．台灣大學生機系 陳世銘 江昭皚 陳加增 楊宜璋
蔡志成 黃政偉 莊永坤 楊昇穎 陳冠宏．
．中興大學生機系 謝廣文 陳志杰 徐子建．
．屏東科技大學生工系 謝俊夫 蔡兆胤 洪辰雄
李經緯．
．宜蘭大學生機系 邱奕志 郭景成．
水果之機械分級過去大都以大小或重量為主，近年來消費者除了重視外部形狀顏色外，亦重視水果之內部品質。因此，應用非破壞性技術進行水果內外部品質之檢測，是技術發展之趨勢。在行政院農業委員會農糧署研究經費補助下，由台灣大學、中興大學、屏東科技大學及宜蘭大學共同組成研究團隊，已成功應用近紅外光及影像檢測等非破壞性檢測技術，共同研發完成「水果品質非破壞性線上檢測系統」，可供水果產地分級包裝之用。
開發完成的整套分級系統包括水果內部品質檢測系統（糖、酸度）、外部品質檢測系統（顏色、果形、瑕疵、重量等）、出料系統及中控系統等(圖一至圖四)。內部品質檢測系統可量測波長範圍880-1600 nm之水果光譜，並完成自動校正系統，能精確且非破壞地以光波量測水果之糖、酸度。外部品質檢測系統包含多視角之影像檢測設備、取像室及打光系統，能檢測水果之顏色、果形、著色率、瑕疵率等相關之外觀品質指標。另外亦利用荷重元開發完成水果之動態秤重系統，具有自動建立秤重檢量線功能。出料系統採用平行出料設計，並以多工方式進行出料訊號處理及出料機構之控制。中控系統已建立與各單元之通訊模式，具有指揮協調之功能，並將檢測資料建檔成資料庫，以配合採後履歷之應用。整體系統之設計採模組化方式，因此各檢測系統具有彈性組合之方便性。
本分級系統可應用至多種水果，並已完成測試。以芒果為例，已完成芒果集貨場之實地測試，可正確檢測愛文芒果之糖度、著色率、瑕疵率和重量等分級指標，目前檢測速度為1.25個／秒以上。開發完成之水果品質非破壞性線上檢測系統，可依水果品質進行精準分級，確立水果分級制度，提高水果之價值。將來可進一步結合農民或產銷班的資料，及芒果、蓮霧等優質水果收穫前的生長履歷，應用條碼或RFID (Radio Frequency Identification)系統結合網際網路，建立水果收穫後品質追蹤資料庫，以利電子商務之推行，提升台灣水果國際競爭力。（作者聯絡電話：02- 23929769）
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Saturday, May 05, 2007
圖一 水果品質非破壞性線上檢測系統全貌
圖二 內部品質檢測系統
圖三 外部品質檢測系統
圖四 動態秤重系統
高改型重量式鳳梨分級機
•高雄區農業改良場 陳秀文•
一、前言
鳳梨別名波羅，俗稱旺來，隱喻好運旺旺到來的意思，最常成為台灣民俗拜拜或佳節喜慶上必備的水果。根據93年農業統計年報資料，全台鳳梨栽培面積約12,068公頃，高屏地區種植面積約占43﹪(5,191公頃)，是本轄區高經濟作物之一(圖一)。由於鳳梨果實甜美富營養，風味佳，市場拍賣價位高，亦有外銷日本等國家的實績。近年來因新品種不斷推出(圖二)，漸受高度重視與消費市場喜愛。目前國內鳳梨生產所需各項機械化程度仍然偏低，其中果實採收後之分級方式，果農常就地在田間以目測方法判別大小，或以磅秤單粒重而分級，以每箱分成6至14粒裝箱後運銷(圖三)，作業過程不但耗時費工，且易造成人為判別上的誤差，而失去分級精度，影響運銷時程或拍賣價格。
為提昇鳳梨分級精度及建立品牌形象，促進產業運銷技術升級，高雄區農業改良場研究人員乃積極規劃設計，並與廠商統農機械有限公司合作，進行重量式鳳梨分級機之試驗改良，進而商品化製造，期望藉由本項機械之開發完成，大幅提昇鳳梨採收後分級的作業效率及分級包裝果品之均勻性。
二、機體結構與特性
整台機體規格為480×212×88公分(圖四)，主要裝置包括：
三、作業原理及效率
本機分級方式係以水果重量作為分級指標。分級輸送鏈條上方固定多組分級秤及承果盤，每組承果盤採直列方式排列，作業時採用人工輔助將每粒水果放置在分級承果盤上。分級方法利用槓桿原理，以天平秤差感應置放在承果盤上水果重量，由於每組承果盤裝設有不同重量的砝碼，以水果的重量感應平秤差後將承果盤往外傾倒(圖五)，每粒果實便隨著重量的不同，分別掉入平面輸送機皮帶上送出，以達到將果實分級目的。分級完後果實再以人工作業裝箱，本機分級作業一次可分成6等級(圖六)。
分級機每小時作業量達3,600粒，約250~300箱，以每箱重量10公斤計，處理量約2.5~3公噸，分級精度達95﹪以上，與現有人工作業方式比較，在作業效率上比人工分級快3倍左右。
分級機之優點如下：
1.分級速度比人工快，能爭取外銷裝貨櫃之時效。
2.作業分級線上可分6等級，分級精度高，符合外銷品規格之要求。
3.以人工單粒化供料，配合出料板鋪設軟墊，可降低果實損傷率。
分級機之缺點如下：
1.必需將鮮果集中於集貨場才能進行分級作業。
2.機械購置費用高，個別農戶採用較不經濟。
四、結語
為加速推廣本機給果農使用，以提高作業效率及降低產銷成本，本場已設計研製完成實用機一台，該機經多次性能測試結果已達實用的目標，並於93年4月6日在本場轄內鳳梨產銷班舉辦操作示範觀摩會，展示作業效率及分級精度，廣受產銷業者及果農的肯定。本機於94年1月1日起正式技術移轉，以非專屬授權統農機械有限公司商品化製造生產。同時鳳梨分級供、出料裝置部分於94年4月21日獲得中華民國新型第M262271號專利，目前已推廣5台。(作者聯絡電話：08-7229461轉158)
一、前言
鳳梨別名波羅，俗稱旺來，隱喻好運旺旺到來的意思，最常成為台灣民俗拜拜或佳節喜慶上必備的水果。根據93年農業統計年報資料，全台鳳梨栽培面積約12,068公頃，高屏地區種植面積約占43﹪(5,191公頃)，是本轄區高經濟作物之一(圖一)。由於鳳梨果實甜美富營養，風味佳，市場拍賣價位高，亦有外銷日本等國家的實績。近年來因新品種不斷推出(圖二)，漸受高度重視與消費市場喜愛。目前國內鳳梨生產所需各項機械化程度仍然偏低，其中果實採收後之分級方式，果農常就地在田間以目測方法判別大小，或以磅秤單粒重而分級，以每箱分成6至14粒裝箱後運銷(圖三)，作業過程不但耗時費工，且易造成人為判別上的誤差，而失去分級精度，影響運銷時程或拍賣價格。
為提昇鳳梨分級精度及建立品牌形象，促進產業運銷技術升級，高雄區農業改良場研究人員乃積極規劃設計，並與廠商統農機械有限公司合作，進行重量式鳳梨分級機之試驗改良，進而商品化製造，期望藉由本項機械之開發完成，大幅提昇鳳梨採收後分級的作業效率及分級包裝果品之均勻性。
二、機體結構與特性
整台機體規格為480×212×88公分(圖四)，主要裝置包括：
- 1.分級承果盤：盤面尺寸寬18×18公分，具耐磨強力橡膠材質，近似向上V型承接，採內、外盤組合方式，以考量可承受大型果粒重量與分級精度，並配合四連桿機構分級秤，以承接水果分級及避免損傷。
- 2.分級秤機構：利用天平槓桿原理，以天平秤差感應方式傾倒承果盤，分級調整方式以更換砝碼與微調裝置進行，分級級數為6級，稱量範圍約2公斤，每組分級秤間距為22.86公分。
- 3.分級滑座：本滑座乃承接分級承果盤裝置等使其平穩、定位及支撐輸送，配合分級秤作定點分級重量比對用。
- 4.安全護蓋：分級機構主體及側面保護用，以鐵板為主。
- 5.分級輸送鏈條：主要採C2060輸送鏈條，上方固定分級秤及承果盤，並設有滑軌承接輸送鏈條重量，全長約880公分，速度設計在每秒2個分級秤。
- 6.動力傳動系統：全機作業部門之動力傳動採用機械式鏈條及鏈輪帶動為主，包含馬達(1HP×速比30：1)、分級主軸、鏈輪及鏈條等，使用電壓110或220V，具斷電安全裝置電磁式自動開關。
- 7.主機架：採用以角鐵材加工焊製，主要承接分級承果盤、輸送鏈、動力系統零組件等，組裝成乙部獨立分級機構，前端連接供料系統，側後下端可連接出料機構。
- 8.滑輪及固定座：設置在分級機主機架下方，分別各4組，分布在4個角落，滑輪3吋左右，作業固定座具可調整螺桿，以適應地面不平時調控用。
三、作業原理及效率
本機分級方式係以水果重量作為分級指標。分級輸送鏈條上方固定多組分級秤及承果盤，每組承果盤採直列方式排列，作業時採用人工輔助將每粒水果放置在分級承果盤上。分級方法利用槓桿原理，以天平秤差感應置放在承果盤上水果重量，由於每組承果盤裝設有不同重量的砝碼，以水果的重量感應平秤差後將承果盤往外傾倒(圖五)，每粒果實便隨著重量的不同，分別掉入平面輸送機皮帶上送出，以達到將果實分級目的。分級完後果實再以人工作業裝箱，本機分級作業一次可分成6等級(圖六)。
分級機每小時作業量達3,600粒，約250~300箱，以每箱重量10公斤計，處理量約2.5~3公噸，分級精度達95﹪以上，與現有人工作業方式比較，在作業效率上比人工分級快3倍左右。
分級機之優點如下：
1.分級速度比人工快，能爭取外銷裝貨櫃之時效。
2.作業分級線上可分6等級，分級精度高，符合外銷品規格之要求。
3.以人工單粒化供料，配合出料板鋪設軟墊，可降低果實損傷率。
分級機之缺點如下：
