CN205284896U - 一种多频段渐进调频超声波去除蔬果农残装置 - Google Patents

Abstract

一种多频段渐进调频超声波去除果蔬农残装置，包括：壳体（1）、容器（2）、多频段超声波发生器（3）、换能器（301、302）、排水管（4）；多频段超声波发生器（3）固置于壳体（1）底部，容器（2）置于壳体（1）上口，容器（2）底部的中间部位设置排水管（4），容器（2）的底部排水管（4）的入口周围均匀分布2-3个超声波换能器（301、302），该换能器（301、302）均连接到多频段超声波发生器（3），多频段超声波发生器（3）为自动渐进式调频超声波发生器，换能器（301、302）内置磁致伸缩材料。结构简单，使用方便，由于采用了多频段区间预设技术，节省除残时间，适应对多种残留物的去除。

Description

一种多频段渐进调频超声波去除蔬果农残装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声波清洗装置，确切地说公开了一种多频段渐进调频超声波去除蔬果农残装置。

背景技术

蔬菜瓜果中残留的有害物质有很多种，农药、化肥、重金属、加上空气污染、水源污染等因素的影响，致使我国农产品的农残含量很难达到国际标准，不仅仅影响我国农产品的出口贸易，更重要的是直接危害到公民的身体健康，也成为各种疑难杂症的重要根源。因此对于蔬果农残的去除，一直困扰着人们的生活，去除农残也成了很多科研机构一直寻求解决的重要课题。随着科技的不断进步，市场上也出现了一些以超声波去除农残的相关技术方案，在专利相关文献上也出现了数款旨在解决农残的专利技术。但是经过申请人长达一年多的市场调研及技术探讨、检索、相关科研部门的咨询、走访，截至目前为止，尚无任何一款相关产品问世，市场上更无迹可寻，很多技术尚处于理论阶段，无定型产品，更不要谈相关成熟的技术了。

申请人通过深入研究及走访相关专家，超声波用于清除机器零部件的污渍处理由来已久，而且属于纯粹的物理作用，对于首饰、服装、污水处理、中药萃取、焊接等诸多领域的应用，国内外已有很多先例，对于超声波应用于果蔬清洗去除其中的化学残留物的研究正方兴未艾。从近期搜集到的诸多学术研究资料中，申请人发现很多作者在对超声波去除农药及化肥残留物中所起到的作用，都进行了大量阐述，甚至一些企业过度夸大超声波的作用，几乎无所不能，这点与科学有很多相悖之处，有的叙述甚至只是一种理想化的推测。特别是针对利用超声波去除果蔬农药及化肥残留物的功效方面，存在很多误区。例如：有些研究者认为，超声波去除金属或者其他物体上污渍、锈迹，服装上的灰尘或者粘附物属于物理变化的范畴，这种认识是符合科学的，但至于深层原因，在诸多学术研究中罕有深究。超声波以其高频率的波能对零部件及其表面的附着物同样产生一种能量，这种能量主要作用在于利用附着物与部件的共振频率不同，通过共振使附着物主动脱离部件，该过程中即使频率达到金属部件的共振频率，也无损于零部件，由于超声波的频率是在一个区间内逐渐加强，因此除了污渍、锈迹会被清除，那些属于零部件的残刺或毛边在声波频率达到残刺或毛边的共振频率时，同样可以得到清除。这就是超声波广泛应用于工业领域的主要原因。而利用超声波去除果蔬中的农药化肥残留物，则并非如同工业领域的应用原理。我们知道将果蔬用清水浸泡20分钟以上，其中含有的农药化肥残留可去除率接近原含量的一半以上，可见果蔬在浸泡过程中，水起到了很大作用，那么我们探究一下水浸泡果蔬的生物原因究竟是什么呢？

将新鲜的果蔬取出来，在避荫处风晾两小时，我们会看到蔬菜的表面水分被蒸发掉，但表面看起来依然新鲜，但却比不上刚取出时或者刚从田里拔出来时候那样水嫩，如若在阳光下暴晒，10-20几分钟左右，蔬菜就明显蔫萎了，说明失水更快。那么现在将蔫萎的蔬菜浸泡水中，我们会发现数分钟或更久一点时间后，蔬菜就恢复到原来的新鲜状态。我们将蔬菜的茎、叶、根各取一小块，放在放大镜或光学显微镜下观察，就会发现，不管是叶面还是茎部抑或蔬菜的根部，其表面均布满了肉眼看不到的小孔，其实也是蔬菜用来呼吸的气孔，就是说在蔫萎的蔬菜上洒水，可以确保蔬菜新鲜，其原因就是表面的水得以蒸发，替代了蔬菜内部的水分子蒸发，使蔬菜保持了原有的水分，所以显得仙灵水嫩，同时洒上去的水也有很大一部分会从蔬菜表面的气孔进入蔬菜内部，进入叶肉细胞，确保了细胞不失水，这就延长了保鲜期限。现在把蔬菜浸泡水中，水分子密集在蔬菜表皮的气孔处，在水的自身压力下，水分子会以更快的速度渗入到蔬菜的表皮细胞、叶肉细胞、薄壁组织、分生组织、疏导组织内，这些组织内的细胞本身所含有的农药化肥残留物，会因为细胞内残留物浓度较大，而水分子与这些蔬菜细胞相接触，水分子的农药化肥残留物的浓度为0，自然形成溶质的交换，这些残留物会由细胞内穿过细胞膜细胞壁向水分子转移，此时水分子与蔬菜外部的水分子是充分接触的，这些残留物也会逐渐随蔬菜内部的水分子向外部的水分子扩散，从而降低了蔬菜各细胞内的农残含量，达到去除农残的目的。这种含有农残的细胞与水分子之间的物质交换，可以通过我们人体肾脏的滤过作用得以证明。

