书城工业脱水蔬菜加工技术与设备
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第13章 清洗设备

一、蔬菜清洗设备分类

按所采用的清洗技术不同,脱水蔬菜清洗设备包括喷射(喷淋)清洗、摩擦力清洗、搅拌和研磨清洗、鼓风式(气泡)清洗、超声波清洗五种形式。分别简要介绍如下:

(一)喷射(喷淋)清洗

喷射方法是利用高压水喷射直接作用到清洗原料上,依靠喷头喷出的高压水流对原料的冲刷作用力使附着在蔬菜表面的污物去除。这种喷淋清洗方式的清洗效果主要取决于喷水压力、喷头离开蔬菜作用表面的距离、喷头特性、数量及布局、冲击作用时间、蔬菜特征(如形状、表面敏感性等)、蔬菜污染程度以及蔬菜通过时的速度等等。不同的蔬菜种类可以采用不同的物料的传送方式,不同传送方式决定了清洗设备有不同结构。可以采用清洗原料在旋转的金属网内或者在辊式输送带上可以上下翻滚的传送方式,也可以采用清洗原料在带式或网式输送带上平直输送的方式。

德国莱布尼兹农业工程研究所E.Mulugeta等的研究报告表明,喷射清洗的作用主要来自于高压水对物料表面的冲蚀作用,作用的强度取决于水与物料表面接触时的力学特性,因此对特定喷头而言,有一定的作用区域和作用强度分布。

喷射(喷淋)清洗方式虽然为一种有效的清洗方式,因为冲蚀强度越高清洗效果越好,但为追求高强度的冲蚀效果,也有可能造成清洗对象外表组织的损伤。再者,由于喷淋作用有其可达到的区域,蔬菜传输时的支撑部位难以清洗到。另外,由于喷射孔径一般很小,采用循环水的方法会使喷头堵塞。

(二)摩擦力清洗

摩擦力清洗方法是利用原料与毛刷、橡胶圆盘等摩擦材料与清洗物料之间产生的摩擦作用使附着污垢清除,然后再用清水对原料进行冲洗的一种清洗方法。摩擦力清洗方法有毛刷式清洗、滚筒摩擦等种类。滚筒摩擦式清洗是将滚筒下部沉于水中,物料放在筛网式滚筒中,由于滚筒的滚动作用,使物料与物料之间以及物料与滚筒之间产生摩擦,使物料表面泥土去除并清洗净。这一类清洗方法兼有去皮的作用,可清洗的蔬菜很有局限性。

(三)搅拌和研磨清洗

搅拌和研磨的方法是利用强力搅动和研磨的作用对原料进行脱皮和清洗,通常用于原料马铃薯、甜菜的清洗。

(四)鼓风式(气泡)清洗

鼓风式清洗也称作气泡清洗,是利用鼓风机送进清洗槽中的空气,使清洗原料的水产生剧烈的翻动,加速污物从原料上洗去的一种方法。气泡式清洗技术是20世纪90年代流行于国外的蔬菜清洗技术,90年代末开始,在仿造国外设备的基础上,我国诸多蔬菜加工设备生产企业均生产气泡式蔬菜清洗机。

气泡式蔬菜清洗机以空气泵作为清洗动力源,利用气泵在水下产生气体,气泡上升的过程中冲击蔬菜,使蔬菜振荡翻滚,气体涌动着的水浪以及气泡爆裂后溅开的水花进入蔬菜表面凹凸缝隙和茎杆夹缝处,冲刷泥沙杂物,从而达到洗净蔬菜的效果。。

(五)超声波清洗技术

超声波清洗技术是工业中已经普遍采用的一项清洗技术,可清洗的范围包括除油、除锈、除氧化皮、真空镀膜前的表面处理等等。超声波清洗机通常由清洗槽、清洗液、超声波振子和超声波发生器组成。超声波清洗的作用原理是,超声波发生器将市电转换成超声频电能并馈送给超声换能器,超声波振子即换能器,它是清洗设备的心脏部分,将高频电振荡转换成同频率的机械振动。按照超声波振子的放置方式的不同可以分为直接安装振子型、投入式振子盒型和振动板型。超声波发振方式有一频率发振、变化振幅发振、交互式频率变化发振、同时多种频率发振和聚能型发振能。

