民(mín)以食為(wèi)天，蔬菜富含人(rén)體(tǐ)所需的多種維生(shēng)素、礦物質、膳食纖維和碳水化(huà)合物等，是平衡膳食的重要組成部分(fēn)。我國蔬菜資源十分(fēn)豐富，2015年蔬菜種植面積為(wèi)2200萬公頃，總産量達7.69億噸，人(rén)均占有量超過500 kg，位居世界第一(yī)。食以安為(wèi)先，随着人(rén)們生(shēng)活水平提高，市(shì)場(chǎng)對于無公害、有機蔬菜的需求日益強勁，蔬菜采後加工處理(lǐ)技術迅猛發展，因此研制智能(néng)、高效、節能(néng)蔬菜加工設備前景十分(fēn)廣闊［1-2］。
重慶蔬菜配送清洗是蔬菜加工過程的關(guān)鍵環節之一(yī)，對蔬菜的品質至關(guān)重要。此環節主要去除蔬菜表面的泥沙、蟲卵、殘留農(nóng)藥、毛發等雜質，為(wèi)後續加工或直接食用提供幹淨、優質的菜源［3］。據資料統計，發達國家90%以上(shàng)的蔬菜在采摘後進行清洗加工，而我國不足20%。這(zhè)導緻我國蔬菜采後損失率高達30%，而發達國家低(dī)于5%；且我國蔬菜采後的價值與采摘時(shí)的自然産值比為(wèi)0.38:1，而日本和美國分(fēn)别達到了(le)2.2:1和3.7:1。因此，對采後的蔬菜進行清洗加工，有利于延長保質期，增加農(nóng)産品産值［4-6］。
通過對我國現(xiàn)有的主要蔬菜清洗技術進行歸類分(fēn)析，比較國内外蔬菜清洗設備的特點，研制符合中國特色的智能(néng)、高效、節能(néng)蔬菜清洗設備［7-9］。
1 研究現(xiàn)狀
我國蔬菜清洗技術研究始于20世紀90年代，目前市(shì)場(chǎng)上(shàng)蔬菜清洗設備衆多，根據采用的清洗技術将其劃分(fēn)為(wèi)傳統清洗機和新(xīn)型清洗機。傳統清洗機主要通過物理(lǐ)摩擦作(zuò)用機械力去除蔬菜表面的雜質，包括滾筒式清洗機、毛刷式清洗機、氣浴式清洗機、水流式清洗機等；新(xīn)型清洗機主要利用超聲波空化(huà)作(zuò)用和臭氧氣泡清洗去除蔬菜表面雜質，兼有殺菌、降解殘留農(nóng)藥的作(zuò)用［10-11］。
1.1 傳統蔬菜清洗設備
傳統蔬菜清洗設備主要通過摩擦、水流、氣泡等與物料相互間(jiān)的耦合作(zuò)用力，去除蔬菜表面的泥沙、蟲卵、毛發等雜質。根據被清洗對象，傳統蔬菜清洗機又可分(fēn)為(wèi)整菜清洗機和鮮切菜清洗機。
1.1.1 整菜清洗機
整菜清洗機主要采用滾筒清洗和毛刷清洗方式，為(wèi)增強清洗效果，常增設噴淋沖洗裝置，通過滾筒、毛刷、噴淋等與物料間(jiān)相互作(zuò)用去除蔬菜表面雜質，然後進行榨汁、切絲、切丁等加工，主要用于胡蘿蔔、白蘿蔔、黃(huáng)瓜、土(tǔ)豆、苦瓜、蓮藕等根莖類或瓜果類整菜清洗。此類清洗設備機械結構簡單、清洗作(zuò)用力強、清洗效果好(hǎo)(hǎo)，但(dàn)清洗過程物料受損傷較嚴重，極易腐爛變質，保質期非常短。整菜清洗完畢後，直接進行粉碎榨汁或切制，所以物料損傷對蔬菜品質和保質期影響較小，但(dàn)不适于蔬菜清洗後直接進行保鮮貯藏。這(zhè)兩種清洗方法的作(zuò)用機理(lǐ)比較簡單，因此研究設備的機械結構現(xiàn)狀，對機械結構進行優化(huà)、探尋新(xīn)工藝和新(xīn)材料具有重要的指導意義。
