[01820461]高质高效全自动莲芯去除技术

莲子是湖南特色农产品，湘莲闻名世界，莲子产业已成为湖南农业主导产业之一。随着人们生活水平的提高和保健意识的增强，莲子的市场需求量逐年增加，给莲子加工业带来的压力越来越大，莲子加工过程的自动化已成为改造传统产业的迫切需求。莲子在食用之前，必须将莲芯去除。莲芯去除方法主要有两种：一种是用钻头将莲芯钻出；另一种是采用冲头将莲子分成两半，将莲芯取出，俗称开边。由于莲子形状不规则，长期以来莲芯去除为手工操作。虽然市场中已有多种类型的自动化去芯设备，但技术成熟度不高，以致一些莲子加工企业仍然保留部分手工去芯人员，以满足莲子产品出口的质量要求。当前莲子自动化去芯、开边没有取得突破的主要问题有两个方面：(1)由于莲子大小不同且形状不规则，在莲芯去除过程中很难保证钻头(或冲头)与莲芯轴线同轴，导致钻头钻偏(或冲头冲偏)而达不到去除莲芯的目的。(2)莲子材质为淀粉，干燥后呈脆性，在去芯和开边过程中莲仁崩碎严重，既增加了莲子在加工过程中的损耗，同时还影响产品的外观质量。该发明针对莲子自动化去芯存在的钻偏问题、开边过程中存在的冲偏问题，以及莲子的崩碎问题，开展了莲子滚动定心方法、莲子淀粉材质崩碎规律、高效自动化去芯与开边方法研究。主要创新点如下：(1)针对莲子不规则体定心问题，该发明根据莲子最大直径呈近似圆形的统计特征，提出了自适应滚动定心方法，采用理论建模、仿真分析和多元统计相结合的方法，找出了莲子形状特征参数、滚轮结构参数和旋转运动参数对定心精度的影响规律，解决了莲子的钻偏、冲偏问题。(2)针对莲子在莲芯去除过程中的崩碎问题，该发明在研究莲子物理机械特性的基础上，采用损伤力学与断裂力学相结合的方法，研究了莲子损伤破坏的力学行为。(3)基于金属切削理论，采用加工仿真和切削实验相结合的方法，研究了莲子的切削加工特性，建立了莲子去芯的切削力模型，找出了去芯过程中莲子的物理机械特性、切削工艺参数和刀具几何参数对莲子崩碎的影响规律，解决了莲仁崩碎问题。(4)采用弧面凸轮和平面凸轮组合传动机构，实现了莲子送料、定位、压紧、快进、工进、退刀、松开和出料等全自动去芯、开边动作，工作速度快且传动平稳。基于上述研究成果，成功开发了全自动莲子去芯机和开边机，分别获国家发明专利授权(专利号为,ZL200910251231.9；ZL201010602758.4)。所研制的全自动莲子去芯机已在湖南宏兴隆湘莲食品有限公司、湘潭市国宏食品贸易有限公司等莲子加工企业使用，莲子去芯合格率在98%以上；去芯效率高，一个工人管理10台机器，相当于完成40个手上去芯人员的工作量，大大降低了生产成本，解决了农村剩余劳动力不足的问题。该技术发明对促进湖南特色农产品规模化生产，提升和改造传统产业具有重要意义。