一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理设备及方法

摘要

本发明提供了一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理设备及方法，设备包括计重储料仓、分级后熟处理装置、对流加热装置和控制系统，油茶果由计重储料仓进行储存上料，在分级后熟处理装置内进行后熟处理，通过加热装置加热，通过控制系统协调自动化控制各职能机构。处理方法包括：S1、油茶果分级；S2、制造缺氧密闭环境；S3、阶段式升温；S4、鼓风降低湿度；S5、微波加热干燥。本发明结构设计科学合理，操作简单，对油茶果的处理效果好，处理效率高，科学提高油茶果的含油率提高油茶果质量。

说明书

技术领域

本发明属于油茶果加工技术领域，具体涉及一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理设备及方法。

背景技术

油茶(Camellia oleifera)是我国特有的木本食用油料树种，与油橄榄、油棕、椰子并称为世界四大木本油料植物，具有十分重要的生态、经济和社会效益。采用油茶籽加工而成的山茶油作为高档食用油，其含有特定的活性物质，维生素E含量高，不饱和脂肪酸含量达90％，远远高于其他压榨食用油，具有溶血栓、降胆固醇、预防肿瘤等一定的药用保健价值，广泛应用于工业、医药、保健、美容等领域，而且副产品多，附加值高，市场潜力巨大。近年来，我国油茶种植面积不断扩大，已达6550万亩，经营水平不断提高，油茶果产量逐年增加，2019年达267.9万吨，年产值达1160亿元。

油茶加工业已形成一定规模，油茶副产品综合开发利用技术进一步成熟，油茶籽利用程度接近100％，资源利用水平较高，但平均出油率仅16％，水平较低。油茶果实含油率是油茶的重要价值所在，同时又是变异很大的特征，影响油茶含油率的因素有遗传品质、环境因素、结果数量、种子成熟度及后熟转化。一般油茶果有10％左右出现正常开裂就可以开始采摘，因此大部分油茶果在采摘时没有完全成熟，油茶果需要采后采用一定措施来完成油茶后熟过程以提高出油率。

采收后的油茶鲜果仍具有生命活力，后期还会发生光合作用等复杂的生理变化，即后熟过程。研究发现油茶果采后进行晒干处理和烘干处理均可提高含油率。马力等人研究发现，油茶果采后通过堆沤摊晒处理可提高含油率(《中国粮油学报》，2014，29(12))。何超银等人研究后发现，对近成熟期油茶果实采后进行覆蓝色膜后晾晒20d可提高含油率(《经济林研究》，2019，37(3))。吴建文等人研究发现，对采后的油茶果在光照和一定温度下处理后，油脂有明显提高(《食品工业》,2020，41(11))。以上研究均证明油茶果采后进行科学合理的处理后，可提高含油率，但均未对油茶鲜果采后的机械化后熟处理及设备进行研究。

油茶果成熟季节性强，采收时间集中，采收后常采用自然晾晒处理和分拣油茶籽，仍以传统的密集型人工作业为主，需要大量的人工和场地，时间需要3-7天，受天气影响较大，生产效率低，一旦遇到连续阴雨天气，极易出现烂果烂籽，严重影响山茶油品质。目前，市场上仍缺少高效的油茶果后熟处理设备，油茶鲜果采收后大多未进行后熟处理，直接进行脱蒲处理；部分采用传统自然晾晒方式，目地也仅是为了脱蒲和油茶籽分选。虽然自然晾晒能起到一定的后熟处理效果，但受自然条件影响较大，处理不规范不标准，迫切需要一套科学高效和标准规范的连续式机械化后熟处理方法。中国发明专利(专利申请号201810389294.X)公开了一种层架式风干储藏设备及风干方法，以油茶果为原料，通过输送带运送油茶果进行风干，根据油茶果大小依次分别在上中下三中输送带上风干处理，并根据油茶果大小调节风量，具有风干质量均匀，风干效率高、一致性好的特点，但该专利中仅为单纯的油茶果风干处理，未结合较佳的油茶果后熟处理工艺设计油茶果后熟处理装置，具有很大的改进空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理方法及设备，该处理方法科学合理，可操作性强，符合油茶果的生理特征变化，能大幅度提高油茶果的含油率，提高油茶果的经济效益。设备结构设计精细合理，功能完善可靠，自动化程度高，对油茶果进行多层次的连续后熟处理，处理效率高，处理效果好，具有明显的经济价值和推广意义

