花生荚果生物力学特性研究

现有花生机械脱壳技术基本能够满足商品花生脱壳的质量要求,但由于花生品种的多样性及品类之间的差异性,机械脱壳的通用性较低,并存在较严重的脱壳损伤问题,满足不了花生种子脱壳的质量要求。为了解决机械脱壳损伤问题,研究生物特性与力学特性之间的关系,探索适合不同花生品类的机械脱壳特性,为进一步研究高性能花生机械脱壳原理提供重要依据。利用CT扫描技术分别对东北花生产区的两粒型主栽品种9616(大粒型)、青花308(中粒型)、花育23(小粒型)进行内部结构图像构建及关键生物特性参数采集,结合万能拉-压力试验台对花生荚果进行压缩,利用超景深显微镜对压缩后的裂纹发生状况进行观察,进而分析生物特性对其力学特性的影响规律。研究结果表明:花生壳最薄的位置在果腰处,裂纹多产生于此处,果腰处厚度大小依次为:9616(0.55 mm)>青花308(0.51 mm)>花育23(0.41 mm)。在不同放置方式下,花生壳厚度与破裂力呈正相关,花生壳厚度越大,破裂力越大。破裂力大小依次为:侧压>正压>立压,其中花育23的破裂力均最小;花生荚果破裂力的大小与花生壳主干纤维粗细相关,主干纤维越粗,破裂力越大。花生荚果受力时裂纹发生与含水率相关,含水率较低时易发生脆裂,含水率较高时不易产生裂纹;不同粒型花生荚果的仁壳空间占比依次为:青花308<9616<花育23。3种粒型的应变大小:青花308最大为0.1,9616次之为0.055,花育23最小为0.04。仁壳空间占比与应变呈负相关,仁壳空间占比较大时,应变较小。所获得的花生荚果生物特性与力学特性之间的规律对高性能脱壳装备的研发具有重要意义。