小型马铃薯去皮机的设计

小型马铃薯去皮机的设计

张增男

（山东协和学院 工学院，山东 济南）

[摘要] 针对市面上马铃薯去皮机具有去皮不完整、维修困难、皮屑在机体堆积等问题， 本文设计了一款适合于中小型饭店的马铃薯去皮机。该去皮机在圆盘设置波纹凸起同时涂上金刚砂，在筒壁内侧做成可拆卸式的金刚砂砂纸增加摩擦从而节约成本，维修更简便。在圆盘下方制作刮板，通过搅拌达到均匀分散作用进行高效去皮且能防止马铃薯皮在下方堆积，实现了在不停机的情况下排料。

[关键词] 去皮机；摩擦；马铃薯

马铃薯通常情况下，人们也将其称之为土豆，是一种常见的家常菜之一。而且马铃薯这种美食的做法多种多样，在形状上，既可以将其切成丝状，也可以将其切成片状或者是块状，在做法上，既可以炒着吃，还可以蒸着吃或者是炸着吃。受到人们的普遍欢迎。不管做成什么样式，大家都很爱吃。而且它也是厨房必备品之一。在当今的社会下，需要制造出一台更具有优势，去皮效率更高的机器来满足需求。

1.国内外研究现状

最初在英国，人们是通过简单的设备将土豆去皮，由于去皮时容易将土豆弄脏， 因此，他们大多都在河边进行加工。在这样的生产需要下1765年第一台来自德国的符合需求的半自动马铃薯去皮机研制成功了，尽管该产品是一台半自动机器，但是在那时却可以有效降低人工成本，经过6年的努力，他又研制出一款先进的去皮机械，该机械依靠回转动力进行去皮。不仅提高了加工效率，其适用范围也进一步扩大。马铃薯去皮机的发明和发展，也促进了与马铃薯外形相似食品机械的发展。在19世纪，该去皮机基本是是当时唯一可以对马铃薯进行去皮的机械。

对于马铃薯来说，将其制作成美味佳肴需要多个步骤，然而去皮是第一个而是最重要的一环，经过多年的发展，现在已经形成多种对马铃薯去皮的方法。主要包括人工法、化学法、辐射法、机械法以及蒸汽法。

尽管马铃薯去皮方法多种多样，但是使用最为广泛的还是机械去皮，然而，根据需求不同，机械去皮也分为多个种类，既有家庭使用的简单机械工具，又有批量加工使用的特种去皮机。对于特种去皮机械而言，目前国内也有多家企业在生产。并且其型号也多种多样，已经发展成为系列产。

在国内，王健是最早开始研究马铃薯去皮机的人员之一，经过多年的努力，王健终于在2002来研制出第一款马铃薯去皮机，从而将国内的手工去皮带入了机械去皮时代。随后，王健并没有止步于此，而是不断地进行研究改进，并研发出一款多功能去皮机。颜洪森以王健设计的去皮机为基础，进行设计研发了多款马铃薯去皮机，其最为典型的两款为四连杆传动机构的去皮机及六连杆传动机构的去皮机。而查建中则设计出一款凸轮传动机构的去皮机。总之，在大批科研人员的不懈努力下，国内在马铃薯去皮机上面的研究也越来越深入，其使用性能也更加符合市场需求，极大的促进了该行业的发展。

进入20世纪后，有人再次采用齿轮及连杆机构，制造出一款新型马铃薯去皮机，不幸的是对于该机械的资料描述少之又少。几乎是在同一时期，以麦吉为首的科研团队一改以往的做法，而是设计出一款全程由计算机控制的自动马铃薯去皮机。彻底解放的劳动力。在随后的发展过程中，运行操纵理论不断被运用到该机器。又进一步促进了其发展。

2.1马铃薯原料加工预处理工艺流程简介

（1）马铃薯的选择

对于马铃薯来说，可以将其按照不同的方法进行分级。例如根据马铃薯的大小对其进行大小分级，根据其成熟的程度对其进行成熟度分级，根据其外表色泽进行色泽分级。与其他水果蔬菜类似，大小分级是其最常见的分级方式，通常可以根据外观观察进行人工分级，也可以根据其重量进行机械分级。

