清洗是蔬菜加工過程的關鍵環節之一,對蔬菜的品質至關重要。此環節主要去除蔬菜表面的泥沙、蟲卵、殘留農藥、毛發等雜質,為后續加工或直接食用提供干凈、優質的菜源。據資料統計,發達國家90%以上的蔬菜在采摘后進行清洗加工,而我國不足20%。這導致我國蔬菜采后損失率高達30%,而發達國家低于5%;且我國蔬菜采后的價值與采摘時的自然產值比為0.38:1,而日本和美國分別達到了2.2:1和3.7:1。因此,對采后的蔬菜進行清洗加工,有利于延長保質期,增加農產品產值。通過對我國現有的主要蔬菜清洗技術進行歸類分析,比較國內外蔬菜清洗設備的特點,研制符合中國特色的智能、高效、節能蔬菜清洗設備。
1 研究現狀
1.1 傳統蔬菜清洗設備
傳統蔬菜清洗設備主要通過摩擦、水流、氣泡等與物料相互間的耦合作用力,去除蔬菜表面的泥沙、蟲卵、毛發等雜質。根據被清洗對象,傳統蔬菜清洗機又可分為整菜清洗機和鮮切菜清洗機。
1.1.1 整菜清洗機
整菜清洗機主要采用滾筒清洗和毛刷清洗方式,為增強清洗效果,常增設噴淋沖洗裝置,通過滾筒、毛刷、噴淋等與物料間相互作用去除蔬菜表面雜質,然后進行榨汁、切絲、切丁等加工,主要用于胡蘿卜、白蘿卜、黃瓜、土豆、苦瓜、蓮藕等根莖類或瓜果類整菜清洗。此類清洗設備機械結構簡單、清洗作用力強、清洗效果好,但清洗過程物料受損傷較嚴重,極易腐爛變質,保質期非常短。整菜清洗完畢后,直接進行粉碎榨汁或切制,所以物料損傷對蔬菜品質和保質期影響較小,但不適于蔬菜清洗后直接進行保鮮貯藏。這兩種清洗方法的作用機理比較簡單,因此研究設備的機械結構現狀,對機械結構進行優化、探尋新工藝和新材料具有重要的指導意義。
1.1.2 鮮切蔬菜清洗設備
鮮切菜是指新鮮蔬菜經采摘、整理切割、清洗殺毒、脫水、包裝等處理后制成的可直接烹調或食用的菜制品,具有品質新鮮、可食率高、食用安全方便、貨架期長等優點,備受消費者青睞。鮮切菜清洗設備主要采用氣浴清洗和淹沒射流清洗方式,通過水流、氣泡等與物料相互間的耦合作用力,去除蔬菜表面雜質,適用于葉類、根莖類、瓜果類等切制后尺寸較小的蔬菜清洗。此類清洗設備對物料清洗作用力比較柔和,物料受損傷小,蔬菜清洗后能有效延長保質期,并且易實現連續化生產,工作效率高。
1.2 新型蔬菜清洗設備
傳統蔬菜清洗設備采用物理方法清洗物料表面雜質,無法直接去除殘留農藥和病菌,需在清洗液中添加殺菌化學試劑,且消毒液濃度不易控制。新型蔬菜清洗設備主要采用超聲波清洗方式,為增強清洗效果,常與臭氧相結合,利用超聲波空化作用和臭氧氣泡清洗蔬菜表面雜質,適用于葉類、根莖類、瓜果類等各種蔬菜清洗。此類清洗設備能有效清洗蔬菜褶皺和凹坑內雜質,清洗速度快,且自身具有殺菌、降解殘留農藥的作用。但超聲波可能會引起蔬菜中多種化學成分性質的變化,且在實際生產中功耗比較大。
2 展望
近年來,蔬菜清洗機已成為蔬菜加工產業的熱點之一,我國蔬菜清洗技術與裝備不斷發展,已經取得了較好的效果,但清洗效果、能耗以及自動化程度等方面仍有提升空間。通過研究我國蔬菜清洗技術及設備的發展現狀,分析比較國內外蔬菜清洗設備的特點,展望未來蔬菜清洗技術及設備研究有以下趨勢:
(1)減少葉類蔬菜清洗過程受損傷情況。葉類菜清洗過程易受損傷,尤其是整葉菜清洗,物料受損傷后保質期大大縮短,嚴重影響蔬菜品質。目前葉類菜清洗主要采用氣浴式和淹沒水射流清洗,雖然作用力較柔和,但將蔬菜直接置于傳送帶進行流水線式作業,損傷情況依舊存在,且整葉菜清洗完畢后雜亂無序,難以包裝整理。建議將整葉菜清洗可置于筐內,且清洗水流方向與蔬菜擺放方向一致,研制筐式新型葉菜清洗設備。
(2)工業清洗設備采用的清洗技術以氣浴法和水流法為主,在原有技術基礎上研究新工藝,如針對氣浴水流式的清洗機,可以進行射水和噴氣位置及方向等重要參數的詳細研究,優化蔬菜在水中的運動;家庭蔬菜清洗設備的研發也是未來發展熱點之一,主要是超聲波、臭氧等新興的清洗技術,清洗速度快,且自身具有殺菌、降解殘留農藥的作用。
(3)清洗設備從樣機實現商業化,應將自動化與流水線作業相結合,電氣化、智能化等先進技術更多地應用到設備上,提高工作效率,降低生產成本。機械結構直接決定機器運動性能,要實現自動化連續生產,最根本的就是要改善機械本體結構設計,在降低蔬菜清洗過程受損傷的前提下,提高工作效率,設計出簡單、緊湊、低能耗的機械結構至關重要。