2024年2月27日发(作者：华为智能手表最新款多少钱)

２０１１年ｌ１月　农机化研究　第１　１期　香榧青果的物理特性和其坚果力学特性研究　宋慧芝，张京平，何勇　（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州３１００２９）　摘要：通过测定的香榧假种皮青果、坚果和内仁的物理特性，包括其三轴尺寸、类球度、表面积等，对各种基本　物理参数进行了分析总结；测定了不同含水率香榧坚果和内仁的破坏力、变形量，计算了香榧坚果和内仁的破坏　能、刚性量。同时，分析了各压缩指标随含水率的变化规律，为香榧的采收、去皮加工、品质评价以及有关去假种　皮机和破壳机械设备的设计、开发提供了有价值的参考依据。　关键词：香榧；物理特性；力学特性　中图分类号：ＴＨＩ１３：０２４２．８２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０１１）１１－０１７０—０４　０　引言　各压缩特性指标随含水率、压缩方向的变化规律，并　对压缩方向、含水率对各项指标的影响机理进行探　香榧为我国特产，是集果用、药用、油用、观赏等　讨，为香榧的采收、去皮加工、品质评价以及有关去假　多种用途于一身的优良经济树种，果实是我国特有珍　种皮机和破壳机械设备的设计、开发提供有价值的参　稀干果。　考依据。　采收后的香榧坚果外面有一层很厚的肉质化假　＊　。　种皮（下称青果，见图１），约占种子鲜重的５０％～　６０％。在炒制香榧坚果之前，必须破除其青果外皮。　由于香榧果皮紧贴坚果外壳，目前人们采收后脱除香　榧假种皮的方法是手工一一剥除果皮以获取香榧坚　果，既费时又费力，这极大地限制了香榧的生产效率。　因此，致力于研究香榧青果的物理特性和香榧坚果壳　的受载力学特性，使得脱皮率、坚果提取完整率最大，　将为香榧的脱除假种皮技术与装备设计等提供有力　的科学依据。　目前，国外对坚果的相关物理特性研究较深入，　如腰果…、ｂａｍｂａｒ花生　２　和槟榔　Ｊ。许多研究者测量　图１香榧假种皮青果　●　了坚果的力学特性，如澳洲坚果　Ｊ、酪脂坚果　和胡　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅｔｏｒ　ａｒｉｌ　桃＿６　。Ａｙｄｉｎ　在世界主要的榛子生产国家一土耳其　１材料与方法　研究了榛子的物理特性，也测量了坚果的破坏力。　本文主要研究香榧果（青果、坚果和内仁）的物理　实验所用的香榧来自浙江诸暨枫桥采摘的香榧　特性和其坚果与内仁的力学特性。通过压缩试验，获　青果。首先对香榧果进行手工筛选，剔除表面有损　得含水率分别为０，３％，６％，９％，１２％，１５％，１８％　伤、开裂、病虫害的香榧。然后用电子天平测量经过　（Ｗ．ｂ．）的香榧坚果与仁各压缩机械特性指标，包括　筛选的１８０粒香榧果的质量，并用精度为０．０２ｍｍ的　破坏力、破坏形变量、破坏能以及刚性量等，分析香榧　游标卡尺测量其三轴尺寸。随后剥除假种青皮获得　香榧坚果，测量其质量和三轴尺寸等物理参数，再分　收稿日期：２０１ｌ—Ｏｌ一１１　别放入烘干箱和ＲＸＺ型人工智能气候箱中几天，使其　基金项目：浙江省科技厅资助项目（２００７Ｃ３２０３１）　作者简介：宋慧芝（１９６３一），女，上海人，副教授，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｓｏｎｇｈｚ＠　含水率分布一致。利用以上方法制备试验所需的材　ｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　料，得到分别为０，３％，６％，９％，１２％，１５％，１８％（Ｗ．　通讯作者：何勇（１９６３一），男，浙江慈溪人，教授，博士生导师，（Ｅ—　ｍａｉｌ）ｙｈｅ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　ｂ．）的香榧坚果，测量其力学特性。　

２０１　１年１　１月　农机化研究　第１　１期　１．１　尺寸大小、类球度和表面积　用游标卡尺对香榧青果的三轴尺寸进行测定．，即　Ｄａ＝（　＋　＋　）／３　（２）　长度尺寸　、宽度尺寸　、厚度尺寸　，单位为ｍｍ。三　香榧的类球度却是表示物体实际形状和球体之　轴尺寸的定义如图２所示，几何特性如表１所示。　间的差异程度，球度数值越大，说明物料形状越接近球　体。根据Ｏｌａｊｉｄｅ＆Ｉｇｂｅｋａ（２００３）和Ｍｏｈｓｅｎｉｎ（１９７８）的　定义，根据公式进行计算，即　Ｓｐ＝（Ｌ　）　／ＬｘｌＯ０＝Ｄｇ／Ｌｘ１Ｏ０　（３）　式中　一香榧几何平均径（ｍｉｌ１）。　表面积５是物料的一个重要原始数据。香榧表面　积的测定，采用Ｂａｒｙｅｈ（２００１）和Ｍｏｈｓｅｎｉｎ（１９７８）的公　式进行计算，即　Ｓ＝＇ｒｔ・　（４）　１．２香榧坚果力学特性的测定　１．２．１破坏力与变形量　图２青桩的三轴尺寸　香榧在万能试验机上进行轴向压缩试验，试验设　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ—ａｘｉｓ　ｓｉｚｅ　０ｆ　ｔｏｒｒｅｙａ　备采用美国进口的ＩＮＳＴＲＯＮ出产的万能物料试验台，　香榧的几何平均径Ｄｇ（ｍｍ）根据Ｍｏｈｓｅｎｉｎ（１９７８）　其探头为凸椭圆，直径为１４ｍｍ，压缩的速度为ｌＯｍｍ／　的公式进行计算，即　ｍｉｎ。压缩载荷与变形量是表示香榧压缩强度的重要　＝（　）　（１）　指标，表示香榧宏观结构的破坏力一般用　表示，单　位为Ｎ；在横轴上对应的点就是籽粒外壳破裂时所产　香榧的三轴算术平均径Ｄａ根据公式进行计算，即　生的变形量，一般用Ｄｒ表示，单位为ｍｍ。　