甜叶菊茎叶分离机设计

2020-11-03韩晓冉焦秀芬马志凯

农业技术与装备 2020年10期

张博，周繁，韩晓冉，焦秀芬，马志凯，李浩

（1.河北农业大学机电工程学院，河北保定 071001；2.河北省农业项目规划中心，河北石家庄 050011；3.河北省曲周县农业农村局，河北曲周 057250）

甜叶菊别名糖草、甜菊，为菊科甜叶菊属的多年生草本植物，原产于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地[1]。甜叶菊叶片中含有甜菊糖苷，其甜度是蔗糖的300 倍，但热量仅为蔗糖的1/300，因此被誉为“天然糖精”[2]。而且没有食用蔗糖带来的负面影响。经过临床实验，甜叶菊甙糖对多种疾病有很好的药理作用，还对多种症状有良好的疗效，研究发现，它完全可以替代蔗糖[3]，1985 年卫生部批准了甜叶菊糖苷为不限量使用的天然甜味剂，又于1990 年批准了甜叶菊糖苷为医药用的甜味剂辅料[4]。上世纪50 年代，在全世界范围内开始大面积的推广种植。20 世纪80 年代初被引进我国，开始大范围推广种植[5]。随着相关政策的实施，我国甜叶菊种植面积不断扩大，据统计，目前我国已成为世界上甜叶菊生产面积最大的国家。另外，在江苏、福建、山东、甘肃等地[6]建成了甜叶菊的大型甙糖加工厂，我国也成为了甜叶菊甙糖的主要生产国和出口国，一些发达国家和地区，都需要大量从我国进口甜叶菊甙糖。2018 年我国甜菊种植面积达到1.81×104hm2[7]。甜叶菊作为一种天然健康的糖代替品被广泛应用于食品、医药和饲料加工等行业[8，9]，推广应用前景广阔。

在甜叶菊产业化发展中，脱叶环节机械化程度低已经成为甜叶菊机械化生产当中重要一项“卡脖子”的技术瓶颈问题，增加了劳动成本、降低收获效率，在集中收获季节仅靠人工不能满足大面积收获的茎叶分离需要，导致大面积的甜叶菊在收获后不能完成适时脱叶，造成有效成分流失降低了产品品质，交易时被迫降低品质降价。而且以往人力敲打脱叶不仅效率低下、而且脱叶效果不佳，茎秆残留，或叶未脱净现象严重，往往需要进行二次加工导致市场价格的下降和产业整体效益的下滑。由于种植面积大，在甜叶菊获后期遭遇了用工难的问题。由此看来，提高甜叶菊脱叶的机械化水平，实现适时脱叶，防止有效营养的流失，保证甜叶菊品质，为甜叶菊市场价格实现优质优价已势在必行。

1 甜叶菊茎叶分离机的组成及工作原理

甜叶菊整机结构如图1 所示。主要由1 机架，2 变速器护板，3 上盖 1，4 上盖 2，5 出风口上护板，6 分离滚筒，7 上盖3，8 排杂口护板，9 皮带轮护板，10 搅龙护板，11 输出绞龙，12 过滤装置，13 导流板，14 牵引轴，15 出风口侧板，16 导流调节板，17 轮胎，18 悬架，19 风机，20 喂料口，21 链轮，22V带，23 轮毂等部分组成。

该甜叶菊茎叶分离机采用拖拉机通过万向联轴器将动力传至本机花键轴，再通过V 带22 传动，将动力传输至喂料部分传动链20，分离滚筒6，过滤装置12，输出搅龙11 以及风机19 等部件，经过适当晾晒的甜叶菊通过喂料口20 喂入，喂料口有带刮板链条旋转将甜叶菊均匀输入至由分离滚筒6，挂板链条轴与喂料系统框架之间采用柔性连接以避免喂料口的甜叶菊发生堵塞，由喂料口20 输入的甜叶菊输入至旋转的分离滚筒，其内的螺旋分布的拨齿的高速旋转，使甜叶菊的茎叶分离，叶子通过分离滚筒6 的隔栅以及12 过滤装置由风机经出叶口吹出，茎秆通过分离滚筒6 的旋转逐渐由排杂口挤出，从而实现甜叶菊的茎叶分离。经田间试验测试，其主要性能指标如表1。

表1 甜叶菊茎叶分离机主要性能指标Tab.1 Main performance indexes of Stevia stem leaf separator

2 田间试验

该机于2020 年8 月28 日—9 月5 日在曲周县强新农机服务专业合作社和曲周县强新家庭农场甜叶菊示范基地经过了10 组不同脱叶量的田间试验，获得了10 组脱净率和含杂率的试验数据见表2。由表2 可知，该机的平均脱净率和平均含杂率分别为90%和22%，达到了预期效果。

3 结束语

本设计完成的甜叶菊脱叶机具有脱叶质量优、效率高、适应性强等特点，并可通过调速实现对不同品种及湿度甜叶菊最佳脱叶效果，可为甜叶菊产业化发展提供高效可靠的机械装备支撑，拓宽农民增收渠道。但在试验过程中发现本机中卷筒的高速击打会使过于干燥的叶子产生了一定的缺失，而没有足够干燥的叶子又存在少量没有脱离茎秆的问题，但其程度在可接受的范围内。