文/圖 施清田、鄭榮瑞 

審稿/ 中興大學 欒家敏 

蒜頭為國人食用、調味佐料，蒜頭之淬取成分也可提供製藥或做健康食品，國內外市場需求量極大。臺灣86年蒜頭種植面積7,055公頃，青蒜種植面積1,942公頃，合計達8,997公頃，年產量則分別為53,154公噸及37,182公噸，主要產區分佈於雲、嘉、南等地區。目前本省蒜頭剝瓣機僅用於加工用蒜頭，若使用在種蒜剝瓣，損傷率高達14％以上，影響蒜種發芽，造成田間缺株，農民無法接受，故種蒜用皆以人工剝瓣，所需人工費用不貲。在目前勞力短缺及工資高漲情況下，蒜種剝瓣機械化亟待解決，蒜種剝瓣由於無適用剝瓣機，播種農戶大部份皆利用晚上閒暇剝瓣再經選別分級。根據調查蒜頭及青蒜每公頃種蒜使用量經剝瓣後平均需1,026及1,317公斤，全年種蒜使用量約9772公噸。傳統剝瓣方式皆以人工手剝瓣或腳踏剝瓣，既費時又辛苦，人工剝瓣每人每小時作業能量平均11.5公斤，等於每公頃平均需11.15人日，剝瓣後人工篩選分級每小時平均135公斤，等於每公頃平均需0.95人日，兩者合計需12.1人日，人工剝瓣費用每公頃平均需8,920元，人工篩選分級費用，每公頃平均需760元(800元/人工計算)，合計人工剝瓣選別分級費用每公頃平均需9,680元，據以計算人工作業成本每公斤為9.4元(1,026公斤/公頃計算)。因此鑑於農民對蒜種機械化剝瓣、選別及分級作業的迫切需求，台南區農業改良場在行政院農業委員會經費補助及台灣省政府農林廳之大力輔導下，已研製完成種苗用蒜頭剝瓣選別分級機，經台南區農業改良場試驗及示範觀摩結果，已達實用階段，希望能紓解農村對蒜頭剝瓣選別分級勞力之不足及降低生產成本。

蒜頭剝瓣機的開發主要配合蒜種剝瓣作業要求－以作業能量大、蒜瓣損傷率低、適當的選別分級能力及省時省工為設計目標。因此根據人工作業的手剝或腳踏剝瓣、風選分離蒜膜、梗及雜物，最後再以人工篩選撿除損壞蒜瓣的分段作業過程，配合1HP馬達與減速機、無段變速馬達、傳動元件、橡膠滾輪、軸承、齒輪、輸送帶、風鼓、篩網分級等作業機構配置規劃，設計製造此項分級機。蒜頭剝瓣選別分級機作業流程為剝瓣、選別及分級一貫作業，其作業流程如圖1。

規劃的蒜頭剝瓣機主要由進料導槽、剝瓣橡膠滾輪裝置、出料導槽及輸送裝置、選別分級裝置所構成，其作業機構及功能簡述如下：

一、進料導槽－其作用是便於進行大蒜剝瓣時之進料處理工作，導引蒜球依序進入剝瓣橡膠滾輪裝置進行剝瓣。

二、剝瓣橡膠滾輪裝置－為蒜球剝瓣的主要部份，由上、中、下三組不同間隙的橡膠滾輪組組成，其作用是利用兩滾輪的差速轉動產生搓揉作用將蒜頭剝瓣。蒜球藉由本身重量自進料導槽落入上層剝瓣橡膠滾輪組，再依序經由中、下層的剝瓣橡膠滾輪組，利用各組剝瓣橡膠滾輪不同的轉速比及不同間隙間的差速與差壓達到剝瓣效果。剝瓣橡膠滾輪裝置由1HP馬達驅動，藉由減速機、傳動皮帶、傳動鏈條、傳動齒輪帶動上、中、下三層剝瓣橡膠滾輪，每層剝瓣橡膠滾輪由兩組橡膠滾輪相對迴轉組成，差速比1：2，最佳轉速比為60rpm：120rpm(如圖2)，上、中層各組剝瓣橡膠滾輪間隙大小，可根據蒜球的直徑大小做適當的調整，蒜球直徑愈大間隙就調整愈大；而下層剝瓣橡膠滾輪間隙的大小，則根據蒜瓣的大小給予適當的調整，為減少剝瓣作業的損傷率，橡膠滾輪之硬度以32∼30度為宜。

