摘要:马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节，目前存在的各种去皮方法都各自有其一定的局限性。随着马铃薯产业的发展和我国社会经济的进步，如 何寻找一种优质、高效、节能几环保的马铃薯剥皮方法己成为马铃薯加工工艺过程 中迫切需要解决的问题。本文主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的小型马铃薯去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。
一 本题来源及研究的目的和意义
1.1 研究的目的
目前，世界79%的国家种植马铃薯，总面积2000万千米左右，总产量3亿多吨，仅在小麦、玉米、水稻之后，居第四位。马铃薯在我国布极为广泛，主要产区集中在四川、黑龙江、甘肃、内蒙、河北、山西、陕西、云南、贵州、等省。
1.2 研究的意义
马铃薯属于茄科、块茎类作物，是珍贵的食物，它既是粮又是菜，营养丰富。其淀粉含量达11 %--25，且蛋白质营养价值很高，容易消化吸收。其中含有18种氨基酸、多种维生素及丰富的矿物质元素。属于低热量、高蛋白、多种维生素和矿物质食品。马铃薯的蛋白质主要是球蛋白，其生物价为67，高于除大米以外的各种粮食。如果用35%的鸡蛋清与65%的土豆蛋白混合食用，则可以合成目前己知的最佳蛋白质。马铃薯中主要含的是半纤维素，它能增加肠道蠕动的次数。另外，马铃薯还是一种较好的化工原料。日本通产省北海道工业技术实验厂开发出一种用马铃薯作原料生产塑料的技术。这种塑料能通过土壤和水中的微生物进行自然分解，最终化成为水和二氧化碳。
二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析
2.1 国内外现状
马铃薯是世界上第四大作物，我国是世界马铃薯生产第一大国。马铃薯耐抗逆、适应性广、生长周期短、营养价值高和产业链长，已成为我国脱贫致富、西部开发的重要支柱产业、主要的蔬菜和出口创汇高效作物、食品和工业淀粉加工的重要原料，为增加我国粮食产量、促进农民增收，做出了巨大贡献。随着耕地面积的减少、水资源短缺压力日益增加、大宗粮食作物比较效益降低以及膳食结构的改变，马铃薯对保障我国粮食安全的重要性日益凸显。
我国马铃薯加工企业共4000-5000家，其中规模化深加工企业近100家。全国精淀总的加工设计能力200万吨，但由于原料缺乏，2006年实际生产粉50万吨左右，消耗原料薯在400万吨左右，其中设计能力6000吨以上精淀粉加工企业有50余家，分布在全国14个马铃薯主产省区。全淀加工总生产能力10万吨，2006年实际生产4万吨左右，消耗原料薯20万吨。目前共有薯片加工企业25-30家，年加工能力10万吨左右，实际年生产7万吨左右，消耗原料薯16万吨左右。每年速冻薯条进口量在8万吨左右。另外年产粉丝粉皮5.7万吨。马铃薯淀粉由于其自身的特点，在应用上具有其它类淀粉所无法替代的功能和作用。在方便食品、休闲食品、膨化食品、火腿肠、婴儿食品、低糖食品、果冻布丁等产品的生产上，由于马铃薯淀粉的高白度、高透明度、高粘度、低糊化温度等特点而被大量使用，有的甚至是玉米淀粉无法替代的。从餐饮调查情况，我国现有旅游涉外酒店8000多家，仅星级就有3000多家，而每家星级酒店用马铃薯淀粉作西点的膨松剂和涂抹食品的胶凝剂，以及中餐菜肴的增稠剂、火腿、肉类制品的吸附剂的用量，每月就在2吨以上，仅此一项每年就需马铃薯淀粉7—8万吨，这还不包括其他非星级的酒店、饭店的用量，而这些酒店、饭店的数量极大，全国要以数百万计，均使用马铃薯淀粉作增稠剂，因为它的用量是玉米淀粉的1/40。
全国餐饮业马铃薯淀粉的需求量应在60—80万吨。随着市场经济的发展和国际化的推进，我国食品工业以外的行业对马铃薯淀粉的需求量也将不断增加马铃薯全粉既可作最终产品，也可作为中间原料制成多种后续产品，多层次提高马铃薯产品的附加值，并可满足人们对食品质量高、品味好,价格便宜、食用方便的要求。
国外马铃薯主要用于加工，鲜食比例较小。美国有75%的鲜薯用于加工，法国为60%，荷兰为40%，英国为40%，而我国马铃薯主要以蔬菜的形式进行鲜食，用于加工的比例不足10%。由于马铃薯作为蔬菜其口感较差，并不太受人们的欢迎，因而价格低廉，每年有15%的马铃薯烂掉，浪费较多，严重影响了广大薯农的经济利益和种薯积极性。这种现象不利于我国马铃薯产业的发展。
国外的马铃薯制品，如马铃薯条、马铃薯片是一种很受欢迎的快餐食品，现已风靡我国的麦当劳、肯德鸡等快餐店，其拳头产品就是马铃薯制品。我国的马铃薯产品加工起步较晚，工艺技术落后，还不能形成规模。马铃薯制品的质量赶不上国外水平，产量也远远满足不了市场要求，因而加快我国马铃薯产业的发展，提高马铃薯的附加值，不但能满足消费者需求，而且是加快我国贫困地区，尤其是西部马铃薯产区经济发展的一条重要途径。据了解，贵州省己经把马铃薯产业为本省经济的一大增长点。中央关于西部大开发的决议，又为马铃薯产业的发展带来了很好的机会。马铃薯产业将大有可为。
2.2 马铃薯去皮技术
凡是马铃薯果皮粗糙、坚硬，具有不良风味的均应去皮，以利于提高品质，只有在加工某些果脯、蜜饯、果汁和果酒时，因要打浆和压榨，才不用去皮，马铃薯去皮方法如下：
（1）手工去皮：用特别的刀、刨等工具人工削皮，去皮干净、损失少，但劳动效率低。
（2）机械去皮：主要用于比较常规的果蔬原料。