1.必需將鮮果集中於集貨場才能進行分級作業。
2.機械購置費用高，個別農戶採用較不經濟。
四、結語
為加速推廣本機給果農使用，以提高作業效率及降低產銷成本，本場已設計研製完成實用機一台，該機經多次性能測試結果已達實用的目標，並於93年4月6日在本場轄內鳳梨產銷班舉辦操作示範觀摩會，展示作業效率及分級精度，廣受產銷業者及果農的肯定。本機於94年1月1日起正式技術移轉，以非專屬授權統農機械有限公司商品化製造生產。同時鳳梨分級供、出料裝置部分於94年4月21日獲得中華民國新型第M262271號專利，目前已推廣5台。(作者聯絡電話：08-7229461轉158)
圖一 鳳梨田間栽培
圖二 鳳梨果實外觀
圖三 人工分級作業
圖四 鳳梨分級機正視圖
圖五 .以天平秤差感應傾倒承果盤柿子加工削梗修蒂與削皮機
柿子加工削梗修蒂與削皮機之研發
•桃園區農業改良場 張金發•
一、前言
台灣地區柿子栽培面積依據民國90年農業年報統計為2,821公頃，年產量有26,169公噸。目前柿子削皮作業農民已有使用削皮機（圖一），但削皮效果不好，尚需人工做較大量修補工作，又在削皮之前需先以人工做削梗與修蒂工作（圖二），計需四個人工，顯見耗費大量勞力，尤其農忙時期僱工困難(約9月至11月)。為解決上述的問題本場研發一種非破壞且能自動將柿子去梗、修蒂、削皮一貫化作業之機械，藉由機械化、自動化之設備，以節省人力，並加快柿子削皮的速度與效果。再者，柿子在削皮的過程中因無人員的接觸，而可達到安全衛生的目的，有利於未來柿餅外銷潛能。
二、機體結構與功能
研製改良完成之柿子削梗修蒂與削皮一貫作業機（圖三），流程包括柿子進料定位、削梗作業、修蒂作業、果肩果頂削皮、柿子吸附提升、氣壓夾果、橫移橫向、吸附定位、柿子削皮及出料等十項作業（圖四）。各項作業均有對應之機構來完成。本機設計規畫為柿子加工以非破壞削梗修蒂與削皮連線一貫化作業，主要機構功能詳如下：
三、機械使用操作方法
本機由1人操作柿子進料定位於圓型果粒轉盤上，經自動化機械之設備進行柿子削梗、修蒂、果肩果頂削皮、吸附上昇、氣壓式夾果橫移轉向、吸附固定、削皮及集果等一貫化作業。另外1人協助將削皮後之柿子排列整齊放於圓型集果盤上，進行乾燥作業。傳統削皮機進行柿子之削皮作業時，柿子的去梗及去蒂作業必需以人工進行，合計約需4人。通常其人工配比約為1人進行手工去蒂及去梗，1人進行傳統削皮機之操作，另外2人則執行傳統削皮機削好皮(尚不完全)柿子之補削動作。
四、結語
本項柿子加工削梗修蒂與削皮一貫化作業機以每分鐘8-10個削皮速率進行實際柿子削皮比較試驗，所使用人力為2人，分別測定各300個柿子削皮之完整率、除梗、去蒂、果肩削皮等項目。結果顯示可以完整削皮，不再需人工補削之比率為83.4~88.3%，其中因果梗、果蒂去除不完整、果肩果頂削皮不完整之比率分別為3.6~4.0、0.6~2.3、4.0~5.2%。由於本項所研製開發之柿子削梗、修蒂與削皮一貫作業機對於柿子果梗、果蒂去除、果肩果頂削皮等三個單元操作，是傳統削皮機無法操作與比擬的。故若就兩種柿子削皮方式所進行削皮後之測試，其平均削皮未完全部份佔全果表面積比率來比較，本項柿子削梗、修蒂與削皮一貫作業機僅為3.5~5.0%，明顯較傳統削皮機之27.%為低，況且其操作需要之人工數僅為2人，較傳統削皮機之4人，可以省掉50%的人力成本。又其乾燥過程中之腐爛率僅為1.67%。該機以機械化一貫作業，可提高工作效率，節省勞力，降低生產成本，增加農民收益。(作者聯絡電話：03-4768216轉342)
•桃園區農業改良場 張金發•
一、前言
台灣地區柿子栽培面積依據民國90年農業年報統計為2,821公頃，年產量有26,169公噸。目前柿子削皮作業農民已有使用削皮機（圖一），但削皮效果不好，尚需人工做較大量修補工作，又在削皮之前需先以人工做削梗與修蒂工作（圖二），計需四個人工，顯見耗費大量勞力，尤其農忙時期僱工困難(約9月至11月)。為解決上述的問題本場研發一種非破壞且能自動將柿子去梗、修蒂、削皮一貫化作業之機械，藉由機械化、自動化之設備，以節省人力，並加快柿子削皮的速度與效果。再者，柿子在削皮的過程中因無人員的接觸，而可達到安全衛生的目的，有利於未來柿餅外銷潛能。
圖一 傳統柿子加工削皮機作業情形
圖二 人工削梗與修蒂作業情形二、機體結構與功能
研製改良完成之柿子削梗修蒂與削皮一貫作業機（圖三），流程包括柿子進料定位、削梗作業、修蒂作業、果肩果頂削皮、柿子吸附提升、氣壓夾果、橫移橫向、吸附定位、柿子削皮及出料等十項作業（圖四）。各項作業均有對應之機構來完成。本機設計規畫為柿子加工以非破壞削梗修蒂與削皮連線一貫化作業，主要機構功能詳如下：
圖三 柿子加工削梗修蒂與削皮機
圖四 柿子加工削梗修蒂與削皮一貫作業機作業流程- (一)圓型果粒轉盤：設於機台之右側，上面設有八個柿子承果座，具有三支弧形之夾抓使柿子固定與定位，此轉盤由一馬達驅動，此作業為柿子進料定位功能（圖五）。
- (二)削梗裝置：於機台上對應於果粒轉盤的上方中心位置具有一去梗刀座，此削梗刀座係架設於機台之一滑軌上，以升降移動並迴轉運動，達到削梗之目的，刀座上設有一驅動馬達，以驅動一垂直設置之削梗刀，本項機構可隨果梗深淺自動調整高度。
- (三)修蒂裝置：設於削梗裝置後續位置，於機台上對應於圓型果粒轉盤上方中心位置具有一組修蒂刀座，並可上下滑動，由馬達驅動一垂直設置之修蒂刀，本項修蒂刀以用彈簧壓力，可隨蒂葉之形狀自動改變修蒂刀之方向（圖六）。
- (四)果肩果頂削皮裝置：設於修蒂裝置後續位置，於機台上對應於圓型果粒轉盤上方中心位置，有一組削皮刀座，當修蒂後，藉此刀具先行削去柿子上刀蒂邊緣之皮。本項削皮刀座可垂直、上下移動，隨柿子果形改變削皮刀之方向。
- (五)柿子吸附上昇裝置：設於蒂邊緣削皮裝置後續，使柿子吸附上昇，脫離圓型固定轉盤，其動力由一組真空泵提供。
- (六)氣壓夾果橫移轉向機構：設於柿子吸附上昇裝置後續位置，具有一可升降及水平方向移動之基座，該基座兩端設有氣壓式夾果裝置，藉由夾爪可夾取經削梗、修蒂與蒂邊緣削皮之果子，並依基座之升降、移動調整變換位置，本項機構可作180。迴轉轉換（圖七）。
- (七)橫向果粒吸附裝置：設於機械左側，於氣壓式機械手臂轉換裝置之後續位置，承接吸附固定要削皮之柿子，其吸附動力源由一組真空泵提供。
- (八)削皮裝置：設於橫向果粒吸附裝置 之側面，具有削皮機構，有拉緊削皮刀座之拉申彈簧，以使削皮刀可靠抵柿子果子表面，並由旋轉臂迴轉供削皮之柿子，並可依柿子表面形狀削皮（圖八）。
- (九)集果裝置：設於削皮裝置之下方，為凹槽加設海棉裝置，以免損壞已削皮完成之柿子，集中於預定處。
- (十)電控系統：由機械式控制，並配有一組2馬力的空氣壓縮機應用。
圖五 柿子加工削梗修蒂與削皮機進料定位作業情形
圖六 柿子削梗、修蒂、果肩果頂削皮及吸附上昇等一貫化作業情形三、機械使用操作方法
本機由1人操作柿子進料定位於圓型果粒轉盤上，經自動化機械之設備進行柿子削梗、修蒂、果肩果頂削皮、吸附上昇、氣壓式夾果橫移轉向、吸附固定、削皮及集果等一貫化作業。另外1人協助將削皮後之柿子排列整齊放於圓型集果盤上，進行乾燥作業。傳統削皮機進行柿子之削皮作業時，柿子的去梗及去蒂作業必需以人工進行，合計約需4人。通常其人工配比約為1人進行手工去蒂及去梗，1人進行傳統削皮機之操作，另外2人則執行傳統削皮機削好皮(尚不完全)柿子之補削動作。
四、結語
本項柿子加工削梗修蒂與削皮一貫化作業機以每分鐘8-10個削皮速率進行實際柿子削皮比較試驗，所使用人力為2人，分別測定各300個柿子削皮之完整率、除梗、去蒂、果肩削皮等項目。結果顯示可以完整削皮，不再需人工補削之比率為83.4~88.3%，其中因果梗、果蒂去除不完整、果肩果頂削皮不完整之比率分別為3.6~4.0、0.6~2.3、4.0~5.2%。由於本項所研製開發之柿子削梗、修蒂與削皮一貫作業機對於柿子果梗、果蒂去除、果肩果頂削皮等三個單元操作，是傳統削皮機無法操作與比擬的。故若就兩種柿子削皮方式所進行削皮後之測試，其平均削皮未完全部份佔全果表面積比率來比較，本項柿子削梗、修蒂與削皮一貫作業機僅為3.5~5.0%，明顯較傳統削皮機之27.%為低，況且其操作需要之人工數僅為2人，較傳統削皮機之4人，可以省掉50%的人力成本。又其乾燥過程中之腐爛率僅為1.67%。該機以機械化一貫作業，可提高工作效率，節省勞力，降低生產成本，增加農民收益。(作者聯絡電話：03-4768216轉342)
圖八 橫向吸附固定削皮作業情形Thursday, May 03, 2007
線上型光電水果品質分級系統
．農委會桃園場 李汪盛．
一、前言
