全 文 ：2007 年 6 月 农 机 化 研 究 第 6 期
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水冬瓜果实含水量对摩擦性质和出油率的影响

施卫省，刘基林，苏有勇，王 波
（昆明理工大学 现代农业工程学院，昆明 650224）

摘 要：根据滑动摩擦理论，导出斜面仪法测定滑动摩擦系数的数学公式，通过测定斜面仪的滑动摩擦角，
研究水冬瓜果实含水率与滑动摩擦系数的关系；通过压榨原理，研究水冬瓜果实含水率与出油率的关系。
结果表明，水冬瓜果实滑动摩擦系数随含水率的增加而增大；回归分析表明，水冬瓜果实滑动摩擦系数与
含水率之间为线性关系；滑动摩擦系数在温度小于30℃，随温度升高而增加；温度大于30℃，随温度升高
而减小；水冬瓜果实其含水率为8.5%时，出油率最高。
关键词：食品工业；水冬瓜果实；试验研究；含水率；摩擦系数；出油率
中图分类号：TS223.4 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2007)06—0120—03

0 引言
水冬瓜（ Idesia polycarpa var. vestita）
是属大风子科的一种木本油料树种，果实属于浆果。
果油是一种优质的食用油，含油率为 27.5%，且含
有大量的亚油酸等物质；油脂和蛋白质两者含量高，
大约在 70%[1]。
螺旋压榨是世界上从植物油料中提取油脂最
广泛采用的方法。目前，世界各国通用的连续螺旋
榨油机的结构与原理已为人所知，其工作过程分为
3 段，即喂料段、主压榨段和成饼段。在喂料段，
当油料以散粒体的形式从料斗进入第 1 个螺槽后，
首先以非塞流的形式进行固体输送，然后非塞流输
送转变成塞流输送。从非塞流输送转变为塞流输送
的条件，不仅取决于螺旋压榨机压力的大小，还取
决于油料体系的摩擦因数 [2~4]。
对散粒农业物料，摩擦系数测定方法主要采用
斜面仪滑动摩擦系数测定装置。将斜面仪法用于测
定农业物料（水稻和谷粒等）的摩擦系数，国内外
已有许多研究报道，但用于测定木本油料作物尤其
是用于散粒物料（浆果）滑动摩擦系数的测定研究
则较少 [5,6]。
将水冬瓜果实的摩擦系数测定控制在恒温条
件下进行，克服环境温度变化引起的误差，通过测
定含水率与滑动摩擦系数和出油率的关系，得到不
同含水率条件下水冬瓜的滑动摩擦系数和出油率的
参数，为水冬瓜果实的加工工艺提供了必要的技术
参数。
1 试验材料与环境温度控制
1.1 试验材料
供试的水冬瓜果实为当年生产的新鲜浆果，含
水率的测定采用标准烘干法进行。水冬瓜果实形状
(干)如图 1 所示。

图 1 水冬瓜果实形状(干)
Fig.1 The shape of the dry water-benincasa-hispida fruit
1.2 环境温度控制和制油设备
测定水冬瓜的滑动摩擦系数试验在实验室内
进行，环境温度控制在 25℃左右；测定水冬瓜的出
油率采用 ZX-10 型螺旋榨油机，油酸值测定方法按
GB5530—85 进行。
2 斜面仪法测定原理
根据斜面仪测定方法（如图 2 所示），将所要
测量的两物体中的一个倾斜放置作为斜面，另一个
放在斜面体上沿其滑下；逐渐增大斜面倾角 β ，一
端缓慢抬起，观察物料的状态，当物料主体开始运
动时，记下此时倾斜的角度，即为滑动角。可以发
现，当 β 达到某一数值 0β 时，物体匀速下滑，则由
牛顿定律得
收稿日期：2006-11-06
基金项目：云南省教育厅基金项目（5Y0136B）
作者简介：施卫省（1964-），男，陕西户县人，副教授，硕士，
(E-mail)shiweisheng888@sina.com。
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1.撑杆 2.手柄 3.绕线轴 4.绳索 5.斜面
图 2 斜面仪
Fig.2 The inclined plane instrument
2

