台南區農業改良場技術專刊 88-4 (No.90) |
文/圖 施清田、鄭榮瑞、盧子淵
審稿/ 中興大學 欒家敏
臺灣省各種蔬菜年栽培面積達17萬公頃以上，年產量約260萬公噸，產值達274億元，其中青蒜有1,800多公頃，韭黃、韭菜有1000餘公頃，芹菜有1600餘公頃，空心菜有2200餘公頃，白菜有4100餘公頃，青蔥有5200百餘公頃，這些蔬菜收穫後必須先經過清洗之後再運到市場銷售。傳統的清洗方法係將蔬菜採收後運到集貨場旁邊的水池、蓄水桶或灌溉渠邊以人工清洗，或者在空地將蔬菜排成一列，利用高壓噴霧機噴出高壓水流沖洗。這些方法既費時費工又辛苦，且易因人為疏忽而造成蔬菜損傷，或因處理環境條件差而影響蔬菜品質及衛生，降低菜農生產收益。尤其在寒冷冬季採收蔬菜後之清洗工作，更令清洗工畏懼。鑑於未來蔬菜清洗的機械化趨勢，本場乃研製完成蔬菜清洗機，並針對其性能及構造進行設計改良，使該機適用於根、莖、葉菜類蔬菜清洗，達到一機多用途之目標，以解決蔬菜清洗問題，使得蔬菜清洗作業所需勞力降到最低，以紓解農村勞力之不足，降低生產成本，提高蔬菜出售時之衛生及品質，增加農民收入。
機械構造和功能
蔬菜清洗機係根據人工清洗芹菜、青蒜、青蔥、莧菜、空心菜、及油菜等蔬菜清洗作業流程及清洗品質的要求，配合抽水馬達、減速機、無段變速馬達、高壓泵、傳動元件、節流閥、不銹鋼網狀輸送帶、可調式水壓、沖洗裝置與滾動毛刷裝置，進行清洗一貫化作業流程與作業機構配置規劃；根據產能需求及作業流程與精度，進行一貫化作業機具之配置規劃與設置安裝，使蔬菜之清洗、分級、計量、結束、裝箱能聯貫作業，提昇作業效率。其作業流程由儲料進料、輸送、沖洗、出料等作業依序聯貫完成。依功能區分其主要構造有：儲料進料台、網狀輸送機構、沖洗裝置、出料輸送機構、結束作業平台、結束輸送機構等部份，茲分述如次：
一、儲料進料台
儲料進料台之作用是將待清洗之蔬菜暫時堆放，便於進行進料處理工作，使不同蔬菜得以適當的舖列在網狀輸送帶進入沖洗裝置。儲料進料台之材質為SUS304#之不銹鋼，外緣尺寸則為800L╳850W╳1000H╳850Hmm。
二、網狀輸送機構
網狀輸送帶之作用乃對舖在網狀輸送帶蔬菜給予適當的作業速度，將已適當舖列之蔬菜帶進沖洗裝置進行清洗。為配合芹菜、青蔥、青蒜、莧菜、空心菜及油菜等不同蔬菜清洗作業，網狀輸送帶速度為無段可調式輸送(10mm/sec∼103mm/sec)，其構造為SUS304#4000L╳850W╳2tMM之不銹鋼網狀輸送帶、張力調節裝置、骨架、動力傳動裝置及2HP無段變速馬達。不銹鋼網狀輸送帶前端1000mm為平舖區段，中段2000mm為清洗區段，後段1000mm為排出區段。
三、沖洗裝置
沖洗裝置係由離心式泵(φ3"╳3HP)、不銹鋼管，壓力調整閥、噴頭、壓送皮帶組等所組成。先由網狀輸送帶將送進來之蔬菜，以同步輸送之壓送皮帶給予適當壓送，經過沖洗洗淨後送出。壓送裝置構造有塑膠平皮帶(1800L╳500W╳1t㎜)、張力調節器、骨架及入力傳導裝置等，壓送皮帶的壓力由壓力調節器的螺絲給予適當的調整，一般莖菜類蔬菜如青蔥、青蒜在清洗時壓送皮帶的壓力為0.6∼0.8㎏/cm2，對葉菜類如芹菜、莧菜、空心菜及油菜等在清洗時壓送皮帶的壓力為0.4∼0.6㎏/cm2。