因應市場消費型態之轉變，「以量為主」的生產方式已轉變為以「品質為主」之生產導向。國內目前在高品質水果生產方面之研究成果相當豐碩，舉凡品種改良、栽培技術之改進等方面均有顯著成果；惟在生產後之品質檢測技術，國內方面雖有相關品質分析之研究，但大部分僅限於實驗階段之破壞性品質檢測，無法應用於快速、非破壞性線上檢測之需求；至於國外方面(日本)，雖有水果非破壞性線上檢測之應用系統，國內亦有相關機種之引進，但是售價太高(3,000-5,000萬)及實用性方面受到限制(品質檢測方程式掌控於日本)，而且國內部分水果具地域性，國外無樣本可應用於建立品質檢測方程式，推廣不易。因此，如何加強開發屬於台灣水果品質檢測之非破壞性應用系統，有其必要性。
傳統上之分級方式侷限於顏色、大小、重量、外觀有無瑕疵等外部品質，至於影響水果品質之內部品質如質地、糖度、酸度、氨基酸及維生素等成分含量則未予分析。利用人工檢視農產品外部品質以決定等級與售價，不但費時、費力，成本高，而且無法對農產品內部品質如甜度等進行判別，容易造成等級與實際品質差異過大。因此，本場開發國產優良品牌水果（寄接梨）內外品質之線上非破壞性品質檢測系統，並與國內目前現有之分級及自動貼標籤機進行機電整合，完成非破壞性品質檢測系統之主控程式。
二、機械設備
三、結果與討論
(一)影像外部品質控制系統控制軟體
採用BorIand C++ Builder程式語言自行研究開發撰寫分析軟體，影像外部品質分級系統部分可進行水果大小及顏色各三級分級，大小及顏色等級的分級標準可由使用者自行選擇設定。
(二)光電水果品質檢測系統之整合、設計及開發
近紅外光內部品質部分開發軟體工具為Borland Delphi語言，影像外部品質部分開發軟體工具為BorIand C++ Builder語言。水果承載座可以左右翻轉進行出料。鹵素光源產生之光源經由光纖外環傳送至光纖探針頂部，光纖探針頂部與輸送鏈條上之水果座中心之距離為10cm，光線照射水果後其表面反射及內部擴散反射光源光纖中心之光纖束傳至分光光度計進行分光。金屬式近接開關用於檢查有無水果承載座進入分級區及水果承載座中央位置進入分級區中間位置。若有且光電開關又檢查到水果承載座上有水果，則觸發指令進行光譜取樣。取樣光譜值與糖度校正線經過數學公式計算後所得到值即為糖度值，再經程式運算，將糖度值區分為"微甜"、"甜"、"特甜"等三個等級，三個等級之區分可以由使用者自行設定。由於本系統只是進行糖度等級的判斷，所以判斷的結果必須傳送至處理影像的電腦進行綜合判斷。影像系統8255I/O(輸入、輸出)介面卡，接收來自近紅外線內部品質分級系統所傳送之等級信號，達成線上分級之目的。經過初步測試，其分級速度可達90個/分鐘，校正樣本糖度範圍8.4—12.5。Brix，平均值11.l。Brix，標準差0.65。Brix。將近紅外線分光光度計所取得之光譜資料與化學分析資料，以部分最小平方迴歸法(PLSR)建立糖度校正線。
(三)高接梨糖度近紅外光線上檢測機應用結果
本研究針對寄接梨以線上非破壞性方式，利用PLSR模式建立之糖度校正線，r2cv為0.71， SECV為0.35。Brix，本研究結果與其他文獻相較並不遜於其他文獻之研究結果，惟本研究使用之近紅外線設備具有模組化、質輕及價廉等優點，具有推廣潛力。
四、結論
應用近紅外線分光光度計，配合影像系統分級及自動貼標籤機系統，完成國產化光電水果選別系統之開發。糖度、顏色及大小等級選定可依實際需求由使用者自行設定，分級速度可達90個/分鐘以上，相關係數0.84。整合控制電腦分級訊號目前已經完成與自動貼標籤及分級機連線並進行測試，測試結果顯示性能符合需求，自動貼標籤機可以根據使用者設定等級進行選擇性貼標。本研究成果技術可以完全掌控，不受制於日本，且售價約日本進口售價八分之一。 (作者連絡電話：03-4768216轉344)
圖一 光電水果品質檢測系統全貌
圖二 自動貼標籤機操作情形
一、前言
因應市場消費型態之轉變，「以量為主」的生產方式已轉變為以「品質為主」之生產導向。國內目前在高品質水果生產方面之研究成果相當豐碩，舉凡品種改良、栽培技術之改進等方面均有顯著成果；惟在生產後之品質檢測技術，國內方面雖有相關品質分析之研究，但大部分僅限於實驗階段之破壞性品質檢測，無法應用於快速、非破壞性線上檢測之需求；至於國外方面(日本)，雖有水果非破壞性線上檢測之應用系統，國內亦有相關機種之引進，但是售價太高(3,000-5,000萬)及實用性方面受到限制(品質檢測方程式掌控於日本)，而且國內部分水果具地域性，國外無樣本可應用於建立品質檢測方程式，推廣不易。因此，如何加強開發屬於台灣水果品質檢測之非破壞性應用系統，有其必要性。
傳統上之分級方式侷限於顏色、大小、重量、外觀有無瑕疵等外部品質，至於影響水果品質之內部品質如質地、糖度、酸度、氨基酸及維生素等成分含量則未予分析。利用人工檢視農產品外部品質以決定等級與售價，不但費時、費力，成本高，而且無法對農產品內部品質如甜度等進行判別，容易造成等級與實際品質差異過大。因此，本場開發國產優良品牌水果（寄接梨）內外品質之線上非破壞性品質檢測系統，並與國內目前現有之分級及自動貼標籤機進行機電整合，完成非破壞性品質檢測系統之主控程式。
二、機械設備
- (一)近紅外光內部品質檢測系統之試驗設備：包括光譜儀、鹵素光源、光纖、控制電腦及感測器等設備組合而成。
- (二)影像外部品質檢測系統之試驗設備：影像外部品質檢測系統是由數位相機、影像處理卡、光源、控制電腦及試驗用水果輸送機等設備組合而成(圖一)。
- (三)分級機及貼標籤機:台南晨嘉自動化有限公司製造，可依照水果品質整合電腦所輸出之水果等訊號執行分級及選擇性貼標籤作業。控制程式採用Microsoft Visual Basic程式語言開發，控制電腦為PⅢ等級個人電腦(圖二)。
三、結果與討論
(一)影像外部品質控制系統控制軟體
採用BorIand C++ Builder程式語言自行研究開發撰寫分析軟體，影像外部品質分級系統部分可進行水果大小及顏色各三級分級，大小及顏色等級的分級標準可由使用者自行選擇設定。
(二)光電水果品質檢測系統之整合、設計及開發
近紅外光內部品質部分開發軟體工具為Borland Delphi語言，影像外部品質部分開發軟體工具為BorIand C++ Builder語言。水果承載座可以左右翻轉進行出料。鹵素光源產生之光源經由光纖外環傳送至光纖探針頂部，光纖探針頂部與輸送鏈條上之水果座中心之距離為10cm，光線照射水果後其表面反射及內部擴散反射光源光纖中心之光纖束傳至分光光度計進行分光。金屬式近接開關用於檢查有無水果承載座進入分級區及水果承載座中央位置進入分級區中間位置。若有且光電開關又檢查到水果承載座上有水果，則觸發指令進行光譜取樣。取樣光譜值與糖度校正線經過數學公式計算後所得到值即為糖度值，再經程式運算，將糖度值區分為"微甜"、"甜"、"特甜"等三個等級，三個等級之區分可以由使用者自行設定。由於本系統只是進行糖度等級的判斷，所以判斷的結果必須傳送至處理影像的電腦進行綜合判斷。影像系統8255I/O(輸入、輸出)介面卡，接收來自近紅外線內部品質分級系統所傳送之等級信號，達成線上分級之目的。經過初步測試，其分級速度可達90個/分鐘，校正樣本糖度範圍8.4—12.5。Brix，平均值11.l。Brix，標準差0.65。Brix。將近紅外線分光光度計所取得之光譜資料與化學分析資料，以部分最小平方迴歸法(PLSR)建立糖度校正線。
(三)高接梨糖度近紅外光線上檢測機應用結果
本研究針對寄接梨以線上非破壞性方式，利用PLSR模式建立之糖度校正線，r2cv為0.71， SECV為0.35。Brix，本研究結果與其他文獻相較並不遜於其他文獻之研究結果，惟本研究使用之近紅外線設備具有模組化、質輕及價廉等優點，具有推廣潛力。
四、結論
應用近紅外線分光光度計，配合影像系統分級及自動貼標籤機系統，完成國產化光電水果選別系統之開發。糖度、顏色及大小等級選定可依實際需求由使用者自行設定，分級速度可達90個/分鐘以上，相關係數0.84。整合控制電腦分級訊號目前已經完成與自動貼標籤及分級機連線並進行測試，測試結果顯示性能符合需求，自動貼標籤機可以根據使用者設定等級進行選擇性貼標。本研究成果技術可以完全掌控，不受制於日本，且售價約日本進口售價八分之一。 (作者連絡電話：03-4768216轉344)
圖一 光電水果品質檢測系統全貌
圖二 自動貼標籤機操作情形
甘藷清洗風乾機一貫化作業機
．農委會苗栗場 林福源、章加寶、洪欽祥．
甘藷為臺灣種植面積最廣之雜糧作物，其塊根味美且具豐富維他命A，在食用上可煮甜湯、拌稀飯、烤蕃藷及炸藷條等等。後龍為苗栗地區甘藷主要產地，栽培品種為台農57、62、66 三品系，種植面積約20公頃，年收穫量約500公噸，一般作鮮藷供市。甘藷種植分為春秋兩季，氣候以溫度為20-30℃最適宜，土壤以肥沃、砂質壤土最佳。甘藷收穫後若作鮮藷貯藏，含水率低者較耐貯藏，期限可達2個月左右。
甘藷目前以人工採收後，經分級裝箱再銷售。由於甘藷採收時，因其周圍含少量砂質泥土，在運輸過程中，彼此振動及摩擦，造成表皮受損，雖然甘藷在肉質部受傷會自行癒合，但表皮之受損則會成皮外發霉之情形，以致影響市場銷售之賣相。
