佛手山藥去皮機械研究可行性報告

劉國春 吳益博 劉力書

(武穴市農業農村局，湖北 黃岡 435400)

0 引言

廣濟佛手山藥，又謂濟生·佛手山藥，是我國鄂東獨有的一種傳統特色農業栽培品種。以肥大的地下塊莖供食用，地下塊莖肩有褶皺，形如掌狀且不規則，塊莖外表黃褐至淡褐色，上增較粗糙，密生須根，下部較光滑，須根較少，去皮流涎，肉質白嫩松脆。表皮相對肉質稍硬，須根較結實，牽一須根可提全身之韌性，佛手山藥，營養豐富全面，含有人體所需的18種氨基酸和多種微量元素。熟食味道鮮關，口感特好，是一種物美價廉的滋補佳品，兼顧果蔬和藥用價值，男女老少很愛吃，是本地婚嫁喜事、時令佳節宴席上的美味菜肴。山藥好吃，皮難刨刮，千百年來至今，靠人工刨刮去皮，秋末寒冬人工除皮冷、累、臟，功效不高，又廢時事，無形地制約了山藥產業的發展。

1 技術研究構思

(1)針對以上所提及廣濟佛手山藥的品質、特性和復雜形狀等簡概描述，用機械除皮的可行性又在哪？該機械的設計，其理論依據，就是利用和充分地發揮了物體在運動中，相互之間接觸機率的客觀自然特性和現象。

(2)本機工作原理是摩擦。簡單地講，運用物體在運動中將相互接觸，將一定的動能轉化為勢能而產生相互摩擦的除皮現象。本機核心技術就是[浮動摩擦]。也是理論與實踐相結合的創新關鍵技術，它集結并吸收了滾動摩擦與滑動摩擦的特性，在給水的條件下，由于采取合適的動能條件，實現一種物體對另一種物體的接觸摩擦，達到山藥傷皮且不傷肉質的除皮效果，山藥的涎液質也起到保護自身的作用。

(3)本機的構思方案。擬仿了人工正當行為和某些機械的成熟方法，借鑒和改良適用于本機用途特點，而研究成型的機械結構與方法，以達到除皮的效果。如人工刨刮山藥將復雜且不規則的形狀，進行整理成相對較規則的形狀。又如鑄造件的除沙機等。

(4)本機除皮工藝流程。簡化為：旋轉式浮動摩擦除皮，整、洗、刷、擦、翻、導、篩、檢，通過電機帶動整體鋼筒旋轉，磨料將動能轉化為勢能，在接觸時山藥產生摩擦除掉山藥外層表皮，通過整理、清洗、刷抹、刮夾、摩擦、翻動、導流、篩選、檢修、包裝程序，可以將毛山藥的皮除掉而出白山藥的流程。

2 簡介(QP-500型佛手山藥除皮機械)主要結構及技術參數

(1)(QP-500型佛手山藥除皮機械)旋轉鋼體是由儲料倉、右導軌、清洗倉、除皮倉、左導軌、清潔倉、分級篩等7個部分組成。其內部配置有多種構件。附屬配套有山藥整理輸送機、供水系統、傳動系統、機體支撐構架和操縱電器工具箱等機構。為了試驗，還準備安裝監視器及視頻，利于監視主旋轉鋼體內部工作狀況，做到及時相應地調整工況。另外需配有8～13mm人工磨料規格若干質量品種，待樣機制造完工，投入試驗階段定妥。

(2)《QP-500型佛手山藥除皮機械》主要社會經濟技術參數：

生產率：500～1000kg/h (毛山藥)

除皮率：≥90% (爭取95%)

破碎率：≤2% (爭取1.5%)

損失率：≤18% (人工刮皮損失30%)

節耗率：≥10%

總功率：在5.5kW左右。(主功率4.2～4.5kW、送料55W、供水550W或采用自來水)

注：主功率電機采用變頻器變速。

初步設定轉速：

山藥：10～20r/min

生姜：20～30 r/min

土豆：30～40 r/min

紅薯：40～50 r/min

毛芋：50～60r/min

單位機械定崗配人：5人

開機1人、運料1人、整理2人、檢驗1人、(包裝、檢修、運料待定)等崗位配人。

3 簡析社會經濟效益

3.1 單臺山藥除皮機械樣機制造成本

根據電腦三維圖繪制的主要零部構件和部分附屬配套機件，進行預算，整機質量906kg，價格18582元，加上人工費用，制造費用大概6萬元左右，總的質量估計在1.5t左右。

3.2 擔負萬畝山藥除皮規模企業社會經濟效益

武穴市佛手山藥在鄂東享有盛名，資源質好豐富，而且還有發展的潛能，充分地利用好、經營好、發展好本地區的自然資源優勢，就可以創造新時代綠色特產奇跡。如果制造本佛手山藥除皮機20～30臺(套)，建好有50～60畝(1hm2=15畝)地的廠房，擔負萬畝山藥除皮目標，就可以辦成億元規模龍頭企業，并可增長數個經濟產業鏈條，經過3～5年的發展，可創造出品牌形象。按此趨勢，頭年打基礎，2年起步，3年見成效。就機械化除皮企業年創產值達1.68億元。(按市場白山藥14～16元/kg，半年生產量1200萬kg/萬畝)。山藥農戶如按地頭價7～8元/kg毛山藥，收益在1.05～1.2億元/萬畝。則：企業加工收入要高出山藥種植戶0.48～0.63億元/萬畝。由此可見機械化除皮企業效益更好。而且有利于銷售，不但確保山藥種植戶利益，還有利于開發新商品，拉伸了產業增值鏈。其社會經濟效益顯著，前景廣闊。

采用機械化除皮，節本增值。萬畝毛山藥機械化除皮比人工刨刮除皮，多出150萬kg，按16元/kg，可增收2400萬元。如果折算成種植面積，相對擴大或減值是1428畝的耕地，相當半個村的耕地面積。

采用機械化除皮收入，有人試驗，人工創刮出白山藥攤費2.2元/kg。按機械除皮1.2元/kg，作為水、電、人工、設施、設備折舊等，1元/kg作為加工收入。則萬畝加工收入達1200萬元。經過核算采用機械比人工除皮效率高出28～139倍。按機工崗位定人，可安排200～360余人。企業開發工資按人6個月計，合400～700萬元。

以上節本增值和除皮收入共3600萬元/萬畝，就不可預測情況減掉600萬元零頭，也純收3000萬元/萬畝，正好與萬畝毛山藥產量相當，可簡化折算經濟效益“1∶1”。也就是出產毛山藥，采用機械化除皮純收入1元錢的效益概念。(值得指出的是，采用機械化除皮收益2元/kg毛山藥，與人工刨刮出白山藥所付2元/kg白山藥，有本質區別。機械化除皮是加工純收入，而人工刨刮白山藥是勞務費報酬。)

3.3 可行性研究

通過人工刨刮、摩擦、桶搖，乃至核心技術簡單試驗，不斷完善構思，并采取電腦三維圖新技術，從實踐中找出答案，取得驗證效果。設計團隊于2014年12月19日采用了簡機核心技術試驗，取得令人興奮的效果，用最差的佛手山藥，在2分半鐘的時間中，獲得85%除皮見白效果，從而驗證了機械化除皮的可行性。由于磨料是替代品，其結果還有待于驗證。