1
3


4

5

00 cossin βµβ mgmg = (1)
βµ tg=
式中 µ—滑动摩擦系数；
β —斜面倾角。
即滑动摩擦系数 µ通常可以用滑动摩擦角的正
切值来计算。










3 结果与分析
3.1 水冬瓜果实与橡胶带的滑动摩擦系数测定
不同含水率果实的滑动磨擦系数测定结果如
表1所示。
表1 不同含水率果实的滑动摩擦系数（重复5次）
Tab.1 The sliding friction coefficient with different
moisture contents
橡胶带 金属铁 序
号
含水量
/% 摩擦角
/(°)
摩擦
系数
摩擦角
/(°)
摩擦
系数
1 8.85 25.1 0.4684 22.1 0.4061
2 10.50 26.5 0.4986 24.7 0.4599
3 15.10 27.2 0.5139 25.3 0.4727
4 24.30 27.9 0.5295 25.9 0.4856
5 28.30 28.4 0.5407 26.5 0.4986
6 32.40 29.4 0.5635 27.0 0.5096
7 57.30 31.0 0.6009 27.5 0.5228
从表1可知，水冬瓜果实含水率为8.85%时，与
橡胶带的滑动摩擦角最小为25.1°，滑动摩擦系数为
0.4684；当水冬瓜果实含水率为57.3%时，与橡胶带
的滑动摩擦角最大为31°，滑动摩擦系数为0.600。
即随着水冬瓜果实含水率的增加，其对应的滑动摩
擦系数也在增加。
从表1数据可以看出：随着水冬瓜果实的含水
率从8.85%增加到57.3%，滑动摩擦角从25.1°增加到
31.0°，变化幅度相对较大。故木本油料作物水冬瓜
果实与橡胶带发生滑动摩擦时，其滑动摩擦系数受
含水率影响变化幅度相对较大。
根据回归分析方法进行拟合，假设水冬瓜果实
含水率 w与滑动摩擦系数 k 的变化曲线为线性关
系，以线性方程表示为
BwAk +=
其中, A =0.468， B =0.0025， r =0.96**。根据
相关性检验达到相关水平，得
wk 0025.0468.0 += (2)
3.2 水冬瓜果实与金属铁的滑动摩擦系数测定
从表 1数据可知，当水冬瓜果实含水率为8.85%
时，其滑动摩擦角最小为22.1°，滑动摩擦系数为
0.4061；当水冬瓜果实含水率为57.3%时，其滑动摩
擦角最大为27.5°，滑动摩擦系数为0.5228。即随
着水冬瓜果实含水率的增加，其对应的滑动摩擦系
数也在增加。
从表 1数据看出：随着水冬瓜果实含水率从
8.85%增加到57.3%，滑动摩擦角从22.1°增加到27.5°，
变化幅度不大。故木本油料作物水冬瓜果实与金属
铁发生滑动摩擦时，其滑动摩擦系数受含水率影响
变化幅度不大。
根据回归分析方法进行拟合，假设水冬瓜果实
含水率 w与滑动摩擦系数 k 的变化曲线为线性关
系，以线性方程表示为
BwAk +=
其中， 431.0=A ， 0019.0=B 。根据相关性检验，
相关水平 *83.0=r ，则
wk 0019.0431.0 += (3)
3.3 影响滑动摩擦因素分析
1) 由于滑动摩擦效应受接触物料硬度的影
响，本试验中金属铁的硬度较大，水冬瓜果实的硬
度较小，发生滑动摩擦时的实际接触面积较大，剪
切应力较小；对于橡胶带和水冬瓜果实，两者的硬
度都较小，发生滑动摩擦时的实际接触面积同样较
大，剪切应力也较小，故滑动摩擦力很小，相应地
对滑动摩擦系数影响较小。
2) 水冬瓜果实中的含水率增加，相应果实的
粘度增加；同时，水冬瓜果实粗糙表面与光滑平面
接触，随含水率的增加，表面由于吸附或沉积形成
液体薄膜，从而在接触面周围形成弯月面力，将产
生附加的正向载荷，从而产生附加的摩擦力，故在
发生滑动摩擦时，表现出的滑动摩擦系数在增加。
因此，影响木本油料作物水冬瓜果实滑动摩擦系数
的主要因素是果实的含水率。
3.4 水冬瓜果实滑动摩擦系数随温度变化情况
果实滑动磨擦角随温度变化的测定结果如表2
所示。
从表2数据可知，在含水率为10%的条件下，温
度从20℃上升到30℃，水冬瓜果实与橡胶带发生滑
动摩擦时的滑动摩擦角由26.3°上升到29.0°，但随
