超声波臭氧组合清洗技术试验研究与样机研制

随着中国经济和社会的快速发展,研发先进的适合居民使用的果蔬、餐具等自动清洗设备则具有十分重要的现实意义。果蔬、餐具等的清洗是人们日常生活中必不可少的工作,发达国家已有不少商品化果蔬、餐具自动清洗设备,而我国目前果蔬、餐具等的清洗工作还多靠手工完成,费时费力,且难以确保餐桌饮食安全。

超声波臭氧组合清洗技术在果蔬、餐具等清洗方面的应用试验研究表明，该技术适用于果蔬和餐具的清洗，在农产品的加工中起到了重要作用，西北农林科技大学庞斌等探析了超声波臭氧组合清洗技术试验研究与样机研制一文，详细的描述了超声波与臭氧对果蔬餐具的清洗机理,即以超声空化作用产生的局部高温高压环境、微射流等效应为清洗动力能够有效去除果蔬、餐具表面污物；利用臭氧(臭氧本身和臭氧溶于水中产生的单原子氧和羟基)的强氧化性,可在极短时间内杀灭致病细菌和病毒,并有效降解果蔬上的残留农药。 利用搭建的频率和功率可调的超声波、臭氧清洗试验台,以新鲜草莓为试验材料研究了超声波频率、功率和作用时间对草莓清洗效果和品质的影响；臭氧水浓度和作用时间对灭菌、降解农药残留以及草莓品质的影响。以瓷盘为清洗对象,人为涂抹食用油等,研究了超声波频率、功率和作用时间对瓷盘清洗效果的影响。试验结果表明:以超声波作为主要清洗动力,以臭氧作为灭菌和降解农药残留的主要手段,超声波臭氧组合清洗能够较好地清除果蔬、餐具表面污垢,亦有显著灭菌和降解农药残留效果,对果蔬质构损伤小,几乎不会造成营养成分的损失。超声波频率为40kHz,功率为250W,清洗时间约9.63min时,对草莓的清洗效果最好,对草莓品质影响最小。超声波频率为40kHz,功率为400W,清洗时间约15min时,对瓷盘的清洗效果最好。臭氧水浓度为0.12ppm,清洗时间为3min时,对草莓的杀菌效果最好。当超声波和臭氧组合清洗时,对敌敌畏、乙酰甲胺磷和乐果的降解效果最好。

在试验研究基础上,设计并制作了2台适用于果蔬、餐具自动清洗用的简易超声波清洗设备;通过对超声波换能器与清洗槽2种不同配置方式的清洗效果、噪声强度以及声场分布的均匀性等问题的分析比较,选择综合效果较好的直接粘接式作为最终方案。以清洗效果好、损伤低、噪音小、能耗低为预控目标,优化设计并最终制造出一台超声波臭氧组合清洗机。该机集超声波清洗技术和臭氧灭菌、降解农药残留技术于一体,配以进、出水电磁阀和控制系统,可实现对果蔬餐具的自动清洗过程,有效地降低了果蔬餐具清洗的劳动强度。