因甘藷之產地價格起伏頗大，在加入WTO後，甘藷所受之衝擊受勞力缺乏、工資高漲及產銷問題等影響，有必要藉由機械化之投入、改變包裝之行銷等方式來因應。因此本場藉由甘藷清洗風乾一貫化作業機之研製（圖一和圖二），提供業界使用，藉以達到省時省工，提高產品競爭力。首先甘藷經由田間集中採收經機械自動化清洗、風乾，再人工分級，爾後再以機械自動包裝，可解決甘藷表面周圍附帶泥土之問題，使成品外觀亮麗、色澤呈現，適合超商、零售市場販售之小型包裝，增加產品附加價值，吸引顧客購買，家庭主婦並能依家庭人口數及食用量，購買適合重量之包裝甘藷回家，即可使用。
這套一貫化作業機之特點包括：1甘藷塊根在田間採收後，集中運送至集貨場放置等待處理，一般約需1-2天，在水洗過程中經浸泡沖洗處理，可使砂質鬆軟，利於後續高壓水霧沖刷乾淨。2.甘藷塊根採用高壓噴水霧方式沖刷，較水管水洗之效果佳及省水量。3.甘藷清洗風乾過程中，避免機械高度落差之撞擊、減低機械邊緣之隙縫摩擦。4.清洗風乾過後之甘藷，其乾燥程度需較注意，否則濕氣會使真空包裝後之成品膨脹，破壞美觀。（作者聯絡電話：(037)222111 # 355）
圖一 機械構造三視圖
圖二 機械實體圖
甘藷為臺灣種植面積最廣之雜糧作物，其塊根味美且具豐富維他命A，在食用上可煮甜湯、拌稀飯、烤蕃藷及炸藷條等等。後龍為苗栗地區甘藷主要產地，栽培品種為台農57、62、66 三品系，種植面積約20公頃，年收穫量約500公噸，一般作鮮藷供市。甘藷種植分為春秋兩季，氣候以溫度為20-30℃最適宜，土壤以肥沃、砂質壤土最佳。甘藷收穫後若作鮮藷貯藏，含水率低者較耐貯藏，期限可達2個月左右。
甘藷目前以人工採收後，經分級裝箱再銷售。由於甘藷採收時，因其周圍含少量砂質泥土，在運輸過程中，彼此振動及摩擦，造成表皮受損，雖然甘藷在肉質部受傷會自行癒合，但表皮之受損則會成皮外發霉之情形，以致影響市場銷售之賣相。
因甘藷之產地價格起伏頗大，在加入WTO後，甘藷所受之衝擊受勞力缺乏、工資高漲及產銷問題等影響，有必要藉由機械化之投入、改變包裝之行銷等方式來因應。因此本場藉由甘藷清洗風乾一貫化作業機之研製（圖一和圖二），提供業界使用，藉以達到省時省工，提高產品競爭力。首先甘藷經由田間集中採收經機械自動化清洗、風乾，再人工分級，爾後再以機械自動包裝，可解決甘藷表面周圍附帶泥土之問題，使成品外觀亮麗、色澤呈現，適合超商、零售市場販售之小型包裝，增加產品附加價值，吸引顧客購買，家庭主婦並能依家庭人口數及食用量，購買適合重量之包裝甘藷回家，即可使用。
這套一貫化作業機之特點包括：1甘藷塊根在田間採收後，集中運送至集貨場放置等待處理，一般約需1-2天，在水洗過程中經浸泡沖洗處理，可使砂質鬆軟，利於後續高壓水霧沖刷乾淨。2.甘藷塊根採用高壓噴水霧方式沖刷，較水管水洗之效果佳及省水量。3.甘藷清洗風乾過程中，避免機械高度落差之撞擊、減低機械邊緣之隙縫摩擦。4.清洗風乾過後之甘藷，其乾燥程度需較注意，否則濕氣會使真空包裝後之成品膨脹，破壞美觀。（作者聯絡電話：(037)222111 # 355）
圖一 機械構造三視圖
圖二 機械實體圖
Tuesday, March 13, 2007
青梅粒徑分級機
．農委會台東場研究員林永順、曾得洲．
台東縣梅子栽培面積達1,621 公頃，在生產管理上青梅成熟採收作業是以人工敲打或機械振落方式收穫，使果實、樹葉、枯枝一併落下後收集，再篩除雜枝葉取青梅果實出售。從85年開始農會收購之青梅，要求其粒徑規格需在20mm 以上，用於鹽漬銷售，小於20mm 者一般廢棄不收購，然而有些製蜜餞廠商則願收購16∼20mm 之青梅，為確保果農收益，所以有必要將青梅加以分級，依需求對象銷售，青梅粒徑越大者則有比較高的售價，如此可使農友樂於改善梅園的栽培管理，並注重青梅品質之提
升。
台東地區之青梅一般在3 月15 日至清明節前，可被採收加工製作成脆梅，此時採收的青梅其成熟度約在60∼70％左右，由於未完全的成熟，所以整粒青梅果實的形狀皆成橢圓形，長短徑差異甚大，只在短徑面的部分較成圓形，如用滾桶式分級機或板式分級機作為青梅分級機械分級，則因機械本身的作動原理，較無法將橢圓形的青梅完全的導正至短軸面加以分級，對青梅分級的準確度會有所影響；如以一般果實分級之重量式分級機，對於每粒平均重量只有10∼25 公克的青梅，無法做快速的分級，不合經濟效益；但如以人工分級，其工作效率低，作業成本高，在台東地區的梅農，目前使用圓盤式分級機作為青梅分級機械，其分級準確率梅農可以接受，唯其分級作業效率每小時約200∼250 公斤，梅農普遍認為比較慢，往往梅子產銷班在青梅出貨量大時，需二至三台圓盤式分級機，才可將當天的青梅採收量處理完畢。基於上述各種原因，本場乃於二年前
著手青梅粒徑分級機的研製，使用機械作快速、精確的分級，期以改善青梅產期過於集中需快速作業，解決台東地區青梅分級的問題。
研製完成之青梅粒徑分級機(圖1)主要機構分成二部份：1.動力傳動部：由一具110V/1600RPM 300W 變速馬達作為動力源，並以一只可調整0∼1800RPM 迴轉數之控制速度開關控制變速馬達的作業轉數，再經由鏈條及齒輪帶動分級機構作動。2.分級機構：主要由可傳動的7mm 圓皮帶及固定於機台的7mm 白鐵條，兩者相互間錯排列所組成，緊臨的雙條圓皮帶間使用長條型的扁鐵作支撐(圖2)，防止圓皮帶在輸送青梅的過程中所產生的擠壓變型，以提高分級準確率。青梅靠著小型輸送機之輸送，以固定的送料量送至青梅粒徑分級機中進行分級作業，青梅靠圓皮帶的帶動，會在圓皮帶及白鐵條間沿著最短之粒徑方向產生滾動，並隨著圓皮帶的輸送，而前進至另一個分級格中，只要青梅之粒徑小於圓皮帶及白鐵條間兩者所產生的間隙大小時，即會掉落於收集承盤中而完成青梅的分級。
目前青梅粒徑分級機的分級間隙共分為20 mm、23 mm、26 mm、29 mm 等四種分級間隙，可將青梅分成20 mm 以下、20∼23 mm、23∼26 mm、26∼29 mm 及29 mm 以上等五級規格，經實測結果，分級作業量約在415∼480 公斤/小時、分級機圓皮帶輸送迴轉數在1500rpm時，其整體平均分級準確度可達80%以上，損傷率小於3％。
本年度委請合作廠商統農機械公司製造試驗用示範機，已在卑南鄉及鹿野鄉進行青梅分級作業試驗，並為實際展示本機械的操作方式與特性，介紹果農採用，本場於三月份，在台東縣卑南鄉明峰梅子產銷班初鹿集貨場舉開機械操作分級作業示範觀摩會，梅農反應認為本機械比現今所使用的圓盤式分級機有較大一倍的分級作業量，並可維持相當水準的準確率，確實可符合本區梅農的分級要求。
作者聯絡電話：(089)325110 轉750
圖1.青梅粒徑分級機及小型送料機
圖2.分級機構之圓皮帶、白鐵條及扁鐵排列狀況
台東縣梅子栽培面積達1,621 公頃，在生產管理上青梅成熟採收作業是以人工敲打或機械振落方式收穫，使果實、樹葉、枯枝一併落下後收集，再篩除雜枝葉取青梅果實出售。從85年開始農會收購之青梅，要求其粒徑規格需在20mm 以上，用於鹽漬銷售，小於20mm 者一般廢棄不收購，然而有些製蜜餞廠商則願收購16∼20mm 之青梅，為確保果農收益，所以有必要將青梅加以分級，依需求對象銷售，青梅粒徑越大者則有比較高的售價，如此可使農友樂於改善梅園的栽培管理，並注重青梅品質之提
升。
台東地區之青梅一般在3 月15 日至清明節前，可被採收加工製作成脆梅，此時採收的青梅其成熟度約在60∼70％左右，由於未完全的成熟，所以整粒青梅果實的形狀皆成橢圓形，長短徑差異甚大，只在短徑面的部分較成圓形，如用滾桶式分級機或板式分級機作為青梅分級機械分級，則因機械本身的作動原理，較無法將橢圓形的青梅完全的導正至短軸面加以分級，對青梅分級的準確度會有所影響；如以一般果實分級之重量式分級機，對於每粒平均重量只有10∼25 公克的青梅，無法做快速的分級，不合經濟效益；但如以人工分級，其工作效率低，作業成本高，在台東地區的梅農，目前使用圓盤式分級機作為青梅分級機械，其分級準確率梅農可以接受，唯其分級作業效率每小時約200∼250 公斤，梅農普遍認為比較慢，往往梅子產銷班在青梅出貨量大時，需二至三台圓盤式分級機，才可將當天的青梅採收量處理完畢。基於上述各種原因，本場乃於二年前
著手青梅粒徑分級機的研製，使用機械作快速、精確的分級，期以改善青梅產期過於集中需快速作業，解決台東地區青梅分級的問題。
研製完成之青梅粒徑分級機(圖1)主要機構分成二部份：1.動力傳動部：由一具110V/1600RPM 300W 變速馬達作為動力源，並以一只可調整0∼1800RPM 迴轉數之控制速度開關控制變速馬達的作業轉數，再經由鏈條及齒輪帶動分級機構作動。2.分級機構：主要由可傳動的7mm 圓皮帶及固定於機台的7mm 白鐵條，兩者相互間錯排列所組成，緊臨的雙條圓皮帶間使用長條型的扁鐵作支撐(圖2)，防止圓皮帶在輸送青梅的過程中所產生的擠壓變型，以提高分級準確率。青梅靠著小型輸送機之輸送，以固定的送料量送至青梅粒徑分級機中進行分級作業，青梅靠圓皮帶的帶動，會在圓皮帶及白鐵條間沿著最短之粒徑方向產生滾動，並隨著圓皮帶的輸送，而前進至另一個分級格中，只要青梅之粒徑小於圓皮帶及白鐵條間兩者所產生的間隙大小時，即會掉落於收集承盤中而完成青梅的分級。