表１香榧青果、坚果和内仁的几何特性　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｇｅｏｍｅｔｉｒｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｒｒｅｙａ　ａｒｉｌ，ｎｕｔｓ　ａｎｄ　ｋｅｒｎｅｌｓ　１．２．２破坏能　（２００２）等人的方法进行，即　破坏能就是使香榧外壳破裂所需要的最小能量，　Ｐ：Ｆｒ／ＤＴ　６、）　破坏能的计算可以利用微积分的方法求得，但目前大　式中Ｐ一刚度（Ｎ／ｒａｍ）；　多根据Ｂｒａｇａ　ｅｔａ１．（１９９９），Ｇｕｐｔａ＆Ｄａｓ（２０００），Ｍｏｈｓｅ—　Ｆ卜＿断裂力（Ｎ）；　ｎｉｎ（１９７８）等人的方法作近似计算，即　Ｄｒ一作用点的形变（ｍｍ）。　Ｅａ＝１／２・Ｆｒ・Ｄｒ　（５）　式中　一香榧破坏能（ｍＪ）；　２结果与讨论　一香榧的破坏力（Ｎ）；　２．１　尺寸、大小、类粒球度和表面积　Ｄｒ一香榧破坏变形量（ｍｍ）。　香榧青果与坚果以及内仁的物理特性记录于表１　１．２．３刚性量　中。表１给出了１８０个香榧青果与坚果以及内仁的　材料的刚度是指材料抗压能力的强弱。目前，刚　长度、最大截面最大直径、最小截面最小直径、球度、　性量的计算一般根据Ｇｕｐｔａ＆Ｄａｓ（２Ｏ０Ｏ），Ｏｌａｎｉｙａｎ＆Ｏｊｅ　质量、表面积的平均值和基本偏差。　

２０ｌ　１年１　１月　２．２力学特性　农机化研究　第１　ｌ期　皮后的坚果壳的含水率约在４％一６％，有利于机械给　２．２．１压缩变形特性　不同含水率的香榧坚果壳压缩变形曲线如图３　ｍ∞　∞　∞∞　０　力去皮以减少坚果壳和果仁的破损率。　所示。随着含水率提高，香榧压缩变形曲线的斜率变　小，即刚度随含水率增大而减小。　０　３　６　９　１２　１　５　１８　含水盘／％．ｗ．ｂ　图５外壳和内仁变形量与含水率关系　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ’ｎｕｔｓ　ｋｅｒｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　幔彤量Ｄ／ｒａｍ　图３不同含水率的压缩变形曲线　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　香榧坚果壳跟位置和香榧仁最大破坏力与含水　率的相关性如图４所示。香榧仁的强度随着含水率　增高而降低，香榧外壳处的强度在０～３％，９％～１８％　含水率时降低，而在３％～９％时增高。　㈣　㈣　㈣　㈣　｛　驿诺　∞　舳　加　∞０　：｛　ｂ　１Ｚ　Ｉ　ｂ　ｌ　含水率／％，ｗ．ｈ　图６外壳眼和仁的破坏能与含水率关系　Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ｎｕｔｓ，　ｋｅｒｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　２．２．３刚性量　刚性量是单位形变所需要的破坏力香榧坚果外　壳眼位置和果仁的刚性量与各种含水率之间的关系　曾水率／％．Ｗ．ｂ．　如图７所示。　图４外壳和内仁破坏力与含水率关系　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｎｕｔｓ．　ｋｅｒｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　香榧壳眼位置和果仁破坏变形量与含水率的相　关性，如图５所示。由图５可知，坚果壳和仁的破坏　变形量随含水率的增大而增大，其中不同含水率下香　榧仁破坏变形量差异较显著。　２．２．２破坏能　香榧坚果壳眼位置的破坏能的大小反应了香榧　外壳破裂的难易。香榧坚果在宽度（　）方向压缩试　验后，其破坏能与各种含水率的关系如图６所示。香　榧壳眼位置破坏能随含水率的变化较小，而果仁与含　台７ｋ鼙№　．　．ｂ　图７外壳眼和内仁的刚性量与含水率关系　Ｆｉｇ．７　Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｎｅｓｓ　ｏｆ　ｎｕｔｓ，ｋｅｒｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　水率之间有显著的相关性。因此，刚采摘的香榧果脱　

２０１　１年１　１月　农机化研究　显著。　第１　１期　由图７可知，香榧坚果壳和内仁的刚度都随含水　率的提高而下降。　４）香榧壳眼位置破坏能随含水率的变化较小，而　果仁与含水率之间有显著的相关性。因此，刚采摘的　香榧果脱皮后的坚果壳的含水率约在４％一６％，有利　于机械给力去皮，减少坚果壳和果仁的破损率。　参考文献：　［１］　Ｂａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ　Ｄ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒａｗ　ｃａｓｈｅｗ　ｎｕｔ　［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００１，７８：　２９１—２９７．　３　结论　通过测定的香榧假种皮青果、坚果和内仁的物理　特性，包括其三轴尺寸、类球度、表面积等，对各种基　本物理参数进行了分析总结；测定了不同含水率香榧　坚果壳眼位置和内仁的破坏力、变形量，计算了香榧　壳眼位置和香榧仁的破坏能、刚性量，分析了各压缩　指标随含水率的变化规律。主要结论如下：　［２］Ｂａｒｙｅｈ　Ｅ　Ａ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂａｍｂａｒａ　ｇｒｏｕｎｄｎｕｔｓ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，４７：３２１—３２６．　