工业用球形果蔬削皮机的研制及其应用.docx

1、 1工业用球形果蔬削皮机的研制及其应用杨李益，李秉璋，禹跃明（广州达桥食品设备有限公司，华南理工大学轻工与食品学院农产品加工设备研制基地）摘要：外观球形，高径比在 0.5-2.5：1 范围的果蔬称球形果蔬，有 100 多种，可分成大果、中果、小果、其它果四类。研制出光机电一体化机器，能对它们进行工业化削皮、去籽、去核。定型生产的大果削皮机兼容 26 种果蔬、中果削皮机兼容 20 种、小果捅核与切瓣机兼容 33 种，已工厂化应用并且国内外销售 200 余台。关键词：球形果蔬、削皮、去籽、去核、机电一体化、自适应功能、减损增收文章编号1 球形果蔬的含义、存量、出路球形果蔬是指外观球形，高径比在 0

2、.5-2.5：1 范围的水果、蔬菜、薯类，如苹果、橙子、哈密瓜、南瓜、甘薯、马铃薯等。目前中国规模种植果蔬有260 余种，其中 100 来种是球形果蔬年产量在 4 亿吨以上 1，它们遍布全国城乡，与十三亿人的饮食安全、营养保健、生活贫富息息相关，无人能置身于外。按外观球形果蔬可分为三类：美果、丑果、残果。一亩地产出的球形果蔬大致比例是：美果：丑果：残果7:2:1 。其中，美果卖相好易于鲜销；残果因霉烂或味道差不能加工食品；丑果仅因卖相差，尽管内在品质与美果相同甚至更好，也卖不掉，常常当垃圾丢弃，又浪费又污染，必须借助加工找回价值，关键是工业用果蔬去皮、去核、去籽机（简称三去机） 。广州达桥食品

3、设备有限公司，联合华南理工大学轻工与食品学院、机械与汽车工程学院、校办热处理厂，在收集、整理、分析、归纳国内外 100 多种球形果蔬及其制品的基础上，采用光机电一体化技术，历时八年，研制出了工业用大果削皮机（兼容 26 种果蔬，已获欧盟 CE 认证） 、中果削皮机（兼容 20种果蔬，已获欧盟 CE 认证） 、小果捅核与切瓣机（兼容 33 种果蔬） 、瓜果去2籽机等。已销往国内外二十多个国家和地区共 200 余台。为研制工业用球形果蔬“三去机”找到了新方法，为球形果蔬减损增收提供了新装备。公司常年备有样机，随时可以来厂试机。本文作一简单介绍。2 研制球形果蔬削皮机的必要性2011 年 中 国 果

4、 蔬 产 量 接 近 10 亿 吨 超 过 世 界 40%， 不 仅 产 量 全 球 第 一 ， 也首 次 超 过 粮 食 成 为 中 国 第 一 大 农 产 品 2。 如 此 大 宗 并 且 易 腐 败 的 绿 色 资 源 ， 鲜销 市 场 已 近 饱 和 ， 继 续 用 人 海 战 术 加 工 已 无 法 完 成 ， 致 使 卖 果 蔬 难 的 现 象 年 年发 生 ， 采 后 损 失 率 高 达 20%-25%， 年 损 失 超 过 千 亿 3， 必 须 用 机 械 化 流 水 线 破解 。果蔬机械化加工线一般有三段组成：预处理中间制造 杀菌包装。其中二段和三段已全面机械化，唯独预处理工

5、段落后，特别是“三去”即去皮、去籽、去核还基本用人工，不仅速度慢用工常占整线 60%以上，还是典型的脏、乱、差和血汗工种，刀子和果汁腐蚀伤人不可避免，招工越来越难，急需用效率高、兼容果种多、适应果蔬尺寸范围宽、加工三废少的机器代替。与中国相比，果蔬加工机械一直领先的欧洲、美国、日本，由于国土面积小、气候和消费习惯差别等原因，球形果蔬的品种和产量远没有中国多，定型的果蔬去皮、去核、去籽机也很少见。仅有菠萝去皮机、橙子去皮机等个别单机应用，但只能适应单一果蔬和狭窄的尺寸范围，而且原料浪费大，橙皮不能加工成九制陈皮等，不适合中国国情，背离资源节约、环境友好的低碳潮流。这意味着果蔬“三去”专用机械，中

