 蓟宾的含量相对最高，抗肝炎活性最强，市场需求量很大。水飞蓟籽含油率一般为20%-30%左右，其中不饱和脂肪酸高达80%以上。国外 一些国家很早就食用水飞蓟油。水飞蓟油还可用作抗皱护肤品的填料，并可防治动脉粥样 硬化、高血压。水飞蓟油主要含在水飞蓟籽的胚即种仁中，壳中基本不含。水飞蓟种仁中蛋白质含量(20% )高于一般谷物，水飞蓟蛋白是一种优质蛋白，其 效价在大豆蛋白和小麦蛋白之间。为了分别从水飞蓟籽的壳中提取分离水飞蓟宾及从水飞蓟种仁中分离提取油脂 与蛋白，需要对水飞蓟籽进行脱壳和壳仁分离。如果不进行脱壳处理，直接用水飞蓟籽挤压 榨油后的饼粕提取水飞蓟宾，由于该饼粕仍然含油较多，会给水飞蓟宾的提取纯化工艺带 来很大麻烦，而且提取过水飞蓟宾后的残渣中的蛋白由于溶剂的作用发生变性，失去开发 利用价值，只能用作饲料。水飞蓟籽粒小，厚度约l_2mm，壳与仁的重量比例约1 1，壳薄 光滑纤维质略有韧性，仁含油多相对耐压，可被碾压成粕状，壳对仁包裹紧密。目前没有一 种机械设备可成功用于水飞蓟籽脱壳，以获得较为完整的壳及仁。目前可供参考的坚果机械脱壳方法主要有具有一定间隙的圆柱状双辊做差速转 动，物料通过辊间隙时被碾压及搓揉而实现脱壳，如，中国农机院开发的杏仁槽形轧辊式松 籽破壳机；具有一定间隙的圆锥状套棍做相对回转运动，物料通过套棍间隙时被滚动碾压 及搓揉，实现脱壳，如，浙江大学开发的香榧脱壳机(申请号200510061949. 3)；试验表明， 由于水飞蓟籽粒很小，厚度只有l_2mm，采用辊式碾压搓揉方式脱水飞蓟籽壳时，要求辊间 距很小，这导致碎壳很多，仁也基本被碾成粉状，而且水飞蓟种仁中的油脂在碾压过程中部 分释放出来，其中一部分油脂被水飞蓟壳吸附，给后续从水飞蓟壳中提取纯化水飞蓟宾的 工艺带来额外麻烦。其他机械脱壳方法还有平磨方式、挤压方式、平板碾压方式，用于水飞 蓟籽的脱壳也都不同程度存在相同的问题。水飞蓟籽是一种瘦果，对其脱壳更有参考价值的是现有瘦果的脱壳方法。目前，葵 花籽等瘦果主要采用抛击式机械脱壳方法，一般由圆柱状脱壳筒、设在脱壳筒中心的转轴 及随着转轴一同旋转的叶轮构成，由进料装置进入叶轮的瘦果籽粒被叶轮沿切向抛出并与 脱壳筒内壁相撞击，导致瘦果壳破碎，实现破碎脱壳。锦州白马仪表电器成套设备有限公司开发了双层葵花脱壳机(申请号200820218586. 9)，将圆柱状脱壳筒用隔板分割成上下 两层，在隔板上开设有沟通上下两层的进料孔，采用同一根旋转轴驱动上下两层中的抛料 叶轮。瘦果籽粒首先经过进料装置进入上层叶轮，被上层叶轮沿切向抛出并与上层脱壳筒 内壁相撞击，实现第一次破碎脱壳，之后，已脱壳及未脱壳籽粒的混合物经由隔板上的进料 孔进入下层脱壳装置，重复上述脱壳过程，实现第二次破碎脱壳，提高了脱壳率并降低了能 耗。试验表明，由于水飞蓟籽粒小而结实，采用这种抛击1-2次的脱壳方式，为了达到脱壳 率要求，需要较大的抛击速度，由此导致碎壳及碎仁很多，给后续工艺带来困难。综上，现有的各种脱壳设备不适合于水飞蓟籽的脱壳。有关水飞蓟籽采用机械方 式进行脱壳的研究和专利未见国内外报道。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明提供一种水飞蓟籽脱壳机，结构简单，操作 方便，能实现对水飞蓟籽脱壳。