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着温度的继续上升，滑动摩擦角呈现下降的趋势，
在70℃时的滑动摩擦角为22°；在含水率为23.3%的
条件下，温度从20℃变化到30℃时，滑动摩擦角由
26.5°上升到27.3°，随着温度的继续上升，滑动摩
擦角也呈现下降的趋势，在70℃时的滑动摩擦角为
24.8°。水冬瓜果实与金属铁发生滑动摩擦时，其随
温度变化的规律和水冬瓜果实与橡胶带发生滑动摩
擦的规律相同。
可见，在同一含水率情况下，温度从20℃升至
30℃时，果实的滑动摩擦系数在不断地增加；温度
继续上升，果实中的水分被不断地蒸发，故滑动摩
擦角在减小，滑动摩擦系数在降低。
表2 果实滑动摩擦角随温度变化情况（重复5次）
Tab.2 The sliding friction coefficient with different temperature
滑动摩擦角
类型 序号
含水量
/% 温度20℃ 温度30℃ 温度40℃ 温度50℃ 温度60℃ 温度70℃
1 10.0 26.3 29.0 24.3 24.0 23.4 22.0
2 14.9 26.5 27.5 26.3 25.7 24.5 23.0
3 23.3 26.5 27.3 26.1 25.8 25.5 24.8
橡
胶
带 4 58.5 24.5 25.7 25.0 24.2 24.1 23.0
1 10.0 25.4 26.0 25.5 24.5 23.2 22.3
2 14.9 26.0 26.5 26.1 25.0 24.0 23.0
3 23.3 26.3 28.0 27.2 26.0 25.7 24.5
金
属
铁
4 58.5 27.0 27.6 26.6 26.2 25.9 25.1
3.5 水冬瓜果实含水率与出油率的关系
在宁强县水冬瓜加工厂进行了水冬瓜果实含水
率与出油率试验。根据原料情况，将水冬瓜果实分
为3组：第1组为采用晾干的水冬瓜果实；第2组为加
热炒干的水冬瓜果实；第3组为混合样，用ZX-10型
螺旋榨油机压榨。
水冬瓜果实含水率与出油率的测定结果如表3
所示。
表3 水冬瓜果实含水率与出油率情况（重复3次）
Tab.3 The rate of oil with different moisture contents
组
分
含水量
/%
含杂率
/%
出油率
/%
酸值
/mgKOH·g-1
饼残油
/%
1 8.5 3.1 25 11～15 6.6
2 2.4 6.5 12 20～24 9.7
3 6.7 4.5 21 18～20 7.1
由表3可知：组分1的水冬瓜果实含水率为8.5%，
其出油率最高为25%，酸值低，相应油品质较好；组
分2的水冬瓜果实含水率为2.4%，其出油率最低为
12%，酸值高，相应油品质差。所以，组分1的出油
率最高。
水冬瓜油是果肉油、种子油和全果油的统称。
水分高时，果实可塑性好但弹性差，进行压榨容易
产生“拉稀”现象，出油少，甚至会不出油；水分
低时，可塑性差而弹性好，不易结成饼块，榨制过
程中易出干渣粉末，出油率极低，所以含水量要合
适，不可过干或过湿。对于木本油料作物，水冬瓜
其果实的含水率应保持在8.5%左右。
４ 结论
1) 在本试验情况下，新鲜水冬瓜果实与橡胶带
和金属铁的滑动摩擦系数主要决定于果实含水率的
大小，其含水率与滑动摩擦系数呈线性关系。
2) 水冬瓜果实与橡胶带和金属铁的滑动摩擦
系数随温度变化而发生变化。温度小于30℃时，随
温度升高滑动摩擦系数随之增加；温度大于30℃时，
随温度升高滑动摩擦系数随之减小。
3) 对于木本油料水冬瓜果实，其压榨的含水率
为8.5%时出油率最高，且品质较好。
参考文献:
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性工程学报,2000,7(2):11-15.
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[6] 周伯川 ,杨 帆 ,薛雅琳 ,等 .水冬瓜油工业化生产
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（下转第125页）

