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腰果外形尺寸分布规律的确定性研究

发布日期:2015-11-09 10:21:31作者:admin 点击次数:
摘 要:以 500 颗腰果为研究目标,以 2540 个实验数据为分析基础,对腰果外形尺寸分布规律进行了定性研究。数据分析研究结果表明:腰果总厚度、腰心高度、腰心厚度都有非常显著的相关性,因此以腰果总高度为基准可以较好的将腰果进行分级。增加腰果分级等级能减少同一级别腰果外形尺寸的差异性,由此可利于对腰果进行脱壳,以提高腰果的脱壳率,同时还可降低对设备的多项设计要求。
腰果(Anacardium occidentale L.)漆树科腰果属常绿乔木,热带重要干果和油料树种,其引入我国已有 60 多年的历史,主要分布在海南和云南西双版纳。其主要由腰果梨、腰果仁、腰果壳和腰果皮四部分组成, 其每个部分都有着特殊的经济价值或者食用价值, 如腰果果仁富含丰富的多种不饱和脂肪酸, 能有效的预防高脂肪等疾病, 及丰富的蛋白质,对人体健康极为有利;腰果壳富含丰富的腰果壳液,占重量的 45%左右,是一种非常好的化学原料,可以做高级油漆、特殊工业涂料及刹车片的添加料等等,同时还具有抗氧化活性等等作用。
腰果浑身是宝,如果加工不科学,必然会浪费很多宝贵的原材料。然而通过对企业的调研和走访发现,目前我国腰果加工企业存在许多问题, 其中一个严重的问题就是腰果分级、破壳与脱皮机的设计或使用不当,使生产过程中腰果破壳整仁率低, 导致腰果果仁损失较大,降低了其使用价值;腰果果壳含有一定量的果仁影响了壳液的提取,同时加大了劳动力的投入,因此有必要对腰果破壳这一工序进行技术攻关。本文从目前腰果企业的生产实况出发, 通过对腰果的外形尺寸分布规律进行研究,从而为腰果分级机、破壳机及脱皮机的设计与选型提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 材料与仪器
腰果;游标卡尺(量程 0-150mm,精密度±0.01)。
1.2 实验方法
1.2.1 预处理
以企业硬件条件为依托,从 2.0×103kg 腰果里随机抽出 200kg 新鲜的腰果为原料, 按照已有的筛选设备对试验原材料进行筛分处理,通风保存。
1.2.2 腰果外形尺寸的测量
以五个级别的腰果为研究对象, 随机选择其中的 100 颗,对其外形尺寸进行测量,分别测量腰果的总长度、腰果的总高度、腰果的总厚度、腰心的高度、腰心厚度。
1.2.3 数据分析
采用 Excel 2003 和 SPSS13.0 对所测数据进行绘图和统计分析。