三、出料導槽及輸送裝置－出料導槽的作用是將經剝瓣橡膠滾輪裝置剝瓣後之蒜瓣導入出料輪送帶。經由輸送裝置輸送到鼓風選別分級裝置進行篩選及分級作業。

四、選別、分級裝置－選別分級裝置由1HP馬達、皮帶輪、鼓風機、振動篩網等組成。剝瓣後的蒜瓣、蒜膜、蒜梗等經由第一階段鼓風機選別分離蒜膜、蒜梗等雜物，第二階段配合不同篩網孔目大小分級機構作不同大小蒜瓣的分級作業後，蒜瓣可分成三級，蒜瓣徑小於10 mm以內者為三級品(良等)，蒜瓣徑在10-16mm以內者為二級品(優等)，蒜瓣徑大於16 mm以上者為一級品(特等)。一般播種用的蒜瓣以二級品(優等)為主，採用一級品(特等)增加種子量及種子費用，採用三級品(良等)影響生長與收穫。

圖2.剝瓣驅動滾輪轉速與剝瓣損傷率之關係

蒜頭剝瓣機之作業性能測試，配合大蒜播種適期進行，在播種前兩天進行剝瓣選別分級性能測試作業及耐久測試達30,000公斤，累積連續測試量達37,000公斤以上，其作業能力與精度在連續試驗作業機中已可為農友接受及肯定。蒜頭剝瓣機作業性能受蒜球含水率、蒜球大小、橡膠滾輪硬度、橡膠滾輪速度比及橡膠滾輪間隙的影響。一般剝瓣時之蒜瓣含水率以在61％左右較佳(圖3)、橡膠滾輪硬度以30∼32度對剝瓣造成損傷率最低，三組剝瓣橡膠滾輪轉速比以60：120rpm最理想，而上、中、下三組剝瓣橡膠滾輪間隙調整因蒜球直徑及蒜瓣直徑之大小而異，蒜球較大者以34-23-15㎜或較小者以24-16-14㎜最理想，橡膠滾輪間隙適當的調整可有效降低剝瓣損傷。試驗結果顯示，蒜頭剝瓣選別分級機每小時作業能力可達1,000公斤以上，剝瓣損傷增加率約2.85％，單瓣率達97％以上，夾雜率1.6％以下，分級精度97％以上。

圖3.蒜瓣不同含水率與剝瓣損傷率之關係

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剝瓣選別分級量、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 ：年作業剝瓣選別分級量80,000公斤(估計播種期間20天╳4小時╳1,000公斤/小時)。

I ：年利率4.5 ％。

P ：農機價格150,000 元 (農機廠商定價)。

K ：耗電量常數1.56元(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╳4小時/天)。

Cr：總修理係數，農機價格的50％。

PPM：操作人員2人。

Fc ：作業能力1,000公斤/小時。

TH：總作業時數800小時(4小時/天╳20天/年╳10年)。

將上述資料代入公式，可得每公斤作業成本為：

Ca＝0.26＋0.05＋0.20＝0.51(元/公斤)

＝526元/公頃  (1,026公斤/公頃計算)

二、機械作業與人工作業之比較

根據上述作業試驗結果，使用本機進行剝瓣選別分級作業每小時作業能量1,000公斤，以2人共同作業則每公頃共需0.25人日(每公頃需種子量1,026公斤)，據以計算機械作業成本每公斤需0.51元，每公頃為526元。另根據前述，人工剝瓣選別分級作業每公頃需12.1人日(人工剝瓣每人每小時平均11.5公斤，剝瓣作業每公頃需11.15人日，剝瓣後人工篩選分級每人每小時平均135公斤，人工篩選分級作業每公頃需0.95人日)，若以每天工資800元計算，則每公斤所需的剝瓣選別分級作業費用9.4元，折算每公頃作業成本需要9,680元。因此機械剝瓣選別分級作業與人工剝瓣選別分級作業方式比較，在作業工時方面，每公頃可節省11.85人日，即可節省97.9％以上工時；在作業成本方面，以人工剝瓣選別分級作業費用每公頃需9,680元，機械剝瓣選別分級作業費用每公頃需526元，使用本機可較人工作業每公頃節省9,154元，即可節省約94.6％。

綜合結果

1. 本剝瓣選別分級機之三層剝瓣橡膠滾輪間隙，可由間隙調整桿依蒜球直徑及蒜瓣直徑大小做適當的調整，操作簡單靈活又方便。

2. 以本機配合虎尾鎮農會及七股鄉農會輔導之蒜頭產銷班進行實際剝瓣選別分級試驗，並經台灣省農業試驗所性能測定通過，結果顯示，剝瓣選別分級作業能力1,000㎏/hr以上，剝瓣損傷增加率3％以下，單瓣率97％以上，夾什率1.6％以下，分級精度97％以上。

3. 機械剝瓣選別分級作業與人工剝瓣選別分級作業比較，在作業工時方面，每公頃可節省11.85人日，即可節省97.9％以上，在作業成本方面，人工剝瓣選別分級作業費用每公頃9,680元，機械剝瓣選別分級作業費用每公頃526元，利用機械剝瓣選別分級作業費用每公頃可節省9,154元，即可節省剝瓣選別分級作業成本約94.6％。