ISSN 1557-4571
2010學術期刊公司
果蔬切絲去皮機的設計與開發
摘要:為了節省水果切絲和去皮的時間，在水果加工中需要水果粉碎機和去皮機。尤其是做沙拉或者裝飾的時候(如果菜有裝飾的話)，絲巾就顯得尤為重要。在具體的裝修過程中，需要合適的擦線器。這對於食品(加工)企業以最小的成本運營公司是非常重要的。手工剝皮浪費時間，並且可能需要幾個工人來完成這項工作，從而增加了公司的運營成本。因此，在本研究項目中，設計了壹種具有擦絲和剝皮功能的機械設備。這臺新機器適合家庭使用。它體積小，重量輕，便於攜帶和存放。它的零件包括鉗子、鋼絲鉗、剝皮刀片、移動手柄和壹把末端切割刀。通過對所選水果進行機器自動切絲去皮和人工切絲去皮的實驗，結果表明，機器可以切絲多種果蔬，與人工去皮相比，可以節省94%的時間。
關鍵詞:水果切絲去皮機，切絲去皮，水果蔬菜。
序
水果或蔬菜的切絲對於獲得優質的粉碎產品非常重要。在目前的市場上，有各種不同形狀和大小的碎紙機，每個碎紙機都包含幾個不同的刀片。選擇合適尺寸的鏟刀是機器特定用途的關鍵。根據Sharon和Christine E2在2000年發表的意見，圓孔越大，工作效果越好。然而，中情局2007年的報告認為，圓孔越小，最終產品越好。機器最好的壹面是用來擦絲的，應該用來擦那些結實、堅硬、有質感的食物(原料)。目前市場上可用的絲巾的設計是箱形的絲巾，有四個面，大小不壹，形狀各異。平板絲巾是直接做燉鍋或沙拉的好選擇。表面上具有幾排切割表面的平的或彎曲的金屬絲擦拭器是眾所周知的金屬絲擦拭器。壹般來說，這種工具的表面是有許多尖孔的金屬層，或者它配有切割槽，可以將食物材料切成碎片(Better Homes and Gardens，2003)。市面上加工果蔬用的絲擦，壹般都是手動的。
削水果就是把皮和果肉分開，果肉通常起保護作用。傳統的方法是用壹把鋒利的刀，刀片在果肉和皮膚之間施力，然後把它們分開。不同的水果有不同的形狀和大小，需要不同種類的機器來分別加工這些水果。因此，加工特定的水果需要使用特定的機器來最大限度地提高加工效率，例如剝橙子。削皮器會把殼剝掉(會有壹些果肉)。眾所周知，在削皮過程中，是用兩個相對應的刀片來保證並循環移動，以保證水果切片的平均大小。用來削蘋果、梨和其他水果的機器和設備很久以前就為人所知了。它們有不同的形狀。現在，市場上出售的水果削皮機是用來剝果皮光滑的水果，如橙子和西瓜。
根據Martin的研究(2000)，壹些削皮機配備了可移動的螺旋鉗，它有壹對用於夾緊水果或蔬菜的鉗子，壹個杯狀的刀片在水果的輪廓上移動，以剝下果皮。Askari (2005)說，雖然大多數水果的果皮厚度大致相同，但也有壹些果皮厚度不同，如橙子。外果皮和中果皮的厚度從花梗到其對應的極性花梗逐漸變化，這種厚度變化可達2-4毫米..
