佛手山药去皮机械研究可行性报告

刘国春 吴益博 刘力书

(武穴市农业农村局，湖北 黄冈 435400)

广济佛手山药，又谓济生·佛手山药，是我国鄂东独有的一种传统特色农业栽培品种。以肥大的地下块茎供食用，地下块茎肩有褶皱，形如掌状且不规则，块茎外表黄褐至淡褐色，上增较粗糙，密生须根，下部较光滑，须根较少，去皮流涎，肉质白嫩松脆。表皮相对肉质稍硬，须根较结实，牵一须根可提全身之韧性，佛手山药，营养丰富全面，含有人体所需的18种氨基酸和多种微量元素。熟食味道鲜关，口感特好，是一种物美价廉的滋补佳品，兼顾果蔬和药用价值，男女老少很爱吃，是本地婚嫁喜事、时令佳节宴席上的美味菜肴。山药好吃，皮难刨刮，千百年来至今，靠人工刨刮去皮，秋末寒冬人工除皮冷、累、脏，功效不高，又废时事，无形地制约了山药产业的发展。

(1)针对以上所提及广济佛手山药的品质、特性和复杂形状等简概描述，用机械除皮的可行性又在哪？该机械的设计，其理论依据，就是利用和充分地发挥了物体在运动中，相互之间接触机率的客观自然特性和现象。

(2)本机工作原理是摩擦。简单地讲，运用物体在运动中将相互接触，将一定的动能转化为势能而产生相互摩擦的除皮现象。本机核心技术就是[浮动摩擦]。也是理论与实践相结合的创新关键技术，它集结并吸收了滚动摩擦与滑动摩擦的特性，在给水的条件下，由于采取合适的动能条件，实现一种物体对另一种物体的接触摩擦，达到山药伤皮且不伤肉质的除皮效果，山药的涎液质也起到保护自身的作用。

(3)本机的构思方案。拟仿了人工正当行为和某些机械的成熟方法，借鉴和改良适用于本机用途特点，而研究成型的机械结构与方法，以达到除皮的效果。如人工刨刮山药将复杂且不规则的形状，进行整理成相对较规则的形状。又如铸造件的除沙机等。

(4)本机除皮工艺流程。简化为：旋转式浮动摩擦除皮，整、洗、刷、擦、翻、导、筛、检，通过电机带动整体钢筒旋转，磨料将动能转化为势能，在接触时山药产生摩擦除掉山药外层表皮，通过整理、清洗、刷抹、刮夹、摩擦、翻动、导流、筛选、检修、包装程序，可以将毛山药的皮除掉而出白山药的流程。

(1)(QP-500型佛手山药除皮机械)旋转钢体是由储料仓、右导轨、清洗仓、除皮仓、左导轨、清洁仓、分级筛等7个部分组成。其内部配置有多种构件。附属配套有山药整理输送机、供水系统、传动系统、机体支撑构架和操纵电器工具箱等机构。为了试验，还准备安装监视器及视频，利于监视主旋转钢体内部工作状况，做到及时相应地调整工况。另外需配有8～13mm人工磨料规格若干质量品种，待样机制造完工，投入试验阶段定妥。

(2)《QP-500型佛手山药除皮机械》主要社会经济技术参数：

生产率：500～1000kg/h (毛山药)

除皮率：≥90% (争取95%)

破碎率：≤2% (争取1.5%)

损失率：≤18% (人工刮皮损失30%)

节耗率：≥10%

总功率：在5.5kW左右。(主功率4.2～4.5kW、送料55W、供水550W或采用自来水)

注：主功率电机采用变频器变速。

初步设定转速：

山药：10～20r/min

生姜：20～30 r/min

土豆：30～40 r/min

红薯：40～50 r/min

毛芋：50～60r/min

单位机械定岗配人：5人

开机1人、运料1人、整理2人、检验1人、(包装、检修、运料待定)等岗位配人。

根据电脑三维图绘制的主要零部构件和部分附属配套机件，进行预算，整机质量906kg，价格18582元，加上人工费用，制造费用大概6万元左右，总的质量估计在1.5t左右。

武穴市佛手山药在鄂东享有盛名，资源质好丰富，而且还有发展的潜能，充分地利用好、经营好、发展好本地区的自然资源优势，就可以创造新时代绿色特产奇迹。如果制造本佛手山药除皮机20～30台(套)，建好有50～60亩(1hm2=15亩)地的厂房，担负万亩山药除皮目标，就可以办成亿元规模龙头企业，并可增长数个经济产业链条，经过3～5年的发展，可创造出品牌形象。按此趋势，头年打基础，2年起步，3年见成效。就机械化除皮企业年创产值达1.68亿元。(按市场白山药14～16元/kg，半年生产量1200万kg/万亩)。山药农户如按地头价7～8元/kg毛山药，收益在1.05～1.2亿元/万亩。则：企业加工收入要高出山药种植户0.48～0.63亿元/万亩。由此可见机械化除皮企业效益更好。而且有利于销售，不但确保山药种植户利益，还有利于开发新商品，拉伸了产业增值链。其社会经济效益显著，前景广阔。

采用机械化除皮，节本增值。万亩毛山药机械化除皮比人工刨刮除皮，多出150万kg，按16元/kg，可增收2400万元。如果折算成种植面积，相对扩大或减值是1428亩的耕地，相当半个村的耕地面积。

采用机械化除皮收入，有人试验，人工创刮出白山药摊费2.2元/kg。按机械除皮1.2元/kg，作为水、电、人工、设施、设备折旧等，1元/kg作为加工收入。则万亩加工收入达1200万元。经过核算采用机械比人工除皮效率高出28～139倍。按机工岗位定人，可安排200～360余人。企业开发工资按人6个月计，合400～700万元。

以上节本增值和除皮收入共3600万元/万亩，就不可预测情况减掉600万元零头，也纯收3000万元/万亩，正好与万亩毛山药产量相当，可简化折算经济效益“1∶1”。也就是出产毛山药，采用机械化除皮纯收入1元钱的效益概念。(值得指出的是，采用机械化除皮收益2元/kg毛山药，与人工刨刮出白山药所付2元/kg白山药，有本质区别。机械化除皮是加工纯收入，而人工刨刮白山药是劳务费报酬。)

通过人工刨刮、摩擦、桶摇，乃至核心技术简单试验，不断完善构思，并采取电脑三维图新技术，从实践中找出答案，取得验证效果。设计团队于2014年12月19日采用了简机核心技术试验，取得令人兴奋的效果，用最差的佛手山药，在2分半钟的时间中，获得85%除皮见白效果，从而验证了机械化除皮的可行性。由于磨料是替代品，其结果还有待于验证。

湖北农机化2020年3期