（3）碱液去皮：利用碱液的强腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分离。碱液去皮常使用氢氧化钠，腐蚀性强且廉价。碱液去皮时碱液的浓度、处理时间和碱液温度，应视不同果蔬原料种类、成熟度、大小而定。碱液浓度提高、处理时间长和温度高都会增加皮层的松离及腐蚀程度。经碱液处理后的果蔬必须立即在冷水中浸泡、清洗、反复换水直至表面无腻感，口感无碱味为止。
（4）热力去皮：果蔬用短时间高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂，与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮，适合于成熟度高的桃、李、杏等。热去皮的热源主要有蒸汽和热水。此法原料损失少，色泽好，风味好。
（5）酶法去皮：在果胶酶的作用下，达到去皮目的。需要控制酶的最佳作用条件如温度、时间、PH值等。
（6）冷冻去皮：将果蔬在冷冻装置中冷至达到轻度表面冷冻，然后解冻，使皮松弛后去皮，此法质量好但费用高。
（7）真空去皮：将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮和果肉分离，接着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾”，皮与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。
国外马铃薯去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学方法去皮。三种去皮方法的工作原理为：
（1）机械去皮。在圆筒形容器中。依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。
（2）蒸汽去皮。在高压容器内，通^高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盏，突然释放压力．块茎的表皮和果肉即自行分离。
（3）化学去皮。在耐碱容器内，加强碱溶液并加温，后加人块茎，经一段时间后块茎的表皮被碱溶液腐蚀，经高压水反复冲洗干净后，。再将块茎放人机械去皮机中剥去表皮。
三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析
3.1 课题任务要求
本装置主要用于马铃薯片的去皮，通过选择合适的方法设计清洗装置，去皮装置，使装置能够实现对马铃薯片的去皮。
3.2 课题设计预期目标的可行性分析
本装置主要对马铃薯进行去皮，综合国内技术发展现状分析，国内去皮技术成熟程度比较成熟，以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部 的磨盘旋转。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、下、左、右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地磨去外皮，实现马铃薯去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。综上所述，该设计是可行的。
四 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路
4.1 本课题需要研究的重点问题
需要满足马铃薯的去皮度要求。马铃薯去皮机的组成主要包括：机架，外筒体，内层内筒体，外层内筒体，波浪形圆盘，驱动装置，喷淋装置，加料装置，卸料装置，排污装置等。
4.2 本课题需要研究的难点问题解决的思路
国内主要使用机械摩擦去皮机。以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门自动排出，皮屑随水流从砂盘的周围间隙排出。
本装置主要用于马铃薯片的去皮，通过选择合适的方法设计清洗装置，去皮装置，使装置能够实现对马铃薯片的去皮。
五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法
完成本课完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料，了解马铃薯的基本性质，去皮机的结构、原理等，了解各种类型的去皮机的特点。关键问题可请求老师指导或通过同学讨论，选择适合马铃薯去皮的去皮机类型，对拟定的去皮机机进行设计，计算，利用Auto CAD等绘图软件绘制出去皮机的零件图，装配图，反复对设计内容进行检验、校核。
六 工作方案及进度计划
工作方案：设计总体含括→喷淋装置设计→驱动装置设计→波浪圆盘装置设计→卸料，排污装置设计→机箱及外围设备设计→机体有机组合。
进度计划：
第1周—第2周 通过查找文献资料，了解去皮机的国内外现状。
第2周—第5周 设计马铃薯去皮机的总体方案。
第6周—第9周 对马铃薯去皮机的结构进行具体设计。
第10周—第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。
第13周—第14周 整理资料准备答辩。
七 参考文献
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