一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理设备，包括储料装置、上料装置、分级后熟处理装置、对流加热装置和控制系统，所述储料装置通过上料装置将油茶果输送至分级后熟处理装置内，所述分级处理后熟装置上设置对流加热装置；

所述储料装置包括储料池和分级筒，所述储料池呈漏斗状，所述储料池内转动设置有分级筒，所述分级筒由内外嵌套的两层筛筒组成，两层所述筛筒上均开设有分级孔，所述储料池的底部开设下料口，所述上料装置的一端设置在下料口的正下方；

所述上料装置为皮带上料机；

所述分级后熟处理装置包括机体、驱动机构和传输带，所述机体分为上方的一阶段处理腔和下方的二阶段处理腔，所述一阶段处理腔和二阶段处理腔通过中转料口连通，所述传输带均在一阶段处理腔和二阶段处理腔内平行设置多层，所述传输带传动连接在驱动机构上，相邻传输带的输送方向相反，相邻传输带之间设置下料挡板；

所述对流加热装置包括制热器、鼓风机和燃烧室，所述制热器安装在机体内，所述鼓风机有多个且等距设置在机体两侧，两侧的鼓风机出风口均位于机体内且交错设置，所述燃烧室设置在机体的底部且燃烧室与机体内腔连通。

优选地，所述下料口处安装有电动闸板，所述储料池上固定连接支架，所述支架与地面之间设置重量传感器，位于外层的筛筒上开设的分级孔孔径为27mm，位于内层的筛筒上的分级孔孔径为39mm，两层所述筛筒的开口端均活动设置有封堵板，所述分级筒由第一电机驱动旋转，两层层筛筒同轴固定连接在一根滚筒轴上，且所述滚筒轴通过轴承和轴承座回转安装在储料池顶部，第一电机的输出轴与滚筒轴传动连接。

优选地，所述上料装置包括机架、第二电机和上料带，所述上料带转动安装在机架上，所述上料带由平移部和爬升部组成，所述机架由多组长短不一的支撑柱组成，所述上料带上设置有多根传动轴，多根传动轴之间通过第一传动链连接，所述上料带的两侧设置有上料挡板，所述上料挡板上固定安装第二电机，所述第二电机的输出轴与一根传动轴连接，所述上料带上沿垂直于上料挡板等距设置有多块刮板。

优选地，所述机体顶部开设入料口，所述上料带上的平移部位于下料口的正下方，所述上料带上的爬升部连通所述入料口，所述传输带的两端设置两个链轮通过链轮带动传输带运转，同一传输带上的两个链轮通过一条第二传动链传动连接，所述驱动机构包括第三电机和多个传动齿轮，所述第三电机固定安装在机体上且第三电机的输出轴与其中一个传动齿轮固定连接，所述链轮通过轮轴转动安装在机体内，同一侧的轮轴上同时固定套接一个传动齿轮，多个传动齿轮依次啮合连接。一阶段处理腔对应的多条传输带由一台第三电机驱动，二阶段处理腔对应的多条传输带由另一台第三电机驱动，可分别控制两级处理时传输带的输送速度，便于调整输送带上的油茶果堆积厚度。

优选地，所述传输带的周侧除出料的一端均设置有防止油茶果掉落的下料挡板，所述二阶段处理腔内设置微波干燥器，所述机体上设置有连通至一阶段处理腔的冷凝器，所述机体外侧安装有操作台和爬梯，所述机体上开设有观察孔，所述机体的一侧设置有密封门，所述机体的底部开设有出料口。

优选地，所述机体上设置有用于显示机体内温湿度的温湿度显示器，所述一阶段处理腔和二阶段处理腔处均设置有制热器和鼓风机，且一阶段处理腔和二阶段处理腔对应的制热器和鼓风机独立控制启闭。

