家用果蔬凈化清洗機的性能實驗研究

廖明燕 朱吉興 黃曉杰 馮征祥

佛山市順德區阿波羅環保器材有限公司 廣東佛山 528303

1 引言

果蔬農藥殘留超標、質量不合格等安全問題，嚴重危害人們的健康。人們深刻意識到食品安全的重要性，對于食用果蔬的潔凈程度要求越來越高，這也使得果蔬凈化清洗機受到消費者的關注。

目前市場上果蔬機凈化清洗技術分為三類：第一類是利用臭氧的強氧化性達到凈化效果的“臭氧型”果蔬凈化清洗機。臭氧型果蔬清洗機是比較成熟的技術，專家對該技術的性能研究發現其農殘降解效果明顯，甲胺磷農藥降解率達95%，溴氰菊酯農藥降解率達91.4%[1]。而臭氧在其他領域作為一種消毒劑，殺菌能力也十分顯著。但缺點也很突出，臭氧會刺激人體的呼吸道黏膜，且在高濃度條件下其強氧化性對物品的損壞嚴重。由于臭氧對人體危害較大，市場上果蔬凈化清洗機逐漸不再采用該技術。第二類是利用超聲波在液體中傳播產生正負交變的聲壓，形成射流沖擊果蔬以達到凈化效果的“超聲波型”果蔬凈化清洗機，該技術本身殺菌能力較差，且超聲波功率較大才能起到明顯的農殘降解效果[2]，大功率的超聲波技術噪聲污染大，更適用于菜市場進行大批量果蔬的清洗。第三類是電解條件下在水中產生羥基自由基[3]（·OH），并利用其高級氧化技術達到凈化效果的“水羥基型”果蔬凈化清洗機，該技術可快速殺菌、高速降解農殘、激素等，并且產物是水和水蒸氣，避免了二次污染，是近年來業內推崇的新技術方向，但其對果蔬表面大顆粒臟污的清洗能力較弱，一般需搭配低功率超聲波清洗技術來提高果蔬機清洗能力，加快殺菌、農殘降解效果。

根據市場新技術方向，本文主要通過對比“超聲波技術”、“水羥基技術”及“水羥基&超聲波復合技術”（以下簡稱“復合技術”）三個運行模式的家用果蔬凈化清洗機凈化清洗能力，進一步驗證復合技術下的果蔬凈化清洗機的優勢，為消費者購買家用果蔬凈化清洗機提供一些參考。

2 “水羥基&超聲波”復合技術家用果蔬凈化清洗機工作原理

電解羥基發生技術是指在一定的電解條件下，在水中產生羥基自由基（·OH）的技術，原理如下。

第一步：電解水，產生氫氧根（OH-）。

第二步：OH-在一定條件下生成H2O2，并在特定環境下催化后產生羥基自由基（·OH）。

第三步：羥基自由基（·OH）依托微氣泡將農藥或細菌重重包圍后打開農藥雙鍵或細菌分子上的H+，從而達到降解農殘及殺菌效果。

超聲波技術參與羥基自由基從產生到殺菌、降解農殘的全過程，利用傳播時產生正負交變的聲壓沖擊果蔬，超聲空化在固體和液體界面產生高速的微射流，增加了攪拌、擴散作用，使復合技術凈化能力更加快速、有效。

3 實驗研究

參考SB/T 11190—2017果蔬凈化清洗機[4]標準，采用容積為6 L，超聲功率為60 W的家用果蔬凈化清洗機進行實驗研究。

3.1 水中殺菌

3.1.1 實驗方法

（1）含菌水樣制備

將1 mL濃度為3×107CFU/mL的大腸菌群菌液溶于一倍以上設備標準容積的滅菌后的自來水中，配制成含菌水樣，將制備好的樣品分為兩組，一組取樣500 mL作為未凈化含菌水樣，一組按設備標準容積取樣作為待凈化水樣，備用。

（2）凈化清洗方法

將含菌待凈化水樣放入凈化機進行凈化，在“超聲波技術”“水羥基技術”“復合技術”三種不同的運行模式下開機凈化5 min、10 min、15 min、20 min，采集對應運行時間下的水樣進行培養。

