胡椒脫粒去皮機的設(shè)計

鄭同政+張燕+曲高峰

摘要：胡椒（Piper nigrum）的脫粒和去皮在生產(chǎn)白胡椒的時候需要消耗較大的人力，為了解決這個問題，設(shè)計了一種胡椒脫粒去皮機。胡椒脫粒去皮機以電動機作為動力機構(gòu)，以帶傳動及軸傳動方式進行動力的傳輸。設(shè)計的胡椒脫粒去皮機將胡椒的脫粒、去皮集為一體，工作效率能達到15 kg/h，可以提高白胡椒的制作效率，降低農(nóng)民的勞動強度。

關(guān)鍵詞：胡椒（Piper nigrum）;脫粒去皮機;白胡椒

中圖分類號：S226.4 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）21-5273-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.058

Designing Machine of Threshing and Peeling Pepper

ZHENG Tong-zheng，ZHANG Yan，QU Gao-feng

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Hainan University， Haikou 570228， China）

Abstract： Threshing and peeling of pepper（Piper nigrum） consumed large manpower during producting white pepper. In order to solve the problem， a machine of threshing and peeling pepper was designed. The machine used motor as power agencies， transmited the power by belt and shaft. The efficiency of machine reached up to 15 kg/h. It combined threshing with peeling， improved the production efficiency of white pepper， reduced the labor intensity of farmers.

Key words： pepper（Piper nigrum）; threshing and peeling machine; white pepper

胡椒（Piper nigrum）是多年生常綠攀援藤本植物，系淺根性作物，蔓近圓形，木栓后呈褐色，主蔓上有頂芽和腋芽。果實為胡椒粒，簡稱胡椒。胡椒是世界上有名的調(diào)味香料，是中國熱帶農(nóng)業(yè)地區(qū)較為重要的作物之一，也是海南的特產(chǎn)之一。商品胡椒有白胡椒和黑胡椒兩種，白胡椒是成熟的果實脫去果皮的種子，表皮顏色為灰白色;黑胡椒是未脫皮而曬干的果實，果皮皺而黑。胡椒可藥、食兩用，中醫(yī)學(xué)里胡椒有溫胃散寒的功能[1];食法主要有直接食用胡椒粉或作為咖喱粉的原料。

海南省是中國胡椒的主產(chǎn)區(qū)，海南生產(chǎn)出來的胡椒，胡椒堿含量一般在5%左右，與世界胡椒主產(chǎn)國的產(chǎn)品質(zhì)量不相上下。海南作為中國主要的胡椒種植地，年產(chǎn)量達2.3萬t左右，占全國產(chǎn)量的90%以上。中國自從19世紀(jì)初就開始出口白胡椒，海南白胡椒因其質(zhì)優(yōu)、味辣在國際市場享有較高的聲譽。但是如果以傳統(tǒng)的方法制作白胡椒，則在脫粒、去皮過程中耗費較大的人力、物力，所以設(shè)計一種胡椒脫粒去皮機將可以很大程度提高白胡椒的生產(chǎn)效率及降低工人的勞動強度。

1 ?胡椒脫粒去皮機設(shè)計總體結(jié)構(gòu)

1.1 ?總體結(jié)構(gòu)及工作原理

胡椒脫粒去皮機由三部分構(gòu)成（圖1）[2]，第一部分為主動機構(gòu)，第二部分為脫粒機構(gòu)，第三部分為去皮機構(gòu)。工人將采摘的胡椒串往脫粒機構(gòu)的入料口處添加，胡椒串從入料口處在重力或人力的作用下進入脫粒機構(gòu)內(nèi)，由脫粒轉(zhuǎn)軸筢子將胡椒子從胡椒串上脫離出來，脫粒轉(zhuǎn)軸筢子的下方工作臺為濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的脫粒篩板，脫粒后的胡椒子通過脫粒板上的網(wǎng)結(jié)構(gòu)直接掉落在連接去皮機構(gòu)的導(dǎo)料板，然后往去皮機構(gòu)傾斜掉落。在碾壓去皮轉(zhuǎn)軸的碾壓下和濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)去皮過濾網(wǎng)板的作用下把胡椒粒的外皮去掉，剩下白胡椒子。白胡椒子在過濾網(wǎng)的過濾后掉落在下方的接收容器中。