优选地，所述控制系统包括控制面板和PLC控制器，控制系统与第一电机、第二电机、第三电机、冷凝器、微波干燥器、温湿度显示器、制热器和鼓风机电性连接。

优选地，机体厚度不小于4cm并用保温棉进行保温处理。在机体顶部开设排气孔，主要是利于油茶果后熟过程中及时将水汽排出。排汽孔与冷凝器相连，通过冷凝器将水汽分离。密封门对称分布在机体长度方向两侧，可反复打开闭合，并具有良好的密封性，厚度不小于4cm，并用保温棉进行保温处理。观察孔材质为透明钢化玻璃，分布在机体两侧和两端位置，可根据实际情况设置观察孔数量，用于肉眼观察内部情况。操作台设置在两侧和两端，并由爬梯连接，主要用于生产操作和设备维护。

一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理方法，包括以下操作步骤：

S1、油茶果分级：将油茶果在储料装置中按果径小于27mm、27～39mm、大于39mm筛选为大中小三种批次，筛分结束后送入分级后熟处理装置；根据不同果径批次在50～70℃的温度范围内在分级后熟处理装置中形成不同的后熟温度，根据不同果径批次在500～700m

S2、制造缺氧密闭环境：在分级后熟处理装置上连通燃烧室，在燃烧室内燃烧生物质燃料来消耗氧气制造缺氧环境；

S3、加热升温：通过制热器控制分级后熟处理装置内的温度，后熟处理时间为12～48h；在一阶段处理腔内进行第一级后熟处理时将油茶果在50℃～70℃条件下干燥至含水率60％～70％，每层传输带上的油茶果堆积高度5cm～15cm；在二阶段处理腔内进行第二级后熟处理，采用微波加热处理，加热温度为55℃～80℃，处理至含水率10％～15％，每层传输带上的油茶果堆积高度10cm～30cm；

S4、鼓风减低湿度：通过鼓风机使机体内湿度以5％/24h～6％/24h的速度线性下降；

S5、微波加热干燥：通过微波干燥器对油茶果加热干燥6min，使油茶果的含水率低于15％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明方法设计科学合理，符合油茶果的生理性状特征，操作简单，能有效提高油茶果的含油量，进而提高油茶果的经济价值；本发明设计的设备结构科学合理，自动化程度高，运转安全，处理效果高，可推广使用。

2、本发明采用油茶果分级-放入密封缺氧环境-阶段式升温-鼓风降低湿度-微波加热的方式，实现油茶果含油率提升的连续式加工方法。通过本加工方法的油茶果含油率提高4％-6％，精准快速控制含水率，并对其进行了分级有利于后续加工步骤。

3、本发明油茶鲜果连续式高效分级后熟设备，整体采用密封机构然设备中的空气进行内循环设定有温度调节机构、鼓风机构、除湿机构、氧气消耗机构，微波加热机构等，实现连续化加工油茶果并对其含水率与含油率进行实时监测，精确的控制不同果径的油茶果的处理温度与处理时间，科学的提高油茶果的含油率降低油茶果含水率。

4、本发明通过合适温度区间选择提高油脂转化酶活性，减少氧气减弱油茶果呼吸作用，从而提高出油率，在后熟过程中排出多余水分降低霉变率保证油脂品质。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明中设备的整体结构示意图。

图2是本发明中储料装置的立体结构示意图。

图3是本发明中出料装置的主视剖面结构示意图。

图4是本发明中上料装置的结构示意图。

图5是本发明中分级后熟处理装置的立体结构示意图。

图6是本发明中分级后熟处理装置的主视半剖结构示意图。

图7是本发明中对流加热装置的安装结构示意图。

附图标记说明：

11—储料池； 12—支架； 13—重量传感器；

14—分级筒； 15—第一电机； 16—电动闸板；

21—上料挡板； 22—第一传动链； 23—第二电机；

24—机架； 25—上料带； 26—刮板；

27—传动轴； 31—第三电机； 32—入料口；

33—下料挡板； 34—第二传动链； 35—传输带；

36—机体； 37—密封门； 38—出料口；

39—链轮； 310—微波干燥器； 311—冷凝器；

312—爬梯； 313—观察孔； 41—制热器；

42—温湿度显示器； 43—鼓风机； 44—燃烧室。

具体实施方式

实施例1

如图1至图7所示，本实施例公开一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理设备，包括储料装置、上料装置、分级后熟处理装置、对流加热装置和控制系统，所述储料装置通过上料装置将油茶果输送至分级后熟处理装置内，所述分级处理后熟装置上设置对流加热装置；