重慶蔬菜配送滾筒式清洗機主要由滾筒、注水裝置、傳動裝置等組成，如(rú)圖1所示。将物料置于滾筒内，滾筒旋轉帶動物料翻轉，通過滾筒與物料、物料相互間(jiān)的摩擦，将物料表面的雜質脫落，然後用水浸洗或噴淋沖走［12-15］。袁巧霞等研制的GL-I型根莖類蔬菜清洗機，是我國最早的滾筒式蔬菜清洗設備，沿滾筒長度方向設有噴水管，滾筒截面為(wèi)六邊形，能(néng)增強物料與滾筒的撞擊作(zuò)用，但(dàn)同時(shí)增加物料受損傷的情況；滾筒闆條采用橫向焊接，能(néng)減少滾筒的扭曲變形，但(dàn)阻礙物料在滾筒内向出料口方向運動。姜珍等研制的蔬菜清洗機，滾筒内沿軸心線方向設有一(yī)條長形圓毛刷，與滾筒轉向相反，同時(shí)采用浸泡、刷洗、噴淋清洗三種工藝，清洗效果好(hǎo)(hǎo)，但(dàn)同時(shí)對物料的損傷比較大，葉類菜極易被毛刷刷爛。李東設計的滾筒式果蔬清洗機，滾筒為(wèi)篩網式結構，且内部均勻布置毛刷，物料清洗完畢從出料口進入水池，能(néng)減少物料受損傷情況；采用摩擦輪驅動，支撐導輪采用橡膠材料，運轉平穩、噪聲小；但(dàn)耗水量比較大，缺少水過濾循環裝置。
目前，此類清洗設備采用的毛刷較硬，長度也(yě)較短，導緻物料易受損傷，且對于稍有彎形的胡蘿蔔、紅(hóng)薯、蓮藕或有凹坑的土(tǔ)豆等清洗時(shí)效果較差，建議(yì)選用長軟的毛刷進行清洗［16-18］。葛傳奇等研制的清洗去皮機，清洗槽呈U型，其兩側均勻設有多個(gè)毛刷，毛刷穿過清洗槽并轉動，對清洗槽内的物料進行刷洗、翻轉，去除雜質和表皮。該設備僅靠毛刷對物料進行清洗去皮，物料表面凹陷處不易清洗幹淨，且清洗槽中間(jiān)的物料清洗效果差。王保忠等研制的土(tǔ)豆連續磨皮清洗機，清洗槽為(wèi)圓形，其内壁邊緣設有多根縱向排列的毛刷，物料在絞龍的作(zuò)用下(xià)向前推進，能(néng)實現(xiàn)連續清洗，工作(zuò)效率高，但(dàn)毛刷采用圓形方式布置，會導緻中間(jiān)物料清洗不到或清洗效果不佳。丁建軍等研制的蓮藕去皮去泥毛刷裝置，多根毛刷組成U型清洗腔，且毛刷相間(jiān)大小不等，組成凹凸連續波浪形行狀，能(néng)有效清洗蓮藕連接處，清洗效果好(hǎo)(hǎo)，但(dàn)清洗作(zuò)用力較小，工作(zuò)效率低(dī)。
1.1.2 鮮切蔬菜清洗設備
鮮切菜是指新(xīn)鮮蔬菜經采摘、整理(lǐ)切割、清洗殺毒、脫水、包裝等處理(lǐ)後制成的可直接烹調或食用的菜制品，具有品質新(xīn)鮮、可食率高、食用安全方便、貨架期長等優點，備受消費者青睐。
鮮切菜清洗設備主要采用氣浴清洗和淹沒射流清洗方式，通過水流、氣泡等與物料相互間(jiān)的耦合作(zuò)用力，去除蔬菜表面雜質，适用于葉類、根莖類、瓜果類等切制後尺寸較小的蔬菜清洗。此類清洗設備對物料清洗作(zuò)用力比較柔和，物料受損傷小，蔬菜清洗後能(néng)有效延長保質期，并且易實現(xiàn)連續化(huà)生(shēng)産，工作(zuò)效率高。但(dàn)蔬菜經切制後再清洗存在如(rú)下(xià)問題：土(tǔ)豆、蓮藕等切制後清洗過程會産生(shēng)大量澱粉、黏着物，需要大量換水，用水量大，建議(yì)分(fēn)級分(fēn)槽清洗，切制後先進行浸泡去除澱粉、黏着物，再進行清洗；黃(huáng)瓜、莴筍等切制後進行清洗過程，細胞内會浸入很多水分(fēn)，且在後續離心脫水過程不易去除，包裝後會慢(màn)慢(màn)滲出，嚴重影響蔬菜保質期；洋蔥切制後進行清洗，消毒液中一(yī)些(xiē)物質會和洋蔥發生(shēng)化(huà)學反應，導緻洋蔥失去原有味道，影響食用時(shí)口感；葉類菜切制後清洗過程黏結在一(yī)起，或黏結在傳送帶上(shàng)。這(zhè)兩種清洗方法的作(zuò)用機理(lǐ)比較複雜，目前市(shì)場(chǎng)上(shàng)鮮切蔬菜清洗設備種類衆多，但(dàn)質量層次不齊，因此研究影響此類設備清洗效果的關(guān)鍵因素及其交互作(zuò)用具有重要的現(xiàn)實應用意義。氣浴式清洗設備主要由清洗槽、風(fēng)泵、噴氣裝置、機架等組成。
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