胡椒脱粒去皮机的设计

郑同政+张燕+曲高峰

摘要：胡椒（Piper nigrum）的脱粒和去皮在生产白胡椒的时候需要消耗较大的人力，为了解决这个问题，设计了一种胡椒脱粒去皮机。胡椒脱粒去皮机以电动机作为动力机构，以带传动及轴传动方式进行动力的传输。设计的胡椒脱粒去皮机将胡椒的脱粒、去皮集为一体，工作效率能达到15 kg/h，可以提高白胡椒的制作效率，降低农民的劳动强度。

关键词：胡椒（Piper nigrum）;脱粒去皮机;白胡椒

中图分类号：S226.4        文献标识码：A        文章编号：0439-8114（2014）21-5273-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.058

Designing Machine of Threshing and Peeling Pepper

ZHENG Tong-zheng，ZHANG Yan，QU Gao-feng

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Hainan University， Haikou 570228， China）

Abstract： Threshing and peeling of pepper（Piper nigrum） consumed large manpower during producting white pepper. In order to solve the problem， a machine of threshing and peeling pepper was designed. The machine used motor as power agencies， transmited the power by belt and shaft. The efficiency of machine reached up to 15 kg/h. It combined threshing with peeling， improved the production efficiency of white pepper， reduced the labor intensity of farmers.

Key words： pepper（Piper nigrum）; threshing and peeling machine; white pepper

胡椒（Piper nigrum）是多年生常绿攀援藤本植物，系浅根性作物，蔓近圆形，木栓后呈褐色，主蔓上有顶芽和腋芽。果实为胡椒粒，简称胡椒。胡椒是世界上有名的调味香料，是中国热带农业地区较为重要的作物之一，也是海南的特产之一。商品胡椒有白胡椒和黑胡椒两种，白胡椒是成熟的果实脱去果皮的种子，表皮颜色为灰白色;黑胡椒是未脱皮而晒干的果实，果皮皱而黑。胡椒可药、食两用，中医学里胡椒有温胃散寒的功能[1];食法主要有直接食用胡椒粉或作为咖喱粉的原料。

海南省是中国胡椒的主产区，海南生产出来的胡椒，胡椒碱含量一般在5%左右，与世界胡椒主产国的产品质量不相上下。海南作为中国主要的胡椒种植地，年产量达2.3万t左右，占全国产量的90%以上。中国自从19世纪初就开始出口白胡椒，海南白胡椒因其质优、味辣在国际市场享有较高的声誉。但是如果以传统的方法制作白胡椒，则在脱粒、去皮过程中耗费较大的人力、物力，所以设计一种胡椒脱粒去皮机将可以很大程度提高白胡椒的生产效率及降低工人的劳动强度。

1  胡椒脱粒去皮机设计总体结构

1.1  总体结构及工作原理

胡椒脱粒去皮机由三部分构成（图1）[2]，第一部分为主动机构，第二部分为脱粒机构，第三部分为去皮机构。工人将采摘的胡椒串往脱粒机构的入料口处添加，胡椒串从入料口处在重力或人力的作用下进入脱粒机构内，由脱粒转轴筢子将胡椒子从胡椒串上脱离出来，脱粒转轴筢子的下方工作台为滤网结构的脱粒筛板，脱粒后的胡椒子通过脱粒板上的网结构直接掉落在连接去皮机构的导料板，然后往去皮机构倾斜掉落。在碾压去皮转轴的碾压下和滤网结构去皮过滤网板的作用下把胡椒粒的外皮去掉，剩下白胡椒子。白胡椒子在过滤网的过滤后掉落在下方的接收容器中。

1.2  工作流程图

胡椒串从入料口进入脱粒机构，经过脱粒转轴筢子的甩打，胡椒粒与胡椒柄脱离，掉入连接板通道中，在重力倾斜作用下，胡椒粒掉落于去皮机构中，经过碾压转轴片的挤压与去皮过滤网的作用把胡椒的外皮强行去掉，得到去皮的胡椒子，且胡椒子掉落在接收容器中（图2）。

2  主要结构设计

2.1  脱粒机构的设计

脱粒机构及去皮机构是设计的关键部件。脱粒机构由脱粒转轴筢子及金属滤网结构的脱粒筛板结合而成，胡椒串上的胡椒粒在脱粒转轴筢子（图3）[3]的击打下与胡椒串分离，掉落在脱粒机构的脱粒筛板（图4）的凹槽中，脱粒机构的过滤网直径为8.5 mm。经过脱粒筛板的过滤后，胡椒粒掉落到连接作用的导料板，由导料板将胡椒粒传送到去皮机构的碾压桶中。

