大蒜脫皮成泥一體機的設計

鄭 強，馬紅波

（山東華宇工學院，山東德州 253034）

0 引言

大蒜是一種半年生草本植物，屬于百合科蔥屬類，研究表明大蒜含有豐富的營養元素，具有優良的經濟價值[1]，大蒜中的大蒜素可以防治腫瘤和癌癥、抑制呼吸道病毒，同時還可保護小腸缺血再灌注損傷等作用[2]。我國是大蒜種植大國，也是我國的主要經濟作物[3]，大蒜種植面積達70 萬公頃左右，大蒜的產量占全球總產量的70%以上，是種植、加工、出口的主要國家，我國大蒜種植歷史悠久，品質優良，深受國內和國外消費者的喜愛[7]。使用機械化作業對大蒜的收獲可提高效率，從而保存大蒜的優質性[4]。目前國內許多工作者對大蒜播種、收獲機機具進行的充分的設計與研究[5]，從而減少損失。然而，現在對大蒜的脫皮、破碎等進行一系列的加工處理，只適應大型工廠化的加工處理，市場（餐館、家庭）上鮮有對大蒜的脫皮成泥一體化處理，主要通過干式大蒜脫皮處理或者濕式大蒜脫皮處理然后再通過大蒜切泥機進行成泥完成大蒜的脫皮成泥加工作業[6]，這些方法費時費力，屬于間斷性作業，效率低下，不能得到廣泛的應用且不適用于小型餐廳和家庭使用。

針對現在市場對蒜泥脫皮率低、成泥率效果差，并未有適用于小型餐館大蒜脫皮成泥機的現實問題，為便于大蒜在日常生活中的實際使用，解決剝皮、研碎等費工費時的大蒜處理工序，研制設計一種簡易、輕巧、綠色、環保、高效的小型大蒜脫皮成泥一體機。

1 整體結構及設計原理

1.1 設計原理

設計利用旋轉式剝蒜裝置脫皮，具體工作過程如下：利用干式脫皮原理，蒜瓣在圓筒內壁和圓輥的相對運動和離心力的作用下，通過摩擦轉動實現剝皮。圓筒內壁和圓輥都采用硅膠材料制成，且硅膠表面都加工成排列均勻的小凸起，從而保證了很好的摩擦性，有利于蒜仁和蒜皮的分離，而且蒜仁損傷程度低。吹皮裝置采用風機將剝離的蒜皮吹干凈。成泥裝置采用的是兩組旋轉刀片，并且設置了防錯位機構，防止使用過程中因刀軸錯位、未安裝到位等原因導致刀軸損毀和刀片傷人的事故發生。

1.2 整體結構

大蒜脫皮成泥一體機主要由電機、去皮裝置、吹皮裝置、成泥裝置和機架等組成，大蒜脫皮成泥一體機結構如圖1 所示。其工作過程為：打開電源開關，通過小型電機提供動力，圓輥在電機的高速轉動下對大蒜進行擊打摩擦，再在高速離心的作用下實現對大蒜的脫皮，然后通過高速風機將剝離的蒜皮吹干凈，脫皮干凈的大蒜經過采用兩組旋轉刀片的成泥裝置，在離心力和刀片的切削的作用下切碎大蒜，最后進入成泥套筒，完成大蒜的脫皮成泥作業。

圖1 大蒜脫皮成泥一體機結構

2 關鍵部件結構

2.1 傳動系統

該機設計是由電機提供動力，電機和圓輥通過聯軸器直接連接傳動，動力結構包括電機、聯軸器、脫皮成泥串聯軸、脫皮橡膠輥、軸承座、成泥刀具等組成（圖2）。工作時電機轉動通過聯軸器帶動軸轉動，軸轉動帶動成泥刀具快速旋轉進行大蒜的切碎作業，刀具的轉速可以直接通過電機的轉速直接控制。電機通過聯軸器與軸直接連接，從而減少了齒輪、減速器等機構，既減輕了機械的質量，同時也降低機器在動力傳遞中的能量消耗，極大提高了大蒜脫皮成泥的工作效率。

圖2 傳動簡圖

2.2 刀具的設計

刀具設計是采用的兩組旋轉刀片，刀具的刀體是空心圓柱型，并且在刀體的兩側是對稱的兩組旋轉刀片，如圖3 所示。

圖3 刀具

刀具軸的直徑20 mm，材料選擇Q235 鋼，并且在其刀具上有兩片旋轉刀片與刀具的直徑成90°的夾角，且工作時旋轉刀片同向轉動。采用兩組旋轉刀片，不僅節約了刀具材料還可防止大蒜與刀片過多的接觸，導致大蒜成泥過細，增加了大蒜的損失量。

2.3 套筒的設計

套筒的選材有金屬和非金屬兩種材料可選，但考慮到經濟成本、質量輕巧并且能滿足機械在作業時產生的強度需求，選擇硬而巧的非金屬制作套筒。選擇非金屬制作套筒從質量上減輕了整機的重量，從而使搬取方便；從硬度上滿足作業時候產生的一些突發的振動需求，并且與同厚度的金屬相比碰撞時不易變形，提高作業效率，非金屬的選擇可以更直觀的看到作業效果情況，接近滿筒時停止作業，并且在材料選擇上清潔無污染且清洗方便。

3 試驗結果與分析

試驗在塔里木大學綜合樓實驗室進行該機械測驗效果，在正常室溫下選擇從市場買來的自然曬干的大蒜進行樣機試驗，隨機的放入蒜的個數不少于10 且小于20，進行樣機試驗，測驗次數為10 次，通過隨機放入樣機中大蒜不同個數進行試驗，由10 組大蒜脫皮成泥試驗效果可以得出大蒜平均脫盡率為90%，損失率在10%，說明該機械設計合理，滿足規定設計參數，并且說明機械效率高、損失小，可達到市場（小型餐館）所需要求。由樣機和成泥效果可得樣機設計簡單輕巧，成泥效果均勻且良好，達到市場（餐館）的蒜泥需求，從而大大的減輕了勞動力，提高了效率，試驗結果見表1。

表1 試驗結果

4 結束語

試驗結果表明：該設備的脫盡率為90%，損失率能達到10%，作業效率5 個/min，成泥均勻，脫盡效果良好，可滿足小型市場（餐館、家庭）的需求。樣機在選材上實用和整體設計且簡單輕巧化，滿足市場需求，適合家庭化需要。本機的設計是通過小型電機提供動力的全自動一體機，綠色、環保、無污染，省力實用，解放小型市場（餐館、家庭）的勞動力，填補現有市場缺乏大蒜脫皮成泥一體機的空白。