莲藕去节头装置的研制

彭三河 (长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

莲藕去节头装置的研制

彭三河 (长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

从莲藕结构特点及生产率要求出发，设计了莲藕去节头装置并简述了其工作原理、结构特点及主要设计参数确定方法。试验证明，该装置具有生产效率高、去节效果好、成本低等优点。

莲藕 ；去节头；导藕；特制带

莲藕是我国几千年来人民喜爱的水生食品。近几年随着国家农业产业化的不断推进，人们开始在莲藕上做文章，不断开发和加工出高附加值的产品，成为市场抢手的绿色食品[1-3]。随着对莲藕加工量的不断增加，莲藕的预处理由人工解决的矛盾越来越突出，人们迫切希望有机械来代替人工,解决莲藕的清洗、去节头和去皮。莲藕在清洗后去皮前有一道去节头的工序，目前，许多莲藕加工企业仍然采用人工刀切去除节头的处理方法，不仅劳动强度大、生产效率低，而且操作者易受伤，藕的损失也较大。因此，开发一种效率高、工作安全可靠、性能优良、制造成本低廉的莲藕去节头装置，可以降低劳动强度，减少生产成本。提高莲藕加工企业的经济效益。

1 设计方案

1.1 设计要求

莲藕清洗后，人工将藕条折断为单元小节，由于各节的长度不一，不能用等距的两刀具同时切掉单元藕节两端的节头，因此，只能分2次切掉节头。由于藕径不同，夹持藕的部分要求具有一定的仿形夹持功能，保证藕被加紧且随之而动，又不损伤藕。不同藕种切掉的节头长度不一样，装置中应保证刀具与藕节定位可调。同时还应考虑安全、环保及节能要求。

1.2 莲藕去节头的工艺流程及工作过程

(1)莲藕去节头工艺流程 已清洗干净、备成单节的莲藕去除节头的工艺流程如下：

备藕台→放藕→输送带送藕→漏斗导藕→转盘夹持藕运行→刀盘去节头→出藕

当去掉一端节头的藕收集到一定量时，将其再拿回到备藕台，准备去另一端节头，此时往输送带上放藕一定要将未去节头一端朝前。

1.转盘；2.转盘轴；3.藕节；4.导藕漏斗；5.输送带；6.中间轴；7.下工作电机；9.莲藕导板；10.刀盘；11.托承板；12.机架；13.上工作电机

(2)工作过程 莲藕去节头装置如图1所示，其工作过程为：启动两马达，输送带以一定速度运动，人工将藕置于输送带的V型槽中，藕随带前行到达另一端时，在惯性的作用下，藕进入导藕漏斗，然后进入转盘与夹持导板之间，在转盘外沿半圆形凹槽抓持作用下，藕随转盘转动，在侧面夹持导板及底板上滑动，当运行的藕碰到高速旋转刀盘时，藕的节头被切掉，当藕继续运行到与夹持导板脱离接触时，藕掉进收藕箱。

2 主要结构及技术参数

2.1 结构

图2 输送带结构示意图

输送部分采用外表面有V型槽的特制带(图2)，便于放藕和准确进入导藕漏斗。

导藕漏斗设计成圆弧形内表面(图1)，以便藕顺利通过漏斗，由倾斜变为垂直状态。转盘外沿制有近似半圆形凹槽，凹槽理设有橡胶或塑料制作的衬垫，通过弹簧与转盘凹槽相连(图1)，起仿形作用，适应藕径大小不同，同时保证夹持时不伤及藕。托承板可上下调节，由于刀盘位置固定，调节托承板位置可以调节切掉节头的高度。装置下面电机通过V带带动刀盘轴转动，刀盘轴上小带轮通过V带带动中间轴转动，中间轴上小带轮通过V带带动转盘转动。

2.2 主要技术参数

通过试验台试验，确定了莲藕去节装置的主要参数及性能指标如下：

①装置结构尺寸：2400mm×800mm×1600mm。② 生产率：700kg/h。③装置动力：5kW。④节头去净率：gt;98%。⑤藕损伤率：lt;2%。

3 主要工艺参数及设计依据

3.1 设计依据

莲藕去节装置工艺参数设计主要从以下几个方面考虑：生产率、输送带速、刀盘直径及转速、转盘直径及转速、耗能及装置主要结构尺寸[4-6]。在保证去节头后莲藕的品质和可靠性条件下提高生产率是莲藕去节装置的设计依据。

3.2 主要参数的确定

(1)生产率 年加工量为2240t的中型企业，使2台莲藕去节装置工作，每年工作200d，单班制。生产率按下式计算。

Y=1000T/(D·H)

式中，Y—生产率，kg/h；T—年加工藕量，t；D—年工作时间，d；H—每天工作时间，h。

经过计算可得，生产率Y=700kg/h。

(2)输送带速 人工将藕放入输送带上，由于有一个空回行程，输送带上不可能一节藕紧靠另一节藕摆放，两节藕间有一定距离的间隔，考虑各工序工作时的时空关系要求，以及人放藕的适应移动速度，取两节藕间距为0.3m，通过对藕的测量和称量统计，每节藕的平均长度为0.2m，平均重量为0.4kg，依据前面确定的生产率700kg/h按下式可计算输送带的速度。

V=Y(L1+L2)/(60×60×Q)

式中，V—输送带速，m/s；Y—生产率，kg/h；L1—平均藕长，m；L2—藕间距，m；Q—平均藕重，kg。

经过计算可得，输送带速V=0.25m/s

(3)刀盘直径及转速 根据试验结果，刀盘的线速度必须大于6.2m/s才能平整地切去节头，由于空间条件的限制，刀盘直径不能太大，故取刀盘直径为0.2m，则刀盘转速按下式确定。

n刀= 6.2×60/(3.14C刀)

式中，n刀—刀盘转速，r/min；C刀—刀盘直径，m。

经过计算可得，刀盘转速n刀=600r/min。

(4)转盘直径及转速 由于转盘外沿需开一定数量的凹槽，凹槽口径与藕径要匹配，如果转盘直径过小，外沿凹槽数量少，从导藕漏斗出来的藕不太容易入位，且藕进入转盘到出转盘路径短，夹持不够理想，去节效果不好；如果转盘直径过大，受到前面减速能力限制，外沿的线速度会很大，漏斗中下来的藕也很难入位，影响去节。综合考虑，转盘直径取0.3m。根据试验，转盘外沿线速度小于0.1m/s，漏斗中下来的藕容易入位，则转盘转速按下式确定。

n盘=0.1×60/(3.14C盘)

式中，n盘—转盘转速，r/min；C盘—转盘直径，m。

经过计算可得，转盘转速n盘=6.4r/min。

4 结论

(1) 该装置采用外表面带V型槽的特制输送带，控制带速在一定范围，放藕方便，藕进入导藕漏斗容易。

(2) 导藕漏斗内表面设计为弧形，藕不容易卡堵，且能顺畅地将藕由倾斜变为垂直状态。

(3) 合理设计转盘直径和外沿凹槽尺寸，有利于藕的入位，并能很好地抓持藕在夹持导板中移动。

(4) 适宜的刀盘直径和转速，能很好地切去节头。

(5)通过试验，莲藕去节装置能够达到预定生产率的要求，且去节效果较好。

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[2]周桃英,袁 仲,崔东波.莲藕多糖保健饮料抗疲劳活性试验研究[J].江苏农业科学,2011，(1)：329-330.

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.04.012

TS203

A

1673-1409(2012)04-S046-03

2012-03-10

彭三河(1963-)，男，湖北红安人，副教授，主要从事食品加工机械研究。