上海腾拔质构仪用于测定莲仁的硬度

莲子在成为食材之前，需要将其内部味道苦涩的莲心去除。鲜莲子机械去心通常采用空心冲针插入莲仁球端中心，并借助压缩空气将莲心从莲仁挤出的方法，以保证莲仁和莲心完整。在鲜莲子去心过程中，鲜莲子受冲针、气流等载荷的作用，极易造成莲仁和莲心损伤破碎，进而影响鲜莲子的加工质量及经济性。为提高鲜莲子的去心质量，降低去心加工中的损伤，莲农在去心前通常将莲子浸泡在清水中进行预处理，以提高去心过程中莲心从莲子中滑出的成功率。前期研究发现，适当时长的浸泡预处理可以有效提升鲜莲子的去心质量，而浸泡时间过短或过长，莲心去除难度与破损概率增大，不利于保证去心质量。值得一提的是，如何确定合适的浸泡时长，目前只能依靠经验，其背后的影响机理尚不明了，在缺乏理论指导的情况下，难以实现对莲子优质去心工艺的准确把控。

有关花生、稻谷、油菜籽等种子脱粒的文献研究表明，浸泡处理将影响种子含水率，而含水率对这些种子的物理与力学特性将造成影响，进而影响种子与机械工具之间的作用力，最终影响种子的脱粒效果。莲子与上述种子具有相似性，去心时与机具直接接触，为降低鲜莲子去心的损伤破碎率，提高去心质量，有必要围绕浸泡时间与莲仁物理与力学特性间的关系开展研究。围绕莲子的物理与力学特性，国内外学者开展了相关研究工作。在干莲子物理特性研究方面，赵小广等测得了干莲子的千粒质量、含水率、莲壳厚度、壳仁间隙、密度等物理参数。马芝丽等研究了不同产区干莲子的加工特性，对比分析了不同地区的5 种干壳莲子的纵横径比、营养成分、蒸煮后的质构特性。为解决干莲子去心破碎问题，马秋成等测得了干莲仁的弹性模量、抗压强度和挤压极限载荷等力学特性参数，为干莲子去心机设计提供了基础依据。

在鲜莲子物理与力学特性研究方面，侯群喜等测定了不同成熟度带壳鲜莲子的外形尺寸和含水率，并对鲜莲子进行了力学特性试验，获得了不同轴线方向上的弹性模量、破壳力等力学参数。张松等测定了带壳鲜莲子的剪切力学特性，获得了莲子含水率等因素对鲜莲子剪切破裂力的影响规律。朱亨银等测量了鲜莲子外壳的切透力、仁坚实度等物理与力学特性。HE 等测量了鲜莲子剥壳过程中避免莲仁破裂的最大允许压缩力和最小必要剪切力。

上述鲜莲子物理与力学特性研究，主要是为解决鲜莲子剥壳问题所开展的，研究对象是包括莲壳在内的莲子整体，而对莲仁的研究相对较少。由于鲜莲子在去心加工之前，已将莲壳和莲膜去除，去心时去心工具直接与莲仁接触，因此必须获取莲仁的物理与力学特性。尽管已有文献研究了干莲仁的力学特性，但由于干莲仁与鲜莲仁的含水率不同，其物理与力学特性存在较大差异。因此，为解决鲜莲子去心时的损伤破碎问题，研究鲜莲仁的物理与力学性能及其与浸泡时间之间的关系十分必要。

本文对不同浸泡时间下莲仁的物理与力学特性开展了试验研究。分析了浸泡时间对莲仁、莲心的几何参数以及莲仁的硬度、弹性模量、抗压强度和去心力等力学特性的影响规律，建立了莲仁浸泡时间与莲仁物理与力学特性指标的对应关系；基于课题组研制的鲜莲子空气挤出去心机开展了针对不同浸泡时间莲仁的去心试验，获取了莲仁浸泡时间对莲仁物理与力学特性及莲仁去心质量的影响规律。研究结果可为鲜莲子机械去心技术的机理应用提供基础数据支撑。