6、国只能自主研制，无法引进仿制。中外文献查询、国内外专业工厂和展览会考查都证实了这个事实。球形果蔬削皮机是产地初加工装备，现在是低碳时代，单台机器每小时处理量不再是唯一指标，还须优先确保食品安全和质量、降耗减排等。工业时代先进的方法和机器今天可能落后甚至必然淘汰。目前常用的九种果蔬去皮方法3及效果比较如下，见表 1。表 1 现有工业用果蔬去皮方法比较序号效果方法果形保留味道损失营养损 失食 品安全性操 作安全性能源消耗辅料损耗三废排放去皮效率 说明1手工去皮很好 很少 很少 人体带菌污染难免刀伤、果汁腐蚀痛痒难免无 无 无 很慢 工资上涨必然淘汰2机械削皮很好 很少 很少 很好 很好 用电较少无

7、 无 快 达桥 2 台机器能削46 种果蔬3压榨去皮完全改变大 大 农残等污染难免很好 用电较多无 废渣很多很快 只能做果汁4碱液去皮好 很大 很大 工业碱污染难免又碱又热 电和蒸汽消耗很大用碱很多废水很多很快 污染严重必然淘汰5冷冻去皮好 少 少 好 好 电和蒸汽消耗较大无 废水较多一般 工业尚未应用 6 真空去皮 好 较少 较少 好 好 用电较多 无 废水较多 一般 只能用于桃、番茄7热力去皮好 较少 大 好 不好 电和蒸汽消耗很大无 废水较多快 只能用于桃、枇杷8酶法去皮较好 较少 较少 较好 好 电和蒸汽消耗较少用酶较多有废水快 只能用于少量柑橘9表面活性剂去皮较好 较少 较少 添加物

8、较多好 电和蒸汽消耗较少用配料多有废水快 只能用于少量柑橘由表 1 可知，九种工业用果蔬去皮方法中，机械削皮是最优的，因为削出来的食品高安全、高品质、无添加、无改形、降耗减排、绿色环保，不仅方便农村产地初加工，还适合城市鲜切配送。随着机器不断改进提速，其优越性将日益突显出来。3 工业用球形果蔬削皮机的基础研究为了研制出适合农村产地初加工和城市鲜切配送的果蔬削皮机，本研制做4了下述七个课题的研究，见表 2。表 2 本研制七个基础课题内容及结论序号 课题名称 主要研究内容 主要结论1 果蔬原料收集、整理、归类100 多种球形果蔬的分布、存量、单果重、果径、高矮、方圆、凹凸、弯直、软硬、标志性营养成

9、分和保健成分100 多种球形果蔬可分为大果、中果、小果、其它四类，为一机兼容多种果蔬找到了原料依据2 果蔬产品收集、整理、归类100 多种球形果蔬加工而成的果汁、果酒、果醋、果干、果片、果丁、果条、果块、果脯、蜜饯、凉果、果酱、果粉、果糕、果冻、罐头等除果汁、果酱、果粉能用带皮压榨或打浆去皮外，其余果蔬加工都要求“果形无改去皮” ，为削皮机找到了市场依据3 果蔬削皮器械收集、分析 厨房、作坊、家庭、街路边摊贩用的刀、叉、简单削皮机械工业用果蔬削皮机要求快而且八小时连续运转，厨房用削皮机无法做到，家庭用机器、刀、叉更不行4曾用过的果蔬去皮机收集和分析碱液去皮机、热力去皮机、菠萝去皮机、橙子去皮机

10、等虽然速度快，但污染大、食品质量差或者能耗大、适应范围窄、果蔬浪费多，多数淘汰或闲置5 果蔬解剖及去皮动作分析 100 多种球形果蔬皮、肉、籽、囊衣、核、瓤等结构和联系 为设计削皮、去籽、去核、切端、护色、分离、定向等动作找到依据6果蔬加工技术与去皮、去籽、去核机械动作分析 剖析现有果蔬加工汁制、鲜切、干制、腌制、罐制、发酵、速冻七种技术，以及去皮、去籽、去核配套的机械动作主要有八种动作：破碎、压榨、削皮、捅核、切端、切瓣、划皮、扎孔、剥离、压汁，为研究执行机构提供依据7食品机械相关法规收集、学习食品安全法 、 食品机械安全卫生标准 、 环境保护法 、 循环经济促进法等近十个法规和标准为设计先

