我國蔬菜清洗技術研究現狀

胡 檜，呂偉健，高慶生，陳永生，管春松，楊雅婷

（農業部南京農業機械化研究所，江蘇 南京 210014）

中國是世界上最大的蔬菜生產國和消費國。2013年全國蔬菜播種面積2 000萬hm2，總產量達7億t，人均占有量超過500 kg，位居世界第一[1]，蔬菜生產水平和生產規模已進入了一個新的階段。隨之而來的是，全國農產品供應形勢發生了根本性的轉變，由前期的供不應求和供求平衡進入到現在的供大于求，農產品價格不斷下降，采后損失率不斷上升，農民收入減少，甚至出現負增長[2]。為解決當前難題，應該大力發展蔬菜的產后深加工產業，以延長蔬菜貯藏期，增加產品附加值。而蔬菜清洗作為蔬菜深加工的初始環節也是關鍵環節，對提高蔬菜深加工水平和質量具有至關重要的作用。

蔬菜清洗主要是清除蔬菜表面的泥沙、寄生蟲卵等雜質，以及對蔬菜農藥殘留進行降解消毒。當前，國內蔬菜清洗機的自動化、智能化程度低，很多工作需要人工輔助完成，勞動強度高、清洗效率低、耗水量大且清洗分散，難以滿足目前蔬菜加工高效生產的需求[3]。因此，對蔬菜機械化清洗技術與設備進行系統性分析與總結，有利于后期研制出高效、節能、節水的蔬菜清洗裝置，對滿足人們對新鮮、高營養蔬菜的需求具有重要的現實意義。

1 蔬菜清洗設備分類

近年來，蔬菜清洗機已成為蔬菜產業發展中倍受關注的熱點之一，但對蔬菜清洗機的分類并沒有統一標準，而根據目前市場上的主要蔬菜清洗機型，大致可有以下幾種分類方式：

1.1 按清洗的蔬菜品種分類

有葉菜清洗機、果菜清洗機和根菜清洗機。

1.2 按采用的清洗技術分類

有巴氏殺菌流水線清洗機、超聲波蔬菜清洗機和傳統清洗機。其中傳統清洗機主要包括振動清洗機、滾筒清洗機，螺旋清洗機、氣泡清洗機、高壓清洗機等。

1.3 按清洗機功能分類

分單一功能清洗機和多功能清洗機，多功能清洗機是指在一次清洗作業過程中可完成清洗、殺菌、消毒和冷卻等多道工藝。

2 國內清洗技術及清洗機研究現狀

2.1 傳統清洗機

傳統清洗機主要通過浸泡、物理清洗和噴淋作用完成清洗目的，物理清洗環節有毛刷清洗、機械振動清洗和槳葉清洗等方式。水槽中的清洗水可以利用蒸汽加熱，進一步提高清洗效果。該類清洗機械主要適用于土豆、番茄、胡蘿卜等果菜清洗，對葉菜損傷較大。

此類清洗機械最早出現的是1996年華中農業大學工程系袁巧霞等研制的GL-I型根莖類蔬菜清洗機，利用橫向板條焊接而成的六邊形滾筒回轉時與物料的撞擊作用達到清洗的目的，同時在沿滾筒長度方向設有噴水管，使進料口至出料口以同樣大小的水量噴洗，但清洗過程中需不斷換水，耗水量較大[4]。在此原理的基礎上，后期又研發出刷淋式清洗機、滾筒式清洗機以及槳葉式清洗機等。

2000年湖南農業大學高英武等研制的振動噴淋式蔬菜清洗機是此類蔬菜物理清洗機的典型代表。該機器通過往復振動發生器與振動床相連，使振動床帶動盛菜籃在清洗液中往復振動，清洗前期使用循環水，后期使用凈水。機架軌道上的菜籃從噴淋罩的一端進去，另一端排出，實現流水作業[5]。該機器同樣存在耗水量大的問題，但降低了對蔬菜的破壞程度。

氣泡清洗機通常采用底部給氣的方式，利用氣泵在流動或靜止的水槽中加入具有一定正壓力的氣體（空氣）。加入的正壓力氣體產生正壓氣泡，氣泡在上升過程中破裂，引起的壓強變化會對蔬菜表面的雜質進行不斷的吸附與沖擊，從而實現清洗的目的。與傳統清洗機相比，氣泡清洗機可用于葉菜的清洗，且損傷較小。2007農業部規劃設計研究院丁小明以葉菜類蔬菜為研究對象，以自來水為清洗介質，以氣泵為氣泡發生源，在自制的由玻璃和不銹鋼板搭建的試驗臺上進行模擬試驗，研究了給定氣泡式清洗槽中的蔬菜損傷率與氣泡強度的關系、最大清洗體積比與蔬菜密度的關系、洗凈率和濁度與清洗時間的關系、清洗液濁度與清洗量和洗凈率的關系等。試驗結果表明：氣泡式清洗機可用于葉菜清洗，清洗損傷率與氣泡強度正相關，清洗的理想時間為3 min，最大清洗體積比與蔬菜的密度、清洗液濁度、清洗量呈正線性相關，清洗液在濁度允許范圍內可以連續使用，洗凈率可在70%以上[6]。該研究一定程度上給出了氣泡清洗高效、節能、節水的相關參數，但需要進一步作業實踐。

2.2 超聲波清洗機

超聲清洗開始于20世紀50年代初，初期主要用于電子、光學和醫藥等領域，作為一項實用性很強的技術，其應用相當廣泛，涉及大型機械零部件、小型半導體器件的清洗等，常稱作“無刷清洗”。超聲波清洗的主要特點是速度快、效果好、容易實現工業控制等，應用于蔬菜、瓜果等食品清洗時，可清洗根莖類、葉菜類等各種蔬菜和瓜果，普通清洗方法很難實現上述目標。隨著聲化學的出現與應用，再配合使用適當的溶液，調節清洗液酸堿度等，清洗效果更好。

