佛手山藥去皮機(jī)械研究可行性報(bào)告

劉國春 吳益博 劉力書

(武穴市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖北 黃岡 435400)

0 引言

廣濟(jì)佛手山藥，又謂濟(jì)生·佛手山藥，是我國鄂東獨(dú)有的一種傳統(tǒng)特色農(nóng)業(yè)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(guī)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(zhì)白嫩松脆。表皮相對肉質(zhì)稍硬，須根較結(jié)實(shí)，牽一須根可提全身之韌性，佛手山藥，營養(yǎng)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(guān)，口感特好，是一種物美價(jià)廉的滋補(bǔ)佳品，兼顧果蔬和藥用價(jià)值，男女老少很愛吃，是本地婚嫁喜事、時(shí)令佳節(jié)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(shí)事，無形地制約了山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 技術(shù)研究構(gòu)思

(1)針對以上所提及廣濟(jì)佛手山藥的品質(zhì)、特性和復(fù)雜形狀等簡概描述，用機(jī)械除皮的可行性又在哪？該機(jī)械的設(shè)計(jì)，其理論依據(jù)，就是利用和充分地發(fā)揮了物體在運(yùn)動(dòng)中，相互之間接觸機(jī)率的客觀自然特性和現(xiàn)象。

(2)本機(jī)工作原理是摩擦。簡單地講，運(yùn)用物體在運(yùn)動(dòng)中將相互接觸，將一定的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能而產(chǎn)生相互摩擦的除皮現(xiàn)象。本機(jī)核心技術(shù)就是[浮動(dòng)摩擦]。也是理論與實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)，它集結(jié)并吸收了滾動(dòng)摩擦與滑動(dòng)摩擦的特性，在給水的條件下，由于采取合適的動(dòng)能條件，實(shí)現(xiàn)一種物體對另一種物體的接觸摩擦，達(dá)到山藥傷皮且不傷肉質(zhì)的除皮效果，山藥的涎液質(zhì)也起到保護(hù)自身的作用。

(3)本機(jī)的構(gòu)思方案。擬仿了人工正當(dāng)行為和某些機(jī)械的成熟方法，借鑒和改良適用于本機(jī)用途特點(diǎn)，而研究成型的機(jī)械結(jié)構(gòu)與方法，以達(dá)到除皮的效果。如人工刨刮山藥將復(fù)雜且不規(guī)則的形狀，進(jìn)行整理成相對較規(guī)則的形狀。又如鑄造件的除沙機(jī)等。

(4)本機(jī)除皮工藝流程。簡化為：旋轉(zhuǎn)式浮動(dòng)摩擦除皮，整、洗、刷、擦、翻、導(dǎo)、篩、檢，通過電機(jī)帶動(dòng)整體鋼筒旋轉(zhuǎn)，磨料將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，在接觸時(shí)山藥產(chǎn)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(dòng)、導(dǎo)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(jī)械)主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

(1)(QP-500型佛手山藥除皮機(jī)械)旋轉(zhuǎn)鋼體是由儲(chǔ)料倉、右導(dǎo)軌、清洗倉、除皮倉、左導(dǎo)軌、清潔倉、分級篩等7個(gè)部分組成。其內(nèi)部配置有多種構(gòu)件。附屬配套有山藥整理輸送機(jī)、供水系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體支撐構(gòu)架和操縱電器工具箱等機(jī)構(gòu)。為了試驗(yàn)，還準(zhǔn)備安裝監(jiān)視器及視頻，利于監(jiān)視主旋轉(zhuǎn)鋼體內(nèi)部工作狀況，做到及時(shí)相應(yīng)地調(diào)整工況。另外需配有8～13mm人工磨料規(guī)格若干質(zhì)量品種，待樣機(jī)制造完工，投入試驗(yàn)階段定妥。

(2)《QP-500型佛手山藥除皮機(jī)械》主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)：

生產(chǎn)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(jié)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(jī)采用變頻器變速。

