基于离散元方法的车前籽脱壳工艺参数优化与分析

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Parameter Optimization and Analysis of Quinoa Dehulling Process Based on Discrete Element Method

藜麦脱壳工艺优化研究采用离散元法与响应面法结合的策略，建立动力学模型并利用EDEM软件模拟分析，确定入口开度、脱壳间隙和转速对脱壳率（78.98%）和破碎率（7.82%）的影响规律，实验验证显示预测值与实测值误差在可接受范围内。

　　

摘要

本研究针对当前藜麦脱壳设备存在的脱壳效率低、碎粒率高以及工艺可视性差的问题，提出了一种结合离散元方法和响应面方法的优化策略。首先建立了藜麦颗粒在磨机腔内的运动动力学模型。利用EDEM软件对不同结构参数下的颗粒运动行为进行了仿真分析，揭示了颗粒速度分布、接触力特性以及主要磨削区域。随后，通过单因素实验结合Box–Behnken响应面方法系统评估了三个关键操作参数（转速、脱壳间隙和进料口开度）对脱壳率和碎粒率的影响。建立了二次回归模型并进行了方差分析。结果表明，进料口开度对脱壳率的影响最为显著，而脱壳间隙是影响碎粒率的主要因素。多目标优化得到了最佳参数组合：转速为1229 rpm，脱壳间隙为4.51 mm，进料口开度为84.47%。在该条件下，预测的脱壳率为78.98%，碎粒率为7.82%。使用专门设计的物理测试平台进行了验证实验，实际测得的脱壳率为81.23%，碎粒率为7.81%。实验结果与仿真预测之间的偏差在可接受范围内，证明了所建立模型的准确性和实用性。本研究为提升低成本藜麦脱壳设备的运行质量提供了有价值的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。