圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机设计与实践

林静,叶石华

（茂名职业技术学院 机电信息系，广东 茂名 525000）

龙眼成熟于高温潮湿季节，其收获期短，易腐烂变质，因此对龙眼深加工制成桂圆肉成为重要产业，桂圆肉具有补血养颜、益智宁神功效，其中灯笼桂圆肉价格是普通桂圆肉的3倍，产品附加值高。在深加工过程中，对龙眼脱壳去核是最主要的工序。国外目前没有适用于龙眼集脱壳去核一体自动化设备，国内的龙眼脱核脱壳设备或功能单一，或果肉果汁损失率高，或针对果酒加工得到碎肉，均不能满足灯笼肉的加工要求，目前的灯笼桂圆肉加工仍通过人工去核脱壳，效率较低，且季节性用工的特点导致工人难招、成本高，产能不足。因此，设计一种灯笼龙眼肉自动化加工设备，对提高效率，降低成本，增加产能具有重要意义。针对灯笼龙眼肉的加工要求，设计关键脱壳、去核、刀具及工艺，完成龙眼的人工定向下料、传送定位、自动脱壳去核以及对壳、肉、核的分别收集，脱壳去核过程中对果肉损伤小，肉汁损失少，可得到优质的灯笼龙眼肉。与现有技术相比，设计的机器通过去蒂来形成破口，龙眼蒂部是果壳、果核、果肉的连接部位，此连接部位几乎无果肉，采取蒂部开口抓核去核工艺，刀具从龙眼蒂部插入果核进行抓核，可以减少果肉损伤与果汁的流失，在形成破口时不会造成果肉的损失，最大限度的保证果肉的完整性。

1 圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机总体方案设计

本文设计的圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机，主要由驱动装置、转盘、龙眼夹紧座、割壳工位、去蒂去核工位、吹出装置、顶壳电机、龙眼核收集孔、果核收集槽、引导槽、传感器、指示灯构成，如图1所示。

具体设计方案如下：驱动装置驱动设有若干个定位通孔的转盘，通孔处设有用于夹紧龙眼的龙眼夹紧座，沿转盘的转动方向依次设有割壳工位、去蒂去核工位和吹出装置，转盘设有用于将龙眼果壳顶出的顶壳电机，以及供龙眼果核掉落的龙眼核收集凹口，顶壳电机位于转盘的下方，并对应于龙眼夹紧座的位置；转盘的下方设有用于承接掉落的龙眼核的果核收集槽；龙眼夹紧座包括一个弹性材料制成的管状体，管状体的顶端设有沿管状体轴向延伸的若干条收缩缝；管状体的顶端设有环绕管状体的弹簧槽，弹簧槽内安装有弹簧；吹出装置由气源以及与气源连接的吹管构成，吹管位于转盘的上方，吹管的吹出端朝向于转盘的外侧；该鲜果龙眼自动脱壳去核机还设有探测转盘位置，以向驱动装置发出位置信息，从而使转盘停留在预定位置的传感器。

图1 圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机示意图

2 圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机关键工艺技术设计

当龙眼夹紧座连同其上夹紧的龙眼随着转盘运行到割壳工位时，转盘停止，压紧电机的推杆伸出，利用压板将龙眼向下压紧在龙眼夹紧座上，此时割壳刀正对龙眼，然后割壳电机的推杆杆缩回，在割壳弹簧的作用下，割壳刀压紧于龙眼上；电机带动刀架旋转，割壳刀绕龙眼一圈，将龙眼壳割出环形裂缝，完成果壳的环割。最后电机将割壳刀调整至龙眼夹紧座的侧方，以避免割壳刀干涉到龙眼夹紧座的前行，转盘继续转动，带动龙眼夹紧座行进至去蒂去核工位。

当龙眼夹紧座连同其上的龙眼（此时已实现龙眼壳的环割）随着转盘运行到去蒂去核工位时，转盘停止转动，抓核电机的推杆向下伸出，带动抓核插管向下移动，从而使抓核插管的抓核插针插入龙眼的果核，将果核抓牢；然后割蒂气缸的推杆向下移动，使得割蒂刀在圆形板、割蒂弹簧的作用下向下移动，割蒂刀的底端插入果蒂，此时割蒂电机带动割蒂刀转动，从而使果蒂与果核分离；果蒂被分离后，割蒂气缸的推杆向上移动，从而将割蒂刀复位（高于龙眼所在的高度）；然后抓核电机的推杆向上缩回，带动抓核插管连同果肉、果核向上移动，而龙眼壳的下部分是被夹紧在龙眼夹紧座中的，因此龙眼核连同果肉会与龙眼壳的下部分分离，实现肉壳分离；在继续向上移动的过程中，果肉被退肉圈所阻挡，由于退肉圈的内径比龙眼核的外径大，但比龙眼肉的外径小，因而可实现肉核分离，果肉掉落，同时果核会随着抓核插管继续向上移动。最后，退核气缸的推杆向下伸出，当果核接触到推杆端部固定的顶核针时，果核就会在顶核针的阻隔下与抓核插管的抓核插针分离。

抓核电机带动空心抓核刀向下移动插入龙眼核，同时割蒂电机向下移动，使割蒂刀在弹簧的作用下插入果蒂，同时电机带动割蒂刀转动实现果蒂与核分离，分离后割蒂刀复位，然后抓核电机带动抓核刀连同果肉、果核向上移动；在上移过程中，果肉被退肉圈所阻挡，果核通过实现肉核分离，果肉掉落；同时果核随着抓核刀继续向上移动，退核电机伸出，果核接触到顶核针时，果核与抓核刀分离，实现退核。图2为肉核分离的图解过程。

图2 肉核分离过程

3 结语

本文提出了一种圆盘式鲜果龙眼自动脱壳去核机，实现鲜果龙眼的自动脱壳去核，以提高效率和降低成本,机器应用于项目合作企业数据显示，经济效益方面：2017年龙眼机开始使用，配备两名操作工人日工作10小时，加工龙眼250kg，该年加工80天，共加工龙眼鲜果20吨，制成桂圆肉2吨，销售收入16万元。完成同样的加工量，全人工加工需要10名工人，日工作10小时，加工80天完成，按人工150元/天，全人工加工需要人工费12万。使用机器加工，考虑机器成本2.5万元，人工成本2.4万元，电力成本0.2万元，年节省约6.9万元。

2018年由于龙眼产量小，共加工68天，共加工龙眼鲜果17吨，生成桂圆肉1.7吨，销售收入13.6万元。完成同样的加工量，全人工加工，需要10名工人，日工作10小时，加工68天完成，按人工150元/天，全人工加工需要人工费10.2万元，使用机器加工，人工成本2.2万元，电力成本0.18万元，2107年节省成本约7.82万元。两年共约成本14.72万元，效益明显。

社会效益方面：机器的投入使用，缓解了企业因季节性用工，用工难且成本高的问题，有利于企业扩大生产规模，增加产能，减少鲜果浪费，增加果农收入，促进企业品牌化发展。