台南區農業專訊第19期:16~17頁(1997年3月)

大蒜剝瓣機之研發

文/圖  鄭榮瑞、施清田   

前 言

大蒜可分為青蒜及蒜頭,為國人重要的食品調味佐料,蒜頭之淬取成分也可提供製藥或作健康食品,蒜頭精即是其一,國內、外市場需求極大。台灣地區大蒜年種植面積達6,886公頃,其中青蒜播種面積1,626公頃,蒜頭種植面積5,260公頃,年產量分別為32,825公噸及41,253公噸,主要產區為雲、嘉、南地區。大蒜栽培不論青蒜或蒜頭,其種苗皆使用蒜球剝瓣之蒜瓣,根據資料顯示,青蒜栽培每公頃蒜種使用量需1,317公斤,蒜頭栽培每公頃蒜種的使用量需1,026公斤,全年種苗使用量約7,538公噸。由於目前國內使用蒜頭剝瓣機僅適用於加工用蒜頭剝瓣,若直接使用在種苗剝瓣,因高達14%以上的損傷率影響蒜種的發芽致造成缺株嚴重,農民無法接受,故種苗用皆以人工剝瓣,所需人工費用不貲。當此農村勞力短缺、老化及工資高漲情況下,蒜種剝瓣機械化亟待解決。

蒜種剝瓣由於無適用剝瓣機,通常將晒乾蒜頭人工剝瓣再經選別分級,而一般人工剝瓣作業方式皆以手工或腳踏剝瓣,即費工又辛苦,根據調查,人工剝瓣每人每小時作業能量平均約11.5公斤,估計剝瓣作業每公頃平均需10.76人日,剝瓣後人工篩選分級每小時平均約135公斤,估計人工篩選分級作業每公頃平均需0.92人日,兩者合計需11.68人日。換算為每公頃作業成本前者平均需7,532元,後者平均需644元(以每人日700元計算),合計人工剝瓣選別分級作業成本每公頃平均需8,176元。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趨勢,本場積極進行種苗用蒜頭剝瓣機的開發,希望能研製播種用蒜頭剝瓣選別分級機,來紓解農村勞力之不足及降低生產成本,增加農民收入。

大蒜剝瓣機作業流程

大蒜剝瓣機之作業流程是根據人工作業的手剝或腳踏剝瓣、風選分離蒜膜、梗及雜物,最後再以人工篩選檢除損壞蒜瓣的分段作業過程,規劃大蒜剝瓣機作業流程為剝瓣、選別及分級一貫作業,其作業流程如圖一。

大蒜剝瓣機構造及功能

大蒜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。因此規劃的大蒜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:

1.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。

2.剝瓣橡膠滾輪裝置-為蒜球剝瓣的主要部份,由上、中、下三組不同間際的橡膠滾輪組組成,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,再依序經由中蒜瓣選別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,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,橡膠滾輪之硬度為減少剝瓣作業的損傷率,以橡膠硬度32∼30度為宜。

3.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輸送帶。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。

4.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、蒜梗等經由第一階後鼓風選別分離蒜膜、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1/2吋以內者為三級品,蒜瓣徑在1/2∼5/8吋以內者為二級品,蒜瓣徑大於5/8吋以上者為一級品。一般播種用的蒜瓣以二級品為主,採用一級品增加種子量及種子費用,採用三級品影響生長。

大蒜剝瓣機之作業性能

大蒜剝瓣機之作業性能測試配合大蒜播種適期,選擇虎尾鎮農會輔導之蒜頭產銷班班長周水波農友處進行,在播種前兩天進行剝瓣選別分級性能測試作業,累積連續測試量達7,000公斤以上。大蒜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、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,大蒜剝瓣機每小時作業可達500∼800公斤,剝瓣損傷率約0.5∼3%,剝瓣完整率可達85∼91%,未剝瓣殘留率4∼16%。

經濟效益分析

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。機械作業成本估算以年作業量80,000公斤(估計播種期間20天×8小時×500公斤/小時),年利率4.5%,農機價格150,000元(農機廠商定價)、耗電量常數1.56元/度(基本農業用電)、折舊殘存比為農機價格的10%、工資87.5元/小時(700元/天×天/8小時)、總修理係數以農機價格的50%,2人共同作業,每小時作業能力500 公斤,機械總作業時數1,600 小時及機械總馬力2馬力,結果可得每公斤作業成本為0.667元,折算每公頃為660元。

機械作業與人工作業之效益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500公斤,以2人共同作業則每公頃共需0.5人日,據以計算機械作業成本每公斤為0.667元,每公頃為660元。另根據前述人工剝瓣選別分級作業每公頃需11.7人日,折算每公頃作業成本為8,176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11.2人日,即可節省95%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8,176元,機械剝瓣選別分級作業費用每公頃需660元,使用本機可較人工作業每公頃節省7,516元,即可節省約92%。

結語

大蒜的生產自蒜種的剝瓣、播種定植、栽培管理至收穫調製作業仍大部份停留在人工作業形態。以蒜頭生產而言,每公頃人工作業含蒜種剝瓣工時高達712小時,其中以蒜種剝瓣93.4小時(佔13.1%)、播種定植186.9小時(合26.3%)及收穫的234.5小時(佔32.9%)為最費工,三者即佔全部工時約四分之三。為有效降低生產成本,提高大蒜產業的競爭力,各部份作業的機械化實刻不容緩。爰此,近年來,政府在大蒜栽培機械化的推展不遺餘力,包括蒜種用大蒜剝瓣機的開發、大蒜真空播種機的引進試驗及大蒜收穫機械的研究開發等。目前大蒜剝瓣機在台南場不斷的試驗研究後已完成試驗機的研發,其作業能力與作業精度在連續作業試驗中已可為農友接受及肯定,未來將進一步技術移轉給農機生產廠商,以擴大示範推廣,期可促使蒜種剝瓣達到完全機械化,以促進大蒜全面機械化栽培體系早日建立。

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