CN103462528B - 一种果蔬清洗杀菌装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬清洗杀菌装置及方法，包括：清洗槽，该清洗槽带有入水孔、喷射孔、溢流孔和排水孔；超声信号发生器，与所述清洗槽连接并为所述清洗槽内发送超声信号；酸水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；碱水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；电位水发生器，连接至所述酸水槽和碱水槽，为酸水槽提供酸性电位水及为碱水槽提供碱性电位水；控制单元，通过线路分别连接至超声信号发生器、电位水发生器及酸水槽与碱水槽的控制阀。本发明将超声波和碱性、酸性电位水有机结合起来，既能去除果蔬表面农残及污垢、提高其清洁度，又能有减少果蔬表面附着的微生物、保障其食用安全。

Description

一种果蔬清洗杀菌装置及方法

技术领域

本发明涉及果蔬清洗领域，具体涉及一种采用超声波和氧化电位水共同对日常果蔬产品清洗杀菌的果蔬清洗杀菌装置及方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对天然、营养和健康的要求越来越高。新鲜水果和蔬菜，富含多种维生素和矿物质，同时含有多种抗氧化、抗衰老的成分，因此受到广大消费者的青睐。然而，随着鲜食果蔬消费量的增大，由果蔬引起的食源性疾病的案例也逐渐增多，杀灭果蔬表面的病原微生物的重要性也渐渐凸显出来。

对于专门的食品加工企业，大量的果蔬产品在包装作为成品提供给消费者直接食用之前，需要进行清洗杀菌处理，一方面去除果蔬表面的污垢，另一方面要清除表面附着的各类细菌等微生物，还要尽可能清除残留的农药等化学物质，常规的清洗方法依靠清水浸泡冲刷或专用的果蔬清洗剂清洗，而果蔬清洗剂也是通过化学方法生产，因此为避免残留，需要用大量清水冲洗，清洗效果有限不说，还带来大量的水资源浪费，也难以实现操作的自动化。

因此，人们一直在寻求绿色、环保和高效自动化的方法及手段来解决果蔬的清洗杀菌问题，特别是大型的食堂餐厅和食品加工企业，每天有大量的果蔬产品需要清洗杀菌和加工处理，迫切需要好的技术手段来实现自动化和批量化的处理。

例如，公告号为202537288U的中国实用新型公开了一种超声波蔬果清洗机，其包括壳体和上盖，所述上盖盖合于所述壳体上，所述壳体内形成有用于放置被清洗蔬果的清洗盆，所述清洗盆的外侧壁上设置有若干超声波振荡器，所述清洗盆的底部开设有排水孔，所述壳体的底部安装有控制电路，所述控制电路与所述超声波振荡器相连以控制所述超声波振荡器，所述壳体上还设置有控制旋钮，所述控制旋钮与所述控制电路相连以控制所述控制电路。该实用新型超声波蔬果清洗机利用超声波震荡原理来实现水果和蔬菜的清洗。

公告号为202653975U的中国实用新型公开了一种蔬果清洗机，包括：机身、盖体、设置于机身内的洗涤桶以及位于洗涤桶内的可旋转篮，其特征在于，所述可旋转篮活动连接至所述洗涤桶底部，所述蔬果清洗机还包括置于所述机身内的泵装置，所述泵装置具有用于连通水源的第一进水口和用于向所述洗涤桶提供出水的第一出水口，所述洗涤桶内设置有与所述第一出水口相连通的第二进水口，所述第二进水口设置成使得经由其向所述洗涤桶内的出水形成带动所述可旋转篮相对所述洗涤桶转动的旋转水流。该装置是利用旋转水流对蔬果进行清洗。

发明内容

本发明提供了一种果蔬清洗杀菌装置及方法，将超声波和电位水有机结合起来，杀菌清洗杀菌效果好，成本低。

一种果蔬清洗杀菌装置，包括：

清洗槽，该清洗槽带有入水孔、喷射孔、溢流孔和排水孔；

超声信号发生器，与所述清洗槽连接并为所述清洗槽内发送超声信号；

酸水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；

碱水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；

电位水发生器，连接至所述酸水槽和碱水槽，为酸水槽提供酸性电位水及为碱水槽提供碱性电位水；

控制单元，通过线路分别连接至超声信号发生器、电位水发生器及酸水槽与碱水槽的控制阀。

碱水槽的控制阀优选为碱性水电磁阀，酸水槽的控制阀优选为酸性水电磁阀，

电位水杀菌能力强，其在食品杀菌领域的研究已广泛开展起来。酸性电位水和碱性电位水是其中的两种。碱性电位水能降低物体表面张力，具有类似洗涤剂的去污功能；酸性电位水是一种具有较高氧化还原电位，较低的pH值，含一定浓度的有效氯的电解水，它是一种无色透明的液体，具有较强的氧化性和杀灭微生物的作用，对各种微生物都有较强的杀灭作用。具有杀灭速度快、安全可靠、不留残毒、有利于环保等特点，作用后还可以还原成普通水，不会污染环境和造成公害，与传统的使用化学杀菌剂进行杀菌的方法相比较有显著优势。

