加工用色素辣椒收获机械关键技术研究与发展趋势分析

色素辣椒作为一种重要的经济作物，主要用于提取辣椒红色素和辣椒玉红素等天然色素，在各项行业有着广泛的应用。近年来，随着市场对天然色素需求的不断增加，色素辣椒的种植面积也在逐年扩大。然而，目前色素辣椒的收获主要依赖人工，效率低下，成本高昂，且收获质量受人为因素影响较大。因此，研发高效、可靠的色素辣椒收获机械，可以降低生产成本、提高收获质量、促进色素辣椒产业的发展。

1、色素辣椒收获的特殊性

1.1 物理与化学特性

色素辣椒果皮薄、果肉少，机械碰撞易破损，成熟后含水量高，当不及时晾晒易霉变，品种繁多，给机械通用化设计带来挑战。

（1）含水量。成熟采收时，鲜果含水量通常在 75%85% 。晾晒后，用于脱果时的理想含水率为 18%-22% 。水分过高，脱果时易粘连、破损；水分过低，果实变脆，同样易破损。

（2）果实大小与重量。单果重量一般在0.5g-2.0g，直径约 0.8cm -1.5cm。小而轻的果实对清选气流非常敏

感。

（3）果梗结合力。果实与果梗的结合力是决定脱果方式的关键参数。在含水率20%左右时，结合力通常在N-15N 范围内，这为设计振动或揉搓式脱果装置提供了依据。

（4）密度。干辣椒果实的密度约为 1.1g/cm³ ，而枝叶、细茎等轻杂质的密度约为 0.3-0.5g/cm³ ，泥土、小石子等重杂质的密度则大于 2.0g/cm³ 。这种密度差异是风选和筛选技术的理论基础。

1.2 典型农艺流程

与番茄逐果采摘不同，色素辣椒通常在 80% 以上果实成熟后整株收割，田间晾晒至含水率 18%-22% ，再集中脱果、清选。整株、晾晒、脱果的流程是其机械化的核心特征。

（1）成熟度。当田间植株上 80%-90% 的果实完全转色时，是最佳的整株收割期。过早收割，未成熟果多，影响产量和色素含量，过晚则可能遭遇落果和霉变风险。

（2）晾晒周期。在晴朗、干燥的天气下，田间条铺晾晒通常需要3-5 天才能使含水率降至目标范围。若遇阴雨天气，周期会延长至7-10 天，且必须增加翻晒次数。

2、关键技术研究现状

2.1 整株切割与输送技术

目前，切割装置类型包括了往复式割刀，由动刀和定刀组成，通过相对往复运动切割植株[1]。圆盘割刀是由高速旋转的圆盘刀片完成切割，切割速度快，效率高，但对坚硬茎秆可能产生挤压或撕裂，切口不如往复式平整。在参数优化与选型期间，割茬高度一般控制在 5-8cm。过高浪费资源，过低易带入泥土杂质，且可能切断根系，根据机型和地块平整度，作业速度通常在 3⋅5km/h 。速度过快易导致切割不彻底或输送堵塞。拨禾轮转速需与前进速度匹配，确保将植株顺利拨向割刀，避免将植株推倒。

2.2 田间晾晒与翻晒技术

（1）条铺晾晒技术。切割后的植株通过输送装置在田间形成均匀的条铺，利用自然光照和风进行干燥。铺放厚度是关键，一般为8-12cm，太厚通风差、干燥慢，太薄则占地多、易受风力影响。

（2）翻晒机械与作业参数。搂草机/翻晒机通过旋转的搂齿或拨齿将条铺的植株翻动，实现上下层均匀干燥。通常在晾晒开始后的24-48 小时进行第一次翻晒，之后根据天气情况比如湿度、日照决定后续翻晒频率。当遇降雨，可快速将晾晒的植株集拢成堆，方便苫盖，减少损失。