本发明为达到水飞蓟籽脱壳获得相对完整的壳及仁的目的，采用了以下的技术方 案提供一种水飞蓟籽脱壳机，包括机架，同轴心的、位于外锥筒内部且表面分布有拨齿的 内转锥，外锥筒的内壁与内转锥的拨齿顶面之间有间隙，内转锥可转动地与机架相连并由 固定在机架上的电机驱动，间隙的上端通过进料颈与进料斗相连，间隙的下端通过外锥筒 法兰上的出料孔与出料斗相连，其中所述的外锥筒通过外锥筒法兰固定在机架上，内壁光 滑。本发明的内转锥通过内转锥法兰、轴端连接盘、主轴、轴承与油封座及外锥筒法兰 固定在机架上，并通过联轴器由固定在机架上的电机直接驱动。电机的转速由变频器控制。其中所述的内转锥外侧面分布有拨齿，拨齿的高度及相邻拨齿之间的间隙均约与 水飞蓟籽的长径相同。由于拨齿分布在上小下大的锥台外侧表面，为了使得拨齿之间的间 隙沿锥台的高度方向大体相同，在两根长拨齿之间分布有一根短拨齿，短拨齿自锥台的下 面起，向上分布至适当的高度处终止。其中所述的外锥筒内壁与内转锥外侧面的拨齿顶面之间有间隙，该间隙约与水飞 蓟籽的长径相同，这一间隙值通过结构设计予以保证。其中机架上部设有进料斗，水飞蓟籽通过进料量调节插板控制流量，进料口伸入 进料颈内，与内转锥及外锥筒之间的间隙上端相连。其中机架下部设有出料斗，此出料斗与外锥筒法兰出料孔相连通。本发明的水飞蓟籽脱壳机，具有一般农产品加工机械都有的动力部分、传动部分、 喂料部分及出料部分，而发明的核心工作部分由一个固定在机架上的、内表面光滑的外锥 筒及沿着该外锥筒轴线旋转的、外表面分布有拨齿的内转锥构成，内转锥拨齿顶面与外锥 筒内表面之间的间隙约与水飞蓟籽的长径相同。该脱壳机采用短抛距、多次抛击式原理逐 步击开水飞蓟籽壳。水飞蓟籽物料由进料口落入转动的内转锥的上端面后，逐步向上端面 的边缘流动并落入拨齿之间，继而被拨齿拨动沿圆周方向运动，并最终沿内转锥的切向被 抛射出。被抛射出的水飞蓟籽飞行一个很短的、由内外锥之间的间隙构成的距离后，第一次 撞击在外锥筒的内表面上，发生第一次撞击破壳。之后，该水飞蓟籽在撞击点法线的另一侧 被外锥筒的内表面反射弹回到内转锥，当外锥筒的内表面足够光滑且忽略撞击过程中的能量损失时，水飞蓟籽的反射路径与撞击点法线之间的反射角和入射路径与撞击点法线之间 的的入射角将大约相等，这有点象光线的入射和反射。被外锥筒的内表面反射弹回的水飞 蓟籽被内转锥的拨齿间隙所接纳，继而被内转锥的拨齿加速，并再次沿内转锥的切向被抛 射出，重复上述的过程，实现第二次撞击破壳。由于内外锥之间的间隙很小，上述“抛出一撞 击一弹回一抛出一”的过程将多次发生，通过多次撞击，逐步磕开水飞蓟籽的壳，逐步松解 水飞蓟籽壳与仁的结合，以致最终完成脱壳，因此每一次撞击可采用相对较小能量，即其内 转锥的转速可相对较低。本发明所提供的水飞蓟籽脱壳机，其内转锥拨齿顶面与外锥筒内 表面之间有约与水飞蓟籽的长径相同的间隙，其目的是尽可能避免水飞蓟籽在内转锥拨齿 与外锥筒内表面之间发生辊压搓揉及碾碎。因此，本发明的水飞蓟籽脱壳机，结构简单，操作方便，能实现对水飞蓟籽脱壳，碎 壳及碎仁少，脱下来的壳及仁相对完整，便于后续处理，可实现水飞蓟籽的全利用。同时，其 脱壳率高，能耗低。该水飞蓟籽脱壳机经实验得单次脱壳率95%以上，粉碎率小于3%。