超声波清洗主要利用超声波在液体中的空化作用将物体表面的污物层剥离，从而达到清洗的目的。超声波在液体中产生的所谓超声空化，是指液体在超声波作用下产生大量的非稳态的微小气泡和空泡，这些气泡和空泡随超声波的振动反复生成、闭合并迅速变大，使气泡周围产生上千个大气压，产生一连串的爆炸释放出巨大能量，对周围形成巨大冲击，从而对果蔬表面不断进行冲击，使果蔬表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到果蔬表面清洗净化的目的。

本发明中将超声波清洗技术和电位水清洗技术有效组合，超声波清洗与电位水清洗之间相互协同，清洗杀菌效果好，成本低。

作为优选，所述清洗槽内设有水位传感器，该水位传感器与所述控制单元相连并受控于所述控制单元。

作为优选，所述溢流孔位于清洗槽的中上部，所述水位传感器安装在溢流孔处且位置略低于溢流孔。

作为优选，所述排水孔位于清洗槽的底部，还设有与所述清洗槽的排水孔相连的排水管，该排水管上设有排水阀，该排水阀与所述控制单元相连并受控于所述控制单元。

作为优选，所述清洗槽的相对两侧布置多组喷射孔，且两侧的喷射孔呈交错排布；清洗槽的入水孔位于清洗槽侧面中部位置。

例如，所述清洗槽优选为长方形槽，所述喷射孔位于所述清洗槽长度方向的两侧，且两侧的喷射孔呈交错排布；所述入水孔位于所述清洗槽宽度方向的一侧中部位置。

作为优选，所述清洗槽底壁外侧安装多组超声波换能器，各组超声波换能器呈对称分布且间距相同，所述超声信号发生器与各超声波换能器相连。

作为优选，还设有前置水处理单元，该前置水处理单元与所述电位水发生器的入水孔相连通。

作为优选，酸水槽与清洗槽的入水孔之间的管道及碱水槽与清洗槽的入水孔之间的管道上均设有入水泵，该入水泵与所述控制单元相连并受控于所述控制单元。

作为优选，酸水槽与清洗槽的喷射孔之间的管道及碱水槽与清洗槽的喷射孔之间的管道上均设有增压泵，该增压泵与所述控制单元相连并受控于所述控制单元。

作为优选，所述的控制单元采用PLC或微处理器作为控制器，通过控制程序来按照一定的顺序和时间间隔，对超声信号发生器和各种泵阀进行启/停控制，时间间隔数据通过控制单元的操作面板来设置。

根据不同的果蔬品种和清洁程度可以预先设置需要的超声波清洗时间和杀菌时间，控制单元按照设置的时间先启动注入碱性水和超声波进行果蔬的清洗，结合碱性水的活性去污特性和超声波在液体中的空化作用将果蔬表面的污物层剥离，从而达到清洗的目的，清洗完成后先自动排出碱性水，再启动注入酸性水和超声波进行果蔬的杀菌，结合酸性水的杀菌特性和超声波在液体中的空化作用杀灭附着在果蔬表面的各类细菌等微生物，保障食用安全并延长果蔬的保质期。

可以设置超声波清洗（碱性电位水）的时间范围为5～20分钟，控制单元首先启动电位水发生器、碱性水电磁阀和入水泵，将碱性水储水槽内的碱性水通过清洗槽的入水孔注入到清洗槽内，当控制单元通过水位传感器检测到水位信号时，控制单元便停止入水泵，启动超声信号发生器，通过超声波换能器在清洗槽内产生超声振动以去除果蔬表面的污垢，当超声清洗持续一定时间后，启动增压泵，通过增压泵使碱性水从清洗槽两侧的喷射孔喷出，水流喷射产生的气泡和搅动进一步增强超声波的空化效果，喷射注入的水流通过溢流孔排出，当清洗时间结束，控制单元停止增压泵和碱性水电磁阀，开启排水阀排出碱性水，清洗过程结束。