2 结果与分析
2.1 腰果正态分布
数学统计里有正态分布直方图和 P-P 两种常用的方法来检查数据是否服从正态分布, 本试验采用正态分布 P-P 图对统计数据进行正态分布验证。对数据对随机抽查的 500 颗腰果对其外形尺寸进行测量,检测其是否符合正态分布。腰果的总长度、总厚度、总高度、腰心高度和腰心厚度都服从正态分布,取样具有代表性。
2.2 腰果分级的基本参数
按照实验要求对这批腰果按照尺寸大小进行分级, 按照孔径分别为 18.00mm,20.00mm,22.00mm,24.00mm 进行分级, 分别命名为 D 级、C 级、B 级、A级,未被分级的命名为 E 级。然后对其几何尺寸和重量进行测量。腰果不同部位的几何尺寸总满足如下关系式: 腰果总长度>腰果总高度>腰心高度>腰果总厚度>腰心厚度;腰果变异系数规律为:腰心厚>总腰高>腰心高>腰果总长度>腰果总厚度。同时在实际生产过程中,如果以筛分的原理对腰果进行分级,以腰果总高度为基础数据进行分级有着很大的实际意义。 同时根据不同级别腰果的重量可知, 腰果的几何尺寸分布特征主要集中在 B 级,其次是 C 级和 A级,分别占据 49.0%,23.7%和 20%,其余占据 7.3%。因此设计试验刀具的时候以这三级为主要研究的对象有着更大的实际指导意义。
2.3 腰果总长度的分布规律
腰果总长度(TL)是指腰果两个端点的直线距离,测量其长度有助于设计腰果脱壳过程中,为刀具长度的设计提供数据参考。腰果的总长度在各级之间有着明显的分布趋势, 而且趋势比较稳定,分层现象比较明显,对 500 个数据腰果总长度与腰果总高度做显著性分析, 分析结果表明腰果总长度和总高度有极显著的相关性(P=0.000,<0.01),腰果越长其高度越高。 结合表 1 的实验数据表明,A、B、C、D、E 级别的刀具设计长度区间应该为31.31 -35.33mm,28.66 -32.26mm、26.3 -30.38mm,23.85-27.87mm,33.00-37mm。
2.4 腰果总高度的分布规律
腰果的总高度有着明显的分布趋势,分层现象比较明显,明显优于总长度,同时可以反映出根据尺寸筛分腰果级别的方法可行, 而且设备的性能较好, 能明显的将不同级别的腰果都区分开来。
2.5 腰果总厚度的分布规律
腰果的总厚度(TT)是指腰果两侧的最大距离,为腰果破壳时切刀切入深度的设计和压缩距离的设计提供数据参考。腰果的总高度(TH)是指腰果腹部和背部间的最大距离, 测量其高度有助于设计腰果横式脱壳过程中刀具的吃刀深度, 同时为腰果的分级工作提供数据参考。
腰果的总厚度趋势变化不明显,分层现象也不明显,对500 个数据腰果总厚度与腰果总高度做显著性分析, 分析结果表明腰果总厚度和总高度有极显著的相关性(P=0.000,<0.01),总高越高的腰果越厚越饱满,腰果刀具压缩距离设计的过程中也应该越大,通过表 1 的数据分析表明 A、B、C、D、E 级腰果的切割过程空隙变化区间分别为 15.40-18.95mm、15.25 -18.55mm、14.38 -17.90mm、13.77 -16.29mm、16.11-19.15mm。
2.6 腰果腰心高度的分布规律
腰心高度(CH)是指腰心和腰果背部的垂直距离,腰心厚度(CT)是指腰心两侧的垂直距离,二者为腰果破壳时刀具的长度设计及水平和垂直移动距离提供数据参考。 根据不同级别腰果腰心高度的测量数据进行绘图。腰果腰心的高度有着明显的趋势, 而且分层现象比较明显,对500 个数据腰果腰心高度与腰果总高度做显著性分析, 分析结果表明腰果腰心高度和总高度的相关性极显著(P=0.000,<0.01),腰果越高的腰心也越高,腰果刀具中心刀片压缩距离随着腰果总高度的增高而增加(即腰心高度),中心刀片的突出长度=腰果总高度-腰心高度。中心刀片突出长度的最小值=腰果总高度的最小值-腰心高度的最大值; 中心刀片突出长度的最大值=腰果总高度的最大值-腰心高度的最小值。 通过表 1 的数据计算得出 A、B、C、D、E 级腰果的中心刀片的突出长度设计区间为1.62 -5.92mm、1.73 -5.55mm、1.28 -5.48mm、0.29 -5.25mm、1.79-6.95mm。可以看出中心刀片的设计有4mm 左右的出入,这使得中心刀片在设计上有一定的难度,同时解释了腰果脱壳时,腰心部位的果壳没有切破或者腰心果仁有切伤这是腰果无法抗拒的损伤。
2.7 腰果腰心厚度的分布规律
根据不同级别腰果腰心厚度的测量数据进行绘图。腰心厚度的趋势变化不明显,分层现象也不明显,对 500 个数据腰心总厚度与腰果总高度做显著性分析,分析结果表明腰心总厚度和总高度有极显著的相关性(P=0.000,<0.01),腰果越高的腰心越厚越饱满。虽然腰心厚度与总高度有着极显著的相关性,但是通过数据分布图谱可以看出腰心厚度不利于作为机械设计的参考数据。但是可以从侧面反映出以腰果总高度对腰果进行分级是一种非常理想的方法。

3 结论
3.1 腰果的尺寸分布呈现出如下规律:腰果所测量的所有外形尺寸数据都服从正态分布,且腰果总长度(TL)>腰果总高度(TH)>腰心高度(CH)>腰果总厚度(TT)>腰心厚度(CT),而且高度与总长度、总厚度、腰心高度、腰心厚度都有非常显著的相关性,且腰果变异系数规律为: 腰心厚>总腰高>腰心高>腰果总长度>腰果总厚度,因此以腰果总高度为基准,能准确的对腰果进行分级。
3.2 统计实验数据为依据 ,实验数据分析结果表明,腰果进行五级划分时,分级效果明显;由于级别较少,不同级别腰果在几何尺寸分布上,有着较大的变动区间。刀具设计长度区间应该为 31.31-35.33mm,28.66 -32.26mm、26.3 -30.38mm,23.85 -27.87mm,33.00-37mm。切割过程空隙变化区间分别为 15.40-18.95mm、15.25-18.55mm、14.38-17.90mm、13.77-16.29mm、16.11-19.15mm。中心刀片的突出长度 设 计 区 间 为 1.62-5.92mm、1.73-5.55mm、1.28-5.48mm、0.29-5.25mm、1.79-6.95mm。这样的分级对设备的性能要求比较高而设备的稳定性难以达到要求。 因此实际生产过程中有必要对腰果进行更加精细的分级,腰果的几何尺寸波动范围较小,设备运行更加稳定,脱壳率更高。

来源:惠合反应设备厂
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