11、进的削皮机找到了法规和标准依据由表 2 可知，尽管 100 多种球形果蔬外形千奇百怪，内部结构千差万别，但像 100 多种化学元素一样，排列在一张表上有规律可循，一机兼容多种果和一机完成多种动作是可能的，关键是机器必须有柔性即自适应功能。传统机械因缺乏柔性对付外形极不规则的果蔬“三去”则很难成功。4 已取得的主要成果4.1 无形成果探索出了一套普适性较好的球形果蔬“三去机”研制方法。分别获得国家专利 34 项、计算机软件著作权 1 项、自主制定标准机器 25型（已备案） 、欧盟 CE 认证机 2 型、注册商标 1 个、2014 年广东省科学技术一等奖 1 项（已公示，第二合作单位） 。4.2

12、有形资产孵化建成专业果蔬“三去机”制造工厂一个（广州达桥食品设备有限公司）。定型并批量生产机器 3 型：大果削皮机、中果削皮机、小果捅核与切瓣机。制成样机并工厂试用 5 型：哈密瓜去籽机、番木瓜去籽机、柚子切瓣机、香蕉切片机、柠檬切片机。4.3 定型并批量生产的三型机器及技术参数大果削皮机 削皮速度：400-500 个/时兼容果蔬：26 种动作：削外皮-削内皮- 分离果皮去净率：90去皮果肉损失：零或按需调节削下皮宽度：18削皮致果碎烂：1%适应果高：80-350适应果径：80-250功率：0. 62 千瓦重量：200 千克外形尺寸：15308601900中果削皮机 处理能力：1000-120

13、0 个/时兼容果蔬：20 种动作：削皮-切端 -捅核切瓣-护色- 分离可代替人工：20 个果皮去净率：90适应果径：40-100适应果高：40-120削皮厚度：1-5削皮致果碎烂：1%功率：0.6 千瓦重量：320 千克外形尺寸：1700850 1700小果捅核及切瓣机 处理能力：3.6 万个/时兼容果蔬：33 种动作：定向-捅核 -切瓣-去核-分离可代替人工：30 个以上6果核去净率：95适应果径： 15-50适应果高：15-50捅核直径： 6-20捅核致碎果：1%切瓣数：2-4功率: 0.6 千瓦重量: 450 千克外形尺寸: 4000120015004.4 大果削皮机兼容的 26 种果蔬

14、及产品（来样试削/工厂应用证实）序号 大果名称 图片中国年产量（万吨） 现有削皮方式及存在问题 加工产品1 菠萝 180人削慢，果汁溅手痛，已有的“四道机”浪费大，噪音大，维修难，基本闲置不用菠萝浓缩汁、菠萝鲜榨汁、菠萝罐头、菠萝干、菠萝片、菠萝蜜饯、菠萝酱、菠萝酒 菠萝脆片2 番木瓜 60 全用手工，果汁溅手很痒番木瓜速冻丁、番木瓜浓缩汁、番木瓜鲜榨汁、番木瓜罐头、番木瓜片、番木瓜蜜饯、番木瓜蓉、番木瓜干丁3 沙田柚 110全用手工，含油层和海绵层无法分离，精油提取率很低柚子茶、柚子汁、柚子罐头、柚皮糖、柚皮苷、柚子酒、柚皮粉、柚子精油、柚子果籽、新橙皮苷二氢查尔酮4 蜜柚 120 同上 同

15、上5 四季柚 20 同上 同上6 大芒果 10 全用手工芒果速冻丁、芒果干、芒果片、芒果汁、芒果酱、芒果条、芒果脯77 大芋头 10 全用手工，果汁溅手很痒芋头速冻丁、芋头块、芋头片、芋头蓉、芋头粉、芋头条8 椰子 3 全用手工去种皮，又慢又浪费大 椰肉、椰丝、椰汁、椰油9 西瓜 500 全用手工，瓜汁腐蚀手痛 西瓜汁、西瓜块10 哈密瓜 100 全用手工，瓜汁腐蚀手痛哈密瓜速冻丁、哈密瓜干、哈密瓜果脯、哈密瓜蓉 哈密瓜脆片、哈密瓜丁11 伽师瓜 15 全用手工，瓜汁腐蚀手痛伽师瓜干、伽师瓜果脯、伽师瓜蓉 伽师瓜脆片、伽师瓜丁12 白兰瓜 8 全用手工，瓜汁腐蚀手痛白兰瓜干、白兰瓜果脯、白兰瓜