2.2  去皮机构的设计

去皮机构由碾压去皮转轴（图5）及一个由底部是滤网结构的桶结合而成。胡椒粒从连接板上往去皮机构掉落，掉落于过滤桶的底部，过滤桶的底部有许多直径5.5 mm的小孔，且碾压板离过滤板有1.0 mm的间距。在碾压转轴的挤压作用下，胡椒粒的外皮被退掉，去皮了的胡椒粒掉落在正下方的接收容器中。

2.3  安全防护的设计

考虑到工作的安全，给脱粒机构和去皮机构加上了一层铁皮层。这样不仅起到了安全防护的作用，而且还能防止胡椒粒在受到机器力的作用下飞溅出来，防止不必要的生产浪费。

2.4  动力部件的选择

设计动力部件采用的是电动机传动，因为针对的对象是胡椒，未经晒干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以电动机作为动力系统。结合设计的综合因素考虑，选择电动机的转速为1 000 r/min[4]，并且选择电动机有以下优点：电动机比较轻巧，在搬运过程中减少工作强度;电动机工作的时候噪音较小，对人的听觉损害小;电的成本较低，节约生产成本，操作简单;对于文化程度不是很高的农民只需要知道控制开关，以及下料和收料就可以。

2.5  制作材料的选择

用于脱粒的筢子必须具有良好的耐磨性、良好的冲击韧性且不易变形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在选择制作机器的材料时，必须要考虑到腐蚀的情况，故可以选择不锈钢材料制作。在制作机器的其他部件时也应该考虑到腐蚀的情况，均采用不锈钢材料制作，采用一般的不锈钢即可。

在碾压去皮转轴的材料选择上应要考虑到胡椒的硬度不够大，所以此材料要有一定的柔性，否则胡椒会被碾压破裂，并且要有一定的抗腐蚀能力，且考虑其经济因素与实用因素，所以可以采用铁素体不锈钢材料制作。

3  试验结果与分析

在设计的过程中，为了得到胡椒直径，在郊区外的胡椒种植场摘取了一些成熟的胡椒串，并进行测量。通过多次测量得出，未经去皮的胡椒粒的直径最大约8 mm[5]，且胡椒粒近圆形。所以将脱粒机构的滤网结构的孔设计成8.5 mm， 以便于未脱皮的胡椒粒通过。同时测量得出，经过去皮的胡椒粒最大直径约5.5 mm，最小直径约5.1 mm。故所设计的去皮机构的去皮过滤网板的孔设计为5.5 mm。试验结果见表1。

4  小结

经过模拟试验得出，设计的碾压式胡椒脱粒去皮机能够完成胡椒的脱粒、去皮工作，且运作流畅，操作方便，完全满足胡椒的脱粒及去皮的要求，并且结构简单，成本低廉。

设计的实现不仅降低了人工劳动强度，大大提高了胡椒脱粒去皮自动化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中国热带与亚热带地区胡椒种植农民的收益，在中国胡椒产业发达地区拥有广阔的市场前景。

参考文献：

[1] 杨  珺.胡椒属植物中有止痛和抗菌成分[J].科学，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 机械绘图[M].广州：华南理工大学出版社出版，2009.

[3] 宁  涛，王  飞，岳荣刚.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4] 孙  恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念钊.互换性技术测量[M].第六版.北京：中国质检出版社，2012.

（责任编辑  王晓芳）

考虑到工作的安全，给脱粒机构和去皮机构加上了一层铁皮层。这样不仅起到了安全防护的作用，而且还能防止胡椒粒在受到机器力的作用下飞溅出来，防止不必要的生产浪费。

2.4  动力部件的选择

设计动力部件采用的是电动机传动，因为针对的对象是胡椒，未经晒干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以电动机作为动力系统。结合设计的综合因素考虑，选择电动机的转速为1 000 r/min[4]，并且选择电动机有以下优点：电动机比较轻巧，在搬运过程中减少工作强度;电动机工作的时候噪音较小，对人的听觉损害小;电的成本较低，节约生产成本，操作简单;对于文化程度不是很高的农民只需要知道控制开关，以及下料和收料就可以。

2.5  制作材料的选择

用于脱粒的筢子必须具有良好的耐磨性、良好的冲击韧性且不易变形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在选择制作机器的材料时，必须要考虑到腐蚀的情况，故可以选择不锈钢材料制作。在制作机器的其他部件时也应该考虑到腐蚀的情况，均采用不锈钢材料制作，采用一般的不锈钢即可。

