ヒシ用複合皮むき機の設計と実験

May 29, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2393 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ヒシは中国の特徴的な水生野菜で、生の果物の皮をむく需要が急増しています。 手動皮むきの高い労働力と低効率という既存の問題を目的として,回転ナイフを使用して芽と根を除去し,差動摩擦ベルトを使用して側皮を除去する複合ヒシ皮むき機を設計した。 皮むき機の性能は、プロヴァンス湖北省小甘産のヒシの実でテストされました。 供給質量２００ｇ、回転数１０ｒ／ｍｉｎの条件で、切断速度を影響因子とし、芽と根の切断速度を評価指標とした単一因子試験を実施した。 結果は,回転ナイフの切断速度が1.2m/sのとき,ヒシの芽と根の新鮮な果実の切断率がそれぞれ79.04%と83.77%であることを示した。 差動摩擦ベルトでは線速度の高低を影響因子とし、評価指標としてサイド剥離除去率を用いた。 サイドピール除去率は、高速線速度２．１ｍ／ｓ、低速線速度１．５８ｍ／ｓで８４．９３％であった。 機械全体の性能を評価した結果、結合ヒシ皮むき機の作動損失は43.03%、総合皮むき率は77.43%で、設計要件を達成した。 この研究はヒシ皮むき装置の研究開発の参考となる。

エレオカリスとしても知られるヒシは、中国で重要な水生野菜の 1 つです。 湖北省、広西チワン族自治区、浙江省、湖南省などに広く植えられており、総面積は 50,000 平方メートルで、ヒシの生果実の年間生産量は 60 万～80 万トンです 1,2。 現在、国家農村活性化戦略の実施と「一県一産品」の県経済発展のニーズを中心に、広西チワン族自治区、湖北省などでヒシの栽培が急速に発展している3,4,5。 皮をむいた後の新鮮なヒシは、果物の砂糖漬けや缶詰の加工に使用でき、より高い経済価値を達成できます6,7。 しかし、ヒシの皮むきは依然として主に手作業で行われており、労働集約度が高く、効率が低く、生産コストが高いため、産業発展の要件を満たすことが困難です。 ヒシ産業の発展において、皮むき技術がボトルネックの一つとなっている。

国内外の学者は、主に化学皮むき、蒸気皮むき、機械皮むきなどを含む一般的な果物や野菜の皮むき技術8、9、10、11を研究してきました12、13、14、15。 蒸気で皮を剥くとヒシは調理されてしまい、新鮮な風味が失われるため16,17、この方法は現実的ではありません。 ケミカルピーリングは灰汁に浸します。灰汁は廃液によって非常に汚染されており、灰汁が残留しやすく、食品の安全性に影響を与えます18、19、20。 機械的皮むきは、果物や野菜に最も早くから最も長く適用されている皮むき方法であり、より効率的で環境に優しい方法でもあります21、22、23。 ケミカルピーリングやスチームピーリングは一度に大量の対象果実を投入できるため、高い作業効率が得られます。 しかし、現状ではパルプの熟成や有害な液体残留の問題は解決できていません。 機械的な皮むきは果物に潜在的な安全性と健康上の危険を引き起こすことはなく、食品要件を満たしています。 したがって、皮むき業界は一般に機械に焦点を当てています。たとえば、ナイフで切断して回転させて摩擦供給するタケノコの皮むき機を設計した曹成茂のような、タケノコの皮むきを機械化した24。 Zeng Rong は、新鮮なハスの種子用のマルチチャンネル統合型脱皮機を設計しました。 マルチチャンネルプロファイリング溝ホイールを使用して、新鮮なハスの種子の単一排出、内部および外部カッターの円形切断、ローリングシェルと穀粒の分離を実現し、新鮮なハスの種子の脱殻を実現しました25。 Yu Guohong は、より優れたサツマイモの皮むき性能を達成するために、サツマイモの物理的特性に基づいて柔軟な適応プロファイリング サツマイモの皮むき器を設計しました26。 Xu Xieqing は、手作業を減らし、皮むき効率を向上させるために、ウォーター ジェット皮むき法に基づいた生のハスの種子皮むき機を設計しました27。