可以设置超声波杀菌（酸性电位水）的时间范围为5～10分钟，控制单元首先启动电位水发生器、酸性水电磁阀和入水泵，将酸性水储水槽内的酸性水通过清洗槽的入水孔注入到清洗槽内，当控制单元通过水位传感器检测到水位信号时，控制单元便停止入水泵，同时启动超声信号发生器和增压泵，增压泵使酸性水从清洗槽两侧的喷射孔喷出，水流喷射产生的气泡和搅动进一步增强超声波的空化效果，喷射注入的水流通过溢流孔排出，结合酸性水的杀菌消毒特性和超声波在液体中的空化作用杀灭附着在果蔬表面的各类细菌等微生物，当杀菌时间结束，控制单元停止增压泵和酸性水电磁阀，开启排水阀排出酸性水，杀菌过程结束。

本发明还提供了一种果蔬清洗杀菌方法，包括如下步骤：

（1）向待清洗果蔬中注入碱性电位水，超声清洗，超声清洗过程中继续向果蔬中喷射碱性电位水，超声清洗时间为5～20min，超声功率为35～45kHz（优选为40kHz）；

（2）步骤（1）结束后将清洗水排净，然后再向所述果蔬中注入酸性电位水，超声清洗，超声清洗过程中继续向所述果蔬中喷射酸性电位水，超声清洗时间为5～10min，超声功率为35～45kHz（优选为40kHz），清洗结束排净清洗水即可。

优选地，该方法通过本发明的装置实现，具体步骤如下：

步骤1：将果蔬放入清洗槽中，先根据不同的果蔬品种和清洁程度在控制单元上设置需要的超声波清洗时间（碱性电位水超声清洗时间）和除菌时间（酸性电位水超声杀菌时间），同时启动系统工作，启动电位水发生器、碱性水电磁阀和入水泵，注入碱性水到清洗槽直至规定液位；

步骤2：启动超声波清洗，持续至规定时间；

步骤3：启动增压泵，通过碱性水水流喷射产生的气泡和搅动增强超声波的空化效果；

步骤4：停止超声波、碱性水电磁阀和增压泵，开启排水阀排出碱性水；

步骤5：启动酸性水电磁阀和入水泵，注入酸性水到清洗槽直至规定液位；

步骤6：启动超声波和增压泵，杀菌持续至规定的除菌时间；

步骤7：停止超声波、酸性水电磁阀和增压泵，开启排水阀排出酸性水，清洗杀菌过程结束。

与现有的清洗杀菌方法相比，本发明具有如下效果：

本发明将超声波和电位水有机结合起来，既发挥了碱性电位水作为表面活性剂的功能，并利用超声波在液体中的空化作用将果蔬表面的污物剥离以达到清洗的目的，又利用了酸性电位水高效杀菌、安全无残留、绿色环保的特点，作为各级食堂餐饮和食品加工企业进行日常果蔬产品清洗杀菌的系统装置及方法，与传统的果蔬清洗杀菌方法相比较有显著优势。

本法明用碱性电位水取代洗涤剂用于去除果蔬表面尘土、污垢等杂质，利用超声波空化效应和压力喷淋作用产生一定的机械搅动，取代传统人工手动搓洗，实现自动化操作，效率更高。同时，在这种搅动作用下，碱性电位水去污效果更为突出。

酸性电位水可有效杀灭果蔬表面的微生物，而在用酸性电位水处理前先用碱性电位水去除其表面杂质，提高清洁度，使其表面微生物充分暴露于酸性电位水中，从而促使酸性电位水杀菌效果表现更好。在这个步骤超声波一方面能发挥一定的杀菌效果，与酸性电位水杀菌产生一定的叠加效应；同时，超声波还对果蔬表面已经形成的生物膜有一定的破坏作用，使酸性电位水能更好地与生物膜内部的微生物接触并将其杀灭，因而二者结合杀菌还会有协同效果。

另外，无论是碱性、酸性电位水，还是超声波均具有一定的去除农残的效果，经过本发明清洗的果蔬农残也会得到一定程度的降低，进一步提高了果蔬的食用安全性。

附图说明

图1是本发明的果蔬清洗杀菌装置的结构示意图；

图2是本发明果蔬清洗杀菌装置的清洗槽俯视平面图；

图3是本发明果蔬清洗杀菌装置的控制流程图。

1-前置水处理单元      2-电位水发生器         3-碱性水电磁阀

4-控制单元            5-碱水槽              6-酸水槽

7-酸性水电磁阀        8-超声信号发生器       9-入水泵

10-增压泵             11-入水孔             12-清洗槽

13-喷射孔             14-超声波换能器       15-水位传感器

16-溢流孔             17-排水孔             18-排水阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，一种果蔬清洗杀菌装置，包括前置水处理单元1、电位水发生器2、控制单元4、碱水槽5、酸水槽6、超声信号发生器8和清洗槽12。