（2）马铃薯的清洗

由于马铃薯生长在地下，并且在其生长过程中需要使用农药，因此，为了能够有效去除其表面的泥土以及农药，确保其表面的干净度，需要对其进行表面清洗。对于表面的泥土，只需要使用清水便可以将其清洗干净，但是对于其表面的化学药品，通常需要使用洗涤剂才可以将其去除。一般而言，对于果蔬类产品，其清洗方法多种多样，实际操作时应当根据其外形以及污染程度、污染类型选择合适的清洗方式。根据清洗的自动化程度，一般将其分为机械清洗与手工清洗两大类型。手工清洗是指纯粹依靠人工进行清洗，而机械清洗则需要配置相应的清洗设备。

（3）马铃薯的去皮

手工去皮：对于手工去皮而言，一般是指使用献公的刀具对其外表面进行一圈一圈的削皮，该方法的去皮效果较好，并且损失也比较小，其最大的不足在于效率太低，只适合于家里厨房使用。机械去皮：主要用于比较常见的水果蔬菜等原材料。碱液类的去皮：通过将马铃薯在碱液中浸泡，可以有效达到皮肉分离的目的因为碱液拥有很强的腐蚀性。对于去皮所使用的碱液，一般使用的是氢氧化钠溶液。需要注意的是，在进行碱液去皮时，需要严格控制碱液的浓度以及浸泡的时间，如果碱液浓度过高或者是浸泡时间过长，则会损害其果肉，如果碱液浓度过低或者是浸泡时间过短，则无法达到应有的去皮效果。热力去皮：热力去皮主要是依靠高温蒸汽进行去皮。在高温蒸汽作用下，马铃薯表面温度迅速上升，使其表皮与果肉进行分离，随后快速冷却，外皮即可有效去除。通过该方法进行去皮，不仅果肉损失较小而且不影响其色泽及风味。

3.1马铃薯去皮机的结构方案及原理

马铃薯去皮机械多种多样，但是能够完全满足市场相应需求的种类却不多，因此， 本次设计根据市场具体需求，确保所设计的机器在将马铃薯去皮后能够保持无污染、无破坏。另外，为了能够促使该机器的应用范围，还要确保其经济性。

两种去皮机的结构：

1. 卧式结构：主轴水平布置，其结构主要由滚筒，圆盘，机架和带传动构成。通过皮带轮的传动，带动马铃薯去皮机中间辊轴旋转，马铃薯去皮机中间辊轴上装有毛刷，当马铃薯通过入料口落在刷子上，通过辊轴的转动，毛刷与接住马铃薯的刷子不停刷洗马铃薯的表皮，从而达到马铃薯去皮机在清洗的过程中达到清理干净表皮的效果。

2. 立式结构：机筒、传动齿轮、电机、磨盘等构成。当物料从加料口落到旋转去皮机的圆盘凹凸表面时，用去皮机离心力作用被抛至去皮机圆筒壁，与去皮机筒壁粗糙表面摩擦达到去皮的目的。

综合以上两种结构，首先排除卧式，因为这种去皮机构只能实现一次喂料，待这批次全部去皮后，才能继续进行下一次喂料，也就是说喂料动作为间歇性的，降低了去皮效率。另外采用卧式去皮机，对果肉的去除量较多或者存在去除不充分的情况， 所以本设计采用立式去皮清洗的方案。

本次设计的去皮机主要由机筒、进水管、传动齿轮、电机、磨盘、出料口、机架等组成。因为考虑到马铃薯的大小较为均匀，皮薄，所以采用立式摩擦去皮的方法。

工作原理：身为一种典型的机械设备，本次所设计的马铃薯去皮机工作时，选择合适的电机， 通过电机带动齿轮转动然后带动涂有金刚砂的圆盘不断地进行旋转运动，而马铃薯进入磨盘后在离心力作用下不断地进行翻滚，并且在弹板作用下再次被弹回，和磨盘进行相互摩擦，在不断摩擦过程中被去皮。随后打入清水，经过一定时间后打开机筒侧门，马铃薯从侧门中排出，皮屑随水从出水管排出。本机器的一大优点是可以实现在不停机的情况下排料。打开出料口后，在不断旋转的离心力作用下，物料被排出机器。需要注意的是，为防止出料时水被溅出，应当在卸料前及时停止注水。

参考文献

[1]朱颖.马铃薯去皮机的设计[J].农业装备与车辆工程，2019，1(7):36-38.

[2] 濮良贵,陈国定,吴立言．机械设计[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2020：231-241.

[3]郑华，陆晨宝，常海斌.卷扬机自动化系统的设计与实现[J].自动化应用2014

[4] 马荣朝,杨晓清.马铃薯著余加工及对策[J]．食品与机械设备，2018，1(2)：1-2.

[5] 闻邦椿．机械设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2018：121-132.