图1是本发明水飞蓟籽脱壳机的局部剖视结构示意图。图2是本发明水飞蓟籽脱壳机内转锥的局部剖视结构及多次抛 击工作原理示意 图。
具体实施例方式参照上述附图，对本发明的具体实施方式
进行详细说明。图1给出了一种水飞蓟 籽脱壳机，包括机架17、同轴心的位于外锥筒5内部的表面分布有拨齿的内转锥7，外锥筒5 的内壁与内转锥7的拨齿顶面之间有间隙6，内转锥7可转动地与机架17相连并由固定在 支架上的电机18驱动，间隙6的上端通过进料颈4与进料斗1相连，间隙的下端通过外锥筒 法兰13上的出料孔12与出料斗14相连。外锥筒5通过外锥筒法兰13固定在机架17上。 内转锥7通过内转锥法兰8、轴端连接盘10与转轴9相连，而转轴9通过轴承与油封座15 可转动地与机架17相连，转轴9还通过联轴器16与固定在机架17上的电机18相连，这样 内转锥7就能由电机18驱动，并相对于机架17转动。进料斗1固定在机架17上部。进料 颈4位于外锥筒5的顶部。进料口 3伸入进料颈4内，与间隙6的上端相连，水飞蓟籽由此 进入内转锥7的顶部，并逐渐散落入内转锥7的拨齿间隙而被脱壳。水飞蓟籽脱壳后生成 的壳及仁由外锥筒法兰13承接，并由与转轴9同步旋转的轴端连接盘10下端的拨料片11 拨动，在离心力的作用下流向外锥筒法兰13外缘的出料孔12、落入出料斗14中。图2给出了一种水飞蓟籽脱壳机的内转锥7结构的局部剖视图，包括分布在内转 锥7外侧表面的长齿23及短齿22，长齿23及短齿22相间分布在内转锥7的侧壁外表面上， 以使齿间间隙沿内转锥外侧表面的高度方向上大体相等，以有效接纳被弹射返回的水飞蓟 籽并将其加速，使之做圆周运动并再次将其抛射出。参照图2，对本发明的工作过程及通过多次抛击实现脱壳的工作原理进行详细解 说。水飞蓟籽依次经由进料斗1、进料量调节插板2、进料口 3、进料颈4进入内转锥7的顶 部，并逐渐散落入内转锥7拨齿的间隙内，被拨齿拨动做高速圆周运动，在离心力的作用下 该水飞蓟籽沿切线方向从拨齿间隙某位置19处飞离内转锥7，在飞越过很小的内转锥7与外锥筒5之间的间隙6后，撞击在外锥筒5内表面的某位置20处，发生第一次撞击破碎脱壳。之后，该水飞蓟籽在撞击点法线的另一侧被外锥筒5的内表面反射弹回到内转锥7，落 入内转锥7拨齿间隙的某位置21处。当外锥筒5的内表面足够光滑且忽略撞击过程中的 能量损失时，水飞蓟籽的反射路径与撞击点法线之间的反射角和入射路径与撞击点法线之 间的入射角将大约相等时，这类似于光线的入射和反射。由于外锥筒5内表面的法线方向 指向斜下方向，因此水飞蓟籽被弹射返回到内转锥7上时，返回点的位置21与水飞蓟籽在 内转锥7上的抛出点位置19相比，高度有所下降。被外锥筒5的内表面反射弹回的水飞蓟 籽将再次被内转锥7的拨齿加速，并再次沿内转锥7的切向被抛射出而重复上述的过程，实 现多次撞击破壳，只不过返回后再次抛射出时的位置与该籽粒上次的抛射出位置相比，在 高度上逐步降低，并最终脱离脱壳间隙而落到外锥筒法兰13上面。由于内外锥筒之间的间 隙很小，上述“抛出一撞击一弹回一抛出一”的过程在机内将多次发生，同时，由于抛距小， 籽粒在飞行过程中的能量损失也就小。