上海騰拔質(zhì)構(gòu)儀用于測(cè)定蓮仁的硬度

蓮子在成為食材之前，需要將其內(nèi)部味道苦澀的蓮心去除。鮮蓮子機(jī)械去心通常采用空心沖針插入蓮仁球端中心，并借助壓縮空氣將蓮心從蓮仁擠出的方法，以保證蓮仁和蓮心完整。在鮮蓮子去心過(guò)程中，鮮蓮子受沖針、氣流等載荷的作用，極易造成蓮仁和蓮心損傷破碎，進(jìn)而影響鮮蓮子的加工質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性。為提高鮮蓮子的去心質(zhì)量，降低去心加工中的損傷，蓮農(nóng)在去心前通常將蓮子浸泡在清水中進(jìn)行預(yù)處理，以提高去心過(guò)程中蓮心從蓮子中滑出的成功率。前期研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)時(shí)長(zhǎng)的浸泡預(yù)處理可以有效提升鮮蓮子的去心質(zhì)量，而浸泡時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)，蓮心去除難度與破損概率增大，不利于保證去心質(zhì)量。值得一提的是，如何確定合適的浸泡時(shí)長(zhǎng)，目前只能依靠經(jīng)驗(yàn)，其背后的影響機(jī)理尚不明了，在缺乏理論指導(dǎo)的情況下，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓮子優(yōu)質(zhì)去心工藝的準(zhǔn)確把控。

有關(guān)花生、稻谷、油菜籽等種子脫粒的文獻(xiàn)研究表明，浸泡處理將影響種子含水率，而含水率對(duì)這些種子的物理與力學(xué)特性將造成影響，進(jìn)而影響種子與機(jī)械工具之間的作用力，最終影響種子的脫粒效果。蓮子與上述種子具有相似性，去心時(shí)與機(jī)具直接接觸，為降低鮮蓮子去心的損傷破碎率，提高去心質(zhì)量，有必要圍繞浸泡時(shí)間與蓮仁物理與力學(xué)特性間的關(guān)系開(kāi)展研究。圍繞蓮子的物理與力學(xué)特性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究工作。在干蓮子物理特性研究方面，趙小廣等測(cè)得了干蓮子的千粒質(zhì)量、含水率、蓮殼厚度、殼仁間隙、密度等物理參數(shù)。馬芝麗等研究了不同產(chǎn)區(qū)干蓮子的加工特性，對(duì)比分析了不同地區(qū)的5 種干殼蓮子的縱橫徑比、營(yíng)養(yǎng)成分、蒸煮后的質(zhì)構(gòu)特性。為解決干蓮子去心破碎問(wèn)題，馬秋成等測(cè)得了干蓮仁的彈性模量、抗壓強(qiáng)度和擠壓極限載荷等力學(xué)特性參數(shù)，為干蓮子去心機(jī)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

在鮮蓮子物理與力學(xué)特性研究方面，侯群喜等測(cè)定了不同成熟度帶殼鮮蓮子的外形尺寸和含水率，并對(duì)鮮蓮子進(jìn)行了力學(xué)特性試驗(yàn)，獲得了不同軸線(xiàn)方向上的彈性模量、破殼力等力學(xué)參數(shù)。張松等測(cè)定了帶殼鮮蓮子的剪切力學(xué)特性，獲得了蓮子含水率等因素對(duì)鮮蓮子剪切破裂力的影響規(guī)律。朱亨銀等測(cè)量了鮮蓮子外殼的切透力、仁堅(jiān)實(shí)度等物理與力學(xué)特性。HE 等測(cè)量了鮮蓮子剝殼過(guò)程中避免蓮仁破裂的最大允許壓縮力和最小必要剪切力。

上述鮮蓮子物理與力學(xué)特性研究，主要是為解決鮮蓮子剝殼問(wèn)題所開(kāi)展的，研究對(duì)象是包括蓮殼在內(nèi)的蓮子整體，而對(duì)蓮仁的研究相對(duì)較少。由于鮮蓮子在去心加工之前，已將蓮殼和蓮膜去除，去心時(shí)去心工具直接與蓮仁接觸，因此必須獲取蓮仁的物理與力學(xué)特性。盡管已有文獻(xiàn)研究了干蓮仁的力學(xué)特性，但由于干蓮仁與鮮蓮仁的含水率不同，其物理與力學(xué)特性存在較大差異。因此，為解決鮮蓮子去心時(shí)的損傷破碎問(wèn)題，研究鮮蓮仁的物理與力學(xué)性能及其與浸泡時(shí)間之間的關(guān)系十分必要。

本文對(duì)不同浸泡時(shí)間下蓮仁的物理與力學(xué)特性開(kāi)展了試驗(yàn)研究。分析了浸泡時(shí)間對(duì)蓮仁、蓮心的幾何參數(shù)以及蓮仁的硬度、彈性模量、抗壓強(qiáng)度和去心力等力學(xué)特性的影響規(guī)律，建立了蓮仁浸泡時(shí)間與蓮仁物理與力學(xué)特性指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；基于課題組研制的鮮蓮子空氣擠出去心機(jī)開(kāi)展了針對(duì)不同浸泡時(shí)間蓮仁的去心試驗(yàn)，獲取了蓮仁浸泡時(shí)間對(duì)蓮仁物理與力學(xué)特性及蓮仁去心質(zhì)量的影響規(guī)律。研究結(jié)果可為鮮蓮子機(jī)械去心技術(shù)的機(jī)理應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。