菇娘摩擦脱皮机的设计与试验

李　昕，冯海新，刘　珊，刘婷婷，张　顺，张春芝

（黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江　大庆　163319）

菇娘摩擦脱皮机的设计与试验

李昕，冯海新，刘珊，刘婷婷，张顺，张春芝

（黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江大庆163319）

针对目前人工菇娘脱皮劳动强度大、效率较低，不能满足大规模生产需求的现状，进行了菇娘摩擦脱皮机的设计与试验。设备通过毛刷与凹凸杯体内壁相对运动产生摩擦力对菇娘进行脱皮。试验分析了设备摩擦脱皮的影响因素，得出菇娘皮含水率、电机功率等因素影响最大。并通过样机试验，得出在菇娘皮含水率1.80%、电机功率95W条件下脱皮率可达85%，脱皮损伤率11%。

菇娘；摩擦；脱皮

菇娘果（拉丁学名为：Calyx seu Fructus Physalis），亦称菇茑，又叫锦灯笼，为一年生茄科植物。菇娘的浆果是一种食用与药用为一体的高级新型营养保健“草本水果”，有清热解毒、镇咳、润喉、利尿的功能。成熟浆果，鲜食味道甜酸适口、风味极佳，也可制罐头、果汁、果茶和酿酒，是营养丰富的滋补品［1，2］。随着菇娘及其衍生品受到人们的热烈追捧，菇娘的种植面积和规模也在不断地扩大。无论是做饮品还是直接食用都要将果皮与果实分离，目前菇娘果皮分离主要为人工脱皮为主，劳动强度大，并且效率较低，不能满足大规模生产需求。目前国内外仍没有适用于菇娘脱皮的机械，为此本文进行了菇娘摩擦脱皮机的设计与试验［3］。这对实现菇娘脱皮的机械化，提高工作效率，减轻劳动强度，降低生产成本有着重要的意义。

1　菇娘摩擦脱皮机的主要结构与工作原理

1.1 主要结构

菇娘摩擦脱皮机主要由毛刷、缸筒、硅胶、电机组成，将干燥后的菇娘人工投入缸筒中，电机带动毛刷转动，在摩擦力的作用下将菇娘皮脱掉。其结构如图1所示。

图1　菇娘摩擦脱皮机Fig1-1.The friction type peeling machine of Mushroom

1.2 工作原理

通过菇娘在缸筒内与毛刷的相对旋转运动，利用摩擦原理将其外皮剥落。圆筒内壁采用硅胶材料制成，壁面上雕刻有均匀的凹槽，具有很好的摩擦性，且食用级硅胶对身体无害。毛刷是羊毛材质，较软，在与菇娘接触时对其果实损伤小。

2　材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 试验原料

黄菇娘，购买于淘宝网及市场。

2.1.2 主要仪器

电子分析天平，JAR2140，梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司。电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9145A，上海森信实验仪器有限公司。菇娘摩擦脱皮机，试验自制。

2.2 试验方法

2.2.1 预处理方法

将菇娘采用鼓风干燥机进行干燥，使其外皮干燥而不影响果实的水分流失。采用分样控制干燥时间、干燥温度来完成材料表皮的干燥。

2.2.2 菇娘皮含水率对菇娘脱皮率的影响

将预处理好的菇娘随机选取放入缸筒中，电机功率为95W，分别测出菇娘含水率为1.65%，1.70%，1.75%，1.80%，1.85%，1.90%时菇娘脱皮率，得出最佳含水率。

2.2.3 电机功率对菇娘脱皮率的影响

将预处理好的菇娘随机选取放入缸筒中，菇娘皮含水率为1.80%，分别测出电机功率为85W，90W，95W，100W，105W（设备档位）时菇娘脱皮率，得出最佳电机功率。

3　结果与分析

3.1 菇娘皮含水率对菇娘脱皮率的影响

固定电机功率为95W，测定菇娘皮含水率为1.70%，1.75%、1.80%，1.85%，1.90%时菇娘的脱皮率，考察菇娘皮含水率对菇娘脱皮率的影响。

由此可以看出菇娘皮含水率越低，菇娘的脱皮率越好。这是因为菇娘皮的含水率越低，与毛刷、内壁之间的摩擦效果越好，更利于将皮磨碎脱除。但菇娘皮含水太低，会导致菇娘果实含水率下降，影响果实品质，所以菇娘皮含水率在1.80%时，效果最佳。

3.2 电机功率对菇娘脱皮率的影响

菇娘皮含水率为1.80%时，考察电机功率分别为85W，90W，95W，100W，105W时对菇娘脱皮率的影响。

由此可以看出电机功率越大菇娘的脱皮率越好。这是因为电机功率越高，毛刷转动越快，加大了菇娘皮与毛刷、内壁之间的摩擦，更利于菇娘皮的磨碎脱除。但电机功率太大会对菇娘果实揉搓力过大，破坏果实的品质，因此，电机功率在95W时效果最佳。