2012年塔里木大學機械電氣化工程學院馬少輝設計制造了以超聲波為清洗動力的紅棗清洗機，同時分析了超聲波清洗紅棗的機理。以預先試驗為基礎，確定了清洗機的參數及范圍，通過超聲波對制干紅棗的清洗進行了正交試驗，對試驗數據進行的極差與方差分析表明：當清洗機超聲波功率為550 W，清洗水溫60 ℃，清洗時間4 min時，清洗效果最好。在該條件下進行清洗制干紅棗原料，洗凈率大于96.2%，破損率為0.8%。研究結果可為果菜類、根莖類蔬菜清洗提供技術參考[7]。

為進一步提高清洗質量和清洗效率，后期又研發出超聲波組合型蔬菜清洗機，主要有超聲波氣泡清洗機和超聲波臭氧清洗機等。

2003年南京農業大學食品科技學院的高翔等，利用超聲波氣泡清洗設備清洗鮮切的西洋芹[8]，研究結果表明：超聲波頻率50 kHz，溫度25 ℃，處理10 min，鮮切西洋芹除菌率達80%，霉的活性降低了50%，呼吸作用受到抑制，無機械損傷，感官品質優良，有利于鮮切菜保鮮。但該清洗方式只對清洗或半清洗以后的蔬菜實現第2次清洗有較大的效果，不適合對蔬菜的初次清洗。

2011年，農業部南京農業機械化研究所王海鷗進行了超聲波臭氧組合果蔬清洗機的設計與實驗，該機設計了自動清洗控制程序，制定自動清洗工藝，設有噴淋漂洗、超聲臭氧清洗和二次噴淋3個清洗過程，可完成果蔬全自動清洗。采用相向錯位配置噴淋裝置，結合程序控制，清洗過程中可使果蔬等發生間斷性擾動和翻滾，實現換位清洗，提高清洗均勻性，增強臭氧混合效果。并以草莓作為清洗對象進行試驗，結果表明：該機對草莓品質無影響，滅菌率超過90%，對敵敵畏、乙酰甲胺磷和樂果等農藥的降解率均為85%左右，滅菌、去污、降解農藥殘留效果顯著[9]。

2.3 巴氏殺菌流水線清洗機

在蔬菜初步清洗包裝完成后，需要利用巴氏殺菌流水線清洗機對包裝完成的產品進行進一步的水浴清洗殺菌，其加工工藝為：殺菌—冷卻—風干瀝水。巴氏殺菌流水線是在吸收、消化國外樣機的基礎上設計而成，采用循環溫水預熱，循環熱水殺菌，循環溫水預冷，再用冷卻水噴淋冷卻4段處理形式。具有殺菌溫度自動控制，殺菌時間無級調速等優點，能廣泛應用于加工各種蔬菜的袋裝及罐裝產品，如野菜、水煮菜等。

巴氏殺菌流水線殺菌的原理是：在一定溫度范圍內，溫度越低，細菌繁殖越慢；溫度越高，繁殖越快，但溫度太高，細菌就會死亡。不同的細菌有不同的最適生長溫度和耐熱、耐冷能力，巴氏消毒其實就是利用病原體不是很耐熱的特點，用適當的溫度和時間處理，將其全部殺滅。但經巴氏消毒后，仍保留了小部分無害或有益、較耐熱的細菌或細菌芽孢，從而實現殺滅霉菌、延長蔬菜產品保質期。

3 存在的問題

國內對蔬菜清洗技術的研究經過多年的發展，雖然取得了一定的成績，但縱觀各類蔬菜清洗機可知，還存在許多有待解決的問題。

3.1 清洗功能單一

目前國內的蔬菜清洗機主要以清洗蔬菜表面的泥土和一些明顯雜質為主，對蔬菜中的殘留農藥和一些微生物的深層清洗考慮較少，給蔬菜食品帶來一定的安全隱患。

3.2 清洗機價格偏高

蔬菜深加工技術在我國起步較晚，清洗機生產企業較少，競爭壓力小，不僅技術上難以有重大突破，機器價格上也一直居高不下。一臺臭氧氣泡清洗機售價在20萬元以上，這讓很多有意發展蔬菜深加工的企業望而卻步，一定程度上阻礙了蔬菜深加工產業的快速發展。

3.3 智能化、自動化程度低

現有研制的蔬菜清洗機多采用機械清洗方式，氣泡和超聲波清洗機使用較少。投放和清洗后的蔬菜包裝主要還是靠人工完成，勞動強度大。

4 展望

隨著全國蔬菜產業的快速發展、蔬菜食用安全已開始引起人們的關注，對蔬菜的清洗、保鮮、貯運技術也提出了更高的要求，在這種新形勢下，國內的蔬菜清洗技術需努力向以下方向發展：

（1）進一步提高蔬菜清洗機的電氣化、自動化和智能化水平，提高產品的研發和科技創新能力，降低勞動強度，節約生產成本。

（2）加大蔬菜清洗機在節水節電方面的研究力度。在保證蔬菜清洗質量的同時，研究清洗時間和清洗方式對節水節電的影響，提高清洗效率，降低能耗。

（3）注重對蔬菜清洗劑的選擇應用，降解蔬菜表面的農藥殘留。針對不同的蔬菜清洗劑，分析在不同用量、不同清洗方式等條件下的殺菌消毒效果，提高蔬菜食品安全。