1.2 ?工作流程圖

胡椒串從入料口進入脫粒機構(gòu)，經(jīng)過脫粒轉(zhuǎn)軸筢子的甩打，胡椒粒與胡椒柄脫離，掉入連接板通道中，在重力傾斜作用下，胡椒粒掉落于去皮機構(gòu)中，經(jīng)過碾壓轉(zhuǎn)軸片的擠壓與去皮過濾網(wǎng)的作用把胡椒的外皮強行去掉，得到去皮的胡椒子，且胡椒子掉落在接收容器中（圖2）。

2 ?主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 ?脫粒機構(gòu)的設(shè)計

脫粒機構(gòu)及去皮機構(gòu)是設(shè)計的關(guān)鍵部件。脫粒機構(gòu)由脫粒轉(zhuǎn)軸筢子及金屬濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的脫粒篩板結(jié)合而成，胡椒串上的胡椒粒在脫粒轉(zhuǎn)軸筢子（圖3）[3]的擊打下與胡椒串分離，掉落在脫粒機構(gòu)的脫粒篩板（圖4）的凹槽中，脫粒機構(gòu)的過濾網(wǎng)直徑為8.5 mm。經(jīng)過脫粒篩板的過濾后，胡椒粒掉落到連接作用的導(dǎo)料板，由導(dǎo)料板將胡椒粒傳送到去皮機構(gòu)的碾壓桶中。

2.2 ?去皮機構(gòu)的設(shè)計

去皮機構(gòu)由碾壓去皮轉(zhuǎn)軸（圖5）及一個由底部是濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的桶結(jié)合而成。胡椒粒從連接板上往去皮機構(gòu)掉落，掉落于過濾桶的底部，過濾桶的底部有許多直徑5.5 mm的小孔，且碾壓板離過濾板有1.0 mm的間距。在碾壓轉(zhuǎn)軸的擠壓作用下，胡椒粒的外皮被退掉，去皮了的胡椒粒掉落在正下方的接收容器中。

2.3 ?安全防護的設(shè)計

考慮到工作的安全，給脫粒機構(gòu)和去皮機構(gòu)加上了一層鐵皮層。這樣不僅起到了安全防護的作用，而且還能防止胡椒粒在受到機器力的作用下飛濺出來，防止不必要的生產(chǎn)浪費。

2.4 ?動力部件的選擇

設(shè)計動力部件采用的是電動機傳動，因為針對的對象是胡椒，未經(jīng)曬干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以電動機作為動力系統(tǒng)。結(jié)合設(shè)計的綜合因素考慮，選擇電動機的轉(zhuǎn)速為1 000 r/min[4]，并且選擇電動機有以下優(yōu)點：電動機比較輕巧，在搬運過程中減少工作強度;電動機工作的時候噪音較小，對人的聽覺損害小;電的成本較低，節(jié)約生產(chǎn)成本，操作簡單;對于文化程度不是很高的農(nóng)民只需要知道控制開關(guān)，以及下料和收料就可以。

2.5 ?制作材料的選擇

用于脫粒的筢子必須具有良好的耐磨性、良好的沖擊韌性且不易變形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在選擇制作機器的材料時，必須要考慮到腐蝕的情況，故可以選擇不銹鋼材料制作。在制作機器的其他部件時也應(yīng)該考慮到腐蝕的情況，均采用不銹鋼材料制作，采用一般的不銹鋼即可。

在碾壓去皮轉(zhuǎn)軸的材料選擇上應(yīng)要考慮到胡椒的硬度不夠大，所以此材料要有一定的柔性，否則胡椒會被碾壓破裂，并且要有一定的抗腐蝕能力，且考慮其經(jīng)濟因素與實用因素，所以可以采用鐵素體不銹鋼材料制作。

