张康逸，温青玉，张小梅，张力争，王康君

(1.河南省农业科学院农副产品加工研究中心，河南省全谷物小麦制品加工国际联合实验室，河南省全谷物鲜食加工工程技术研究中心，河南 郑州 450002；2.郑州工程技术学院，河南 郑州 450044； 3.洛宁云鹤食品有限公司，河南 洛宁 471700；4.江苏徐淮地区连云港农业科学研究所，江苏 连云港 222000)

0 引 言

随着青麦仁的营养价值逐渐被人们熟知[3]，市场对青麦仁的需求日益增大，越来越多的新型农业经营主体意识到青麦仁产品能带来较大的经济效益，但由于青麦仁脱壳一直是产品加工中的难题，影响了青麦仁的产业化发展。传统的青麦仁脱壳是人工借助粗糙表面碾搓作用进行脱壳，脱壳150～250 kg 人/天，且青麦仁破损率高。人工完成脱壳难于满足生产发展的要求。青麦仁机械化脱壳常采用其他作物通用加工设备如砻谷机、碾米机等进行脱壳，通过调整转速等方法进行脱壳，最终青麦仁的脱壳率不到80%，破损率达10%以上，难以满足脱壳质量要求。脱壳效率与破损率较低是青麦仁脱壳待解决的关键问题，若这些问题得到解决，不仅推动我国青麦仁产业的发展，而且为其它鲜食谷物脱壳装备设计提供一定的理论参考有重要意义。

1 青麦仁脱壳的研究现状

1.1 青麦仁脱壳特性的相关研究

长期以来，受农业发展的重心及科研资金投入的限制，青麦仁脱壳技术、工艺和装备等方面的研究发展速度较缓慢。对于一台青麦仁脱壳机来说，相同青麦仁物料的脱壳率是相对基本稳定的，如果改变物料的某些特定指标，就会影响到物料的脱壳率，因此，如何利用有利因素避免不利因素的影响对发挥青麦仁脱壳机性能十分重要，本团队选择了对青麦仁脱壳率影响较大的青麦仁品种和收割时间2个因素进行试验分析。

1.1.1 青麦仁品种对脱壳率影响

不同品种小麦其含水量、湿面筋含量、种子大小、千粒重等各不相同，导致其带壳青麦仁脱壳率也具有一定的差异。此次试验所用的小麦品种共选择周麦22、周黑麦1号、许科316、郑麦7698等4种小麦进行脱壳分析，所选择的小麦为乳熟期采收，要求青麦仁外形饱满、色泽碧绿、质地晶莹剔透。如表1所列。结果显示，周麦22、周黑麦1号、许科316、郑麦7698四种小麦脱壳率相差不大，其中周麦22相比其他品种脱壳效果较好，估计是周麦22的含水量较其他品种较少的缘故。所以选择周麦22为原料来生产青麦仁，可提高脱壳率。

表1 不同小麦品种对脱壳率的影响

1.1.2 收割时间对脱壳率影响

小麦籽粒的成熟期主要分为三个阶段，即乳熟、蜡熟和完熟(也称黄熟)阶段。这三个时期小麦含水量不同，其成熟度也不同。针对不同的生育期用专用青麦仁脱壳机对脱壳率进行试验，如表2所示。从试验数据可知，脱壳率最好时期为黄熟期，此时小麦含水量较低，小麦籽粒产量最高和品质最优，籽粒与麦壳易于分离。但此时期的小麦粒对于青麦仁产品的制作存在很大的影响，因为产品是鲜食青麦仁，要使麦仁具有碧绿的颜色和良好的口感，而黄熟期的小麦颗粒只适合制作面粉，所以不能在此时期进行收割。小麦在蜡熟期的收获产量较在黄熟期小麦的收获产量高，平均增产在25%左右，其中含有的淀粉、蛋白的含量也相应增加5%左右。相反，若过早对其进行收获，籽粒则不能充分吸收茎叶中输送的可溶性物质，造成籽粒因灌溉不够充分而减产。蜡熟初期小麦虽柔软有弹性，但此时期籽粒的背部呈现黄白色、腹沟处呈现黄绿色，内含物质呈凝蜡状状态，此时籽粒脆弱，且容易掐断，可做碾转等相关青麦仁产品。乳熟期的小麦籽粒虽然脱壳率较其他生长期略低，但其中的大多内含物质都是在这个时期内逐渐积累的。乳熟末期：籽粒背部和腹沟均呈绿色，水分保持在55%～70%之间，籽粒内部可挤出乳状液，籽粒内含浆，口感较好。青麦仁色泽鲜亮，味道清甜可口，适合菜肴等青麦仁产品的加工。所以，选择此时期麦仁进行收割脱壳，鲜食青麦仁产品的色泽、口感及营养成分较佳。综上所述，原料选择了周麦22，青麦仁最佳收割时间为乳熟后期蜡熟期初期，此时期籽粒呈绿色，营养丰富，口感较好。