目前青梅粒徑分級機的分級間隙共分為20 mm、23 mm、26 mm、29 mm 等四種分級間隙，可將青梅分成20 mm 以下、20∼23 mm、23∼26 mm、26∼29 mm 及29 mm 以上等五級規格，經實測結果，分級作業量約在415∼480 公斤/小時、分級機圓皮帶輸送迴轉數在1500rpm時，其整體平均分級準確度可達80%以上，損傷率小於3％。
本年度委請合作廠商統農機械公司製造試驗用示範機，已在卑南鄉及鹿野鄉進行青梅分級作業試驗，並為實際展示本機械的操作方式與特性，介紹果農採用，本場於三月份，在台東縣卑南鄉明峰梅子產銷班初鹿集貨場舉開機械操作分級作業示範觀摩會，梅農反應認為本機械比現今所使用的圓盤式分級機有較大一倍的分級作業量，並可維持相當水準的準確率，確實可符合本區梅農的分級要求。
作者聯絡電話：(089)325110 轉750
圖1.青梅粒徑分級機及小型送料機
圖2.分級機構之圓皮帶、白鐵條及扁鐵排列狀況
Sunday, March 11, 2007
菱角清洗選別機
菱角清洗選別機之研製
．農委會台南場 鍾瑞永、鄭榮瑞、張振厚．
一、前言
台灣菱角栽培面積約有800公頃，年產量達9,000餘公噸，主要栽培區域有嘉義縣民雄鄉、新港鄉；台南縣官田鄉、柳營鄉、下營鄉；高雄縣仁武鄉、大寮鄉及屏東縣林邊鄉等地，而以台南縣官田鄉栽培面積最大。早期一般栽培品種以果實具兩個角刺的晚生種大角及大肚菱為主。
近年來，具有4個角刺的早生品種鬼菱因可趕在五月中旬上市，栽培面積漸有增加。菱角由於含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、粗纖維、灰分、礦物質及維生素等養分又具特殊風味，產品除可充當糧食，也加鹽可蒸煮熟後，直接剝殼充當休閒食品或選取新鮮菱角剝殼後供炒食、煮湯，進一步加工則可製作菱角酒、菱角醬等，使菱角的用途趨於多元化。
菱角已成為地方特產，除有共同運銷至都會區外，更結合觀光舉辦活動；如臺南縣官田鄉在菱角盛產期推出菱角節系列活動及菱角大餐等吸引遊客參與活動，皆使菱角產業的發展益受重視，相對地生產技術提昇的要求益為殷切。
傳統菱角清洗選別處理方式(圖一)是將採收後之菱角置於7分滿大水桶或方型水池中，並在其下方置一有孔棧板，用以過濾沉澱清洗後雜質。作業時以人手持木棍搓弄翻洗，使比重較輕之菱角幼果往上浮，再利用器具撈起，如此往復動作直到沒有上浮菱角為止。一般沉入下層者屬比重較大的結實果體為特級品；中層為優級品，上層為良級品，經分別撈起分開堆放，陰乾後以每袋30公斤分別裝入PE袋中送往市場出售。
由於菱角生產期長達二個月之久，通常於開始採收期後約每隔兩週採收一次，全期循環採收約6～7次。每批採收後皆需經處理，因此以人工作業方式既浪費工時且辛苦，其處理也易因人為疏忽或處理環境衛生條件差異而影響產品品質及衛生。
為有效降低生產成本，提高產業競爭優勢，菱角採收後處理機械化以達到省時、省力及省工的效益勢在必行。
二、機械構造與性能
菱角清洗選別機分為清洗及分級兩大部份(圖二)簡述如下：
(一) 清洗機
主要目的是將菱角表面之污物加以清洗去除，由於菱角形狀奇特且表面略有凹凸不平，因此，設計上採用刷滾輪對向轉動達到翻動、搓洗效果並配合螺旋設計達到輸送移動功能，主要由進料輸送機、進料口、螺旋輸送清洗圓筒、迴轉滾刷清洗軸、儲水槽、排料口、機架及動力系統等裝置所構成。
1.螺旋輸送清洗圓筒(圖三)以不銹鋼網板輾軋成圓筒型，圓筒外800mm，長度1200mm，網板孔徑8mm，讓清洗的水流入筒內及將清洗後之雜質排出。在其外緣焊有環齒輪及支持導環，作業時藉由馬達的驅動以反時針方向旋轉，筒內裝置螺距240mm之螺旋板及尼龍清洗刷，用以輸送及番動刷洗菱角。在圓筒末端則配合排料出口於圓筒末端300mm內緣安裝有軸向隔板以利排出清洗後之菱角。
圖二、菱角清洗選別機全圖
圖三、滾筒刷輪式菱角清洗機
2.迴轉滾刷清洗軸裝置於螺旋輸送清洗圓筒的中心，為一不銹鋼材質的迴轉軸，並於軸面加裝清洗用尼龍刷，作業時以順時針方向旋轉，配合上述反向轉動之螺旋輸送清洗圓筒的作用，達到菱角清洗及輸送目的。
3.儲水槽裝置於螺旋輸送清洗圓筒的下方，為一半圓弧形長槽，用以盛裝清洗用水，作業時其水量維持在迴轉滾刷清洗軸的中心線，在槽下端設置有排水口，可將清洗後之污水排出。
(二)選別機
菱角果仁的比重、硬度具有隨果實的成熟度而增加的特性，即老熟果比重大，硬度亦高，幼果的比重小，其硬度亦較軟。一般成熟果比重可達到1.2，但以比重在1.0-1.08間不論其硬度及風味皆較易被接受，比重低於1.0果仁硬度太軟，不適於蒸煮；而比重高於1.08則其果仁的穿刺硬度可達到2.5kg以上，影響食用的方便性。
因此，本機設計時即根據上述特性採用比重水選法作為分級方式，成熟果因比重較大而下沉，幼果比重較輕而上浮，再配合不同輸送機構將分級後之菱角分別輸出。本機主要由選別水槽、下層輸送帶、上層輸送帶、集料括送板、分級排料口、機架及動力系統等裝置所構成。
1.選別水槽(圖四)：為不銹鋼水槽，其選別有效長度2000mm，寬度600mm，高度540mm，有效儲水量640公升。其上方裝有1吋進水口，底部則設有1.5吋排水口。
圖四、選別水槽及集料括送板
2.下層輸送帶(圖五)：為一塑鋼材質間隔板型輸送帶，裝置於選別水槽的底層，其前半段與水槽底層平行，中段則安裝成一傾斜角，後段又恢復為水平，用以承接選別後比重較重而下沉之菱角並將其輸送至第一出料口。
3.上層輸送帶：為一塑鋼材質間隔板型輸送帶，設置於下層輸送帶的上方，其前段傾斜伸入選別水槽的半高位置，後段為平行，用以承接選別後比重較輕而上浮之菱角並將其輸送至第二出料口。
4.集料括送板：為改善上浮菱角會在選別水槽上任意漂浮影響及上層輸送帶的輸送效果而設計，由兩條無端點鏈條及括板組成，裝置於清洗排料口與上層輸送帶間，可將上浮之菱角集中括送導入上層輸送帶中。
(三) 作業性能：
本機於設計製造完成後，即配合菱角採收期間，進行作業性能測試，試驗品種為晚生大肚菱。試驗時以清水為選別液(即比重1.0)，根據試驗結果顯示，菱角清洗及選別分級之作業能力達720 kg/hr以上，清洗後之洗淨率可達97%以上。
機械清洗造成的損傷率及殘留率合計在1.5%以下；而兩級比率視採收期菱角成熟度而定。一般於盛產期時比重大於1.0者約佔92.5%，比重小於1.0者約佔7.5%，兩者選別分級精度平均可達99%以上，選別分級所致的損傷率低於1%。
三、經濟效益分析
採用本機進行清洗選別分級一貫化作業每小時作業能量為720公斤，以2人共同作業，若以每公頃產量12,000公斤計算則約需4.17人日，據以計算機械作業成本每公斤為0.823元，每公頃為9,872元。
人工清洗、分級每人工每小時工作量約75公斤，則每公頃需20人日，據以計算每公斤清洗、分級成本約為1.67元，折算每公頃費用約為20,000元。因此，採用機械化作業與人工作業方式比較，在作業效率上可提高4.8倍，在處理作業成本上可降低50%以上。
(作者聯絡電話:06-2608962)
．農委會台南場 鍾瑞永、鄭榮瑞、張振厚．
一、前言
台灣菱角栽培面積約有800公頃，年產量達9,000餘公噸，主要栽培區域有嘉義縣民雄鄉、新港鄉；台南縣官田鄉、柳營鄉、下營鄉；高雄縣仁武鄉、大寮鄉及屏東縣林邊鄉等地，而以台南縣官田鄉栽培面積最大。早期一般栽培品種以果實具兩個角刺的晚生種大角及大肚菱為主。
近年來，具有4個角刺的早生品種鬼菱因可趕在五月中旬上市，栽培面積漸有增加。菱角由於含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、粗纖維、灰分、礦物質及維生素等養分又具特殊風味，產品除可充當糧食，也加鹽可蒸煮熟後，直接剝殼充當休閒食品或選取新鮮菱角剝殼後供炒食、煮湯，進一步加工則可製作菱角酒、菱角醬等，使菱角的用途趨於多元化。
菱角已成為地方特產，除有共同運銷至都會區外，更結合觀光舉辦活動；如臺南縣官田鄉在菱角盛產期推出菱角節系列活動及菱角大餐等吸引遊客參與活動，皆使菱角產業的發展益受重視，相對地生產技術提昇的要求益為殷切。
傳統菱角清洗選別處理方式(圖一)是將採收後之菱角置於7分滿大水桶或方型水池中，並在其下方置一有孔棧板，用以過濾沉澱清洗後雜質。作業時以人手持木棍搓弄翻洗，使比重較輕之菱角幼果往上浮，再利用器具撈起，如此往復動作直到沒有上浮菱角為止。一般沉入下層者屬比重較大的結實果體為特級品；中層為優級品，上層為良級品，經分別撈起分開堆放，陰乾後以每袋30公斤分別裝入PE袋中送往市場出售。
由於菱角生產期長達二個月之久，通常於開始採收期後約每隔兩週採收一次，全期循環採收約6～7次。每批採收後皆需經處理，因此以人工作業方式既浪費工時且辛苦，其處理也易因人為疏忽或處理環境衛生條件差異而影響產品品質及衛生。
為有效降低生產成本，提高產業競爭優勢，菱角採收後處理機械化以達到省時、省力及省工的效益勢在必行。
