摘 要：灯笼桂圆肉是加工品质要求高，附加值高的龙眼深加工产品之一，现有的龙眼去核去壳设备不能满足其加工要求，生产中仍采用人工去核去壳加工，不但效率低，而且季节性用工使人工成本高。根据灯笼肉的加工要求，本文以PLC为控制核心，设计去壳、去核工艺及刀具，通过研发适应不同品种，大小龙眼的多工位、高效率的鲜果灯笼龙眼肉自动化加工设备，以期提高灯笼肉的生产效率，降低生产成本，对增加产能具有十分重要意义。
关键词：灯笼桂圆肉；自动化加工；PLC；去壳去核
中图分类号：TS255.42 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）10-0177-03
Abstract：Lantern and arillus longan is one of the longan processed products with high quality and high added value，and the existing longan core removing and shelling equipment can not meet the processing requirements. The production still uses artificial core removal to process the shell，and the efficiency is low，and the labor cost is high with the seasonal labor. According to the processing requirements of Lantern meat，this research takes PLC as the control core，designs the shell removing，nuclear removal technology and cutting tools，and develops the automatic processing equipment for different variety，size longan and high efficiency fresh fruit lantern and longan meat. In order to improve the production efficiency of Lantern meat and reduce production costs，it is of great significance to increase production capacity.
Keywords：lantern and arillus longan；automatic processing；PLC；shelling and enucleation
0 引 言
龙眼是主产于我国岭南的名优水果，成熟于高温潮湿季节，收获期短，含水含糖量高，易腐烂变质。桂圆肉是龙眼重要的后加工产品，具有重要的食用和药用价值，特别是其中的灯笼肉，品质要求高，价格是普通桂圆肉的3倍，产品附加值高。但现有的龙眼肉自动化加工设备不能满足其加工要求，目前仍采用人工去核去壳加工灯笼肉，效率低，且季节性用工导致用工难且成本高。研发自动化灯笼龙眼肉加工设备，对提高生产效率，降低生产成本，增加产能具有重要意义。
目前国外没有适用于龙眼去核去壳的自动化设备。我国目前的自动化龙眼后加工设备主要有华南理工大学的龙眼剥壳机，华南农大的气动龙眼去核机，广东农科院的龙眼去壳去核打浆生产线，企业万顷设备的龙眼去核机等，上述设备不能同时去壳去核，效率较低。茂名市茂南区金皇冠公司研制的灯笼桂圆肉脱肉机是目前效果较好的灯笼龙眼肉加工设备，但其龙眼蒂部向下容易摆放不正，会导致果核蒂部粘连果肉造成果肉损失，在核肉分离的过程中采用下导管出核，还存在着容易烂核且核大易卡机的问题，因此设计灯笼龙眼肉自动化加工设备，对提高效率，降低成本，增加产能具有重要意义。
1 研究方案
1.1 研究内容
针对灯笼龙眼肉的加工要求，以PLC为控制核心，设计关键去壳、去核刀具及工艺，构建适应多品种、大小不同龙眼的多工位的流水线加工平台，完成龙眼的下料，人工定向调整，传送定位，去壳去核，壳、肉、核收集，去壳去核过程中对果肉损伤小，肉汁损失少，可以得到优质的灯笼龙眼肉，并且可以每小时完成3000粒鲜果的加工。