初步設(shè)定轉(zhuǎn)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(jī)械定崗配人：5人

開機(jī)1人、運(yùn)料1人、整理2人、檢驗(yàn)1人、(包裝、檢修、運(yùn)料待定)等崗位配人。

3 簡析社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

3.1 單臺(tái)山藥除皮機(jī)械樣機(jī)制造成本

根據(jù)電腦三維圖繪制的主要零部構(gòu)件和部分附屬配套機(jī)件，進(jìn)行預(yù)算，整機(jī)質(zhì)量906kg，價(jià)格18582元，加上人工費(fèi)用，制造費(fèi)用大概6萬元左右，總的質(zhì)量估計(jì)在1.5t左右。

3.2 擔(dān)負(fù)萬畝山藥除皮規(guī)模企業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

武穴市佛手山藥在鄂東享有盛名，資源質(zhì)好豐富，而且還有發(fā)展的潛能，充分地利用好、經(jīng)營好、發(fā)展好本地區(qū)的自然資源優(yōu)勢，就可以創(chuàng)造新時(shí)代綠色特產(chǎn)奇跡。如果制造本佛手山藥除皮機(jī)20～30臺(tái)(套)，建好有50～60畝(1hm2=15畝)地的廠房，擔(dān)負(fù)萬畝山藥除皮目標(biāo)，就可以辦成億元規(guī)模龍頭企業(yè)，并可增長數(shù)個(gè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈條，經(jīng)過3～5年的發(fā)展，可創(chuàng)造出品牌形象。按此趨勢，頭年打基礎(chǔ)，2年起步，3年見成效。就機(jī)械化除皮企業(yè)年創(chuàng)產(chǎn)值達(dá)1.68億元。(按市場白山藥14～16元/kg，半年生產(chǎn)量1200萬kg/萬畝)。山藥農(nóng)戶如按地頭價(jià)7～8元/kg毛山藥，收益在1.05～1.2億元/萬畝。則：企業(yè)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(jī)械化除皮企業(yè)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(fā)新商品，拉伸了產(chǎn)業(yè)增值鏈。其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，前景廣闊。

采用機(jī)械化除皮，節(jié)本增值。萬畝毛山藥機(jī)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(kuò)大或減值是1428畝的耕地，相當(dāng)半個(gè)村的耕地面積。

采用機(jī)械化除皮收入，有人試驗(yàn)，人工創(chuàng)刮出白山藥攤費(fèi)2.2元/kg。按機(jī)械除皮1.2元/kg，作為水、電、人工、設(shè)施、設(shè)備折舊等，1元/kg作為加工收入。則萬畝加工收入達(dá)1200萬元。經(jīng)過核算采用機(jī)械比人工除皮效率高出28～139倍。按機(jī)工崗位定人，可安排200～360余人。企業(yè)開發(fā)工資按人6個(gè)月計(jì)，合400～700萬元。

以上節(jié)本增值和除皮收入共3600萬元/萬畝，就不可預(yù)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(chǎn)量相當(dāng)，可簡化折算經(jīng)濟(jì)效益“1∶1”。也就是出產(chǎn)毛山藥，采用機(jī)械化除皮純收入1元錢的效益概念。(值得指出的是，采用機(jī)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(zhì)區(qū)別。機(jī)械化除皮是加工純收入，而人工刨刮白山藥是勞務(wù)費(fèi)報(bào)酬。)

3.3 可行性研究

通過人工刨刮、摩擦、桶搖，乃至核心技術(shù)簡單試驗(yàn)，不斷完善構(gòu)思，并采取電腦三維圖新技術(shù)，從實(shí)踐中找出答案，取得驗(yàn)證效果。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)于2014年12月19日采用了簡機(jī)核心技術(shù)試驗(yàn)，取得令人興奮的效果，用最差的佛手山藥，在2分半鐘的時(shí)間中，獲得85%除皮見白效果，從而驗(yàn)證了機(jī)械化除皮的可行性。由于磨料是替代品，其結(jié)果還有待于驗(yàn)證。