二、機械構造與性能
菱角清洗選別機分為清洗及分級兩大部份(圖二)簡述如下：
(一) 清洗機
主要目的是將菱角表面之污物加以清洗去除，由於菱角形狀奇特且表面略有凹凸不平，因此，設計上採用刷滾輪對向轉動達到翻動、搓洗效果並配合螺旋設計達到輸送移動功能，主要由進料輸送機、進料口、螺旋輸送清洗圓筒、迴轉滾刷清洗軸、儲水槽、排料口、機架及動力系統等裝置所構成。
1.螺旋輸送清洗圓筒(圖三)以不銹鋼網板輾軋成圓筒型，圓筒外800mm，長度1200mm，網板孔徑8mm，讓清洗的水流入筒內及將清洗後之雜質排出。在其外緣焊有環齒輪及支持導環，作業時藉由馬達的驅動以反時針方向旋轉，筒內裝置螺距240mm之螺旋板及尼龍清洗刷，用以輸送及番動刷洗菱角。在圓筒末端則配合排料出口於圓筒末端300mm內緣安裝有軸向隔板以利排出清洗後之菱角。
圖二、菱角清洗選別機全圖
圖三、滾筒刷輪式菱角清洗機
2.迴轉滾刷清洗軸裝置於螺旋輸送清洗圓筒的中心，為一不銹鋼材質的迴轉軸，並於軸面加裝清洗用尼龍刷，作業時以順時針方向旋轉，配合上述反向轉動之螺旋輸送清洗圓筒的作用，達到菱角清洗及輸送目的。
3.儲水槽裝置於螺旋輸送清洗圓筒的下方，為一半圓弧形長槽，用以盛裝清洗用水，作業時其水量維持在迴轉滾刷清洗軸的中心線，在槽下端設置有排水口，可將清洗後之污水排出。
(二)選別機
菱角果仁的比重、硬度具有隨果實的成熟度而增加的特性，即老熟果比重大，硬度亦高，幼果的比重小，其硬度亦較軟。一般成熟果比重可達到1.2，但以比重在1.0-1.08間不論其硬度及風味皆較易被接受，比重低於1.0果仁硬度太軟，不適於蒸煮；而比重高於1.08則其果仁的穿刺硬度可達到2.5kg以上，影響食用的方便性。
因此，本機設計時即根據上述特性採用比重水選法作為分級方式，成熟果因比重較大而下沉，幼果比重較輕而上浮，再配合不同輸送機構將分級後之菱角分別輸出。本機主要由選別水槽、下層輸送帶、上層輸送帶、集料括送板、分級排料口、機架及動力系統等裝置所構成。
1.選別水槽(圖四)：為不銹鋼水槽，其選別有效長度2000mm，寬度600mm，高度540mm，有效儲水量640公升。其上方裝有1吋進水口，底部則設有1.5吋排水口。
圖四、選別水槽及集料括送板
2.下層輸送帶(圖五)：為一塑鋼材質間隔板型輸送帶，裝置於選別水槽的底層，其前半段與水槽底層平行，中段則安裝成一傾斜角，後段又恢復為水平，用以承接選別後比重較重而下沉之菱角並將其輸送至第一出料口。
3.上層輸送帶：為一塑鋼材質間隔板型輸送帶，設置於下層輸送帶的上方，其前段傾斜伸入選別水槽的半高位置，後段為平行，用以承接選別後比重較輕而上浮之菱角並將其輸送至第二出料口。
4.集料括送板：為改善上浮菱角會在選別水槽上任意漂浮影響及上層輸送帶的輸送效果而設計，由兩條無端點鏈條及括板組成，裝置於清洗排料口與上層輸送帶間，可將上浮之菱角集中括送導入上層輸送帶中。
(三) 作業性能：
本機於設計製造完成後，即配合菱角採收期間，進行作業性能測試，試驗品種為晚生大肚菱。試驗時以清水為選別液(即比重1.0)，根據試驗結果顯示，菱角清洗及選別分級之作業能力達720 kg/hr以上，清洗後之洗淨率可達97%以上。
機械清洗造成的損傷率及殘留率合計在1.5%以下；而兩級比率視採收期菱角成熟度而定。一般於盛產期時比重大於1.0者約佔92.5%，比重小於1.0者約佔7.5%，兩者選別分級精度平均可達99%以上，選別分級所致的損傷率低於1%。
三、經濟效益分析
採用本機進行清洗選別分級一貫化作業每小時作業能量為720公斤，以2人共同作業，若以每公頃產量12,000公斤計算則約需4.17人日，據以計算機械作業成本每公斤為0.823元，每公頃為9,872元。
人工清洗、分級每人工每小時工作量約75公斤，則每公頃需20人日，據以計算每公斤清洗、分級成本約為1.67元，折算每公頃費用約為20,000元。因此，採用機械化作業與人工作業方式比較，在作業效率上可提高4.8倍，在處理作業成本上可降低50%以上。
(作者聯絡電話:06-2608962)
蔬果用自動貼標籤機
蔬果用自動貼標籤機之研發
．農委會桃園場 張金發、蔡敏嘉．
一、前 言
目前國內有許多進口水果，如美國蘋果、香吉士、葡萄柚、富士蘋果、水梨、柿子、澳洲奇異果等均有貼標籤，消費者一目了然是從何地而來，並可認證該產區之品質管制是否優良。大部份國產蔬果均未貼標籤，品質良莠不齊，無法讓消費者判別，若國產蔬果無法提升水準，將來必遭進口水果競爭。現在國產蔬果若有貼標籤者，仍以人工作業為主(圖1)，增加勞力成本，無法降低國產蔬果售價。為明確標示吉園圃或有機良質等新鮮國產蔬果，本場研製改良蔬果用自動貼標籤機，在蔬果表面貼標籤區分，建立農產品品牌及責任制。
圖1. 番茄吉園圃標籤人工貼標作業
二、機械設計
蔬果用自動貼標籤之成型機包括單粒化蔬果輸送進料，承接輸送，供應標籤貼紙，貼標籤，出料輸送，電控系統及機架等七項機構組合而成（圖2），採用PLC控制。本機外觀尺寸為3M×1M，使用電源源為110V×60HZ，消耗電力為195W，由二人操作一人在前端負責蔬果進料作業，將蔬果單粒化之後，藉由輸送機(圖3)和標籤機構(圖4、5)進行貼標作業，另一人在後端負責完成貼標籤之蔬果裝箱包裝作業。適用貼標籤之蔬果包括番茄、彩色甜椒、柑桔、茂谷柑桔、柳橙、水梨、芒果、柳丁、葡萄柚、蘋果等。對於不同蔬果標誌，其標籤內容、形狀可個別設計製作，目前使用吉園圃標章。
圖2. 蔬果用自動貼標籤機
圖4. 蔬果用貼標籤機之貼標籤機構
電控制系統係利用單晶片微電腦，執行整個系統的控制，主要機構有主馬達、輸送馬達、收帶馬達、電源開關。其功能包括蔬果計數顯示及標籤黏貼機構控制。
本機機械性能及工作效率測試調查，結果如表1所示，番茄表面光滑貼標籤效果良好，可達93.8%，其次為柑桔93.5%，甜椒表面雖然光滑但因其形狀大小差異大，黏貼標籤效果最差90.3%。本機作業效率每分鐘可貼蔬果80~110個，比人工每分鐘12個，快約6.6~9.2倍。
圖5. 蔬果用貼標籤機貼標籤作業
表1. 蔬果用自動貼標籤機性能調查
本機蔬果輸送進料機構內設有一快速省時之輸送帶裝置，可單粒化傳送各種不同大小之果粒一次處理完畢，並將其定位，促使果粒不會任意翻滾。另附加微電腦計量器，讓使用者更易掌握蔬果處理數量。並可與現有己使用之選別機搭配使用(圖6)，即單粒化貼上標籤後，再行選別分級包裝。目前本機配合芎林鄉農會農產品處理之集貨場，進行分級包裝實際操作應用，使用情形良好。由經濟效益分析得知，每萬個蔬果其使用成本包括拆舊費，利息、維護費、電費及操作工資等合計為1,050元，如與人工作業每萬個需1,389元比較可節省339元，如以年作業量720萬個蔬果計算，可節省244,080元（表2,3），因此本機確可取代人工作業，節省勞力，降低生產成本。
圖6. 蔬果用貼標籤機之選別分級機構
表2. 蔬果用自動貼標籤機成本分析
備註：1.每10,000個蔬果人工貼標籤作業成本：
【（10,000個÷12個/分）÷60分/小時】
×800元/天÷8小時/天）=1,112元
表3. 每10,000個蔬果機械與人工貼標籤
作業成本比較 單位：元
．農委會桃園場 張金發、蔡敏嘉．
一、前 言
目前國內有許多進口水果，如美國蘋果、香吉士、葡萄柚、富士蘋果、水梨、柿子、澳洲奇異果等均有貼標籤，消費者一目了然是從何地而來，並可認證該產區之品質管制是否優良。大部份國產蔬果均未貼標籤，品質良莠不齊，無法讓消費者判別，若國產蔬果無法提升水準，將來必遭進口水果競爭。現在國產蔬果若有貼標籤者，仍以人工作業為主(圖1)，增加勞力成本，無法降低國產蔬果售價。為明確標示吉園圃或有機良質等新鮮國產蔬果，本場研製改良蔬果用自動貼標籤機，在蔬果表面貼標籤區分，建立農產品品牌及責任制。
圖1. 番茄吉園圃標籤人工貼標作業
二、機械設計
蔬果用自動貼標籤之成型機包括單粒化蔬果輸送進料，承接輸送，供應標籤貼紙，貼標籤，出料輸送，電控系統及機架等七項機構組合而成（圖2），採用PLC控制。本機外觀尺寸為3M×1M，使用電源源為110V×60HZ，消耗電力為195W，由二人操作一人在前端負責蔬果進料作業，將蔬果單粒化之後，藉由輸送機(圖3)和標籤機構(圖4、5)進行貼標作業，另一人在後端負責完成貼標籤之蔬果裝箱包裝作業。適用貼標籤之蔬果包括番茄、彩色甜椒、柑桔、茂谷柑桔、柳橙、水梨、芒果、柳丁、葡萄柚、蘋果等。對於不同蔬果標誌，其標籤內容、形狀可個別設計製作，目前使用吉園圃標章。
圖2. 蔬果用自動貼標籤機
圖4. 蔬果用貼標籤機之貼標籤機構
電控制系統係利用單晶片微電腦，執行整個系統的控制，主要機構有主馬達、輸送馬達、收帶馬達、電源開關。其功能包括蔬果計數顯示及標籤黏貼機構控制。
本機機械性能及工作效率測試調查，結果如表1所示，番茄表面光滑貼標籤效果良好，可達93.8%，其次為柑桔93.5%，甜椒表面雖然光滑但因其形狀大小差異大，黏貼標籤效果最差90.3%。本機作業效率每分鐘可貼蔬果80~110個，比人工每分鐘12個，快約6.6~9.2倍。