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但这种均匀也只是对各点的日光照总量而言的。在
具体的一个点上，光照强度随太阳高度角的变化仍
有明显的变化，而且中间 4 点和 5 点的日光照总量
也比两边的各点高。
参考文献：
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的 影 响 研 究 [J]. 农 业 工 程 学 报 ,2003,19(6):
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[5] 朱育强 ,袁 华 ,周胜军 ,等 .早春设施内平面光照
日变化规律探讨 [J].浙江农业科学 ,2005(3):
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Study on the Regularity of Sunlight in the Layout of Mutli-greenhouse in
Different Weather
ZHOU Ping1, CHEN Jie1,2, DAI Dan-li1, ZHU Yu-qiang1, ZHOU Sheng-jun1, XU Zhi-hao1
(1.Research Institute of Vegetable, Zhejiang Province Agricultural Scientific Academy, Hangzhou 330021, China;
2.Biological Engineering and Food college, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China)
Abstract: Light is very important to the plant growth in greenhouse. The regularity of sunlight in the layout of
multi-greenhouse in different weather in Zhejiang province was studied. The results are as follows: the
distribution of sunlight in multi-greenhouse in cloudy is equality relatively, and the light environment is much
better in sunlight, but the distribution is much pocket, and the light-permeate ratio is much low. These results are
a good reference for the establishment of light environment model of greenhouse and the control of light
environment.
Key words: gardening; regularity of sunlight; experimental research; multi-greenhouse; light environment

（上接第 122 页）
Abstract ID: 1003-188X(2007)06-0120-EA
The Effects of Property of Sliding Friction Coefficient and the Rate of Oil
on Idesia Polycarpa Var.vestita with Different Moisture Contents
SHI Wei-sheng, LIU Ji-lin, SU You-yong, WANG Bo
(College of Modern Agriculture Engineering, Kunming University of Sci-tech, Kunming 650224, China)
Abstract: In this paper, the author established a mathematical equation for measuring the sliding friction
coefficient by a apparatus of incline plane on the basis of the sliding friction theory. Then through a
determination of the sliding friction angle on the apparatus of incline plane, the equation was employed for
calculation of the sliding friction coefficient with different moisture contents on idesia polycarpa var.vestita and
then through a squeeze, for calculation of the rate of oil with different moisture contents on idesia polycarpa var .
vestita. The results shown that the sliding friction coefficient of the idesia polycarpa var.vestita would rise with
an increase in it moisture content. Finally, the conclusion could be drawn on the basis of regressing analysis that
there is a linear relationship between sliding friction coefficient of idesia polycarpa var.vestita and its moisture
content; when the temperature was less than 30℃ ,the sliding friction coefficient rising with an increase in it
moisture content and when the temperature was bigger than 30℃ , the sliding friction coefficient falling with an
increase in it moisture content; when the moisture content on Idesia polycarpa var.vestita was 8.5%, the rate of
oil on idesia polycarpa var.vestita was highest.
Key words: food industry; moisture content of idesia polycarpa var.vestita; experimental research; moisture
content; sliding friction coefficient; rate of oil