曾經有過很多機械化剝皮的設計，主要是用機床加工水果:把水果放在夾板中間，用壹個或多個固定的或旋轉的工具給水果剝皮，就像手工剝皮壹樣，把皮分開。類似的機器發明在工業應用上還有很多，適合削柑橘類水果，比如橙子。有些發明適合削菠蘿、甜瓜、芒果。還有壹些發明不僅適用於削某壹種水果，也適用於削多種水果。
就中小型削皮機而言，水果或蔬菜的兩端卡在旋轉支點和底座之間，由電機來回拉動。支架臂上的旋轉葉片也由同壹臺發動機驅動。而且刀片在水果或蔬菜的表面來回移動，使刀片接觸水果或蔬菜的表面(為了去皮)。這種削皮器在削皮和粉碎時無法將水果或蔬菜的兩端都削掉，用戶需要用小刀手動將其削掉，從而增加了勞動量。安裝壹對用於水果或蔬菜的端切刀片更實用。去皮後，不需要單獨取下去皮的蔬菜或水果進行端切。此外，這種類型的削皮機不包含任何特殊結構的電線擦拭裝置。火龍果，壹種奇異的水果，越來越受歡迎。這種水果的果皮有鱗片狀的結構，市面上的剝皮機不太容易剝下來。由於這種水果吸引了許多消費者的註意，這種水果的加工和這種水果飲料的生產正在流行起來。所以需要合適的削皮器來保證火龍果的去皮。
這項科研的目標是研制壹種適合家庭使用的切絲削皮機，體積小，重量輕，便於攜帶和存放。同時，也是為了開發壹種便宜但影響深遠的機械設備，用於中小型水果或蔬菜的系統化加工。
材料和方法
這個R&D設計始於2008年，完成於2009年。
設計方法和原則
這臺機器是為切水果或蔬菜而設計的。它體積小，重量輕，便於攜帶和存放，適合家庭使用。
設計構思
本發明涉及壹種水果或蔬菜切絲去皮機，是壹種多功能機器，可以將水果或蔬菜切絲、去皮、切割。這三種功能的結合使其有別於市面上的其他碎紙機或削皮機。不管瓜果的皮有無鱗片，也不管瓜果的形狀是球形還是橢圓形，這種機器都能把皮剝掉，而且不用手工工具，省時省力。
特殊的機器部件被設計用來切碎水果或蔬菜，或者同時切碎水果和蔬菜。它們可以用來制作切碎或絲狀的水果和蔬菜，如切碎的胡蘿蔔和木瓜，這對制作沙拉和食物裝飾非常有用。這種機器除了具有切絲、削皮的功能外，價格低廉，用途廣泛，用於中小型水果或蔬菜的系統加工。
集擦拭、剝皮、切割三種功能於壹體，有利於減少加工時間。將這些處理過程合並成壹個處理過程的目的是降低操作成本。
概念選擇過程
表1解釋了結合三種功能的具體設計方法。
機械設備發展與可操作性研究
在該機的研發中，需要確立兩個重要的研究步驟。壹個是機械設備的制造與組裝，壹個是組裝機器的運籌學。
設備組裝
機器的前視圖如圖1所示，其組件包括壹個三叉戟、壹個推桿、壹個刮線器、壹個削皮器、壹個手柄和壹個終端切割器。這些主要部件的詳細設計說明見表1。整機采用不銹鋼材質(SUS316)。下面簡單介紹壹下它的結構:
表1:聯合工藝的詳細設計說明
所需工藝部件的功能
擦絲機給瓜果擦絲。
削皮器給瓜果削皮。
用切割端的切割刀將磨皮後的瓜果切開。
圖1:機器前視圖(正視圖)1:推桿2:三叉戟3:削皮器4:削皮器5:端刀6:開關7:安全罩8:手臂。
三腳架:三腳架放置在機身內，三腳架支撐著待削皮的水果，然後讓水果在三腳架上旋轉。
推桿:推桿與三腳架位於同壹軸柱上，位於另壹軸柱與三腳架相對的壹端。推桿可以通過螺母調節器上下移動。推桿將水果推近三腳架，保證水果在三腳架上正常轉動。
擦絲器:擦絲器安裝在可移動的桿上，其作用之壹是將水果或蔬菜，或水果蔬菜擦成絲，用於食物裝飾。
削皮刀:削皮刀安裝在手臂上，它的作用是給水果和蔬菜削皮。
手臂:手臂位於滑動柱上，平行於水果旋轉軸移動。手臂的壹端裝有削皮刀，用來削瓜果皮。利用彈性機構作用在手臂上，使手臂輕輕挨著水果，削皮器靠近水果。該臂確保削皮器在水果的外輪廓上移動，因此水果的皮可以被完全剝離。
端刀:端刀安裝在另壹個操作桿上，其作用是切斷水果的末端。
