甜葉菊莖葉分離機設(shè)計

張 博 ，周 繁 ，韓曉冉 ，焦秀芬 ，馬志凱 ，李 浩

（1.河北農(nóng)業(yè)大學機 電工程學院，河北 保定 071001；2.河北省農(nóng)業(yè)項目規(guī)劃中心，河北 石家莊 050011；3.河北省曲周縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北 曲周 057250）

甜葉菊別名糖草、甜菊，為菊科甜葉菊屬的多年生草本植物，原產(chǎn)于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地[1]。甜葉菊葉片中含有甜菊糖苷，其甜度是蔗糖的300 倍，但熱量僅為蔗糖的1/300，因此被譽為“天然糖精”[2]。而且沒有食用蔗糖帶來的負面影響。經(jīng)過臨床實驗，甜葉菊甙糖對多種疾病有很好的藥理作用，還對多種癥狀有良好的療效，研究發(fā)現(xiàn)，它完全可以替代蔗糖[3]，1985 年衛(wèi)生部批準了甜葉菊糖苷為不限量使用的天然甜味劑，又于1990 年批準了甜葉菊糖苷為醫(yī)藥用的甜味劑輔料[4]。上世紀50 年代，在全世界范圍內(nèi)開始大面積的推廣種植。20 世紀80 年代初被引進我國，開始大范圍推廣種植[5]。隨著相關(guān)政策的實施，我國甜葉菊種植面積不斷擴大，據(jù)統(tǒng)計，目前我國已成為世界上甜葉菊生產(chǎn)面積最大的國家。另外，在江蘇、福建、山東、甘肅等地[6]建成了甜葉菊的大型甙糖加工廠，我國也成為了甜葉菊甙糖的主要生產(chǎn)國和出口國，一些發(fā)達國家和地區(qū)，都需要大量從我國進口甜葉菊甙糖。2018 年我國甜菊種植面積達到1.81×104hm2[7]。甜葉菊作為一種天然健康的糖代替品被廣泛應用于食品、醫(yī)藥和飼料加工等行業(yè)[8，9]，推廣應用前景廣闊。

在甜葉菊產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，脫葉環(huán)節(jié)機械化程度低已經(jīng)成為甜葉菊機械化生產(chǎn)當中重要一項“卡脖子”的技術(shù)瓶頸問題，增加了勞動成本、降低收獲效率，在集中收獲季節(jié)僅靠人工不能滿足大面積收獲的莖葉分離需要，導致大面積的甜葉菊在收獲后不能完成適時脫葉，造成有效成分流失降低了產(chǎn)品品質(zhì)，交易時被迫降低品質(zhì)降價。而且以往人力敲打脫葉不僅效率低下、而且脫葉效果不佳，莖稈殘留，或葉未脫凈現(xiàn)象嚴重，往往需要進行二次加工導致市場價格的下降和產(chǎn)業(yè)整體效益的下滑。由于種植面積大，在甜葉菊獲后期遭遇了用工難的問題。由此看來，提高甜葉菊脫葉的機械化水平，實現(xiàn)適時脫葉，防止有效營養(yǎng)的流失，保證甜葉菊品質(zhì)，為甜葉菊市場價格實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價已勢在必行。

1 甜葉菊莖葉分離機的組成及工作原理

甜葉菊整機結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主要由1 機架，2 變速器護板，3 上蓋 1，4 上蓋 2，5 出風口上護板，6 分離滾筒，7 上蓋3，8 排雜口護板，9 皮帶輪護板，10 攪龍護板，11 輸出絞龍，12 過濾裝置，13 導流板，14 牽引軸，15 出風口側(cè)板，16 導流調(diào)節(jié)板，17 輪胎，18 懸架，19 風機，20 喂料口，21 鏈輪，22V帶，23 輪轂等部分組成。

該甜葉菊莖葉分離機采用拖拉機通過萬向聯(lián)軸器將動力傳至本機花鍵軸，再通過V 帶22 傳動，將動力傳輸至喂料部分傳動鏈20，分離滾筒6，過濾裝置12，輸出攪龍11 以及風機19 等部件，經(jīng)過適當晾曬的甜葉菊通過喂料口20 喂入，喂料口有帶刮板鏈條旋轉(zhuǎn)將甜葉菊均勻輸入至由分離滾筒6，掛板鏈條軸與喂料系統(tǒng)框架之間采用柔性連接以避免喂料口的甜葉菊發(fā)生堵塞，由喂料口20 輸入的甜葉菊輸入至旋轉(zhuǎn)的分離滾筒，其內(nèi)的螺旋分布的撥齒的高速旋轉(zhuǎn)，使甜葉菊的莖葉分離，葉子通過分離滾筒6 的隔柵以及12 過濾裝置由風機經(jīng)出葉口吹出，莖稈通過分離滾筒6 的旋轉(zhuǎn)逐漸由排雜口擠出，從而實現(xiàn)甜葉菊的莖葉分離。經(jīng)田間試驗測試，其主要性能指標如表1。

表1 甜葉菊莖葉分離機主要性能指標Tab.1 Main performance indexes of Stevia stem leaf separator

2 田間試驗

該機于2020 年8 月28 日—9 月5 日在曲周縣強新農(nóng)機服務(wù)專業(yè)合作社和曲周縣強新家庭農(nóng)場甜葉菊示范基地經(jīng)過了10 組不同脫葉量的田間試驗，獲得了10 組脫凈率和含雜率的試驗數(shù)據(jù)見表2。由表2 可知，該機的平均脫凈率和平均含雜率分別為90%和22%，達到了預期效果。

3 結(jié)束語

本設(shè)計完成的甜葉菊脫葉機具有脫葉質(zhì)量優(yōu)、效率高、適應性強等特點，并可通過調(diào)速實現(xiàn)對不同品種及濕度甜葉菊最佳脫葉效果，可為甜葉菊產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供高效可靠的機械裝備支撐，拓寬農(nóng)民增收渠道。但在試驗過程中發(fā)現(xiàn)本機中卷筒的高速擊打會使過于干燥的葉子產(chǎn)生了一定的缺失，而沒有足夠干燥的葉子又存在少量沒有脫離莖稈的問題，但其程度在可接受的范圍內(nèi)。

表2 甜葉菊脫葉試驗效果Tab.2 Effect of Stevia stem leaf defoliation test