16、蓉 白兰瓜脆片、白兰瓜汁13 大佛手瓜 20全用手工，瓜汁腐蚀手痛佛手瓜干、佛手瓜块、佛手瓜丁、佛手瓜丝、佛手瓜脯、佛手瓜汁14 上海金瓜 15 全用手工，瓜皮很硬难削，瓜肉无法分离得到利用金瓜丝、金瓜脆片、金瓜干、金瓜脯、金瓜粉、金瓜蓉、金瓜泡菜、金瓜饼、金瓜面条815 籽用南瓜 22 全用手工，瓜皮很硬难削，瓜肉无法分离得到利用南瓜籽、南瓜干、南瓜粉、南瓜蓉、南瓜脯、南瓜泡菜、南瓜饼、南瓜面条16 南瓜 2500 全用手工，瓜皮很硬难削 南瓜粉、南瓜籽、南瓜胶囊 南瓜脆片、南瓜泡菜、南瓜蓉、南瓜块、南瓜丁、南瓜条、南瓜脯、南瓜酱、南瓜饼、南瓜糕、南瓜面条/米粉17 冬瓜 300 全用手工，

17、瓜汁腐蚀手痛 冬瓜蓉、冬瓜块、冬瓜条、冬瓜干、冬瓜蜜饯18 苤兰 20 全用手工苤兰片、苤兰块、苤兰丝、苤兰条、苤兰丁、苤兰腌菜19 大萝卜 50 全用手工，萝卜腐蚀手痛萝卜片、萝卜块、萝卜丝、萝卜条、萝卜丁、萝卜泡菜20 食用甜菜 10 全用手工 甜菜干、甜菜片、甜菜干、甜菜脆片21 大葛根 30 全用手工葛根粉、葛根干片、葛根丁、葛根糕、葛根块、葛根八宝粥、葛根面条/米粉22 大山药 60 全用手工，果汁溅手很痒山药粉、山药干片、山药蓉、山药罐头、山药脯、山药面条、山药米粉923 大沙葛 5全用手工 沙葛干、沙葛丁、沙葛块、沙葛片、沙葛丝24 魔芋 20 全用手工，果汁溅手很痒 魔芋粉、魔

18、芋片、魔芋干、魔芋丝、魔芋丁25 菠萝蜜 5 全用手工，果皮刺手痛 菠萝蜜干、果包、脆片、蓉、果酱、菠萝蜜粉26 大香橼 0.2 全用手工 香橼片、香橼块、香橼脯4.5 中果削皮机兼容的 20 种果蔬及产品（来样试削/工厂应用证实）序号中 果名 称 图片中国年产量（万吨）现有削皮方式及存在问题 加工产品1 苹果 3,600（1）人工削,血、汗、慢加脏、乱、差（2）国外削皮机，每台 200 万元（1 分钟削 70 个） ，要求苹果大小均匀，削皮果肉损失大，没用兼容性苹果圈、苹果速冻丁、苹果透明汁、苹果鲜榨汁、苹果罐头、苹果干片、苹果脆片、苹果脯、苹果糖、苹果酱、腌渍苹果、 脆片2 梨 1,600

19、 同上梨圈、梨透明汁、梨鲜榨汁、梨罐头、梨干、梨脯、糖梨片、糖衣梨脯、梨酱、梨膏、洋梨汁、腌渍梨 梨脆片3 橙子 500（1）国内外尚无削皮机（2）人工削，橙子皮鲜榨汁、果粒橙、橙子汁、橙子片罐头、橙皮酱、橙丝糖、橙皮糖、橙子果冻、橙皮干、果脯、10卫生无保障，酸腐蚀手严重（3）人工削皮/剥皮，橙子精油提取率低橙皮苷、九制陈皮4 柠檬 60 同上柠檬鲜榨汁、柠檬干片、柠檬皮、柠檬皮糖、柠檬精油、冻干5 西柚 15 同上柚子茶、柚子汁、柚子罐头、柚皮糖、柚皮苷、柚子酒、柚皮粉、柚子果籽6 疏 果 柚 10 同上指疏果下来的小柚子和非腐烂发霉的废品柚子，可以加工高倍甜味剂（新橙皮苷二氢查尔酮）7 柑子 100 同上方条果皮、圆钱皮、原浆/浓缩汁、饮料、果粉/汁/醋/酱/酒/糕8 柿子 250 人削柿饼、柿子干、柿子汁、柿子脆片9 桃子 1,100 人削桃干、桃片、桃脯、桃罐头、桃子块、桃子速冻丁、桃子酱、桃子饮料10番 石 榴30人削番石榴片、番石榴干、番石榴汁、番石榴罐头、番石榴酱、番石榴速冻丁11 猕 猴 桃 130 人削猕猴桃罐头、猕猴桃干片、猕猴桃酱、猕猴桃果脯、猕猴桃果丹皮、猕猴桃糖片、猕猴桃饮料 猕猴桃脆片