菇蔦脫皮機的設計與試驗

徐 磊，郭艷玲，鄭佳寶，鮑玉冬

(東北林業大學 機電工程學院，哈爾濱 150040)

菇蔦(又名酸漿 Physalis alkekengi)在中國栽培歷史悠久，在東北地區種植較廣泛，其他地區種植較少，仍屬稀特蔬菜，具有很高的食用價值和藥用價值[1-3]。隨著人們保健意識的增強，菇蔦及其衍生品受到人們的熱烈追捧，從而導致菇蔦的種植面積和規模也在不斷地擴大。菇蔦深加工前的脫皮環節主要為人工脫皮，效率低，強度大，使得菇蔦脫皮成為了一項勞動密集型工作，提高了生產成本，阻礙了產業快速發展的道路。目前國內外市場上還沒有適用于菇蔦脫皮的機械。菇蔦脫皮主要依靠手工作業，費工、費時、效率低、勞動強度大，市場急需一種專門用于菇蔦脫皮的機械。為此我們進行了菇蔦脫皮機的研制。這對實現菇蔦脫皮的機械化，減輕勞動強度，降低生產成本有著重要的意義。該文主要從技術要求、解決方案、樣機組成及工作過程和試驗等方面進行闡述。

1 樣機結構的研制

1.1 性能要求

設計一種給菇蔦脫皮加工的脫皮機，能一次性完成菇蔦脫皮及分離工序，脫凈率及效率比人工作業高，勞動強度小，且保證果實的完整率和品質，可在車間或搬遷到有電源的田間地頭簡單固定后使用。整機工作可靠，便于維護與維修，使用操作簡單，調整方便，制造成本適中。

1.2 技術方案

整機是以電動機或柴油機為動力源，通過皮帶傳遞，為脫皮螺紋輥和分離篩斗箱提供動力。主要的脫皮原理是兩個相對轉動的橡膠輥可以把位于其上方的菇蔦皮轉入其中并被輥子帶到下方而果實卻留在輥子上方從而實現果皮與果實的分離。該機構中脫皮螺紋輥在分離篩斗上方，脫完皮的菇蔦果和果皮分別依靠重力掉落在不同篩斗箱內完成整個脫皮過程。

脫皮螺紋輥是由一對分別帶有左螺紋和右螺紋的軸輥組成，每根軸輥一半是螺紋，另一半是膠輥同時螺紋部分也帶有與螺紋相同紋路的膠條。螺紋部分主要起導向作用，膠輥部分主要完成脫皮動作。安裝時兩個螺紋軸輥并排放置并使其相對轉動時能將待加工菇蔦導向沒有螺紋一端從而完成整個脫皮過程并依靠重力使脫皮后的菇蔦果和果皮掉落在篩斗箱中進入分離環節。(會有少數菇蔦在螺紋處就已經完成脫皮處理，此時在沒有螺紋的一段不進行脫皮動作并與已經脫皮的菇蔦一起進入篩斗箱中進行篩選)。

篩斗部分是由兩個底部均勻分布有等大圓孔的箱式篩子垂直放置而成，通過側面連接的輪桿機構提供動力實現周期性擺動從而實現果實與果皮分離與篩選。

1.3 組成結構及工作過程

1.皮帶；2.皮帶輪；3.入料口；4.螺紋輥；5.組合篩斗箱 1.Belt；2.Pulley；3.Feed inlet；4.Thread rolls；5.Combination sieve

電動機或者柴油機帶動皮帶1從而帶動上下兩皮帶輪2轉動[4]。上皮帶輪與一根螺紋輥4相連，該螺紋輥4又通過圓柱直齒輪與另一根螺紋輥4連接并實現相對轉動。下皮帶輪2則組成輪桿機構使組合篩斗箱5做左右周期擺動運動[5-7]。(此組合篩斗箱5由垂直的兩個篩斗箱上下分布組合而成，分別用于篩選菇蔦皮與菇蔦果)。入料口3上方開口較大便于放入待加工的菇蔦，下方寬度約為兩倍螺紋輥4直徑，長度為螺紋長度的一半并置于螺紋輥4螺紋部分的正上方。當工作時螺紋輥4的螺紋部分會將入料口3中的菇蔦導入脫皮部分(即螺紋輥的另一端無螺紋處)進行脫皮。脫下的菇蔦皮會垂直掉入組合篩斗箱5的下篩斗箱中，而脫皮后的果實會繼續前進直到軸端堆積溢出掉入組合篩斗箱的上篩斗箱中。從而完成整個脫皮動作。