2.3 集中脱果与清选技术

（1）脱果装置。滚筒式脱果机工作原理是将晾晒后的整株辣椒喂入脱果装置，通过高速旋转的脱果滚筒内橡胶棒或柔性钉齿的打击、揉搓和梳刷作用，使果实从枝条上脱落。

（2）核心参数优化。滚筒转速是最关键的参数，过低脱净率低，过高破损率高。通常在 500-800r/min 范围内调整，需要根据物料含水率动态优化，含水率高时，适当提高转速。含水率低时，适当降低转速。滚筒间隙指滚筒与凹板筛或栅格之间的距离。需与辣椒果梗直径匹配，一般在 8-12mm。橡胶棒因其柔性，对辣椒的损伤远小于刚性钉齿，是降低破损率的关键[2]。

（3）清选系统。清选系统通常是风选和筛选的组合，分阶段去除不同类型的杂质，风选利用风机产生的气流，基于密度差异分离轻杂质。风速一般控制在 6-9m/s 。 风速过低，轻杂质去除不干净，风速过高，易将小果或干瘪果吹走。利用振动筛网，基于尺寸和重量差异分离重杂质泥土、 小石子和未脱净的粗茎秆。筛网配置期间，通常采用2-3 层筛网，上层筛网孔径 15-20m 用于分离粗茎秆与大杂质，中层筛网孔径 8-12 mm，用于分离果实与小杂质，下层为冲孔板或输送链，用于收集杂质并排出。振动频率5-8 Hz，振幅 5-20mm，确保物料在筛面上有足够的抛掷强度，实现有效分离。

3、试验验证方案设计

3.1 试验材料与设备

试验材料选择当地主栽的色素辣椒品种比如红辣王，在80%以上果实成熟时收割，并晾晒至含水率约 20。选用一台典型的滚筒式辣椒脱果机，配备可调节转速的脱果滚筒、可更换的筛网和可调节风速的风机。

3.2 试验设计

为了高效寻找最优参数组合，采用正交试验设计 （Orthogonal Experiment）。因素与水平：

A： 滚筒转速（r/min）： A1=500， A2=650， A3=800B： 清选风速 （m/s）： B1=6， B2=7.5， B3=9C： 喂入量 （kg/s）： C1=0.8， C2=1.0， C3=1.23.3 数据采集与分析

每次试验前，精确称量一定重量的晾晒后辣椒植株，作为喂入物料，收集脱果后所有落下的物料，称量总重，从中随机抽取2kg 样本，人工分拣出果实、杂质，分别称量，计算脱净率。在分拣出的果实中，挑出破损的果实，称量，计算破损率，收集最终干净的果实，称量，计算清选率。

3.4 数据分析

利用正交试验直观分析法计算各因素不同水平下考核指标的平均值和极差，通过极差大小判断各因素对考核指标影响的主次顺序，结合各指标的最优水平，综合确定理论上的最优参数组合。

4、发展趋势分析

为了满足规模化种植基地的作业需求，大型自走式收获机将成为主流。技术发展重点包括。一是扩大工作幅宽，从当前的2-3 行作业升级为4-6 行作业，幅宽达到4-6m，单日作业面积提升至 3-4hm²。二是优化动力系统，采用大功率150-200kW、低油耗发动机，结合CVT 无级变速技术，降低单位面积油耗，从当前的15-20L/hm2降至12-15L/hm2。三是增大果箱容积，从5-8m³提升至 10-15m³，减少田间卸料次数，连续作业时间延长至4-5小时，作业效率较中小型收获机提高50%以上[3]。

5、结语：

综上所述，加工用色素辣椒收获机械关键 椒机械收货方面有着极高的效果，基于各项技术的创新和改进，色素辣椒收获机械性能得到了全面 提升 其逐渐朝着智能化和高效化趋势迈进。

参考文献：

[1]李昌明，陈晓丽.色素辣椒全程机械化优质高产栽培技术[J].农村科技， 2025（1）：47-50

[2]王苗，黄利勇，卢颖，等.辣椒红色素纯化及其不同氧含量稳定性研究[J].中国食品添加剂.2025.36（2）：113-118.

[5]张顺，李志强，马军成.一款新型朝天椒收获机的研制与试验[J].农家科技， 2023（7）：52-53.