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洋蔥莖葉及根部切除機械化之研究

資料來源:行政院農業委員會高雄區農業改良場

一、緒論

 class='img_caption'圖1、人工切除洋蔥莖葉及根部作業情形

洋蔥為臺灣重要經濟蔬菜,107年洋蔥種植面積1,399公頃,產量75,768公噸;栽培地區主要分布屏東縣、雲林縣、彰化縣及高雄縣等地區。洋蔥苗在定植後約4個月即可採收,栽培管理過程中係屬耗時耗勞力之產業,從育苗移植到採收,所需進行之作業項目很多,如種植、病蟲害管理、中耕鋤草、施肥及採收搬運。洋蔥在栽培管理中之病蟲害管理、中耕鋤草及施肥皆已機械化作業,但種植、採收及莖葉(根鬚)切除等作業仍以人工方式作業(如圖1)。

其中種植及莖葉(根鬚)切除作業所需之勞動力又最多。早期洋蔥採收皆有國軍部隊協助,由於近年來國軍人力精簡,國軍助收減少,農村勞動力短缺老年化,工資節節高升,導致生產成本提高,市場競爭力下降,加上青壯年從農意願下降,因而洋蔥種植面積逐年減少。為解決上述問題,提高作業效率並改善作業環境,洋蔥莖葉(根鬚)切除機械化作業,勢在必行。

二、材料、設備與方法

 class='img_caption'圖2、洋蔥莖葉及根部切除機械

(一)材料

1.不鏽鋼材料
洋蔥莖葉及根部切除機械機體採用不鏽鋼製成(如圖2),鋼板表面也採用電鍍技術處理,主要係供安裝各傳動及控制系統或切葉機構模組,控制單元部分藏在機身內部,亦即外部機體可耐沖洗,以利維護設備正常操作。

2.電控元件
本機使用各項電控元件,包括斷路器、單相(三相)馬達及馬達變頻器、電磁接觸器、積熱電驛等;本機主要由二組變頻器控制莖葉翻轉輸送及根部翻轉輸送速度。

3.洋蔥為屏東縣楓港村民許合生栽種黃金3號品種,且採收次日樣品。

(二)設備

 class='img_caption'圖3、洋蔥莖葉翻轉機構

1.機體製成

本機主體架構主要分為兩大單元,分別為莖葉翻轉機構(包含輸送螺旋桿及切葉刀盤)及根鬚翻轉機構(包含毛刷製成輸送螺桿及切根刀盤)。

2.機構元件

(1)莖葉翻轉機構(如圖3)

為防止洋蔥進料及輸送時,因受重壓撞擊造成洋蔥受損,莖葉翻轉之輸送螺桿包覆軟性橡膠材質。

(2)根鬚翻轉機構(如圖4)
係以軟毛刷製成螺旋形狀之元件,主要功能為藉由製成螺旋形塑膠毛刷,將洋蔥根鬚向下壓送使洋蔥根鬚於底部直立。

圖4、洋蔥根鬚翻轉機構圖4、洋蔥根鬚翻轉機構
 class='img_caption'圖5、夾持機構及切割刀盤

(3)夾持機構及切割刀盤(如圖5)

夾持機構係以軟性海綿製成之圓柱體,主要功能為夾持固定由翻轉輸送螺旋桿之洋蔥,以便切除莖葉及根鬚。

另切割刀盤係為相對鋸齒狀兩刀盤裝置,切割刀盤運用鋸齒狀之主要作用為輔助夾持固定莖葉或根鬚並切除莖葉及根鬚。

(三)方法

1.以不同大小洋蔥粒徑(43~118mm)進行翻轉、夾持及切割測試。

2.以不同輸送螺桿轉速測試翻轉、推送、夾持能力及切割的效果。

三、結果與討論

(一)結果

本機為人工進料後,藉由機構輸送、翻轉、夾持莖葉(根鬚)切除一貫化作業。

1.洋蔥莖葉及根部切除機械作業流程如右:

2.樣本(洋蔥)物性測試(如表1):平均粒徑約78mm(最小43mm,最大118mm);平均高度約83mm(最小高度69mm,最大高度102mm);平均根鬚長度約85mm(最短60mm,最長112mm);平均莖葉長度413mm(最短381mm,最長456mm)。

表1、洋蔥物性調查

3.切除莖葉及根鬚後情形

(1)人工切除:莖葉預留2~3公分,根鬚完全去除(如圖6)。

圖6、人工切除洋蔥莖葉及根鬚情形圖6、人工切除洋蔥莖葉及根鬚情形

(2)機械切除:莖葉預留約2~6公分,根鬚約1~5公分。根鬚不易切除,原因為洋蔥拔起乾枯後根鬚會縮捲,造成不易切除(如圖7)。

圖7、機械切除洋蔥莖葉及根鬚情形圖7、機械切除洋蔥莖葉及根鬚情形

(二)討論

1.採用人工作業與機械作業的比較:

人工切除洋蔥莖葉及根鬚作業,所切除之莖葉及根鬚雖然較機械修剪整齊,但較辛苦,且長時間作業有職業傷害的危險性存在。人工作業效率約每3~5秒完成1粒,機械作業約每1.5~2秒完成1粒(單線作業)。

2.機械修剪問題:

(1)洋蔥粒徑小於50mm或洋蔥外層薄膜皮剝落光滑度不良時,容易被翻轉輸送螺桿夾住,造成洋蔥外皮受損。

(2)洋蔥粒徑大小,與夾持位置不同,進而影響切割莖葉及根部長度。洋蔥粒徑越大切除預留之莖葉越長,反之越短。

(3)翻轉輸送螺旋桿轉速大於夾持機構轉速時,即造成推擠現象,致使夾持效果不良高低不一。

(4)鋸齒刀盤截切之洋蔥莖葉斷面呈鋸齒狀,農民普遍認為是其缺點。

四、結論與建議

依據前項機構設計並完成洋蔥莖葉及根部切除機械一台,經測試作業效率從進料至完成切除莖葉及根鬚所需時間大約1.5~2.0秒/粒,惟機械作業切除根鬚雖不盡理想,但農民認為洋蔥根鬚去除完整度較無所謂,因為洋蔥根鬚乾枯後會自行斷落。所以,因本機作業後莖葉能切除完整,而且效率較人工作業高,可達節省人工目的,並避免人工作業不慎造成受傷之危險。因此,洋蔥莖葉及根部切除機械之研究,對於洋蔥莖葉及根部切除作業具有實質的幫助與貢獻。

本研製之機械為單列式,雖作業效率為人工作業1~2倍,但若要再提高作業效率建議增加作業列數。另翻轉輸送螺旋會夾損洋蔥表皮之問題,建議將翻轉輸送螺旋使用光滑度良好之不銹鋼材。

▲研發團隊:高雄區農業改良場、劦崇企業有限公司

聯絡人:潘光月(高雄區農業改良場)、王信昌(劦崇企業有限公司)

電話:07-3639911(劦崇企業有限公司)

E-mail:a3632929@yahoo.com.tw

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