Projeto e experimento de uma máquina combinada de descascamento de castanha d'água

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2393 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A castanha-d'água é um vegetal aquático característico da China, e sua demanda por descascar frutas frescas está aumentando rapidamente. Visando os problemas existentes de alta intensidade de trabalho e baixa eficiência de descasque manual, foi projetada uma máquina combinada de descasque de castanha d'água, que utilizou uma faca rotativa para remover gema e raiz, e correias de fricção diferencial para remover cascas laterais. O desempenho da máquina de descascar foi testado com castanha d'água de Xiaogan, Hubei Provence. Nas condições de 200 g de massa de alimentação e 10 r/min de velocidade de rotação, o teste de fator único foi realizado com a velocidade de corte como fator de influência e a taxa de corte de gema e raiz como índice de avaliação. Os resultados mostraram que a taxa de corte de frutas frescas de broto e raiz de castanha d'água foi de 79,04% e 83,77%, respectivamente, quando a velocidade de corte da faca rotativa foi de 1,2 m/s. Nas correias de atrito diferencial, velocidades lineares altas e baixas foram consideradas como fatores de influência, e a taxa de remoção de peeling lateral foi usada como índice de avaliação. A taxa de remoção de peeling lateral foi de 84,93% na velocidade linear de alta velocidade de 2,1 m/s e na velocidade linear de baixa velocidade de 1,58 m/s. O desempenho de toda a máquina foi avaliado e os resultados mostraram que a perda de trabalho da máquina combinada de descascamento de castanha d'água foi de 43,03% e a taxa de descascamento abrangente foi de 77,43%, o que atingiu os requisitos de projeto. Este estudo pode fornecer uma referência para a pesquisa e desenvolvimento do dispositivo de peeling de castanha d'água.

A castanha d'água, também conhecida como Eleocharis, é um dos vegetais aquáticos importantes da China. É amplamente plantada em Hubei, Guangxi, Zhejiang, Hunan e outros lugares, com uma área total de 50.000 hm2, e a produção anual de frutas frescas de castanha d'água é de 600.000 a 800.000 toneladas1,2. Atualmente, centrado na implementação da estratégia nacional de revitalização rural e nas necessidades de desenvolvimento econômico do condado "um condado, um produto", o plantio de castanha d'água em Guangxi, Hubei e outros lugares está se desenvolvendo rapidamente3,4,5. A castanha de água doce após descascada pode ser utilizada para o processamento de frutas cristalizadas e frutas enlatadas, podendo atingir maior valor econômico6,7. No entanto, a casca da castanha d'água ainda é operada principalmente manualmente, com alta intensidade de mão de obra, baixa eficiência e alto custo de produção, o que dificulta o atendimento aos requisitos do desenvolvimento industrial. A tecnologia de descascamento tornou-se um dos gargalos no desenvolvimento da indústria da castanha d'água.

Estudiosos nacionais e estrangeiros estudaram tecnologias comuns de descascamento de frutas e vegetais8,9,10,11, incluindo principalmente descascamento químico, descascamento a vapor, descascamento mecânico, etc.12,13,14,15. O descascamento a vapor fará com que a castanha d'água cozinhe e perca seu sabor fresco16,17, portanto, esse método não é viável. O peeling químico é embebido em lixívia, que é altamente poluída por resíduos líquidos e propensa a resíduos de lixívia e tem impacto na segurança alimentar18,19,20. O descascamento mecânico é o método mais antigo e mais antigo de descascamento de frutas e vegetais, sendo também um método mais eficiente e ambientalmente correto21,22,23. O peeling químico e o peeling a vapor podem inserir um grande número de frutas alvo ao mesmo tempo, para que possam alcançar alta eficiência de trabalho. No entanto, atualmente, o problema do amadurecimento da polpa ou dos resíduos líquidos nocivos não pode ser resolvido. O descascamento mecânico não causará riscos potenciais à segurança e à saúde das frutas e atende aos requisitos alimentares. Portanto, a indústria de descascamento geralmente se concentra em máquinas, como Cao Chengmao, que projetou uma máquina de descascar brotos de bambu com alimentação por fricção e corte por faca, descascamento mecanizado de brotos de bambu24; Zeng Rong projetou uma máquina de descascamento integrada multicanal para sementes de lótus frescas. A roda ranhurada de perfilagem multicanal foi usada para realizar a descarga única de sementes de lótus frescas, o corte circular de cortadores internos e externos e a separação de cascas e grãos rolantes, para realizar o descascamento de sementes de lótus frescas25; Yu Guohong projetou um descascador de batata-doce de perfil adaptativo flexível com base nas características físicas da batata-doce para obter um melhor desempenho de descascamento de batata-doce26. Xu Xieqing projetou uma máquina de descascar sementes de lótus frescas com base no método de descascamento por jato de água para reduzir o trabalho manual e melhorar a eficiência do descascamento27.