菇娘摩擦脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

李　昕，馮海新，劉　珊，劉婷婷，張　順，張春芝

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江　大慶　163319）

菇娘摩擦脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

李昕，馮海新，劉珊，劉婷婷，張順，張春芝

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江大慶163319）

針對(duì)目前人工菇娘脫皮勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率較低，不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求的現(xiàn)狀，進(jìn)行了菇娘摩擦脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。設(shè)備通過(guò)毛刷與凹凸杯體內(nèi)壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力對(duì)菇娘進(jìn)行脫皮。試驗(yàn)分析了設(shè)備摩擦脫皮的影響因素，得出菇娘皮含水率、電機(jī)功率等因素影響最大。并通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)，得出在菇娘皮含水率1.80%、電機(jī)功率95W條件下脫皮率可達(dá)85%，脫皮損傷率11%。

菇娘；摩擦；脫皮

菇娘果（拉丁學(xué)名為：Calyx seu Fructus Physalis），亦稱菇蔦，又叫錦燈籠，為一年生茄科植物。菇娘的漿果是一種食用與藥用為一體的高級(jí)新型營(yíng)養(yǎng)保健“草本水果”，有清熱解毒、鎮(zhèn)咳、潤(rùn)喉、利尿的功能。成熟漿果，鮮食味道甜酸適口、風(fēng)味極佳，也可制罐頭、果汁、果茶和釀酒，是營(yíng)養(yǎng)豐富的滋補(bǔ)品［1，2］。隨著菇娘及其衍生品受到人們的熱烈追捧，菇娘的種植面積和規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大。無(wú)論是做飲品還是直接食用都要將果皮與果實(shí)分離，目前菇娘果皮分離主要為人工脫皮為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且效率較低，不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。目前國(guó)內(nèi)外仍沒(méi)有適用于菇娘脫皮的機(jī)械，為此本文進(jìn)行了菇娘摩擦脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［3］。這對(duì)實(shí)現(xiàn)菇娘脫皮的機(jī)械化，提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本有著重要的意義。

1　菇娘摩擦脫皮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 主要結(jié)構(gòu)

菇娘摩擦脫皮機(jī)主要由毛刷、缸筒、硅膠、電機(jī)組成，將干燥后的菇娘人工投入缸筒中，電機(jī)帶動(dòng)毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦力的作用下將菇娘皮脫掉。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　菇娘摩擦脫皮機(jī)Fig1-1.The friction type peeling machine of Mushroom

1.2 工作原理

通過(guò)菇娘在缸筒內(nèi)與毛刷的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用摩擦原理將其外皮剝落。圓筒內(nèi)壁采用硅膠材料制成，壁面上雕刻有均勻的凹槽，具有很好的摩擦性，且食用級(jí)硅膠對(duì)身體無(wú)害。毛刷是羊毛材質(zhì)，較軟，在與菇娘接觸時(shí)對(duì)其果實(shí)損傷小。

2　材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 試驗(yàn)原料

黃菇娘，購(gòu)買(mǎi)于淘寶網(wǎng)及市場(chǎng)。

2.1.2 主要儀器

電子分析天平，JAR2140，梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司。電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9145A，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。菇娘摩擦脫皮機(jī)，試驗(yàn)自制。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 預(yù)處理方法

將菇娘采用鼓風(fēng)干燥機(jī)進(jìn)行干燥，使其外皮干燥而不影響果實(shí)的水分流失。采用分樣控制干燥時(shí)間、干燥溫度來(lái)完成材料表皮的干燥。

2.2.2 菇娘皮含水率對(duì)菇娘脫皮率的影響

將預(yù)處理好的菇娘隨機(jī)選取放入缸筒中，電機(jī)功率為95W，分別測(cè)出菇娘含水率為1.65%，1.70%，1.75%，1.80%，1.85%，1.90%時(shí)菇娘脫皮率，得出最佳含水率。

2.2.3 電機(jī)功率對(duì)菇娘脫皮率的影響

將預(yù)處理好的菇娘隨機(jī)選取放入缸筒中，菇娘皮含水率為1.80%，分別測(cè)出電機(jī)功率為85W，90W，95W，100W，105W（設(shè)備檔位）時(shí)菇娘脫皮率，得出最佳電機(jī)功率。

3　結(jié)果與分析

3.1 菇娘皮含水率對(duì)菇娘脫皮率的影響

固定電機(jī)功率為95W，測(cè)定菇娘皮含水率為1.70%，1.75%、1.80%，1.85%，1.90%時(shí)菇娘的脫皮率，考察菇娘皮含水率對(duì)菇娘脫皮率的影響。

由此可以看出菇娘皮含水率越低，菇娘的脫皮率越好。這是因?yàn)楣侥锲さ暮试降?，與毛刷、內(nèi)壁之間的摩擦效果越好，更利于將皮磨碎脫除。但菇娘皮含水太低，會(huì)導(dǎo)致菇娘果實(shí)含水率下降，影響果實(shí)品質(zhì)，所以菇娘皮含水率在1.80%時(shí)，效果最佳。

3.2 電機(jī)功率對(duì)菇娘脫皮率的影響

菇娘皮含水率為1.80%時(shí)，考察電機(jī)功率分別為85W，90W，95W，100W，105W時(shí)對(duì)菇娘脫皮率的影響。

由此可以看出電機(jī)功率越大菇娘的脫皮率越好。這是因?yàn)殡姍C(jī)功率越高，毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)越快，加大了菇娘皮與毛刷、內(nèi)壁之間的摩擦，更利于菇娘皮的磨碎脫除。但電機(jī)功率太大會(huì)對(duì)菇娘果實(shí)揉搓力過(guò)大，破壞果實(shí)的品質(zhì)，因此，電機(jī)功率在95W時(shí)效果最佳。