肾脏的滤毒主要针对血液进行，我们从食物中获取了大量营养物质，蛋白质、葡萄糖、脂肪、无机盐、维生素、膳食纤维以及微量元素等，在人体的消化系统内转变成人体所能吸收的营养物质，如氨基酸、糖类、脂肪酸、甘油酯等这些可以溶于水的物质，才能被人体吸收利用，我们在获取这些营养物质的同时，也会把各种农残吸收进体内，这些营养物质是通过人体血液转化成人体所需的能量，维持生命活动，并由血液输送到全身各器官，这就是血液循环的作用，因此血液中不仅含有营养物质，也含有人体不需要的甚至对人体有害的各种物质及重金属等，如果这些废物不能及时得到清除，极易导致疾病的发生，所以肝脏及肾脏就承担了解毒的职责。以肾脏为例，肾脏的主要作用在肾单位，肾单位由肾小体和肾小管构成，而肾小体又是由肾小球和肾小囊组成，肾小球包括入球小动脉和出球小动脉，肾小球是由入球小动脉分支成数十条毛细血管攒成的小球构成，这些毛细血管攒成小球后又汇集成一条出球小动脉，出球小动脉又分支成数条毛细血管与肾小管缠绕一起，肾小管连接着肾小囊，当入球小动脉的动脉血液进入肾小球后，流经毛细血管即肾小球的数十条毛细血管时，这些毛细血管和肾小囊的壁厚，只有一个表皮细胞的厚度，小分子的液态物质很容易穿过毛细血管壁和肾小囊内表皮，进入肾小囊，而较大分子的物质仍然留在血液内，这种作用针对液液分离的过程，就是滤过，而不是我常常所说的过滤，过滤是针对固液分离的过程，在这个滤过过程中，血液中分子较小的水分子、葡萄糖、无机盐、尿素被从血中分离出来，在肾小囊内形成原尿，由于葡萄糖是我们需要的营养物质，也是人和动物的最主要的能量来源，因此原尿中的葡萄糖是不能随尿液排出的，否则就造成营养流失，不符合人体的生理需要，所以当原尿流经肾小管时，会和肾小管上面的毛细血管发生物质交换，原尿中的糖类物质和大量水分会再次吸收到出球小动脉的毛细血管中，进入血液循环，被人体充分利用，这就是重吸收，只有少量的水、无机盐、尿素形成真正的尿液进入输尿管再进入膀胱暂存，积蓄一定量后随尿道排出体外。由此说明分子与细胞之间，细胞壁细胞膜的厚度远远小于毛细血管的壁厚，存在物质交换的可能性毋容置疑，农残只有可溶于水才会被植物根部或叶面吸收进来，既然能够吸收，就说明农残也一定溶解在了植物细胞内，清水浸泡蔬菜可以去除农残的效果实践，也充分证明了水分子进出蔬菜时能够去除部分或者全部农残，比如浸泡时间延长，去除就更彻底，因此清水浸泡蔬菜其实质就是水分子与蔬菜细胞之间的一种物质交换，当然水分子较细胞更小。鉴于此，如何能够快速彻底地去除农残，就成了我们探讨的关键。

首先，去除蔬菜农残的时间要短，其次，处理对象是果蔬，因此确保该过程务必是物理过程，而不是化学过程，不能损坏蔬菜瓜果的营养物质，再其次，处理装置家庭化，厨房化，只有如此才能使该装置更易普及，为社会为每一个家庭服务。

从肾脏的排毒原理，以及清水浸泡蔬菜去农残的实践结果表明，用清水浸泡不仅可以去除农残，而且保证了蔬菜的原有营养不被破坏。那么如何加快水分子与蔬菜细胞之间的物质交换，是我们研究的关键所在。其方式无外乎加速水分子进出蔬菜细胞，也就是加快水分子的运动速度。我们通过实验，在超声波的作用下，水分子可以在声波波能的驱动下加快运动，而水在一束或集束超声波的作用下，可向上弹起，当声波频率在30-40Khz的情况下，其弹起的水柱高度在10-20cm左右，可见超声波完全可用来加快水分子的运动速度，如果将蔬菜瓜果浸泡水中在超声波的作用下，水分子与蔬菜细胞之间的物质交换远远超出自然浸泡的交换速度，这就极大地缩短了去残时间，而且保证了蔬菜营养物质不被破坏。