沖洗構造分上、下、前、橫四種方式順序沖洗，如以均勻平鋪方式進行清洗作業者，上、下、前方沖洗之噴頭各為3組一字型噴頭，橫沖洗噴頭由5個4㎜單孔型噴頭以淋沖式清洗，提高根、莖及葉部清洗洗淨率。上沖洗水流壓力為0.5㎏/㎝2、下沖洗水流壓力為0.2㎏/㎝2、前沖洗水流壓力為0.9㎏/㎝2、橫沖洗水流壓力為0.75㎏/㎝2。如以結束後整把清洗方式進行清洗莧菜、空心菜、芹菜及油菜作業者，上沖洗及前沖洗之噴頭各為5組及4組一字型噴頭，橫沖洗及下沖洗之噴頭為多孔式噴嘴孔徑4.5㎜，並配置一組滾動毛刷清洗根部，其滾軸為90D㎜╳1000L㎜，外緣加毛刷4.5㎜長，上滾動毛刷轉速為360rpm，下滾動毛刷轉速為240rpm，兩軸轉速比1.5:1相對迴轉。表1所列為各種蔬菜的適用沖洗壓力。
表一、各種蔬菜的適用沖洗壓力
蔬菜種類 |
上沖洗水流壓力 |
下沖洗水流壓力 |
前沖洗水流壓力 |
橫沖洗水流壓力 |
|---|---|---|---|---|
| 莧菜 | 0.6 |
0.2 |
0.4 |
0.2 |
| 空心菜 | 0.5 |
0.2 |
0.4 |
0.2 |
| 油菜 | 0.6 |
0.2 |
0.4 |
0.2 |
| 芹菜(整把清洗) | 0.6 |
0.5 |
0.8 |
0.5 |
四、出料輸送機構
出料輸送之作用是將已清洗乾淨蔬菜送出。如以均勻平舖方式清洗者，在輸送中提供人工定量分開及分級，便於人工結束；若以結束後整把清洗方式，在輸送中提供人工裝入紙箱或竹簍包裝。其構造有塑膠平皮帶(4100L╳800W╳4t㎜)、骨架(US304#4100L╳850W╳850H╳500H)、張力調節器及入力傳導裝置等。
五、結束作業平台
供做清洗乾淨之蔬菜人工定量結束之用。其構造為SUS304#2000L╳800W╳850Hmm之不銹鋼製。已結束後整把清洗方式者免用此機構。
六、結束輸送機構
經結束後的蔬菜，由此輸送帶送至末端再由人工裝入紙箱包裝。其構造包括塑膠平皮帶(4100L╳800W╳4t㎜)，骨架(SUS304#4100L╳850W╳800H╳500H)、張力調節裝置及動力傳導裝置等，其馬力為0.5HP。已結束後整把清洗方式者免用此機構。
經濟效益分析
一、機械作業成本評估
機械作業成本之估計，包括固定成本與變動成本，其考慮因子有機械年作業清洗量、貸款年利率、農機購入價格、耗電量常數、機械折舊殘存比、操作人員工資、機械總修理係數、操作人員數、作業能力、總作業時數與機械馬達馬力等。機械作業成本採用估算式如下：
Ca = P(1-α＋Cr)/FC╳TH + i/2(1+α)P/A+(1.3╳K╳HP + Lc╳PPM)1/FC
其中，Ca：每公斤作業成本。
A：年作業清洗量3,744,000公斤。
i：年利率4.5％。
P：農機價格 350,000元(農機廠商定價)。
K：耗電量常數1.56 元/度(基本農業用電)。
α：折舊殘存比通常為農機價格的10％。
Lc：工資100元/小時(800元/天╳天/8小時)。
Cr：總修理係數為農機價格的50％。
PPM：操作人員3∼4人(含包裝)。
