Projeto e experimento de uma máquina combinada de descascar castanha de água

Jun 13, 2024

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 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 do descascamento manual, foi projetada uma máquina combinada de descascar castanhas d'água, que utilizava uma faca rotativa para remover botões e raízes, e uma correia de fricção diferencial para remover a casca lateral. O desempenho da máquina de descascar foi testado com castanha d'água de Xiaogan, Hubei Provence. Nas condições de massa alimentar de 200 g e velocidade de rotação de 10 r/min, o teste de fator único foi realizado tendo a velocidade de corte como fator influenciador e a velocidade de corte de gema e raiz como índice de avaliação. Os resultados mostraram que a taxa de corte de frutos frescos de botão 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 fricção diferencial, as velocidades lineares altas e baixas foram tomadas como fatores de influência, e a taxa de remoção de descascamento lateral foi utilizada como índice de avaliação. A taxa de remoção de descamação 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 descascar castanhas d'água foi de 43,03% e a taxa de descascamento abrangente foi de 77,43%, o que atendeu aos requisitos do projeto. Este estudo pode fornecer uma referência para a pesquisa e desenvolvimento de dispositivos para descascar castanhas 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 frutos frescos de castanha-d'água é de 600.000 a 800.000 toneladas1,2. Actualmente, centrando-se na implementação da estratégia nacional de revitalização rural e nas necessidades de desenvolvimento económico do condado "um condado, um produto", a plantação de castanha de água em Guangxi, Hubei e outros locais está a desenvolver-se 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. Porém, o descascamento da castanha-d'água ainda é feito principalmente de forma manual, com alta intensidade de mão de obra, baixa eficiência e alto custo de produção, o que dificulta o atendimento às exigências do desenvolvimento industrial. A tecnologia de descascamento tornou-se um dos gargalos no desenvolvimento da indústria da castanha d'água.

Estudiosos nacionais e estrangeiros têm estudado tecnologias comuns de descascamento de frutas e vegetais8,9,10,11, incluindo principalmente peeling químico, peeling a vapor, peeling mecânico, etc.12,13,14,15. Descascar a vapor fará com que a castanha d'água fique cozida e perca seu sabor fresco16,17, portanto esse método não é viável. O peeling químico é embebido em soda cáustica, que é altamente poluída por resíduos líquidos e propensa a resíduos de soda cáustica e tem impacto na segurança alimentar18,19,20. O descascamento mecânico é o método de descascamento de frutas e vegetais mais antigo e mais demorado, sendo também um método mais eficiente e ecologicamente correto21,22,23. O peeling químico e o peeling a vapor podem inserir um grande número de frutas alvo de uma só vez, para atingir alta eficiência de trabalho. No entanto, atualmente, o problema do amadurecimento da polpa ou de resíduos líquidos nocivos não pode ser resolvido. O descascamento mecânico não causa 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 com faca, descascamento mecanizado de brotos de bambu24; Zeng Rong projetou uma máquina de descascar integrada multicanal para sementes frescas de lótus. A roda de ranhura de perfil 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, de modo a realizar o descascamento de sementes de lótus frescas25; Yu Guohong projetou um descascador de batata-doce com perfil adaptativo flexível baseado nas características físicas da batata-doce para obter melhor desempenho de descascamento da batata-doce26. Xu Xieqing projetou uma máquina de descascamento de sementes de lótus frescas baseada no método de descascamento por jato de água para reduzir o trabalho manual e melhorar a eficiência do descascamento27.