3 ?試驗結(jié)果與分析

在設(shè)計的過程中，為了得到胡椒直徑，在郊區(qū)外的胡椒種植場摘取了一些成熟的胡椒串，并進行測量。通過多次測量得出，未經(jīng)去皮的胡椒粒的直徑最大約8 mm[5]，且胡椒粒近圓形。所以將脫粒機構(gòu)的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的孔設(shè)計成8.5 mm， 以便于未脫皮的胡椒粒通過。同時測量得出，經(jīng)過去皮的胡椒粒最大直徑約5.5 mm，最小直徑約5.1 mm。故所設(shè)計的去皮機構(gòu)的去皮過濾網(wǎng)板的孔設(shè)計為5.5 mm。試驗結(jié)果見表1。

4 ?小結(jié)

經(jīng)過模擬試驗得出，設(shè)計的碾壓式胡椒脫粒去皮機能夠完成胡椒的脫粒、去皮工作，且運作流暢，操作方便，完全滿足胡椒的脫粒及去皮的要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

設(shè)計的實現(xiàn)不僅降低了人工勞動強度，大大提高了胡椒脫粒去皮自動化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中國熱帶與亞熱帶地區(qū)胡椒種植農(nóng)民的收益，在中國胡椒產(chǎn)業(yè)發(fā)達地區(qū)擁有廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1] 楊 ?珺.胡椒屬植物中有止痛和抗菌成分[J].科學(xué)，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 機械繪圖[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社出版，2009.

[3] 寧 ?濤，王 ?飛，岳榮剛.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[4] 孫 ?恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念釗.互換性技術(shù)測量[M].第六版.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

（責(zé)任編輯 ?王曉芳）

考慮到工作的安全，給脫粒機構(gòu)和去皮機構(gòu)加上了一層鐵皮層。這樣不僅起到了安全防護的作用，而且還能防止胡椒粒在受到機器力的作用下飛濺出來，防止不必要的生產(chǎn)浪費。

2.4 ?動力部件的選擇

設(shè)計動力部件采用的是電動機傳動，因為針對的對象是胡椒，未經(jīng)曬干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以電動機作為動力系統(tǒng)。結(jié)合設(shè)計的綜合因素考慮，選擇電動機的轉(zhuǎn)速為1 000 r/min[4]，并且選擇電動機有以下優(yōu)點：電動機比較輕巧，在搬運過程中減少工作強度;電動機工作的時候噪音較小，對人的聽覺損害小;電的成本較低，節(jié)約生產(chǎn)成本，操作簡單;對于文化程度不是很高的農(nóng)民只需要知道控制開關(guān)，以及下料和收料就可以。

2.5 ?制作材料的選擇

用于脫粒的筢子必須具有良好的耐磨性、良好的沖擊韌性且不易變形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在選擇制作機器的材料時，必須要考慮到腐蝕的情況，故可以選擇不銹鋼材料制作。在制作機器的其他部件時也應(yīng)該考慮到腐蝕的情況，均采用不銹鋼材料制作，采用一般的不銹鋼即可。

在碾壓去皮轉(zhuǎn)軸的材料選擇上應(yīng)要考慮到胡椒的硬度不夠大，所以此材料要有一定的柔性，否則胡椒會被碾壓破裂，并且要有一定的抗腐蝕能力，且考慮其經(jīng)濟因素與實用因素，所以可以采用鐵素體不銹鋼材料制作。

3 ?試驗結(jié)果與分析

在設(shè)計的過程中，為了得到胡椒直徑，在郊區(qū)外的胡椒種植場摘取了一些成熟的胡椒串，并進行測量。通過多次測量得出，未經(jīng)去皮的胡椒粒的直徑最大約8 mm[5]，且胡椒粒近圓形。所以將脫粒機構(gòu)的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的孔設(shè)計成8.5 mm， 以便于未脫皮的胡椒粒通過。同時測量得出，經(jīng)過去皮的胡椒粒最大直徑約5.5 mm，最小直徑約5.1 mm。故所設(shè)計的去皮機構(gòu)的去皮過濾網(wǎng)板的孔設(shè)計為5.5 mm。試驗結(jié)果見表1。

4 ?小結(jié)

經(jīng)過模擬試驗得出，設(shè)計的碾壓式胡椒脫粒去皮機能夠完成胡椒的脫粒、去皮工作，且運作流暢，操作方便，完全滿足胡椒的脫粒及去皮的要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

設(shè)計的實現(xiàn)不僅降低了人工勞動強度，大大提高了胡椒脫粒去皮自動化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中國熱帶與亞熱帶地區(qū)胡椒種植農(nóng)民的收益，在中國胡椒產(chǎn)業(yè)發(fā)達地區(qū)擁有廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1] 楊 ?珺.胡椒屬植物中有止痛和抗菌成分[J].科學(xué)，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 機械繪圖[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社出版，2009.