圖5. 蔬果用貼標籤機貼標籤作業
表1. 蔬果用自動貼標籤機性能調查
| 蔬果別 | 番茄 | 甜椒 | 柑桔 | 水梨 | 柳丁 | 葡萄柚 | 蘋果 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 機械性能(%) | 93.8 | 90.3 | 93.5 | 92.5 | 92.6 | 92.3 | 90.8 |
| 作業效率(個/分) | 100 | 80 | 110 | 95 | 105 | 80 | 90 |
本機蔬果輸送進料機構內設有一快速省時之輸送帶裝置，可單粒化傳送各種不同大小之果粒一次處理完畢，並將其定位，促使果粒不會任意翻滾。另附加微電腦計量器，讓使用者更易掌握蔬果處理數量。並可與現有己使用之選別機搭配使用(圖6)，即單粒化貼上標籤後，再行選別分級包裝。目前本機配合芎林鄉農會農產品處理之集貨場，進行分級包裝實際操作應用，使用情形良好。由經濟效益分析得知，每萬個蔬果其使用成本包括拆舊費，利息、維護費、電費及操作工資等合計為1,050元，如與人工作業每萬個需1,389元比較可節省339元，如以年作業量720萬個蔬果計算，可節省244,080元（表2,3），因此本機確可取代人工作業，節省勞力，降低生產成本。
圖6. 蔬果用貼標籤機之選別分級機構
表2. 蔬果用自動貼標籤機成本分析
| 項 目 | 數 量 | 說 明 |
|---|---|---|
| 購入金額 | ＄340,000元/台 | 購買價格 |
| 殘值 | ＄34,000元/台 | 購買價格10%計算 |
| 使用量 | 1000萬/年 | 100個/分×60分/小時×6小時/天=39,600個/天 36,000個/天×25天/月×8個月/年=720萬個/年 |
| 使用年限 | 6年 | 在作業室內使用，耐久性較高 |
| 折舊費 | 71元/萬個 | （340,000元-34,000元）÷720萬個/年÷6年≒71元/萬個 |
| 利息 | 14元/萬個 | 0.065【（340,000元-34,000元）/2】÷720萬個≒14元/萬個 |
| 維護費 | 49元/萬個 | （340,000元×10 %）÷720萬個/年≒49元/萬個 |
| 電費 | 10元/萬個 | （1.95 kw/小時×1.67小時/萬個）×2.8元/ kw≒10元/萬個 |
| 工資 | 906元/萬個 | 1.67小時/萬個,人×2人×312元/小時≒906元/萬個 |
| 合計 | 1,050元/萬個 |
備註：1.每10,000個蔬果人工貼標籤作業成本：
【（10,000個÷12個/分）÷60分/小時】
×800元/天÷8小時/天）=1,112元
表3. 每10,000個蔬果機械與人工貼標籤
作業成本比較 單位：元
| 項 目 | 折舊費 | 利息 | 維護費 | 電費 | 工資 | 合計 | 節省 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 機械作業 | 71 | 14 | 49 | 10 | 906 | 1,050 | 339 |
| 人工作業 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1,389 | 1,389 |
Friday, March 09, 2007
水果品質非破壞性線上檢測系統
．台灣大學生機系陳世銘江昭皚等
．中興大學生機系謝廣文等
．宜蘭大學生機系邱奕志等
水果之機械分級過去大都以大小或重量為主，近年來消費者除了重視外部形狀顏色外，亦重視水果之內部品質。因此，應用非破壞性技術進行水果內外部品質之檢測，是技術發展之趨勢。在行政院農業委員會農糧署研究經費補助下，由台灣大學、中興大學、屏東科技大學及宜蘭大學共同組成研究團隊，已成功應用近紅外光及影像檢測等非破壞性檢測技術，共同研發完成「水果品質非破壞性線上檢測系統」，可供水果產地分級包裝之用。
開發完成的整套分級系統包括水果內部品質檢測系統（糖、酸度）、外部品質檢測系統（顏色、果形、瑕疵、重量等）、出料系統及中控系統等（圖一至圖四）。內部品質檢測系統可量測波長範圍880-1600 nm 之水果光譜，並完成自動校正系統，能精確且非破壞地以光波量測水果之糖、酸度。外部品質檢測系統包含多視角之影像檢測設備、取像室及打光系統，能檢測水果之顏色、果形、著色率、瑕疵率等相關之外觀品質指標。另外亦利用荷重元開發完成水果之動態秤重系統，具有自動建立秤重檢量線功能。出料系統採用平行出料設計，並以多工方式進行出料訊號處理及出料機構之控制。中控系統已建立與各單元之通訊模式，具有指揮協調之功能，並將檢測資料建檔成資料庫，以配合採後履歷之應用。整體系統之設計採模組化方式，因此各檢測系統具有彈性組合之方便性。
本分級系統可應用至多種水果，並已完成測試。以芒果為例，已完成芒果集貨場之實地測試，可正確檢測愛文芒果之糖度、著色率、瑕疵率和重量等分級指標，目前檢測速度為1.25 個／秒以上。開發完成之水果品質非破壞性線上檢測系統，可依水果品質進行精準分級，確立水果分級制度，提高水果之價值。將來可進一步結合農民或產銷班的資料，及芒果、蓮霧等優質水果收穫前的生長履歷，應用條碼或RFID （Radio Frequency Identification）系統結合網際網路，建立水果收穫後品質追蹤資料庫，以利電子商務之推行，提升台灣水果國際競爭力。（作者聯絡電話：02-23929769）
．中興大學生機系謝廣文等
．宜蘭大學生機系邱奕志等
水果之機械分級過去大都以大小或重量為主，近年來消費者除了重視外部形狀顏色外，亦重視水果之內部品質。因此，應用非破壞性技術進行水果內外部品質之檢測，是技術發展之趨勢。在行政院農業委員會農糧署研究經費補助下，由台灣大學、中興大學、屏東科技大學及宜蘭大學共同組成研究團隊，已成功應用近紅外光及影像檢測等非破壞性檢測技術，共同研發完成「水果品質非破壞性線上檢測系統」，可供水果產地分級包裝之用。
開發完成的整套分級系統包括水果內部品質檢測系統（糖、酸度）、外部品質檢測系統（顏色、果形、瑕疵、重量等）、出料系統及中控系統等（圖一至圖四）。內部品質檢測系統可量測波長範圍880-1600 nm 之水果光譜，並完成自動校正系統，能精確且非破壞地以光波量測水果之糖、酸度。外部品質檢測系統包含多視角之影像檢測設備、取像室及打光系統，能檢測水果之顏色、果形、著色率、瑕疵率等相關之外觀品質指標。另外亦利用荷重元開發完成水果之動態秤重系統，具有自動建立秤重檢量線功能。出料系統採用平行出料設計，並以多工方式進行出料訊號處理及出料機構之控制。中控系統已建立與各單元之通訊模式，具有指揮協調之功能，並將檢測資料建檔成資料庫，以配合採後履歷之應用。整體系統之設計採模組化方式，因此各檢測系統具有彈性組合之方便性。
本分級系統可應用至多種水果，並已完成測試。以芒果為例，已完成芒果集貨場之實地測試，可正確檢測愛文芒果之糖度、著色率、瑕疵率和重量等分級指標，目前檢測速度為1.25 個／秒以上。開發完成之水果品質非破壞性線上檢測系統，可依水果品質進行精準分級，確立水果分級制度，提高水果之價值。將來可進一步結合農民或產銷班的資料，及芒果、蓮霧等優質水果收穫前的生長履歷，應用條碼或RFID （Radio Frequency Identification）系統結合網際網路，建立水果收穫後品質追蹤資料庫，以利電子商務之推行，提升台灣水果國際競爭力。（作者聯絡電話：02-23929769）
Thursday, March 08, 2007
高改型重量式洋蔥分級機
．高雄區農業改良場陳秀文．
一、前言
洋蔥是高屏地區特有外銷農特作物之一，在本轄區主要產地為屏東縣恒春、車城、枋山及高雄縣林園等四鄉鎮。根據93 年農委會農業統計年報全台栽培面積為834 公頃，其中以屏東縣575 公頃為最多(占69%)、再次為彰化縣201 公頃，其餘縣市則甚少種植，年總產量46,822 公噸，目前內、外銷比例約為6 比4。一般蔥農目前對洋蔥分級選別作業，因缺乏適當的分級機械可用而停留在以手工目測判定作業方式，甚費時間與勞力，而且每當農忙期又因人力缺乏，雇工不易，導致生產成本偏高，蔥農無利可圖。
本場為應蔥農或產銷班對分級機功能之需求，進行規劃設計開發重量式洋蔥分級機乙部(圖一)，該機以重量作為分級指標，共分6 級，經分級之洋蔥由平面輸送帶收集輸出後進行裝袋，本機作業性能已趨穩定，值得推介給蔥農認識與採用，以大幅提昇作業效率及分級精度，進而降低生產成本。
二、作業機組成
本機主要作業裝置及配置依作用性質主要區分：毛刷清潔裝置、平面輸送、單粒化排序、單粒化輸送供果、重量分級、出料集果輸送及裝袋等，(圖二、圖三、圖四、圖五)。
毛刷清潔裝置：
本裝置主要由5 支長67 公分、外徑11.5公分毛刷滾軸及1/2HP 葉片式強力風扇組成，由轉動毛刷配合送風將洋蔥外皮乾物質或泥土等雜物去除乾淨，使分級品質及精密度便佳。