１）香榧个数随着形状尺寸成正态分布。其中，约　６８％香榧青果的长度为３１—３５ｍｍ，约７２％的香榧青　果最大截面最小直径为１７—２０ｒａｍ，约７５％的香榧坚　果壳最大截面最大直径为１５～１８ｒａｍ。约７６％香榧坚　果壳的长度为２７—３２ｒａｍ，约６５％的香榧坚果壳最大　截面最小直径为１１～１３ｒａｍ，约８６％的香榧坚果壳最　［３］ＫａｌｅｅｍｕＵａｈ　Ｓ，Ｇｕｎａｓｅｋａｒ　Ｊ　Ｊ．Ｍｏｉｓｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａｒｅｃａｎｕｔ　ｋｅｒｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２００２，８２：３３１—３３８．　［４］Ｂｒａｇａ　Ｇ　Ｃ，Ｃｏｕｔｏ　Ｓ　Ｍ，Ｈａｒａ　Ｔ．ｅｔ　ａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　ｍａｃａｄａｍｉａ　ｎｕｔ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｌｏａｄｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇ一　、ｒｉｃｕｈｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９９，７２：２３９－２４５．　大截面最大直径为１　１—１４ｍｍ。约８４％香榧仁的长度　为２３～２７ｒａｍ，约８６％的香榧仁最大截面最小直径为　７．５—１０．５ｍｍ，约９２％的香榧仁最大截面最大直径为　８．５—１　１．５ｒａｍ。　［５］　Ｏｌａｎｉｙａｎ　Ａ　Ｍ，Ｏｊｅ　Ｋ．Ｓｏｍｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒ—　ｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｈｅａ　ｎｕｔ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，８１：４１３—　４２０．　［６］　Ｋｏｙｕｎｃｕ　Ｍ　Ａ，Ｅｋｉｎｃｉ　Ｋ，Ｓａｖｒａｎ　Ｅ．Ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｗａｌｎｕｔ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，２００４，８７：３０５－３１１．　［７］Ａｙｄｉｎ　Ｃ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｈａｚｅｌ　ｎｕｔｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉ—　２）随着含水率提高，香榧压缩变形曲线的斜率变　小，即刚度随含水率增大而减小。　３）坚果壳和仁的破坏变形量随含水率的增大而　增大，其中不同含水率下香榧仁破坏变形量差异较为　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｔｏｒｒｅｙａ　Ｓｏｎｇ　Ｈｕｉｚｈｉ，Ｚｈａｎｇ　Ｊｉｎｇｐｉｎｇ，Ｈｅ　Ｙｏｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１　００２９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖａｒｉｏｕｓ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｔｏｒｒｅｙａ　ａｒｉｌ，ｎｕｔｓ　ａｎｄ　ｋｅｒｎｅｌｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｉｔｓ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ—ａｘ。　ｉｓ　ｓｉｚｅ、ｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ，ｅａｃｈ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｒｒｅｙａ　ｎｕｔ　ａｎｄ　ｋｅｒｎｅｌｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ．ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃａｌｃｕ—　ｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｏｆｆｅｒｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｈｅ　Ｔｏｒ－　ｒｅｙａ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｅｅｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｒｒｅｙａ　ｐｅｅｌｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｔｏｒｒｅｙａ；ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅ￣ｙ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