Conception et expérimentation d'une éplucheuse combinée pour châtaigne d'eau

May 29, 2024

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 2393 (2023) Citer cet article

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La châtaigne d'eau est un légume aquatique caractéristique en Chine, et sa demande en fruits frais à éplucher augmente rapidement. Visant les problèmes existants d'intensité de travail élevée et de faible efficacité de l'épluchage manuel, une machine combinée à éplucher les châtaignes d'eau a été conçue, qui utilisait un couteau rotatif pour enlever les bourgeons et les racines, et des courroies à friction différentielle pour enlever l'écorce latérale. Les performances de la machine à éplucher ont été testées avec de la châtaigne d'eau de Xiaogan, Hubei Provence. Dans les conditions d'une masse alimentaire de 200 g et d'une vitesse de rotation de 10 tr/min, le test à facteur unique a été réalisé avec la vitesse de coupe comme facteur d'influence et la vitesse de coupe des bourgeons et des racines comme indice d'évaluation. Les résultats ont montré que le taux de coupe des fruits frais du bourgeon et de la racine de châtaignier d'eau était respectivement de 79,04 % et 83,77 % lorsque la vitesse de coupe du couteau rotatif était de 1,2 m/s. Dans les courroies à friction différentielle, les vitesses linéaires élevées et faibles ont été prises comme facteurs d'influence, et le taux d'enlèvement de pelage latéral a été utilisé comme indice d'évaluation. Le taux de retrait du pelage latéral était de 84,93 % à la vitesse linéaire à grande vitesse de 2,1 m/s et à la vitesse linéaire à basse vitesse de 1,58 m/s. Les performances de l'ensemble de la machine ont été évaluées et les résultats ont montré que la perte de fonctionnement de la machine combinée à éplucher les châtaignes d'eau était de 43,03 % et que le taux de pelage global était de 77,43 %, ce qui répondait aux exigences de conception. Cette étude peut servir de référence pour la recherche et le développement de dispositifs d’épluchage des châtaignes d’eau.

La châtaigne d'eau, également connue sous le nom d'Eleocharis, est l'un des légumes aquatiques importants en Chine. Il est largement planté dans le Hubei, le Guangxi, le Zhejiang, le Hunan et d'autres endroits, avec une superficie totale de 50 000 hm2, et la production annuelle de fruits frais de châtaigne d'eau est de 600 000 à 800 000 tonnes1,2. À l'heure actuelle, centrée sur la mise en œuvre de la stratégie nationale de revitalisation rurale et sur les besoins de développement économique du comté « un comté, un produit », la plantation de châtaignes d'eau dans le Guangxi, le Hubei et d'autres endroits se développe rapidement3,4,5. La châtaigne d'eau douce après pelage peut être utilisée pour la transformation de fruits confits et de fruits en conserve, ce qui peut atteindre une valeur économique plus élevée6,7. Cependant, l'épluchage des châtaignes d'eau est encore principalement manuel, avec une intensité de main-d'œuvre élevée, une faible efficacité et un coût de production élevé, ce qui est difficile à répondre aux exigences du développement industriel. La technologie de pelage est devenue l’un des goulots d’étranglement dans le développement de l’industrie de la châtaigne d’eau.

Des chercheurs nationaux et étrangers ont étudié les technologies courantes d'épluchage des fruits et légumes8,9,10,11, notamment le pelage chimique, le pelage à la vapeur, le pelage mécanique, etc.12,13,14,15. Le pelage à la vapeur fera cuire les châtaignes d’eau et perdra leur saveur fraîche16,17, cette méthode n’est donc pas réalisable. Le peeling chimique est imbibé de lessive, qui est fortement polluée par les déchets liquides et sujette aux résidus de lessive et a un impact sur la sécurité alimentaire18,19,20. L’épluchage mécanique est la méthode d’épluchage des fruits et légumes la plus ancienne et la plus ancienne, et c’est également une méthode plus efficace et plus respectueuse de l’environnement21,22,23. Le pelage chimique et le pelage à la vapeur peuvent introduire un grand nombre de fruits cibles en même temps, ce qui permet d'obtenir une efficacité de travail élevée. Cependant, à l’heure actuelle, le problème du mûrissement de la pulpe ou des résidus liquides nocifs ne peut être résolu. Le pelage mécanique ne présentera pas de risques potentiels pour la sécurité et la santé des fruits et répond aux exigences alimentaires. Par conséquent, l’industrie du pelage se concentre généralement sur les machines, telles que Cao Chengmao, qui a conçu une machine à éplucher les pousses de bambou à alimentation par friction et à couper au couteau, un épluchage mécanisé des pousses de bambou24 ; Zeng Rong a conçu une décortiqueuse intégrée multicanal pour les graines de lotus fraîches. La roue à rainures de profilage multicanal a été utilisée pour réaliser la décharge unique de graines de lotus fraîches, la coupe circulaire des couteaux internes et externes et la séparation des coquilles roulantes et des noyaux, afin de réaliser le décorticage des graines de lotus fraîches25 ; Yu Guohong a conçu un éplucheur de patates douces à profilage adaptatif et flexible, basé sur les caractéristiques physiques des patates douces, afin d'obtenir de meilleures performances d'épluchage des patates douces26. Xu Xieqing a conçu une machine à éplucher les graines de lotus fraîches basée sur la méthode d'épluchage au jet d'eau pour réduire le travail manuel et améliorer l'efficacité de l'épluchage27.