[3] 寧 ?濤，王 ?飛，岳榮剛.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[4] 孫 ?恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念釗.互換性技術(shù)測量[M].第六版.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

（責(zé)任編輯 ?王曉芳）

考慮到工作的安全，給脫粒機構(gòu)和去皮機構(gòu)加上了一層鐵皮層。這樣不僅起到了安全防護的作用，而且還能防止胡椒粒在受到機器力的作用下飛濺出來，防止不必要的生產(chǎn)浪費。

2.4 ?動力部件的選擇

設(shè)計動力部件采用的是電動機傳動，因為針對的對象是胡椒，未經(jīng)曬干的胡椒硬度不是很大，而且胡椒的重量不是很大，所以以電動機作為動力系統(tǒng)。結(jié)合設(shè)計的綜合因素考慮，選擇電動機的轉(zhuǎn)速為1 000 r/min[4]，并且選擇電動機有以下優(yōu)點：電動機比較輕巧，在搬運過程中減少工作強度;電動機工作的時候噪音較小，對人的聽覺損害小;電的成本較低，節(jié)約生產(chǎn)成本，操作簡單;對于文化程度不是很高的農(nóng)民只需要知道控制開關(guān)，以及下料和收料就可以。

2.5 ?制作材料的選擇

用于脫粒的筢子必須具有良好的耐磨性、良好的沖擊韌性且不易變形。由于生胡椒含有一定量的水分，以及胡椒的硬度不是很大，所以在選擇制作機器的材料時，必須要考慮到腐蝕的情況，故可以選擇不銹鋼材料制作。在制作機器的其他部件時也應(yīng)該考慮到腐蝕的情況，均采用不銹鋼材料制作，采用一般的不銹鋼即可。

在碾壓去皮轉(zhuǎn)軸的材料選擇上應(yīng)要考慮到胡椒的硬度不夠大，所以此材料要有一定的柔性，否則胡椒會被碾壓破裂，并且要有一定的抗腐蝕能力，且考慮其經(jīng)濟因素與實用因素，所以可以采用鐵素體不銹鋼材料制作。

3 ?試驗結(jié)果與分析

在設(shè)計的過程中，為了得到胡椒直徑，在郊區(qū)外的胡椒種植場摘取了一些成熟的胡椒串，并進行測量。通過多次測量得出，未經(jīng)去皮的胡椒粒的直徑最大約8 mm[5]，且胡椒粒近圓形。所以將脫粒機構(gòu)的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的孔設(shè)計成8.5 mm， 以便于未脫皮的胡椒粒通過。同時測量得出，經(jīng)過去皮的胡椒粒最大直徑約5.5 mm，最小直徑約5.1 mm。故所設(shè)計的去皮機構(gòu)的去皮過濾網(wǎng)板的孔設(shè)計為5.5 mm。試驗結(jié)果見表1。

4 ?小結(jié)

經(jīng)過模擬試驗得出，設(shè)計的碾壓式胡椒脫粒去皮機能夠完成胡椒的脫粒、去皮工作，且運作流暢，操作方便，完全滿足胡椒的脫粒及去皮的要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

設(shè)計的實現(xiàn)不僅降低了人工勞動強度，大大提高了胡椒脫粒去皮自動化的水平，提高了白胡椒的制作效率，并且增加了中國熱帶與亞熱帶地區(qū)胡椒種植農(nóng)民的收益，在中國胡椒產(chǎn)業(yè)發(fā)達地區(qū)擁有廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1] 楊 ?珺.胡椒屬植物中有止痛和抗菌成分[J].科學(xué)，2013（3）：35.

[2] 丁 川. Auto CAD 2004 機械繪圖[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社出版，2009.

[3] 寧 ?濤，王 ?飛，岳榮剛.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[4] 孫 ?恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

[5] 廖念釗.互換性技術(shù)測量[M].第六版.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

（責(zé)任編輯 ?王曉芳）