在碾压去皮转轴的材料选择上应要考虑到胡椒的硬度不够大，所以此材料要有一定的柔性，否则胡椒会被碾压破裂，并且要有一定的抗腐蚀能力，且考虑其经济因素与实用因素，所以可以采用铁素体不锈钢材料制作。

3  试验结果与分析

在设计的过程中，为了得到胡椒直径，在郊区外的胡椒种植场摘取了一些成熟的胡椒串，并进行测量。通过多次测量得出，未经去皮的胡椒粒的直径最大约8 mm[5]，且胡椒粒近圆形。所以将脱粒机构的滤网结构的孔设计成8.5 mm， 以便于未脱皮的胡椒粒通过。同时测量得出，经过去皮的胡椒粒最大直径约5.5 mm，最小直径约5.1 mm。故所设计的去皮机构的去皮过滤网板的孔设计为5.5 mm。试验结果见表1。

4  小结

经过模拟试验得出，设计的碾压式胡椒脱粒去皮机能够完成胡椒的脱粒、去皮工作，且运作流畅，操作方便，完全满足胡椒的脱粒及去皮的要求，并且结构简单，成本低廉。

设计的实现不仅降低了人工劳动强度，大大提高了胡椒脱粒去皮自动化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中国热带与亚热带地区胡椒种植农民的收益，在中国胡椒产业发达地区拥有广阔的市场前景。

参考文献：

[1] 杨  珺.胡椒属植物中有止痛和抗菌成分[J].科学，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 机械绘图[M].广州：华南理工大学出版社出版，2009.

[3] 宁  涛，王  飞，岳荣刚.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4] 孙  恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念钊.互换性技术测量[M].第六版.北京：中国质检出版社，2012.

（责任编辑  王晓芳）

考虑到工作的安全，给脱粒机构和去皮机构加上了一层铁皮层。这样不仅起到了安全防护的作用，而且还能防止胡椒粒在受到机器力的作用下飞溅出来，防止不必要的生产浪费。

2.4  动力部件的选择

设计动力部件采用的是电动机传动，因为针对的对象是胡椒，未经晒干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以电动机作为动力系统。结合设计的综合因素考虑，选择电动机的转速为1 000 r/min[4]，并且选择电动机有以下优点：电动机比较轻巧，在搬运过程中减少工作强度;电动机工作的时候噪音较小，对人的听觉损害小;电的成本较低，节约生产成本，操作简单;对于文化程度不是很高的农民只需要知道控制开关，以及下料和收料就可以。

2.5  制作材料的选择

用于脱粒的筢子必须具有良好的耐磨性、良好的冲击韧性且不易变形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在选择制作机器的材料时，必须要考虑到腐蚀的情况，故可以选择不锈钢材料制作。在制作机器的其他部件时也应该考虑到腐蚀的情况，均采用不锈钢材料制作，采用一般的不锈钢即可。

在碾压去皮转轴的材料选择上应要考虑到胡椒的硬度不够大，所以此材料要有一定的柔性，否则胡椒会被碾压破裂，并且要有一定的抗腐蚀能力，且考虑其经济因素与实用因素，所以可以采用铁素体不锈钢材料制作。

3  试验结果与分析

在设计的过程中，为了得到胡椒直径，在郊区外的胡椒种植场摘取了一些成熟的胡椒串，并进行测量。通过多次测量得出，未经去皮的胡椒粒的直径最大约8 mm[5]，且胡椒粒近圆形。所以将脱粒机构的滤网结构的孔设计成8.5 mm， 以便于未脱皮的胡椒粒通过。同时测量得出，经过去皮的胡椒粒最大直径约5.5 mm，最小直径约5.1 mm。故所设计的去皮机构的去皮过滤网板的孔设计为5.5 mm。试验结果见表1。

4  小结

经过模拟试验得出，设计的碾压式胡椒脱粒去皮机能够完成胡椒的脱粒、去皮工作，且运作流畅，操作方便，完全满足胡椒的脱粒及去皮的要求，并且结构简单，成本低廉。

设计的实现不仅降低了人工劳动强度，大大提高了胡椒脱粒去皮自动化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中国热带与亚热带地区胡椒种植农民的收益，在中国胡椒产业发达地区拥有广阔的市场前景。

参考文献：

[1] 杨  珺.胡椒属植物中有止痛和抗菌成分[J].科学，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 机械绘图[M].广州：华南理工大学出版社出版，2009.

[3] 宁  涛，王  飞，岳荣刚.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4] 孙  恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念钊.互换性技术测量[M].第六版.北京：中国质检出版社，2012.

（责任编辑  王晓芳）