基于電解水技術的果蔬消毒機改良設計

崔 因 陳亦仁 郭曉英

（河北工程大學，河北 邯鄲 056038）

目前蔬菜、水果污染越來越嚴重，農藥、化肥、催化劑等農用生產資料被大量使用，在這樣的背景下，果蔬消毒機的需求量逐年增大。

現有的果蔬消毒機通常采用臭氧水消毒，存在安全隱患；同時還存在造型比較笨重、清潔處理不方便、功能單一等問題。多功能的果蔬消毒機能更迎合廣大消費者的喜愛。電解水技術在中國國內處于研究階段，目前僅限應用于醫療方面，筆者提出將電解水技術應用于家用果蔬消毒機，并針對現有果蔬消毒機的問題進行改良設計，提出有益于人類健康和人性化的設計方案。

1 現有果蔬機存在的問題

1.1 現有果蔬機存在的問題

（1）自然壓強排水，水位高度必須高于排水管高度。

（2）過濾口無法取出；殘渣不易清理，需抱起整機倒水；整機體積大，無法對韭菜等葉類蔬菜進行清洗消毒。

（3）機殼不透明，清洗效果反饋不直觀。

（4）界面設計不好，用戶操作起來不方便。

（5）開口小，影響果蔬取放。

（6）清洗不同的果蔬采用的程序單一，效果不理想。

1.2 臭氧消毒存在的隱患

吳繼國等［1］通過試驗發現，利用臭氧消毒有一定效果，但蔬果深層殘留的農藥不能徹底清除；用濃度1.4mg／L的臭氧水對小白菜進行為時30min的浸泡處理，結果發現67%的脫氫VC遭到破壞，同時總VC損失將近30%，說明在用臭氧消毒方式對葉類蔬菜進行消毒時，蔬菜中的VC可能會遭到破壞。

中國疾病預防控制中心環境與健康相關產品安全所也曾提出質疑［2］，臭氧雖然可以降解水中的4種有機磷農藥，但在一定條件下有可能會產生毒性更高的產物。就臭氧消毒機本身而言，利用常規的高壓放電法或陶瓷延面法制造臭氧，在臭氧生產的過程中，如果環境空氣濕度過高，可能會產生氮氧化物（強致癌物）。而且，臭氧發生器在工作過程中會產生少量的氫氣，一旦聚集過多，可能產生爆燃事故。

2 電解水果蔬消毒機的設計

2.1 電解水技術及其在果蔬消毒中的應用

電解水指自來水經過電解之后生成的水，電解之后所生成的酸性水具有殺菌的作用，依據電解水化學反應，在正極生成的氧氣會與氯化合生成次氯酸根或者亞次氯酸根離子水溶液。

目前已有生產電解水的設備，而這項技術并未應用于果蔬消毒機的設備中，而被應用于醫療設備中。藤原功一等［3］研究表明，制造強酸性電解水時伴生的強堿性電解水在去除油脂性和蛋白質性污染方面同樣顯示了良好的去污效果。

徐學玲等［4］研究了強酸電解水、弱酸電解水、臭氧水、次氯酸鈉對新鮮草莓中微生物的殺滅效果，結果顯示：清洗草莓后的強酸電解水、弱酸電解水、次氯酸鈉溶液中無存活菌落，而臭氧水中仍有菌落存在，且隨著清洗時間的延長水中菌落數有所增加。該研究同時還發現：強酸電解水、弱酸電解水與次氯酸鈉相比殺菌效果相當，且清洗后水溶液中均無菌落殘留，可實現水的多次利用而不會引起原料之間的交叉感染；值得注意的是，電解水的有效氯濃度僅為次氯酸鈉的一半。因此，用電解水來清洗果蔬，避免了用次氯酸鈉中氯臭氣的問題，同時也解決了臭氧消毒存在的隱患。試驗數據顯示電解水清洗消毒的效果要高于臭氧水，清洗消毒效果與次氯酸鈉溶液效果相當，但其初始有效氯濃度僅為次氯酸鈉的一半，因此，電解水更適合對果蔬進行清洗消毒。