所述储料装置包括储料池11和分级筒14，所述储料池11呈漏斗状，所述储料池11内转动设置有分级筒14，所述分级筒14由内外嵌套的两层筛筒组成，两层所述筛筒上均开设有分级孔，所述储料池11的底部开设下料口，所述上料装置的一端设置在下料口的正下方；

所述上料装置为皮带上料机；

所述分级后熟处理装置包括机体36、驱动机构和传输带35，所述机体36分为上方的一阶段处理腔和下方的二阶段处理腔，所述一阶段处理腔和二阶段处理腔通过中转料口连通，一阶段处理腔内平行设置三层传输带35，二阶段处理腔内平行设置两层传输带35，所述传输带35传动连接在驱动机构上，相邻传输带35的输送方向相反，相邻传输带35之间设置下料挡板33；

所述对流加热装置包括制热器41、鼓风机43和燃烧室44，所述制热器41安装在机体36内，所述鼓风机43有多个且等距设置在机体36两侧，两侧的鼓风机43出风口均位于机体36内且交错设置，所述燃烧室设置在机体36的底部且燃烧室44与机体36内腔连通。

本实施例中，所述下料口处安装有电动闸板16，所述储料池11上固定连接支架12，所述支架12与地面之间设置重量传感器13，位于外层的筛筒上开设的分级孔孔径为27mm，位于内层的筛筒上的分级孔孔径为39mm，两层所述筛筒的开口端均活动设置有封堵板，所述分级筒由第一电机15驱动旋转，两层层筛筒同轴固定连接在一根滚筒轴上，且所述滚筒轴通过轴承和轴承座回转安装在储料池11顶部，第一电机15的输出轴与滚筒轴传动连接。封堵板通过插销固定，分级筒14上安装封堵板的一侧略高。在筛选油茶果时，先打开封堵板向内层筛筒中填装油茶果，关闭封堵板，打开第一电机15筛筒同步转动，小于27mm果径的油茶果掉落在储料池11中，处于27-39mm范围内果径的油茶果存留在内层筛筒和外层筛筒之间，大于39mm果径的油茶果全部保留在内层筛筒中，从而合理地实现了对油茶果的分级，两层筛筒中筛出的油茶果通过打开封堵板人工放出至储料池11，分级完成后的油茶果可按照小中大的顺序送入分级后熟处理装置进行后熟处理。

本实施例中，所述上料装置包括机架24、第二电机23和上料带25，所述上料带25转动安装在机架24上，所述上料带25由平移部和爬升部组成，所述机架24由多组长短不一的支撑柱组成，所述上料带25上设置有多根传动轴27，多根传动轴27之间通过第一传动链22连接，所述上料带25的两侧设置有上料挡板21，所述上料挡板21上固定安装第二电机23，所述第二电机23的输出轴与一根传动轴27连接，所述上料带25上沿垂直于上料挡板21等距设置有多块刮板26。

本实施例中，所述机体36顶部开设入料口32，所述上料带25上的平移部位于下料口的正下方，所述上料带25上的爬升部连通所述入料口32，所述传输带35的两端设置两个链轮39通过链轮39带动传输带35运转，同一传输带35上的两个链轮39通过一条第二传动链34传动连接，所述驱动机构包括第三电机31和多个传动齿轮，所述第三电机31固定安装在机体36上且第三电机31的输出轴与其中一个传动齿轮固定连接，所述链轮39通过轮轴转动安装在机体36内，同一侧的轮轴上同时固定套接一个传动齿轮，多个传动齿轮依次啮合连接。一阶段处理腔对应的三条传输带35由一台第三电机31驱动，二阶段处理腔对应的两条传输带35由另一台第三电机31驱动，可分别控制两级处理时传输带35的输送速度，便于调整输送带35上的油茶果堆积厚度。