清洗槽12为长方形槽，清洗槽12上设有入水孔11、排水孔17、溢流口16和若干个喷射孔13，排水孔17位于清洗槽12的底部，排水孔17连接排水管，排水管上安装排水阀18，排水阀18连接于控制单元4并受控于控制单元4；溢流孔16位于清洗槽12的中上部位置，清洗槽12内设置水位传感器15，水位传感器15安装在溢流孔16的旁边，位置略低于溢流孔，水位传感器15与控制单元4相连并受控与控制单元14；在清洗槽12的长度方向两侧布置多组喷射孔13，且两侧的喷射孔呈交错排布，相邻两喷射孔13之间的间距为5～10cm，清洗槽的入水孔11位于清洗槽12宽度方向侧面中部位置。

清洗槽12底壁外侧安装多组超声波换能器14，各组超声波换能器14呈对称分布且间距相同，相邻超声波换能器14之间的间距为10～20cm，超声信号发生器8与各超声波换能器14相连，超声信号发生器8与控制单元4相连并受控与控制单元4。

酸水槽6通过酸性电磁阀7与对应的管道连接至入水孔11和喷射孔13；碱水槽5通过碱性电磁阀3与对应的管道连接至入水孔11和喷射孔13，在碱性电磁阀3和酸性电磁阀7下游，碱水槽5和酸水槽6共用管道，在连接入水孔11的管道上设置入水泵9，在连接喷射孔13的管道上设置增压泵10，酸性电磁阀7、碱性电磁阀3、入水泵9和增压泵10均连接至控制单元4并受控于控制单元4。

电位水发生器2的出水口分别与碱水槽5及酸水槽6相连，电位水发生器2的入水孔连接前置水处理单元1，电位水发生器2与前置水处理单元1的控制开关均连接至控制单元4并受控于控制单元4。

前置水处理单元1可以根据不同的水质状况进行组合调整，可以是普通的过滤装置、软化装置、超滤装置、纳滤装置、反渗透装置的一种或多种装置的组合。一般对于符合饮用水要求的市政自来水，只需要普通的过滤装置和软化装置进行处理即可达到要求。自来水经过前置水处理装置处理后进入电位水发生器2进行电解。

电解产生的酸性水和碱性水分别输送至酸水槽6和碱水槽5，酸水槽6和碱水槽5分别与酸性水电磁阀7和碱性水电磁阀3相连接，碱性水电磁阀3和酸性水电磁阀7通过入水泵9与清洗槽12的入水孔11相连接，碱性水电磁阀3和酸性水电磁阀7通过增压泵10与清洗槽12的喷射孔13相连接；碱水槽和酸水槽共用一个入水泵和增压泵。