（3）按公式（1）計算水中殺菌率

式中，

η0：水中殺菌率，單位：%；

C0：初始濃度，單位：CFU/mL；

Ct：終止濃度，單位：CFU/mL。

3.1.2 實驗效果

水中殺菌試驗效果如圖1所示。

圖1 水中殺菌效果圖

3.1.3 實驗結果

從圖2的實驗結果可以看出，“超聲波”技術運行模式下因功率較低，超聲波在水中傳播產生的射流沖擊力不足，殺菌效果不理想，即使延長超聲波沖擊細菌的時間，性能提升也不明顯[5]；而“水羥基技術”及“復合技術”殺菌效果顯著，在充足的運行時間下，兩項技術的殺菌效果不相上下。圖2中顯示“水羥基技術”作用5 min殺菌率即可達到90%，這足以看出該技術殺菌效果較好[6]，而“復合技術”的殺菌效果更勝一籌則歸功于“超聲波技術”的助力，其原理是在“水羥基”技術下可以產生大量的羥基自由基，羥基自由基通過超聲波的擴散，能夠更快更充分的包圍細菌，破壞其細胞壁，從而使細菌失去活性。使用“復合技術模式”運行5 min，其殺菌率可超95%。

圖2 果蔬凈化清洗機的殺菌率

3.2 農殘及激素降解[6]

3.2.1 實驗方法

（1）按表1配置參數配置農藥浸泡液；

表1 農藥浸泡液配置參數

（2）制備農藥殘留（激素）果蔬樣品。將被測果蔬稱取約1 kg放入農藥（激素）浸泡液中，樣品需全部浸沒在農藥（激素）浸泡液中。浸泡4 h后取出，置于室溫下晾干至表面無明顯水漬；

（3）將有農藥（激素）殘留果蔬分成2份，一份作為初始值測定，另一份放置在果蔬清洗機內開清洗，按設備標稱的凈化時間完成一個凈化過程（凈化時間為20 min）；

（4）將果蔬撈出，瀝干（物理干燥）、搗碎、離心，取上清液萃取，分析含量；

（5）按公式（2）計算果蔬農殘（激素）降解率。

式中，

η1：表示降解率，單位為%；

C1：表示初始濃度，單位為mg/kg；

Ct1：表示終止濃度，單位為mg/kg。

3.2.2 實驗結果

實驗選取了敵敵畏、樂果及利谷隆三種農藥以及雌酮激素，驗證果蔬機不同凈化清洗技術下的降解效果。

從圖3可以看出，“超聲波技術”下農殘及雌酮降解率達80%左右，這與農藥物質本身的水解能力有關，加上超聲波的沖擊，加強了水解能力，但在低功率的超聲波條件下性能很難得到提高。“水羥基技術”是通過電解水生成大量羥基自由基，利用其氧化技術，將農藥及雌酮的雙鍵進行破壞，從而達到降解目的。“復合技術”則是在“超聲波”技術的助力下，疊加雙重效果，農殘及激素降解效果更佳顯著，可達90%以上。

圖3 “超聲波技術”、“水羥基技術”及“復合技術”三種技術模式下農殘降解率

3.3 凈化清洗能力

凈化清洗能力是指果蔬凈化清洗機每升水每小時可凈化清洗果蔬的重量。實驗主要針對葉類蔬菜及非葉類果蔬進行清洗。

3.3.1 實驗方法

（1）將葉類蔬菜放置在凈化水槽中（非葉類果蔬按照設備的有效體積最大限度放置），不能擠壓，更不能壓實，將凈化水槽注入自來水至水槽的額定水位，葉類蔬菜或非類果蔬應完全浸入水中，開啟凈化機，按設備標稱的凈化時間完成一個凈化過程，凈化時間為20 min；

（2）將被測果蔬撈出、瀝干，用電子稱秤稱取重量m；

（3）按公式（3）計算被測果蔬的凈化能力WA測：

式中，

WA測：實測的凈化能力，單位為kg/（L·h）；

m：果蔬質量，單位為kg；

V：凈化水槽有效容積，單位為L；

t：凈化時間，單位為h。

3.3.2 實驗效果

葉類蔬菜及非葉類果蔬清洗試驗效果如表2、表3所示。

表2 葉類蔬菜清洗效果

表3 非葉類果蔬清洗效果

3.3.3 實驗結果

如圖4實驗結果表明，“超聲波技術”和“復合技術”對果蔬的清洗效果最佳，主要原因是利用超聲空化在固體和液體界面產生高速的微射流沖擊果蔬，達到清潔表面臟污的效果，甚至可以將果蔬中細小的雜物清洗出來，既可以保證果蔬不被損壞，也不影響口感。特別是成串的葡萄，人工無法清洗縫隙中的臟污也能通過該技術達到清洗效果。而僅僅在“水羥基技術”下清洗果蔬，在無其它外力攪拌的作用下則無法徹底清潔表面大顆粒臟污，這也是該技術的弱點所在。