本实施例中，所述传输带35的周侧除出料的一端均设置有防止油茶果掉落的下料挡板33，所述二阶段处理腔内设置微波干燥器310，所述机体36上设置有连通至一阶段处理腔的冷凝器311，所述机体36外侧安装有操作台和爬梯312，所述机体36上开设有观察孔313，所述机体36的一侧设置有密封门37，所述机体36的底部一侧开设有出料口38。

本实施例中，所述机体36上设置有用于显示机体36内温湿度的温湿度显示器42，所述一阶段处理腔和二阶段处理腔处均设置有制热器41和鼓风机43，且一阶段处理腔和二阶段处理腔对应的制热器41和鼓风机43独立控制启闭。

本实施例中，所述控制系统包括控制面板和PLC控制器，控制系统内的PLC控制器的控制信号输出端与第一电机15、第二电机23、第三电机31、电动闸板16、冷凝器311、微波干燥器310、制热器41和鼓风机43电性连接。温湿度显示器41通过控制面板与PLC控制器的信号输入端连接，控制面板与PLC控制器连接，在控制面板中显示实时温湿度数据并进行控制信息输入。

本实施例中，机体36厚度不小于4cm并用保温棉进行保温处理。在机体36顶部开设排气孔，主要是利于油茶果后熟过程中及时将水汽排出。排汽孔与冷凝器311相连，通过冷凝器311将水汽分离。密封门37对称分布在机体36长度方向两侧，可反复打开闭合，并具有良好的密封性，厚度不小于4cm，并用保温棉进行保温处理。观察孔313材质为透明钢化玻璃，分布在机体36两侧和两端位置，可根据实际情况设置观察孔313数量，用于肉眼观察内部情况。操作台设置在两侧和两端，并由爬梯312连接，主要用于生产操作和设备维护。

使用时，通过分级筒14筛分不同果径的油茶果形成不同批次，将不同批次的油茶果先后通过上料装置送入分级后熟处理装置，在一阶段处理腔和二阶段处理腔内在传输带35上逐级向下输送，通过制热器41和鼓风机43进行加热并风干，多余的水汽通过冷凝器311排出，在二阶段处理腔内通过微波干燥器310干燥，达到处理时长后的油茶果通过出料口38排出。

实施例2

本实施例公开一种油茶鲜果连续式高效分级后熟处理方法，包括以下操作步骤：

S1、油茶果分级：将油茶果在储料装置中通过分级筒14按果径小于27mm、27～39mm、大于39mm筛选为大中小三种批次，筛分结束后按小中大果的顺序通过上料装置依次送入分级后熟处理装置的机体36内；

S2、制造缺氧密闭环境：在燃烧室44内燃烧生物质燃料来消耗氧气制造缺氧环境来抑制油茶果后熟时的氧化反应速率；

S3、加热升温：当进行小果后熟处理时，在一阶段处理腔内通过制热器41控制机体36内的温度为55℃进行第一级后熟处理20h，将小果干燥至含水率60％～70％，每层传输带35上的油茶果堆积高度10cm；

当进行中果后熟处理时，在一阶段处理腔内通过制热器41控制机体36内的温度为60℃进行第一级后熟处理30h，将中果干燥至含水率60％～70％，每层传输带35上的油茶果堆积高度10cm；

当进行大果后熟处理时，在一阶段处理腔内通过制热器43控制机体36内的温度为70℃进行第一级后熟处理45h，将中果干燥至含水率60％～70％，每层传输带35上的油茶果堆积高度15cm；

S4、鼓风减低湿度：当处理小果时，控制鼓风机43的通风量为500m

S5、微波加热干燥：处理小果时，在二阶段处理腔内进行第二级后熟处理，用2450MHz频率的微波加热处理6min，加热温度为60℃，处理至含水率10％～15％，每层传输带35上的油茶果堆积高度20cm使油茶果的含水率低于15％；

处理中果时，用2550MHz频率的微波加热处理6min，加热温度为70℃，处理至含水率10％～15％，每层传输带35上的油茶果堆积高度20cm；

处理大果时，用2650MHz频率的微波加热处理6min，加热温度为80℃，处理至含水率10％～15％，每层传输带35上的油茶果堆积高度25cm。

S6、微波加热干燥后的油茶果由出料口38排出。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。