表2 不同生育期对脱壳率的影响 /%

1.2 青麦仁脱壳装备的研发现状

青麦仁脱壳专用装备较少，主要是河南省农业科学院农副产品加工研究中心研发的设备。青麦仁经过除杂后，需要对其进行脱壳处理，现有脱壳装置的原理大多采用的是大力对麦仁进行碰撞，使得青麦仁与青麦壳相互分离。但青麦仁作为鲜食可即时谷物，这种大力碰撞的脱壳方式会造成其大量破碎，进而导致收获的青麦仁质量下降。2015年，本团队研制了2种物理脱壳方式的青麦仁脱壳机[4，5]：一种是通过滚筒与凹板的间隙揉搓进行脱壳(见图1)，另一种是通过离心力甩动与脱壳筒的内壁摩擦脱壳(见图2)。目前已在河南金杰机械制造有限公司、卫辉市金大地良种科研机械设备厂进行生产，每小时脱壳量有150 kg、250 kg、500 kg、1 000 kg、1 500 kg等产能，脱壳率98%以上，破损率低于2%。洛宁云鹤食品有限公司、淮阳县金农实业有限公司已投产使用。

如图1所示，脱壳机工作时，将带壳青麦仁从进料斗倒入筒状筛中，物料在通过波纹板的摩擦板时，受到摩擦板和毛刷的挤压摩擦，麦仁与麦壳逐渐分离，随后，麦仁和麦壳通过上料管道打入旋风分离器内，麦壳从抽风机的排风口排出，麦仁则从分离器的排料口排出。设备结构简单，设计合理，能够高效地对青麦仁进行脱壳并且能够降低青麦仁的破损率。

如图2所示，离心脱壳机在工作时，带壳青麦仁通过上料筒进入喂料口，物料穿梭于多个转盘之间，通过脱壳筒产生的离心力甩动与其内壁的磨砂层进行摩擦脱壳。该设备脱壳率高，破碎率低。

图1 青麦仁脱壳机的结构示意图1.进料斗 2.转轮 3.毛刷 4.调节杆 5.摩擦板 6.滤网 7.上料机构的进料口 8.电动机 9.抽风机的进风口 10.抽风机 11.抽风机的出风口 12.旋风分离器的出料口 13.旋风分离器

图2 青麦仁离心脱壳机的结构示意图1. 底座 2. 上料筒 3. 第一电动机 4. 上料筒的进料口 5. 上料筒的出料口 6. 第二电动机 7. 脱壳筒 8. 转轴 9. 转盘 10. 脱壳筒的进料口 11. 脱壳筒的出料口

2 青麦仁脱壳技术发展对策

2.1 政府加大资金扶持力度

政府部门应集中资金加大对青麦仁收割、脱壳、加工方面的设备研制，形成规模化产品加工。与此同时，还应加强青麦仁育种和形成产业链式发展，获得更大的经济效益。农机购买补贴是中央的一项重要农业政策。2004～2019年，中央财政共投资超过2200亿元，支持超过3500万农户购买农业机具达4500多万台(套)，促进了我国在农机化水平的快速发展，同时也成为推动农机化行业发展的重要政策核心。政府部门应在促进农业绿色发展中将青麦仁脱壳机纳入农机购置补贴范围。

2.2 培养专业人才

物料的摩擦特性研究是研发脱壳机械在进行参数选择时的重要依据，对于物料的摩擦特性，国内外学者都对其进行了一定程度的研究。杨玲等[6]针对包衣稻种的物理特性进行了试验性探究；程绪铎等[7]对小麦、稻谷及玉米的内摩擦角进行了相应的测定，并对其进行对比研究。Boac等[8]针对离散元在玉米、小麦等粮食作物中的应用进行了总结，并利用离散元法对籽粒受力情况与运动形式进行了模拟。但是青麦仁方面摩擦性、生产、加工机械和商品的配套设备研究极少，加强培养青麦仁专业技术人才，引导各行业、各领域之间进行交流合作，促进青麦仁经济的发展。

2.3 完善成果技术推广应用体系

在各级政府的指导下，科研院所、高校与新型经营主体开展产学研结合，完善科技成果推广应用渠道，培育发展壮大各地的龙头企业，吸引各类企业、资本和技术，参与青麦仁产品的深度开发应用，推进青麦仁加工业的整合，统一执行品牌战略，更新完善以企农利益为建设核心的社会化政治服务体系，解决青麦仁企业的后续发展问题。

3 青麦仁脱壳技术发展趋势

青麦仁脱壳技术是青麦仁产业化中必不可少的环节。一方面因青麦仁生长环境的不同，其生物、物理、化学等特性也有所差异，需加强全面深入研究。另一方面青麦仁脱壳设备的制作要逐渐向高效率、高脱净率、高品质、低破损率等方向发展，利用计算机系统，对现有的脱壳设备不断进行更新优化，同时实现对脱壳机制的准确实时监控，并与后续的加工设备做到相契合。未来，对带壳青麦仁的破损状态一般从三个方面进行分析，即宏观角度分类、微观结构观察及籽粒在破损前后的运动状态[9]和受力情况的研究，结合不同的青麦仁脱壳脱粒机理如压力差式脱壳、激光式脱壳、微波爆壳式脱壳，设计出新型的青麦仁脱壳的设备，在保证籽粒不发生破损的情况下，适当加大机械破壳力是研究和发展的必然方向。