2 樣機試驗

2.1 條件與方法

脫皮試驗[8]于菇蔦成熟季節十月在東北林業大學主樓六樓的實驗室進行，單臺菇蔦脫皮機的脫皮效率與人工脫皮平均數對比，分析脫皮機的脫皮效率、脫皮質量和產品損傷率等因素。

2.2 試驗結果與分析

2.2.1 脫皮效率

單位時間內菇蔦脫皮的個數是脫皮效率的直接體現，在實驗室同時記錄一臺脫皮機和一個人在一分鐘內的脫皮個數，見表1。脫皮機的脫皮效率大約是人工的3倍。

表1 脫皮效率試驗數據

2.2.2 脫皮質量

脫皮質量是指脫皮機脫皮的干凈與否，也就是說菇蔦皮與果實經過脫皮機處理后分離的情況。是評價脫皮機是否實用的另一個非常重要的指標。通過隨機選取一定數量脫皮后的果實調查完全去皮的個數與總粒數，計算脫皮比，見表2。結果表明，菇蔦脫皮機的脫皮比接近80%。

表2 脫皮質量試驗數據

2.2.3 脫皮損傷率

脫皮損傷率是指對果實損傷的評價。通過隨機取樣調查脫皮機脫皮的菇蔦總數與損壞果實數并計算損傷比，見表3。結果表明脫皮損傷率和手工脫皮相近，損壞程度接近10%。

表3 脫皮損傷率試驗數據

3 結束語

通過對脫皮機關鍵脫皮部分即雙螺紋輥的多次試驗與研究確定了較理想的參數并試制了樣機進行了脫皮試驗。

結合實驗過程中遇到的問題，分析得到影響菇蔦脫皮的主要因素。

(1)菇蔦在螺紋導向過程中容易堆積脫落掉入篩斗箱中從而影響脫皮質量。

(2)在螺紋導入菇蔦進入膠輥部分時橡膠輥不易夾住菇蔦的外皮。

針對上述問題做出如下改進措施。

(1)在螺紋輥兩側安裝擋板防止菇蔦中途掉落。

(2)在螺紋結束端即夾皮開始端將橡膠皮做成鋸齒狀。

(3)菇蔦脫皮前向比較干燥的菇蔦噴灑自來水使果皮更容易被夾住。

雙螺紋輥式菇蔦脫皮機能實現對菇蔦的機械化脫皮，能減輕工人的勞動強度，提高脫皮效率，降低菇蔦產業鏈的生產成本，解決再加工過程中菇蔦果供應量不足等問題。促進農業科技進步，同時也為高附加值的農特產品的種植與推廣提供了設備支持。

【參 考 文 獻】

[1]劉美艷，張 健，彭蘭華，等.黃果酸漿的生育特性及栽培技術研究[J].江蘇農業科學，2002(3)：72-73.

[2]豐 利，高倩倩.酸漿和甜菇蔦的營養成分分析[J].安徽農業科學，2012(33)： 16113-16114.

[3]王家東，王榮榮.酸漿開發利用研究的進展[J].農技服務，2007，24(11)：109-112.

[4]王旺平，張永林，易啟偉，等.新鮮蓮子脫皮機的研制[J].食品工程，2011(3)：149-151.

[5]劉延柱，陳文良，陳立群.振動力學[M].北京：高等教育出版社，1998.

[6]李志鵬，王 茜，楊鳳英.藍莓采摘車車駕剛度有限元分析及彎曲扭轉剛度試驗[J].森林工程，2013，29(6)：82-85.

[7]孫傳祝，王相友，張志杉，等.螺旋揉搓式豌豆脫皮機設計[J].農機化研究，2013(2)：94-97.

[8]郭艷玲，鮑玉冬.手推式矮叢藍莓采摘機設計與試驗[J].農業工程學報，2012，28(7)： 40-45.