砂糖橘高压空气去皮机设计

韦进文 阮士倡 韦昌德

(广西大学，广西 南宁 530000)

0 引言

砂糖橘味甜、富含营养，其市场发展空间广阔。但目前国内柑橘类水果的鲜果产后加工比例极小，商业价值低[1]，由于目前国内柑橘加工中的自动化去皮技术还不够成熟，大多还是采用人工进行去皮。目前国内外采用的柑橘去皮方法分为三类：人工去皮、化学酶去皮以及机械去皮[2]。

Carlo Ascari等人[3]发明了一种柑橘剥皮机，对果实进行定位后用旋转刀具来沿着柑橘的外形进行仿形运动去除果皮；姜明等人[4]发明了一种破碎及分离果皮的装置，通过圆辊子将果肉从果皮中挤出，从而将果肉与果皮进行分离；张弘浩等人[5]采用一种带有六片弧形刀的套筒对柑橘剥皮，能将柑橘果皮分离成六瓣，但是难以保证果肉完整度；潘海兵等人[6]设计一种用于宽皮柑橘的对辊式去皮机械装置；邓维克和刘志辉[7]设计一种脐橙的自动去皮装置，采用人工的方法将脐橙放在支撑底座上进行定位压紧，存在一定的安全隐患；徐翔宙等人[8]研制一种柑橘去皮机，该机虽然适应性好，但是需要根据柑橘大小进行分级处理且去皮加工工序较为繁琐；张锦辉等人[9]设计一台撑开式结构的柑橘剥皮机，通过切分装置对果皮进行切分后使用设计的撑开装置对果皮进行剥离。

1 去皮研究方法

经查阅相关文献资料，研究砂糖橘的物料特性，研究砂糖橘高压空气去皮的机理，确定去皮方案；使用UG三维建模软件对自动去皮机的整体结构以及关键部件进行三维建模并进行运动仿真，最后建立有效控制系统以及试制样机并对样机进行实验验证。

2 自动去皮机方案确定

砂糖橘通过传送带输入到可翻转夹具中进行定位，气针由气缸驱动插入果实内部，对砂糖橘果皮进行冲击破坏；然后夹具将果皮和果肉输送到下方的振动筛中；振动筛将破裂的橘皮抖落，果肉滚落至成品接收筐；接收框与振动筛之间装有鼓风机，将未掉落的果皮吹走，果肉则掉落至接收筐中。

3 去皮机结构设计

本文提出的基于高压气体射流的自动化去皮的方式，其加工工序包括送料定位，高压空气破皮，抖落橘皮，风机吹皮4个环节。图1为去皮机整体样式，关键部件结构包括：送料装置、高压气针装置、翻转夹具以及振动筛。

图1 去皮机整体结构图

3.1 输送装置设计

由上述砂糖橘的加工工艺知，当第一批橘子经由输送装置输送至气针下方后，需要精确控制每批橘子输送的时长。通过在传送带上固定夹具，每隔相同的距离放置一个夹具，然后设定好传送带运行的速度，即可控制每批橘子输送至下一加工工位的时间

3.2 高压气针装置设计

为方便拆卸维护，气针部分由针管和喷气嘴组成，采用螺纹连接方式，气嘴头部设计为四棱锥形状，设计锥形目的是使气嘴能够轻易刺破橘皮，每个锥面设计气孔，保证高压气体从不同方向喷出，达到最大限度的对橘皮的冲击破坏。

为提高加工效率，本文设计横式排列的气针，将6个相同型号的气针组合在一起，通过与具有螺纹孔结构的铝板相连接，设计气针顶部时设计合适的连接用外螺纹，使其能够与气嘴上的螺纹孔进行配合。

3.3 翻转夹具设计

设计一个矩形接收框，保证橘子落下不会滚落脱离加工装置。在矩形底部做圆形凹槽，橘子由于重力作用会自动落到凹槽中间，以完成对橘子的定位。

为保证橘子落下到夹具后不掉出，需要保证矩形接收框合适的加工空间。圆形凹槽的直径和橘子最大直径相同即可，深度需要保证橘子有一半部分陷入凹槽，否则陷入过深会受到凹槽壁面的阻碍作用影响吹皮效果，夹具结构如图2所示。

图2 翻转夹具

3.4 振动筛设计

振动筛的作用是抖落还未去除干净的橘皮，以及将尺寸更小的果皮抖到废品接收区中，使得果肉在振动筛上滚落至下一道工序。为使橘子能够顺利滚落到下一道工序中，安装时应使筛子具有一定的坡度，故安装到机架上的连杆长度尺寸应设计一定的高度差。

4 结语

针对高压空气去皮方法研制了一种砂糖橘自动去皮机，对砂糖橘去皮机的去皮加工原理、研究方法和具体关键结构的设计进行了介绍，为新型砂糖橘高压空气自动去皮机的制造提供了基础。