動力裝置:該機器使用電機動力。
運籌學
水果放在三腳架中心，推桿緊靠水果上端中心點，保護水果。然後，打開開關，啟動機器。向左旋轉開關按鈕，啟動刮絲器；向右轉動開關按鈕，啟動削皮器。壹旦機器啟動，下夾持器將轉向水果，同時，刮絲器或削皮器將開始平行於水果的垂直軸移動，以確保刀片與水果皮接觸。
水果或蔬菜的切絲是通過使用表面有孔的切絲機來完成的，而削皮是通過結合手臂和削皮器的功能來完成的，必須在水果的整個輪廓上完成。水果或蔬菜成功去皮或切絲後，水果的兩端將被移動端切割刀片切斷。為了完成這個過程，絲綢擦拭器應該與旋轉的水果或蔬菜的表面接觸。
實驗測試
水果和蔬菜
妳可以在馬來西亞雪蘭莪州的當地市場買到許多水果，如木瓜、蘋果、橙子、梨、檸檬、紅色或白色的火龍果，以及許多蔬菜，如黃瓜、土豆和胡蘿蔔。將這些果蔬切絲去皮(實驗檢測)，並對削皮器(本文僅削皮刀片)的功效進行評價。
樣本量
樣品根據其高度(單位:cm)和直徑(單位:cm)確定。
剝離時間試驗
用這臺機器對所選的果蔬進行去皮，測試每個樣品所需的去皮時間。同時也用小刀進行手工剝皮，為了比較兩種剝皮方式所需的時間。所有耗時指標都是三次測試的平均時間。
機器測試
這臺水果機經歷了擦、削、切的測試過程。
結果和討論
擦拭絲綢
這是壹種可以自動切絲水果或蔬菜的機器，不管這種水果的果皮有沒有鱗片。圖3和4a-c顯示了壹些可以用這種機器切碎的水果和蔬菜，如木瓜、胡蘿蔔和黃瓜。
圖3:黃瓜切絲
圖4:切絲:(a)黃瓜切絲(b)胡蘿蔔切絲(c)木瓜切絲。
圖5:去皮後的結果:(a)木瓜(b)木瓜果肉(c)木瓜皮。
從圖3可以看出，這臺機器可以成功的將黃瓜做成片狀或絲狀產品。擦拭時間因原材料的形狀和尺寸而異。如果原料直徑在四至十厘米之間，擦拭時間為三到八秒(視原料高度而定)。擦拭過程可以根據需要繼續進行。
剝皮削皮很費時間。
這是壹種可以自動給水果或蔬菜削皮的機器，不管水果是圓形(球排)還是橢圓形。很多水果蔬菜都可以用這個機器去皮，比如木瓜。芒果和土豆。圖5a-c是剝離的壹些例子。
測試結果顯示，該機比人工去皮可節省94%的去皮時間(見圖6)。這對水果和蔬菜的加工非常有用。當然，脫皮時間也取決於皮質的大小和質地。體積小的水果去皮速度比體積大的水果快。比如土豆比橘子去皮快，因為土豆比較小，如表2所示。水果和蔬菜的手工去皮比機器去皮慢。所以，蘋果、檸檬、土豆用這種機器比92%以下的可以節省更多的去皮時間，這可能是因為皮的硬度不同。與果皮明顯較軟的火龍果相比，這種新機器在削蘋果等硬皮水果時效率更高。
機器特性
目前果蔬去皮切絲機的設計和發明是兩個獨立的機器。表3顯示了美國專利申請辦公室公開的壹些絲綢擦拭器和剝皮機，表4描述了與這種新設計的機器進行比較時的壹些類似的科技特征。2008年，這項新設計在馬來西亞申請了專利。說明這種新的機器設計集擦絲器、削皮器、切割機的功能於壹身，目前市場上還沒有這種機器。這臺新機器使水果或蔬菜的削皮變得高效。比如水果去皮後立即切絲，兩個過程在同壹個機器裏完成。表4還清楚地顯示了兩種機器之間的差異，這種新的鋼絲刮削和剝皮機簡化了它的許多優點。
結論
設計並組裝了壹種新型果蔬切絲去皮機。經測試，該裝置具有將蘋果、橙子、黃瓜、木瓜、土豆等中小型果蔬切絲去皮的效果。有了這種機器，水果或蔬菜可以成功地自動切成絲或片，並且還發現所選的水果和蔬菜可以令人滿意地去皮。但還有幾個方面需要改進，如在切割程序中加入靈敏的檢測儀器，進壹步的修改和改進將使其在商業操作中發揮新的潛力，作為通用的刮絲剝皮機，促進工序的改進。由於體積小，重量輕，這種新機器也適用於家庭使用和食品供應行業，如酒店。
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