控制单元4主要通过控制程序来按照一定的顺序和时间间隔，对超声信号发生器和各种泵阀进行启/停控制，时间间隔数据通过控制单元的操作面板来设置。

本发明装置的工作过程如下：

按照本发明的实施例，图3给出了控制单元4执行的清洗杀菌果蔬的控制流程图。

在步骤S10，开始系统装置的应用准备，启动系统操作准备。

在步骤S20，根据不同的果蔬品种和清洁程度在控制单元上设置需要的超声波清洗时间和杀菌时间。

在步骤S30，启动电位水发生器、碱性水电磁阀和入水泵，注入碱性水到清洗槽。

在步骤S40，判断清洗槽的碱性水是否到达规定液位？

在步骤S50，启动超声波清洗。

在步骤S60，超声波启动后，适当延时再启动增压泵，产生碱性水水流喷射和搅动，以增强超声清洗效果。

在步骤S70，判断清洗时间是否到达？

在步骤S80，到达清洗时间时，停止超声波、碱性水电磁阀和增压泵，开启排水阀排出碱性水。

在步骤S90，碱性水排尽后，启动酸性水电磁阀和入水泵，注入酸性水到清洗槽。

在步骤S100，判断清洗槽的酸性水是否到达规定液位？

在步骤S110，启动超声波和增压泵，超声波和酸性水共同发挥杀菌作用。

在步骤S120，判断杀菌时间是否到达？

在步骤S130，到达杀菌时间时，停止超声波、酸性水电磁阀和增压泵，开启排水阀排出酸性水直至排尽。

在步骤S140，整个清洗杀菌过程结束，系统停止。

可以通过控制单元的操作面板设置超声波清洗的时间范围为5～20分钟，设置超声波杀菌的时间范围为5～10分钟。

以下通过具体的实例来描述本发明的清洗杀菌果蔬的系统装置的具体使用方法。

实施例1

采用清洗杀菌果蔬的系统装置来清洗杀菌葡萄的应用

露天栽种的葡萄表面灰尘和污物较多，不同程度地附着细菌等微生物，同时葡萄生长过程中病虫害比较多，依靠施用大量的农药来预防病虫害的侵扰，这就导致农药残留的普遍存在；

碱性水对农药的降解率能达到90%，酸性水的农药降解率也能达到70%以上。

因此，采用清洗杀菌果蔬的系统装置来清洗杀菌葡萄即能达到清洗葡萄表面附着的各类灰尘和污物，杀灭附着的各类细菌微生物，也能达到大幅度降低农药残留的目的。

先将葡萄放入清洗槽内，通过控制单元4的操作面板设置超声波清洗的时间范围为20分钟（即碱性水清洗时间），设置超声波杀菌的时间范围为5分钟（即酸性水清洗时间），由于碱性水去农残的效果较好，因此设置20分钟的清洗时间，超声波功率为40kHz，然后启动系统运行。

系统将自动按照图3所示的流程首先完成碱性水和超声波的共同清洗操作，杀菌然后在酸性水和超声波的共同除菌操作。

杀菌整个清洗除菌过程完成，即得到清洁干净的可直接食用的葡萄。

Claims (6)

1.一种果蔬清洗杀菌装置，其特征在于，包括：

清洗槽，该清洗槽带有入水孔、喷射孔、溢流孔和排水孔；

超声信号发生器，与所述清洗槽连接并为所述清洗槽内发送超声信号；

酸水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；

碱水槽，通过对应的控制阀和管道与所述清洗槽的入水孔及喷射孔连通；

电位水发生器，连接至所述酸水槽和碱水槽，为酸水槽提供酸性电位水及为碱水槽提供碱性电位水；

控制单元，通过线路分别连接至超声信号发生器、电位水发生器及酸水槽与碱水槽的控制阀；

所述清洗槽内设有水位传感器，该水位传感器与所述控制单元相连并受控于所述控制单元；

还设有与所述清洗槽的排水孔相连的排水管，该排水管上设有排水阀，该排水阀与所述控制单元相连并受控于所述控制单元；

酸水槽与清洗槽的喷射孔之间的管道及碱水槽与清洗槽的喷射孔之间的管道上均设有增压泵，该增压泵与所述控制单元相连并受控于所述控制单元；

酸水槽与清洗槽的入水孔之间的管道及碱水槽与清洗槽的入水孔之间的管道上均设有入水泵，该入水泵与所述控制单元相连并受控于所述控制单元。

2.根据权利要求1所述果蔬清洗杀菌装置，其特征在于，所述溢流孔位于清洗槽的中上部，所述水位传感器安装在溢流孔处且位置略低于溢流孔。

3.根据权利要求1所述果蔬清洗杀菌装置，其特征在于，所述清洗槽的相对两侧布置多组喷射孔，且两侧的喷射孔呈交错排布；清洗槽的入水孔位于清洗槽侧面中部位置。

4.根据权利要求1所述果蔬清洗杀菌装置，其特征在于，所述清洗槽底壁外侧安装多组超声波换能器，各组超声波换能器呈对称分布且间距相同，所述超声信号发生器与各超声波换能器相连。

5.根据权利要求1所述果蔬清洗杀菌装置，其特征在于，还设有前置水处理单元，该前置水处理单元与所述电位水发生器的入水孔相连通。

6.一种利用权利要求1所述果蔬清洗杀菌装置进行果蔬清洗杀菌方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向待清洗果蔬中注入碱性电位水，超声清洗，超声清洗过程中继续向果蔬中喷射碱性电位水，超声清洗时间为5～20min，超声功率为35～45kHz；

(2)步骤(1)结束后将清洗水排净，然后再向所述果蔬中注入酸性电位水，超声清洗，超声清洗过程中继续向所述果蔬中喷射酸性电位水，超声清洗时间为5～10min，超声功率为35～45kHz，清洗结束排净清洗水即可。