Fc：作業能力1,500公斤/小時。
HP：機械馬達馬力為5馬力。
TH：總作業時數24,960小時(8小時/天╳26天/月╳12月/年╳10年)。
以芹菜為例，若以整把清洗方式，其作業成本0.22元/公斤，相當於3,773元/公頃；若以均勻平舖清洗方式，其作業成本0.29元/公斤，相當於4,880元/公頃。
二、機械作業與人工作業之比較
根據上述作業試驗結果，使用清洗機以均勻平鋪方式進行芹菜清洗作業，每小時作業能量1,500公斤，以4人共同作業則每公頃共需45.2工時(每公頃產量17,000公斤)，據以計算機械作業成本每公斤需0.29元。而根據調查，人工清洗芹菜作業每公頃需340工時(粗洗à 水桶清洗à 結束，每人每小時50公斤)，若以每天工資800元計算，則每公斤所需的清洗作業費用為2元。因此機械清洗作業與人工清洗作業比較，在作業工時方面，每公頃可節省295工時，即可節省86.7％以上工時，而就清洗作業成本而言，人工清洗作業費用每公頃33,970元，機械清洗作業費用每公頃4,880元，使用本機可較人工作業每公頃節省29,090元，即可節省清洗成本85.6％。
以結束後整把清洗方式，僅需3人共同作業，則每公頃共需39.7工時(每公頃產量16,985公斤)，據以計算機械作業成本每公斤需0.22216元。而根據調查，人工清洗芹菜作業每公頃需85工時(結束每把1.2㎏，每人每小時清洗200公斤)，每公斤所需的清洗作業費用1.3元。因此機械清洗作業與人工清洗作業方式比較，在作業工時方面，每公頃可節省45.3工時，即可節省53.3％以上工時，而就清洗作業成本而言，人工清洗作業費用每公頃22,081元，機械清洗作業費用每公頃3,773元，使用本機可較人工作業每公頃節省18,308元，即可節省清洗成本83％。
綜合結果
本蔬菜清洗機由不銹鋼製成，抽水泵浦φ3"╳3HP，無段變速馬達馬力為2HP， 可任意調整輸送帶作業速度(0.59M/Min∼6.19M/Min)。
以本蔬菜清洗機配合蔬菜產銷班進行實際清洗試驗結果顯示，清洗作業能量芹菜1,200∼1,500㎏/hr，青蔥1,250㎏/hr，青蒜3,000㎏/hr，莧菜、空心菜及油菜500∼600㎏/hr，芹菜、莧菜、空心菜及油菜洗淨率達98％以上，損傷率1％以下。青蔥、青蒜洗淨率達96％以上，損傷率1％以下。
芹菜機械清洗與人工清洗作業比較，以均勻平鋪方式清洗者，在作業工時方面，可節省86.7％以上工時，在清洗作業成本方面，可節省清洗成本85.6％。如以結束後整把清洗方式，在作業工時方面，可節省53.3％以上工時；在清洗作業成本方面，可節省清洗成本82.9％。
示範推廣
配合蔬菜產銷班合作農場清洗作業，進行耐久試驗及清洗作業示範觀摩會，與會者對本機之性能一致反應良好。為加速蔬菜清洗機作業全面機械化，於84年12月辦理技術移轉吉利機械工廠(台南縣善化鎮成功路387號，電話：06-5837722)商品化生產，並獲經濟部中央標準局新型專利(專利號碼第126618號)。經台灣省農業試驗所於85年4月16日性能測定通過後，自86年度起已列入國產新型農機補助貸款機種，農友購置每部補助14萬元，以減輕農民購置成本負擔。