3.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

將本次得到的最佳方案進(jìn)行3次驗(yàn)證性試驗(yàn)，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

脫皮質(zhì)量是指脫皮機(jī)脫皮的干凈與否，也就是說(shuō)菇娘皮與果實(shí)經(jīng)過(guò)脫皮處理后分離的情況。脫皮率是評(píng)估脫皮機(jī)脫皮質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，脫皮率等于菇娘完全脫皮粒數(shù)與總處理粒數(shù)的比值。通過(guò)隨機(jī)選取一定數(shù)量的脫皮處理菇娘果實(shí)，調(diào)查完全脫皮的粒數(shù)與總處理粒數(shù)，計(jì)算脫皮率，見(jiàn)表1。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的菇娘脫皮機(jī)的脫皮率可達(dá)85%以上。

表1 脫皮質(zhì)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以看出最佳方案處理后脫皮率變化并不大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)是比較成功的。

3.4脫皮損傷率

脫皮損傷率是指設(shè)備對(duì)果實(shí)損傷的評(píng)價(jià)。通過(guò)隨機(jī)取樣調(diào)查脫皮機(jī)脫皮的菇娘總數(shù)與損傷果實(shí)數(shù)并計(jì)算損傷率，見(jiàn)表2。結(jié)果表明脫皮損傷率在11%左右。

表2 脫皮損傷率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4　菇娘摩擦脫皮機(jī)設(shè)計(jì)

4.1 脫皮機(jī)一代

在初次設(shè)計(jì)中，菇娘摩擦脫皮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件為膠輥，這種膠輥硬度太高，在脫皮實(shí)驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)致菇娘脫皮損傷嚴(yán)重。而且筒內(nèi)壁也較硬，內(nèi)壁的凹凸很小，使得菇娘脫皮過(guò)程中摩擦力不足，脫皮效果很不理想。

4.2 脫皮機(jī)二代

對(duì)第一代脫皮機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，將膠輥改為毛刷，使轉(zhuǎn)動(dòng)部件與菇娘接觸力變小，摩擦力增強(qiáng)；并在固定缸筒內(nèi)壁粘貼上表面凹凸的硅膠，增大了與菇娘接觸摩擦力，提高了脫皮率。

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的菇娘摩擦脫皮機(jī)工作比較穩(wěn)定，脫皮率在85%以上，菇娘果實(shí)脫皮損傷率在11%左右。具體結(jié)構(gòu)如圖1。

5　結(jié)論

5.1 菇娘摩擦脫皮機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)論

（1）本設(shè)備利用摩擦原理，菇娘在旋轉(zhuǎn)毛刷的帶動(dòng)下與缸筒內(nèi)壁產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)相互間的摩擦使一定含水率的菇娘皮粉碎脫落。

（2）毛刷的材質(zhì)是豬毛或羊毛，質(zhì)地較軟且無(wú)毒害。

（3）缸筒內(nèi)壁粘貼表面均勻凹凸的硅膠，屬食品級(jí)，質(zhì)地較軟且無(wú)毒害。

（4）設(shè)備整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、脫皮率較高、果實(shí)損傷率較低。

（5）不足之處為，只能將菇娘皮摩擦粉碎脫落，不能去除菇娘果實(shí)根部梗。

5.2 菇娘摩擦脫皮機(jī)試驗(yàn)結(jié)論

（1）菇娘皮含水率對(duì)菇娘脫皮影響最大，含水率越小脫皮效果越好，但含水率太低導(dǎo)致菇娘果實(shí)失水嚴(yán)重，品質(zhì)下降，因此最佳含水率為1.80%。

（2）電機(jī)功率對(duì)對(duì)菇娘脫皮影響不大，加快了脫皮速率，但功率太大會(huì)使菇娘果實(shí)揉損嚴(yán)重，因此最佳電機(jī)功率為95W。

［1］岳云飛，何麗，張金龍，等.錦燈籠的藥材鑒別分析［J］.黑龍江醫(yī)藥，2000（4）：234.

［2］豐利，高倩倩.酸漿和甜菇娘的營(yíng)養(yǎng)成分分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（33）：16113-16114+16142.

［3］徐磊，郭艷玲，鄭佳寶，等.菇蔦脫皮機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.森林工程，2014（5）：90-92.

The Design and Test Offriction Peeling Machine for Mushroom Niang

Li Xin， Feng Haixin， Liu Shan， Liu Tingting， Zhang Sun， Zhang Chunzhi
（College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319，China）

The design and test of friction peeling machine for Mushroom niang was carried out， in order to improve the current status of labor-intensive， low effciency， and unsatisfying the need of large-scale production，.The machine peels Mushroom niang through the friction generated by relative movement between the brush and uneven cup body wall.The factors of influencing friction peeling process were analyzed in this study.Conclusions can be drawn that the peel moisture content of Mushroom niang and the motor power had the signifcant infuence on the peeling effect.Through the prototype test， the peeling rate is 85% and the peeling damage rate is 11% when the moisture content is 1.80% and the motor power is 95 W.

mushroom niang； friction； peeling

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目；項(xiàng)目編號(hào)：XC2015042。

李昕（1995-），女，黑龍江湯原人，本科；研究方向：園產(chǎn)品加工及設(shè)備。張春芝（1971-），女，山東冠縣人，副教授。