那种“气泡爆炸说”说白了就是一种商业欺骗，气泡实质是溶解在水中的空气，在声波震动作用下这些溶解在水中的细微气泡因自身的质量较小，受力后运动速度较水分子运动速度理论上较快，实质上还应考虑气泡受到水的阻力因素，在运动过程中细微气泡被推挤碰撞汇集成稍大的气泡，产生一定浮力后迅速上浮，大部分是上浮至水面时爆炸的，并非在水中就爆炸的，即使产生一定的冲击波其波能也微乎其微，更不要说通过气泡爆炸产生波能将蔬菜中的农残“炸”出来。

但是这种气泡汇集后上浮爆炸，也充分证明了水分子在声波的作用下，同样也可以加快水分子的运动速度，那么蔬菜细胞与水分子之间的物质交换，在水分子快速运动下，其交换速度一定会更快，这就满足了本装置可行性的必要条件，至于家庭化、厨房化，以及方便使用上，根部不存在任何问题。

该装置从理论上讲对蔬菜农残的去除毋容置疑，但是对瓜果的农残去除与蔬菜的农残去除，不管是从理论上还是从声波的频率上，都不该是同一层面的问题。瓜果表面的农残去除，与蔬菜也是没太大区别，但如果是瓜果内部的农残，不仅在时间上，在装置以及频率上都应该区别对待。

发明内容

一种多频段渐进调频超声波去除果蔬农残装置，就是为解决上述问题，公开了一种新的技术方案，

它包括：壳体（1）、容器（2）、多频段超声波发生器（3）、换能器（301、302）、排水管（4）；其特征在于：所述的多频段超声波发生器（3）固置于壳体（1）底部，容器（2）置于壳体（1）上口，容器（2）底部的中间部位设置排水管（4），容器（2）的底部排水管（4）的入口周围均匀分布2-3个超声波换能器（301、302），该换能器（301、302）均连接到多频段超声波发生器（3），所述的多频段超声波发生器（3）为自动渐进式调频超声波发生器，所述的频段以Hz为单位按照依次由低到高预设区间，即由一个低频段至较高频段渐进增强，所述的频段设置针对果蔬中不同残留物的排出频率确定，所述的多频段可根据不同的去残对象预设存入控制系统，所述的换能器（301、302）内置磁致伸缩材料，将电源信号转化成机械能。

优点在于：结构简单，使用方便，由于采用了多频段区间预设技术，及大地增强了本实用新型的应用范围，特别是针对不能同农残，根据实验结论对多种残留物的排除频率进行预定，形成多频段区间，并在超声波发生器的控制系统内预置，而且发生器工作时可直接由一个频段进入下一频段，跨越区间与区间之间的间隙，节省除残时间，适应对多种残留物的去除。

附图说明

参见附图，图1是本实用新型的结构示意图。

如图所示，本实用新型包括：（1）壳体、（2）容器、（3）多频段超声波发生器、（301、302）换能器、（4）排水管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本实用新型的技术特征作进一步说明。

如图1，由壳体（1）内固置多频段超声波发生器（3），容器（2）固置在壳体（1）上口，容器（2）底部固置2-3个换能器（301、302），该换能器连接到超声波发生器，容器（2）底部设置排水管（4）构成本实用新型。

实施例，将需要去残的蔬果置于容器内，并放入一定量的清水，水量以浸没果蔬为准，然后根据去残对象选择预置的频段，在该频段内包含了该类果蔬常见的残留物，在超声波的作用下，浸泡一段时间，即可达到除残目的。电源自动关闭，超声波发生器停止工作，排出污水，注入清水，最好的选择就是流水冲洗蔬果表面。

Claims (3)

1.一种多频段渐进调频超声波去除果蔬农残装置，它包括：壳体（1）、容器（2）、多频段超声波发生器（3）、换能器（301、302）、排水管（4）；其特征在于：所述的多频段超声波发生器（3）固置于壳体（1）底部，容器（2）置于壳体（1）上口，容器（2）底部的中间部位设置排水管（4），容器（2）的底部排水管（4）的入口周围均匀分布2-3个超声波换能器（301、302），该换能器（301、302）均连接到多频段超声波发生器（3）。

2.根据权利要求1所述的一种多频段渐进调频超声波去除果蔬农残装置，其特征在于：所述的多频段超声波发生器（3）为自动渐进式调频超声波发生器，所述的频段以Hz为单位按照依次由低到高预设区间，即由一个低频段至较高频段渐进增强，所述的频段设置针对果蔬中不同残留物的排出频率确定，所述的多频段可根据不同的去残对象预设存入控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种多频段渐进调频超声波去除果蔬农残装置，其特征在于：所述的换能器（301、302）内置磁致伸缩材料，将电源信号转化成机械能。