圖4 “超聲波技術”“水羥基技術”“復合技術”三種技術模式下清洗能力對比

3.4 自清潔

果蔬凈化清洗機自清潔效果驗證主要考察其對肉類食材清洗后的油脂清潔效果。

3.4.1 實驗方法

（1）內膽清潔運行5 min；

（2）排凈內膽水，清除大顆粒可見臟污；

（3）再向內膽中加入潔凈自來水，并加入1～2勺食用鹽和少量洗潔精，啟動清潔功能；

（4）清潔功能運行完畢后，自來水沖洗1～2遍，沖洗掉殘留的洗潔精。

3.4.2 實驗結果

選用豬肉放置在果蔬凈化清洗機中，經過清洗后會看到果蔬機的內膽均沾上一層油污，簡單的清洗無法除掉，甚至“水羥基”模塊內置也會出現臟污。針對這類情況，只需要加上廚房必備品洗潔精，少量鹽和醋酸，就可以從外到內進行清洗干凈。這是果蔬機的一個附加功能，讓消費者在購買后用于不同食材的凈化清洗，而并不局限于果蔬的凈化清潔。

3.5 小龍蝦清洗[7]

小龍蝦腹部及步行足極易污染，針對該問題，驗證具有復合技術模式的果蔬凈化清洗機的清洗效果。

3.5.1 實驗方法

（1）市場采購較為臟污的小龍蝦，果蔬凈化清洗機復合技術模式下采用自來水清洗5 min，將附著在小龍蝦的大顆粒臟污清洗出來；

（2）加入少量食用鹽（Nacl，1 g左右），清洗5 min；

（3）加入少量醋，清洗5 min；

（4）用自來水做最后5 min的清洗。

3.5.2 實驗效果

小龍蝦清洗效果如表4所示。

表4 耗電量測試結果

表4 小龍蝦清洗效果

3.5.3 實驗結果

實驗表明，將小龍蝦直接放在果蔬凈化清洗機中復合技術模式清洗20 min，便可看到清水變得渾濁，小龍蝦被污水遮擋若隱若現。清洗過后的小龍蝦潔凈度提高了不少，但是仍達不到直接蒸煮進食的程度。然而稍稍增加廚房中隨處可見的食用鹽和食醋，清洗效果立即顯著提升，可達到蒸煮進食狀態。市場上洗蝦粉多用于大批量的蝦蟹清洗，相較于購買洗蝦粉放置于廚房備用，直接利用廚房必需品食用鹽和食醋，就可以更便捷地解決小龍蝦的清洗難題。

4 結論

通過對比家用果蔬凈化清洗機在“超聲波技術”、“水羥基技術”及“復合技術”三個運行模式下表面臟污清洗、殺菌、降解農藥殘留的效果，得到結論如下：

（1）“超聲波技術”利用水中傳播時產生高速的微射流沖擊果蔬，其優勢在于可清洗果蔬表面大顆粒臟污，使清洗效果達到最佳，但因家用果蔬凈化清洗機超聲功率較小，殺菌、降解農殘的凈化能力較弱；

（2）“水羥基技術”利用水電解產生的具有氧化性的羥基自由基，破環細菌細胞壁、農藥物質的雙鍵等，具有很好的凈化效果，但對果蔬的表面臟污清洗能力較弱；

（3）結合以上兩組技術的優劣勢，“復合技術”使家用果蔬凈化清洗機從殺菌，降解農殘、激素以及果蔬表面大顆粒臟污的清洗等能力達到了很大的提高，殺菌率、農殘降解率達90%以上，果蔬清洗能力滿足標準的要求；

（4）自清潔及小龍蝦清洗作為一個附加功能，使得“復合技術”下的家用果蔬凈化清洗機更能滿足消費者的需求。

本文通過一系列的驗證，希望能給消費者購買家用果蔬凈化清洗機提供一些參考。同時家用果蔬凈化清洗機關于肉類物質內部激素的降解率效果，實驗方法需要結合實際設計，這也是后續需要開展驗證的方向。