3.3 验证实验

将本次得到的最佳方案进行3次验证性试验，以确保实验的准确性和真实性。

脱皮质量是指脱皮机脱皮的干净与否，也就是说菇娘皮与果实经过脱皮处理后分离的情况。脱皮率是评估脱皮机脱皮质量的一个非常重要的指标，脱皮率等于菇娘完全脱皮粒数与总处理粒数的比值。通过随机选取一定数量的脱皮处理菇娘果实，调查完全脱皮的粒数与总处理粒数，计算脱皮率，见表1。结果表明，所设计的菇娘脱皮机的脱皮率可达85%以上。

表1 脱皮质量实验数据

从验证性实验可以看出最佳方案处理后脱皮率变化并不大，说明实验是比较成功的。

3.4脱皮损伤率

脱皮损伤率是指设备对果实损伤的评价。通过随机取样调查脱皮机脱皮的菇娘总数与损伤果实数并计算损伤率，见表2。结果表明脱皮损伤率在11%左右。

表2 脱皮损伤率实验数据

4　菇娘摩擦脱皮机设计

4.1 脱皮机一代

在初次设计中，菇娘摩擦脱皮机的转动部件为胶辊，这种胶辊硬度太高，在脱皮实验时，导致菇娘脱皮损伤严重。而且筒内壁也较硬，内壁的凹凸很小，使得菇娘脱皮过程中摩擦力不足，脱皮效果很不理想。

4.2 脱皮机二代

对第一代脱皮机进行改进，将胶辊改为毛刷，使转动部件与菇娘接触力变小，摩擦力增强；并在固定缸筒内壁粘贴上表面凹凸的硅胶，增大了与菇娘接触摩擦力，提高了脱皮率。

通过多次实验，所设计的菇娘摩擦脱皮机工作比较稳定，脱皮率在85%以上，菇娘果实脱皮损伤率在11%左右。具体结构如图1。

5　结论

5.1 菇娘摩擦脱皮机设计结论

（1）本设备利用摩擦原理，菇娘在旋转毛刷的带动下与缸筒内壁产生相对运动，通过相互间的摩擦使一定含水率的菇娘皮粉碎脱落。

（2）毛刷的材质是猪毛或羊毛，质地较软且无毒害。

（3）缸筒内壁粘贴表面均匀凹凸的硅胶，属食品级，质地较软且无毒害。

（4）设备整体设计结构简单、操作方便、脱皮率较高、果实损伤率较低。

（5）不足之处为，只能将菇娘皮摩擦粉碎脱落，不能去除菇娘果实根部梗。

5.2 菇娘摩擦脱皮机试验结论

（1）菇娘皮含水率对菇娘脱皮影响最大，含水率越小脱皮效果越好，但含水率太低导致菇娘果实失水严重，品质下降，因此最佳含水率为1.80%。

（2）电机功率对对菇娘脱皮影响不大，加快了脱皮速率，但功率太大会使菇娘果实揉损严重，因此最佳电机功率为95W。

［1］岳云飞，何丽，张金龙，等.锦灯笼的药材鉴别分析［J］.黑龙江医药，2000（4）：234.

［2］丰利，高倩倩.酸浆和甜菇娘的营养成分分析［J］.安徽农业科学，2012（33）：16113-16114+16142.

［3］徐磊，郭艳玲，郑佳宝，等.菇茑脱皮机的设计与试验［J］.森林工程，2014（5）：90-92.

The Design and Test Offriction Peeling Machine for Mushroom Niang

Li Xin， Feng Haixin， Liu Shan， Liu Tingting， Zhang Sun， Zhang Chunzhi
（College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319，China）

The design and test of friction peeling machine for Mushroom niang was carried out， in order to improve the current status of labor-intensive， low effciency， and unsatisfying the need of large-scale production，.The machine peels Mushroom niang through the friction generated by relative movement between the brush and uneven cup body wall.The factors of influencing friction peeling process were analyzed in this study.Conclusions can be drawn that the peel moisture content of Mushroom niang and the motor power had the signifcant infuence on the peeling effect.Through the prototype test， the peeling rate is 85% and the peeling damage rate is 11% when the moisture content is 1.80% and the motor power is 95 W.

mushroom niang； friction； peeling

黑龙江八一农垦大学创新训练项目；项目编号：XC2015042。

李昕（1995-），女，黑龙江汤原人，本科；研究方向：园产品加工及设备。张春芝（1971-），女，山东冠县人，副教授。