超声波清洗材料的作用机理在于超声空化作用。存在于液体中的空气核在超声场的作用下振动,当声压达到某个临界值时,水中游移空泡不断产生、发育、溃灭,溃灭时冲击压力作用到固体壁面上,这时附着在固体壁面上的污物会受到极大的冲击压力,冲击压力使污物从固体表面上分解、脱离。超声波技术的清洗效果受到频率、声强、温度、压力等因素的影响,技术的实施要根据不同被清洗物基体与污物的特点综合考虑有关结构和参数,由于超声空化产生的冲蚀力较大,还需要考虑尽可能减少对基体的破坏。

超声波清洗技术在工业清洗应用中已经取得了良好的效果,应用的结果显示,超声波清洗的作用也有一定的局限性,它对质地较硬、声反射强的材料如金属、玻璃、塑料等的清洗效果较好,而对于质地较软、声吸收较大的材料如橡胶、布料等的清洗效果就差一些。

近几年,我国科研人员力图将超声波清洗技术应用在蔬菜清洗工艺中,先后做过一些尝试和研究。例如,南京农业大学的杨红兵、陈坤杰等对超声波清洗的原理及工作过程进行了分析,设计了一台超声波与气泡清洗相结合的蔬菜清洗机,试验测试了青菜、土豆、芹菜的清洗效果。

采用超声波技术清洗蔬菜的的可行性仍是一个值得研究的课题。从杨红兵等的研究报告中得知,试验采用的清洗机是在气泡清洗机的基础上增加了超声波装置,其清洗效果应属于两者共同作用的结果,因为没有对比试验,超声波作用在该清洗机中贡献的程度仍不可知。另外,由超声波清洗机理所决定的,超声空化产生的冲蚀力在作用于污物的同时也作用于蔬菜,而蔬菜本身为活性组织,超声能对蔬菜组织产生怎样的影响还值得探讨。

二、原理与结构

下面以农业部规划设计研究院研制的QXZ-620型多槽自动输送式蔬菜清洗机为例,简要说明蔬菜清洗设备的原理与结构(以下同)。

(一)工作原理多槽自动输送式蔬菜清洗机采用淹没水射流技术,该技术可通过改变水流大小、方向以及喷嘴的空间布局建立适合不同种类、规格蔬菜的清洗流场,使蔬菜在清洗流场中做蜗旋运动,利用蔬菜和水流之间的摩擦,达到清洗蔬菜的目的。这种清洗方式作用力柔和、噪声小,与水流直接冲击或气流冲击清洗方式相比,可大大减少对蔬菜造成的损伤。

(二)特点

1.技术特点

该清洗机自动连续作业、逐槽输送蔬菜。盛菜槽将蔬菜与清洗槽完全隔开,蔬菜的清洗作用空间限定在盛菜槽内,通过盛菜槽的筛网结构,泥沙可以迅速离开盛菜槽进入清洗槽中,并沉淀于清洗槽的集沙沟中。清洗水中的悬浮污物可通过清洗槽的溢流口排出,有效降低清洗水的污染程度。此外,由于蔬菜完全限制在盛菜槽内,蔬菜的输送不会有残留和遗漏。

2.结构特点清洗机采用在单台设备上实现多级清洗的一体化设计制造技术,单台设备上可根据用户需要集成多个相对独立的清洗槽,完成初洗、杀菌、漂洗等多道清洗工序,使清洗方式更加灵活。由于采用一体化设计制造技术,设备结构紧凑,占用空间小,便于运输、安装和操作。

清洗机的结构设计充分考虑了设备便于清洗的要求,保证设备所有角落能够清洗干净,全面克服了传统机型存在的缺陷,满足现代食品加工业设备卫生要求和清洁生产的需要。

3.适用范围

该清洗机适合叶菜类、豆荚类、根茎类等多种类蔬菜清洗,而且还适合海产品、肉类和药材的清洗,特别适用于需要小批量、多品种的清洗场合。该设备可根据用户要求,配置不同的清洗补水模式,配套喂料和出料设备,组成蔬菜清洗生产线。

该清洗机适用于蔬菜加工企业、净菜配送企业、餐饮业、企业或机关食堂等。

(三)结构

设备主要部件包括箱体、清洗槽、盛菜槽、气动系统、水循环系统、异物去除装置、自动控制系统。

(四)技术参数

外形尺寸(长×宽×高):3920毫米×1720毫米×1100毫米(4槽)设计

水容量:800升配套

动力:4.5千瓦

耗电量:0.032千瓦/时/千克(叶菜类蔬菜),0.0064千瓦/时/千克(根茎类蔬菜)生产率。