2.2 電解水消毒機的結構及工作原理

2.2.1 電解水消毒機的內部結構 電解水果蔬消毒機主要由電解水系統、清洗槽、控制系統、外部柜體等組成（見圖1）。

圖1 電解水果蔬消毒機結構簡圖Figure 1 Structural sketch of the washer

2.2.2 電解水消毒機的清洗工藝過程設計 本機清洗消毒過程有手動和自動兩種作業模式，手動清洗消毒模式可以根據自己的需要進行選擇，自動模式可實現清洗消毒過程全自動化。自動清洗消毒模式為兩次噴淋漂洗過程，采用噴淋漂洗，清洗消毒更加全面徹底。開機時在控制面板上選擇相應的功能，可自動計算相應的清洗消毒時間。在手動模式下，用戶可根據不同的需要調整時間。

（1）第一次噴淋漂洗：如圖1所示，進水電磁閥2和3位于機體對稱的兩側。開機后，自來水通過進水電磁閥1進入電解水槽中進行電解，電解完成后電磁閥2和3開啟，電解水在水壓的作用下從兩個噴頭噴出，對消毒物體進行初步清洗消毒，初步清洗后的污物會漂浮于表面，為避免污物在排水時對被消毒物體造成二次污染，在清洗槽上部設置溢流口，初步清洗的污水和污物從溢流口排出。作業持續至設定時間后，交替開啟進水電磁閥2和3，噴頭的水流使清洗槽內的果蔬在消毒過程中自動翻滾沉浮，以確保清洗均勻。

（2）第二次噴淋漂洗：進水電磁閥1自動關閉，出水電磁閥自動開啟開始排水，水位降到低水位傳感器時，電磁閥1自動開啟，自來水通過進水電磁閥1進入電解水槽中進行電解，電磁閥2和3開啟，電解水在自來水壓的作用下從兩個噴頭噴出，對消毒物體進行二次清洗消毒，清洗時間為設定時間。

（3）第二次清洗消毒結束后，語音提示清洗消毒完成。

（4）果蔬消毒機設計了6種功能，分別為葉類模式、莖類模式、水果模式、餐具模式、復水模式、去腥模式。葉類模式為對白菜、菠菜、青菜等葉類蔬菜以及草莓、葡萄等易散水果進行清洗消毒，清洗消毒過程采用較輕柔模式，以免對果蔬造成損壞；莖類模式為對芹菜、花菜等莖類蔬菜進行清洗消毒；水果模式為對蘋果和梨等不易散水果的清洗消毒，過程采用比較強勁的模式；餐具模式對餐具類包括嬰兒用品進行清洗消毒；復水模式對干燥類食物進行復水；去腥模式對魚類以及肝臟類進行去腥。不同的功能采用不同的清洗消毒筐，以防止不同食材的交叉污染。

2.3 外觀設計

現有的果蔬消毒機在外觀形態上有兩種常見方式：① 機型較大采用完全不透明的，優點在于可以清洗大量果蔬，但不便清理；② 體積小巧型采用全透明的，這種產品外觀雖然改善了舊有機型的缺點，但整體全透明的造型破壞了產品整體的形態，降低了產品的品質感。

在外觀造型設計方面，筆者提出采用側邊透明的方式（見圖2），這種方式不會破壞機身整體的形態，清洗效果也可以直觀反饋給用戶。清洗槽容量設置為8L。整體造型采用下小上大的造型，方便投取食材，清洗筐也方便取出清理。

根據人機工程學原理，操作界面需有一定的傾斜角度，界面面板采用傾斜方式設計（見圖3）。

圖2 電解水果蔬消毒機外觀Figure 2 The model of the washer

圖3 電解水果蔬消毒機操作界面Figure 3 The interface of the washer

3 結語

針對現有果蔬消毒機外觀以及結構的問題，本設計方案，進行了改良設計，設置了多種功能模式供用戶選擇，不同食材分筐消毒，操作全自動完成；外觀設計采用體積輕巧型機體，以及側邊透明方式，界面操作面板采用傾斜方式，設計更加人性化，更加符合用戶的需求和操作習慣。

1 吳繼國，欒天罡，陳玉成.低質量濃度臭氧水對小白菜營養成份的影響［J］.中山大學學報（自然科學版），2008（6）：48～51.

2 呂宗恕.果蔬消毒機存隱患［J］.品牌與標準化，2011（1）：14～15.

3 藤原功一，高橋泰子，西島基弘，等.使用電解水的手清洗消毒——對強堿性電解水與強酸性電解水合用效果的評估［J］.郭永明，譯.中國護理管理，2008，8（6）：64～65.

4 徐學玲，趙曉燕，張超.不同清洗液對草莓中微生物殺滅效果的研究［J／OL］.食品科學，（2013－01－04）［2013－03－20］.http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2206.TS.20130104.1643.070.html.