具体包含以下三个方面的内容：
（1）以PLC为控制核心，采用步进电机带动加工链板，构建灯笼龙眼肉自动化加工平台，可以根据去壳、去核工艺实现龙眼的传送定位，在去壳、去核完成后，实现果壳、果肉、果核的分类收集。
（2）设计出能适应不同品种（石硖、鸡眼和泰国龙眼等品种）、不同大小（果径15-32mm）、形状差异的龙眼去壳刀具，在去壳的同时不对果肉造成损伤。
（3）设计出的去核刀具及工艺满足灯笼龙眼肉的加工要求，使果肉完整，损失率低。
1.2 总体方案
根据桂圆肉的加工过程和前期关于灯笼龙眼肉自动化加工的研究和实验情况，确定了龙眼去壳去核设备的工艺流程如图1所示，包含8个过程，完成龙眼鲜果的自动下料，人工定向调整，传送定位，去壳去核，壳、肉、核收集，去壳去核过程后即可得到优质的灯笼龙眼肉。系统以PLC为控制核心，采用步进电机传动，结合气动技术进行系统模块设计，总体框图如图2所示分为6个模块。
2 关键技术研究
2.1 关键技术问题
龙眼去壳去核效果是决定灯笼龙眼肉的加工质量是否达到要求的关键，也是制约目前龙眼加工设备推广应用的症结所在。所以项目研究的关键问题如下。
（1）设计出能适应不同品种、不同大小龙眼的去壳刀具，且在去壳的同时不对果肉造成损伤。
（2）设计出的去核刀具及工艺满足灯笼龙眼肉的加工要求，果肉完整，损失率低。
2.2 关键技术问题的解决方案
（1）龙眼压紧环割刀具如图3所示。龙眼夹紧座如图4所示，龙眼夹紧座安装在传动链板上，是由环保的弹性塑胶加工而成的空心圆柱，通过加装收缩弹簧和收缩缝配合实现大小不同龙眼的夹紧。
通过活动气缸上的压板将夹紧座上的龙眼压紧，由于夹紧座的收缩作用，压入后的龙眼壳将紧贴夹紧座的内壁。电机带动旋转刀架紧贴夹紧座外壁边沿旋转环割破壳，通过可控深度的刀口设计破壳而不损伤果肉。旋转刀架由弹簧和离合杠杆配合控制刀架位置保证不影响龙眼座链板的传动。
（2）蒂部开口抓核工艺肉核分离。抓核气缸带动空心抓核刀向下移动插入龙眼核；割蒂气缸向下移动，使割蒂刀在弹簧的作用下插入果蒂，同时电机带动割蒂刀转动实现果蒂与核分离，分离后割蒂刀复位；然后抓核气缸带动抓核刀连同果肉、果核向上移动；在上移过程中，果肉被退肉圈所阻挡，果核通过实现肉核分离，果肉掉落；同时果核随着抓核刀继续向上移动，退核气缸伸出，果核接触到顶核针时，果核与抓核刀分离，实现退核。
（3）技术路线。根据工艺流程及系统模块划分，确定了系统研究实验的技术路线如图5所示，循序渐进推进实验研发，并根据实验结果及时改进完善。
2.3 设计方案创新点
（1）设计的自适应贴紧旋转环割去壳刀具与自适应龙眼夹紧座配合，对不同品种，直径在15-35mm范围内，形状差异较大的龙眼均可较好实现紧贴环割，环割时通过刀口深度控制使刀具在环割时刀口深度是可控的几乎不损伤龙眼肉，保证果肉无损伤。
（2）龙眼蒂部是果壳、果核、果肉的连接部位，此部位几乎无果肉，采取蒂部开口抓核去核工艺，刀具从龙眼蒂部插入果核进行抓核，相比捅核工艺，可减少果肉损伤。
（3）由于龙眼壳硬薄，肉柔软多汁的特点，果肉果汁极易受损流失，采用环割去壳工艺，环割后底部果壳仍在夹紧座内，可保护果肉在抓核刀具冲压抓核时不被损伤。
3 结 论
针对灯笼龙眼肉的加工要求，对灯笼桂圆龙眼肉自动化加工设备的设计与研究，对提高效率，降低成本，增加产能具有重要意义，以PLC为控制核心，采用步进电机带动加工链板传动，结合气动技术，设计关键去壳、去核刀具及工艺，构建适应多品种、大小、形状差异龙眼的多工位、高效率的流水线平台，完成龙眼的下料，人工定向调整，传送定位，去壳去核，壳、肉、核收集。该去壳去核过程对果肉损伤小，肉汁损失少，即可得到优质的灯笼龙眼肉，加工设备运行稳定、可靠，每小时便能完成3000粒鲜果去壳去核，加工速度约50Kg/h，速度是人工的8倍，损失率小于5%，灯笼肉完好率为90%，设备用电损耗小于2KW/小时，加工过程安全卫生，可以缓决季节性用工问题，对提高效率，降低成本，增加产能具有重要意义。
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作者简介：林静（1982-），女，汉族，广东茂名人，副教授，硕士。研究方向：信息处理技术、电气自动化技术。