此外，由于被外锥筒5的内表面反射弹回到内转锥 7的水飞蓟籽仍然具有剩余的动能，内转锥7只需给其补充一部分能量即可将其再次抛出， 这也是本发明的水飞蓟籽脱壳机具有节能特点的另一个原因。由于本发明的水飞蓟籽脱壳 机采用多次撞击进行脱壳，可逐步磕开水飞蓟籽的壳，逐步松解水飞蓟籽壳与仁的结合，以 致最终完成脱壳，因此每一次撞击可采用相对较小能量，即其内转锥7的转速可相对较低。 由于内转锥7侧表面的拨齿顶部与外锥筒5内表面的间隙约等同于水飞蓟籽的长径，因此， 只要通过控制水飞蓟籽粒的流量，使其以单层籽粒的形式通过该脱壳飞行间隙，本结构即 可最大限度地避免内转锥7侧表面的拨齿与外锥筒5的内表面对水飞蓟籽的碾压搓揉，从 而减少碎壳率及碎仁率，这也是本发明的多次抛击式脱壳机与其它套辊碾压搓揉式脱壳机 在工作原理上的不同。 最后，还需要注意的是，以上列举的仅仅是本发明的一个实施例。显然，本发明不 限于以上实施例，还可以有许多变形，诸如，传动轴可以与内转锥的小端相连接，设备也可 以采用横向布置、等等。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到 的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
一种水飞蓟籽脱壳机，其特征在于包括机架，同轴心的、位于外锥筒内部且表面分布有拨齿的内转锥，外锥筒的内壁与内转锥的拨齿顶面之间有间隙，内转锥可转动地与机架相连并由固定在机架上的电机驱动，间隙的上端通过进料颈与进料斗相连，间隙的下端通过外锥筒法兰上的出料孔与出料斗相连；其中所述的外锥筒通过外锥筒法兰固定在机架上，内壁光滑，其中所述的内转锥通过内转锥法兰、轴端连接盘、主轴、轴承座及外锥筒法兰固定在机架上，并通过联轴器由固定在机架上的电机直接驱动，电机的转速由变频器控制；其中机架上部设有进料斗，进料口伸入进料颈内，与内转锥及外锥筒之间的间隙上端相连；其中机架下部设有出料斗，此出料斗与外锥筒法兰出料孔相连通。
2.根据权利要求1所述的一种水飞蓟籽脱壳机，其特征在于内转锥外侧面分布有拨 齿，拨齿的高度及拨齿之间的间隙均与水飞蓟籽的长径相同，两根长拨齿之间分布有一根 短拨齿，短拨齿自锥台的下面起，向上分布至适当的高度处终止。
3.根据权利要求1所述的一种水飞蓟籽脱壳机，其特征在于外锥筒内壁与内转锥外侧 面的拨齿顶面之间有间隙，该间隙与水飞蓟籽的长径相同。
全文摘要
本发明公开了一种水飞蓟籽脱壳机，包括支架、同轴心的位于外锥筒内部的表面分布有拨齿的内转锥，外锥筒的内壁与内转锥的拨齿顶面之间有间隙，内转锥可转动地与支架相连并由固定在支架上的电机驱动，间隙的上端通过进料颈与进料斗相连，间隙的下端通过外锥筒法兰上的出料孔与出料斗相连。本发明的水飞蓟籽脱壳机，结构简单，操作方便，能实现对水飞蓟籽脱壳，其核心是采用短抛距、多次抛击式原理逐步击破水飞蓟籽壳并脱壳，每一次的抛击能量相对较小，避免了辊压搓揉，因此，碎壳及碎仁少，脱壳率高，能耗低。
文档编号A23N5/00GK101816452SQ201010154670
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者刘忠德, 徐卫东, 陈庶来, 陈钧 申请人:江苏大学