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芡实物料特性的试验研究

邓丽君  
【摘要】:芡实具有很高的营养、保健及经济价值,研究实用高效的芡实加工机械具有重要的现实意义。本课题对芡实(包括整芡、芡壳及芡仁)的基本物理特性、力学特性、摩擦特性、悬浮特性、光学特性以及电学特性进行了试验研究,分析了芡实各种物料特性与其对应的影响因素(包括成熟度、含水率、载荷类型、载荷方向、接触材料、粒径大小等)的相关关系,并对相应的机理进行了探讨。本课题的主要研究结果如下: 1)对芡实的基本物理特性进行了试验测定。结果表明:整芡的三轴尺寸、几何平均径、三轴算术平均径、球度、表面积、芡壳厚度及芡仁直径不随成熟度的改变而改变;整芡、芡壳及芡仁的含水率都随其成熟度的增大而降低;整芡千粒重、单粒重、芡壳单粒重、芡仁单粒重及三者密度都随其含水率的增大而线性减小;整芡、芡壳及芡仁三者的单粒体积不随其含水率的变化而变化。 2)对芡实的力学特性进行了试验测定。结果表明:整芡在压缩和剪切试验中破裂所产生的受力载荷—变形曲线是相似的,但裂纹的产生部位和扩展方式不同;整芡及芡仁的破壳力、破壳变形量、应变能及应变能密度都随其含水率的降低而增大;同种含水率的整芡,同轴向的压缩破壳力整体大于剪切破壳力;垂直于整芡脐眼方向进行剪切破壳加工相对较容易:芡仁的力学性能参数整体都小于整芡。 3)对芡实的摩擦特性进行了试验测定。结果表明:整芡、芡壳及芡仁的静滑动摩擦角、整芡的休止角在无纺布上最大,在不锈钢板上最小,接触材料的表面粗糙程度是影响它们的主要因素;芡壳与芡仁的静滑动摩擦角与其含水率之间没有明显的相关关系;利用无纺布和橡胶板材料的斜面对壳仁进行分离,分离效果相对较好;同种含水率下整芡的静滑动摩擦角、内摩擦系数及休止角都随粒径的增大而减小;同种粒径范围内整芡的内摩擦系数及休止角随含水率的增大而增大。 4)对芡实的悬浮特性进行了试验测定。结果表明:整芡及芡仁的悬浮速度随其含水率的提高而非线性减小;芡壳的悬浮速度不随含水率的变化而变化;芡壳和芡仁的悬浮速度交叉重叠的可能性较大,利用气流较难对壳仁进行分离。 5)对芡实的光学特性进行了试验测定。结果表明:整芡(芡壳)的明度值、黄蓝值及色调值都随含水率的提高而非线性减小;其红绿值随含水率的提高而非线性增大;其饱和度随含水率的提高先减小后增大;整芡(芡壳)的明度值、色调值受含水率的影响较大,而红绿值、黄蓝值及饱和度受其含水率的影响较小;不同含水率整芡(芡壳)之间的色差都非常显著,通过整芡的颜色和色差来判定其成熟度是合理的;芡仁各光学特性参数随含水率的变化不发生明显的变化,且与整芡(芡壳)的各参数相比差异较大。 6)对芡实的电学特性进行了试验测定。结果表明:整芡及芡仁浸提液的绝对电导率随其含水率的提高不发生明显的变化,即单位质量整芡及芡仁浸提液的细胞电解质外渗所引起的电导率增大值不随其含水率的改变而发生明显的变化;不同含水率下芡仁浸提液的绝对电导率都比整芡小。


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