平面輸送裝置：
主要藉由一平面輸送機將前方供給之物料加均分及進行定速輸送，此過程中提供人工進行不良果粒選別剔除作業，同時提供後續雙軌道供料所需事前分離處理作業。輸送帶面寬70 公分，周長420 公分，底中央加導條(K10)。本裝置由一控速馬達傳送，速度可依作業條件需求加以適度調控。
單粒化排序：
主要由兩組間距55 公分下傾10 度平面輸送裝置組成，承接前方平面輸送的物料，使洋蔥成一單粒化排序，提供後續單料輸送所需。帶周長200 公分，面寬15 公分，採定轉速作業，設計移動速度為單料輸送機構的1.3 倍。
單粒化輸送供果：
主要由兩組由軟滾柱輸送機構組合而成，主要用於單粒化輸送供料，並將物料自動化供於分級承果盤內。輸送上傾25 度，每支滾柱間距101.6 ㎜。
分級裝置：
設計為機械天平式分級秤機構，由輸送鏈條等裝設多組分級秤串聯組合，承果盤長寬各為15 公分，每級砝碼間距配合出料輸送設計間距為50 公分左右。本裝置設計為雙軌式分級，承接單粒化機構的洋蔥進行重量分級作業，設計兩條分級線洋蔥傾倒為反向，亦即把同級洋蔥排放在同一輸出口。
出料裝置：
由六組平面輸送機組成，設置於分級裝置下方，承接分級後的洋蔥，第一承接點設防碰輔助裝置，以防洋蔥損傷。每組輸送帶寬45 公分，作用面長配合分級部為120 公分，另外設計6 組利用彈簧及傾斜板組成之入料緩衝機構，以減少洋蔥連續入袋時之撞擊。
動力來源：
分級部採用一HP 減速馬達傳動，出料輸送部所需動力係由每組輸送機控速馬達傳送，單粒化機構則連接分級部動力，使獲得自動單粒化供料功能。
作業速率：分級線設計每秒2 粒，全機每小時可分級14,400 粒以上，與人工作業比較可節省30 ﹪工時，出料裝置亦可依需求調控輸送速度。
三、機械性能
分級精確度：分級秤重量分級作業正負15 公克以內。
供果精確度：不論大小果粒，達95%以上。
損傷率：洋蔥損傷率在5 ﹪以下。
分級數：可依需求調控為4 至6 級使用。
每級重量：可調砝碼重量快速修正。
四、結語
洋蔥分級機研製完成後曾提供給洋蔥產銷班進行大量試用，進一步針對性能缺失進行改進，並於94 年5 月在本場轄區恒春鎮洋蔥產銷班旭日有機農場舉辦分級機操作示範觀摩暨檢討會(圖六)，參加產、官、學界及蔥農人數約60 餘人，展示機械作業效率及分級精度，成果頗受各界的肯定，檢討會中蔥農亦提出改進意見如出料裝置部分若再加裝自動秤重機構將更加完善，本項建議將與廠商統 農機械有限公司進行研究改良並朝商品化方向設計製造，讓本機能儘速推廣給蔥
農使用。(作者聯絡電話：08-7229461 轉158)
一、前言
洋蔥是高屏地區特有外銷農特作物之一，在本轄區主要產地為屏東縣恒春、車城、枋山及高雄縣林園等四鄉鎮。根據93 年農委會農業統計年報全台栽培面積為834 公頃，其中以屏東縣575 公頃為最多(占69%)、再次為彰化縣201 公頃，其餘縣市則甚少種植，年總產量46,822 公噸，目前內、外銷比例約為6 比4。一般蔥農目前對洋蔥分級選別作業，因缺乏適當的分級機械可用而停留在以手工目測判定作業方式，甚費時間與勞力，而且每當農忙期又因人力缺乏，雇工不易，導致生產成本偏高，蔥農無利可圖。
本場為應蔥農或產銷班對分級機功能之需求，進行規劃設計開發重量式洋蔥分級機乙部(圖一)，該機以重量作為分級指標，共分6 級，經分級之洋蔥由平面輸送帶收集輸出後進行裝袋，本機作業性能已趨穩定，值得推介給蔥農認識與採用，以大幅提昇作業效率及分級精度，進而降低生產成本。
二、作業機組成
本機主要作業裝置及配置依作用性質主要區分：毛刷清潔裝置、平面輸送、單粒化排序、單粒化輸送供果、重量分級、出料集果輸送及裝袋等，(圖二、圖三、圖四、圖五)。
毛刷清潔裝置：
本裝置主要由5 支長67 公分、外徑11.5公分毛刷滾軸及1/2HP 葉片式強力風扇組成，由轉動毛刷配合送風將洋蔥外皮乾物質或泥土等雜物去除乾淨，使分級品質及精密度便佳。
平面輸送裝置：
主要藉由一平面輸送機將前方供給之物料加均分及進行定速輸送，此過程中提供人工進行不良果粒選別剔除作業，同時提供後續雙軌道供料所需事前分離處理作業。輸送帶面寬70 公分，周長420 公分，底中央加導條(K10)。本裝置由一控速馬達傳送，速度可依作業條件需求加以適度調控。
單粒化排序：
主要由兩組間距55 公分下傾10 度平面輸送裝置組成，承接前方平面輸送的物料，使洋蔥成一單粒化排序，提供後續單料輸送所需。帶周長200 公分，面寬15 公分，採定轉速作業，設計移動速度為單料輸送機構的1.3 倍。
單粒化輸送供果：
主要由兩組由軟滾柱輸送機構組合而成，主要用於單粒化輸送供料，並將物料自動化供於分級承果盤內。輸送上傾25 度，每支滾柱間距101.6 ㎜。
分級裝置：
設計為機械天平式分級秤機構，由輸送鏈條等裝設多組分級秤串聯組合，承果盤長寬各為15 公分，每級砝碼間距配合出料輸送設計間距為50 公分左右。本裝置設計為雙軌式分級，承接單粒化機構的洋蔥進行重量分級作業，設計兩條分級線洋蔥傾倒為反向，亦即把同級洋蔥排放在同一輸出口。
出料裝置：
由六組平面輸送機組成，設置於分級裝置下方，承接分級後的洋蔥，第一承接點設防碰輔助裝置，以防洋蔥損傷。每組輸送帶寬45 公分，作用面長配合分級部為120 公分，另外設計6 組利用彈簧及傾斜板組成之入料緩衝機構，以減少洋蔥連續入袋時之撞擊。
動力來源：
分級部採用一HP 減速馬達傳動，出料輸送部所需動力係由每組輸送機控速馬達傳送，單粒化機構則連接分級部動力，使獲得自動單粒化供料功能。
作業速率：分級線設計每秒2 粒，全機每小時可分級14,400 粒以上，與人工作業比較可節省30 ﹪工時，出料裝置亦可依需求調控輸送速度。
三、機械性能
分級精確度：分級秤重量分級作業正負15 公克以內。
供果精確度：不論大小果粒，達95%以上。
損傷率：洋蔥損傷率在5 ﹪以下。
分級數：可依需求調控為4 至6 級使用。
每級重量：可調砝碼重量快速修正。
四、結語
洋蔥分級機研製完成後曾提供給洋蔥產銷班進行大量試用，進一步針對性能缺失進行改進，並於94 年5 月在本場轄區恒春鎮洋蔥產銷班旭日有機農場舉辦分級機操作示範觀摩暨檢討會(圖六)，參加產、官、學界及蔥農人數約60 餘人，展示機械作業效率及分級精度，成果頗受各界的肯定，檢討會中蔥農亦提出改進意見如出料裝置部分若再加裝自動秤重機構將更加完善，本項建議將與廠商統 農機械有限公司進行研究改良並朝商品化方向設計製造，讓本機能儘速推廣給蔥
農使用。(作者聯絡電話：08-7229461 轉158)
農業自動化-茶葉精製及包裝自動化
茶葉精製及包裝自動化
Automatic Tea Refining and Packaging
一、研究目的及經過
Automatic Tea Refining and Packaging
一、研究目的及經過
- 茶葉之外觀及包裝，影響消費者購買意願及價格至鉅，初製成之 毛茶含有枝梗、黃片、碎葉及粉末，必須予以挑撿篩選。過去因產量 尚少、人力較為充沛，大都以人工挑選為主。近年來因茶葉產 製及消費型態的改變，內銷半球形部份發酵茶消費量急速擴增，目前 茶區勞力短缺，勞動力老化，再以每人每天挑選能量僅 9～11公斤， 每公斤費用24～30元的高成本，已難適應所需。而且茶葉的價格往往 受時效的影響，春茶即是明顯例子，茶農能充分把握精製及出售時效 ，就能獲得較好的價格與利潤。同時以人工挑選枝梗黃片，常使茶葉 長時間暴露於空氣中，極易吸收潮氣及受週遭環境之異味等因素，而 使茶葉品質劣變。目前雖有機械式的圓盤切梗篩選、振動篩分等機械 可替代，但處理後茶葉容易碎裂，造成粉末增多且精製率僅約75％左 右，除用桶球機成形，條索不甚緊結、價位較低之茶葉外，一般茶農 使用意願較低。國外已發展茶葉迴篩切斷及色彩選別機械，利用迴篩 切斷機先使茶梗搓離及篩除粉末，再以色差原理之選別機，將茶梗、 黃片等次級品分離，精製效率高、效果好，值得半球形茶精製之參考 採行。
- 二、構造與性能
- 本計畫引進之茶葉色彩選別機主要系統包括三部份組成， 一、色彩選別機二套，其中之一每小時可精製100～120公斤，另一套 為再分級用，每小時20～30公斤，二、枝梗切斷迴篩機，能量每小時 150 公斤，用於分離茶葉及技梗，以便選別機分離選別，三、輸送機 組，功能為茶葉之投入及精製過程之輸送。 茶葉包裝機已完成每分鐘40罐茶葉之自動計量、裝罐，真 空抽氣、充氮、自動封罐及罐底噴字之功能，能改善以往茶季需耗大 量人工包裝之作業缺點。
- 三、推廣成果與經濟效益
- 茶葉色彩選別機之引進，其高效率及精製效果，已明顯解決以往 茶葉選別之人力缺乏，費時而影響品質及售價之最大問題，對於國內 產製機採茶葉之中次級茶區的茶葉精製，已提供有效的自動化、省人 工、低成本之精製作業示範，目前名間茶區已陸續有茶農及精製工廠 購置20台色彩選別機實施精製代工，而宜蘭茶區亦有裝設二台使用中 。
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