家用果蔬净化清洗机的性能实验研究

廖明燕 朱吉兴 黄晓杰 冯征祥

佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司 广东佛山 528303

1 引言

果蔬农药残留超标、质量不合格等安全问题，严重危害人们的健康。人们深刻意识到食品安全的重要性，对于食用果蔬的洁净程度要求越来越高，这也使得果蔬净化清洗机受到消费者的关注。

目前市场上果蔬机净化清洗技术分为三类：第一类是利用臭氧的强氧化性达到净化效果的“臭氧型”果蔬净化清洗机。臭氧型果蔬清洗机是比较成熟的技术，专家对该技术的性能研究发现其农残降解效果明显，甲胺磷农药降解率达95%，溴氰菊酯农药降解率达91.4%[1]。而臭氧在其他领域作为一种消毒剂，杀菌能力也十分显著。但缺点也很突出，臭氧会刺激人体的呼吸道黏膜，且在高浓度条件下其强氧化性对物品的损坏严重。由于臭氧对人体危害较大，市场上果蔬净化清洗机逐渐不再采用该技术。第二类是利用超声波在液体中传播产生正负交变的声压，形成射流冲击果蔬以达到净化效果的“超声波型”果蔬净化清洗机，该技术本身杀菌能力较差，且超声波功率较大才能起到明显的农残降解效果[2]，大功率的超声波技术噪声污染大，更适用于菜市场进行大批量果蔬的清洗。第三类是电解条件下在水中产生羟基自由基[3]（·OH），并利用其高级氧化技术达到净化效果的“水羟基型”果蔬净化清洗机，该技术可快速杀菌、高速降解农残、激素等，并且产物是水和水蒸气，避免了二次污染，是近年来业内推崇的新技术方向，但其对果蔬表面大颗粒脏污的清洗能力较弱，一般需搭配低功率超声波清洗技术来提高果蔬机清洗能力，加快杀菌、农残降解效果。

根据市场新技术方向，本文主要通过对比“超声波技术”、“水羟基技术”及“水羟基&超声波复合技术”（以下简称“复合技术”）三个运行模式的家用果蔬净化清洗机净化清洗能力，进一步验证复合技术下的果蔬净化清洗机的优势，为消费者购买家用果蔬净化清洗机提供一些参考。

2 “水羟基&超声波”复合技术家用果蔬净化清洗机工作原理

电解羟基发生技术是指在一定的电解条件下，在水中产生羟基自由基（·OH）的技术，原理如下。

第一步：电解水，产生氢氧根（OH-）。

第二步：OH-在一定条件下生成H2O2，并在特定环境下催化后产生羟基自由基（·OH）。

第三步：羟基自由基（·OH）依托微气泡将农药或细菌重重包围后打开农药双键或细菌分子上的H+，从而达到降解农残及杀菌效果。

超声波技术参与羟基自由基从产生到杀菌、降解农残的全过程，利用传播时产生正负交变的声压冲击果蔬，超声空化在固体和液体界面产生高速的微射流，增加了搅拌、扩散作用，使复合技术净化能力更加快速、有效。

3 实验研究

参考SB/T 11190—2017果蔬净化清洗机[4]标准，采用容积为6 L，超声功率为60 W的家用果蔬净化清洗机进行实验研究。

3.1 水中杀菌

3.1.1 实验方法

（1）含菌水样制备

将1 mL浓度为3×107CFU/mL的大肠菌群菌液溶于一倍以上设备标准容积的灭菌后的自来水中，配制成含菌水样，将制备好的样品分为两组，一组取样500 mL作为未净化含菌水样，一组按设备标准容积取样作为待净化水样，备用。

（2）净化清洗方法

将含菌待净化水样放入净化机进行净化，在“超声波技术”“水羟基技术”“复合技术”三种不同的运行模式下开机净化5 min、10 min、15 min、20 min，采集对应运行时间下的水样进行培养。

（3）按公式（1）计算水中杀菌率

式中，

η0：水中杀菌率，单位：%；

C0：初始浓度，单位：CFU/mL；

Ct：终止浓度，单位：CFU/mL。

3.1.2 实验效果

水中杀菌试验效果如图1所示。

图1 水中杀菌效果图

3.1.3 实验结果

从图2的实验结果可以看出，“超声波”技术运行模式下因功率较低，超声波在水中传播产生的射流冲击力不足，杀菌效果不理想，即使延长超声波冲击细菌的时间，性能提升也不明显[5]；而“水羟基技术”及“复合技术”杀菌效果显著，在充足的运行时间下，两项技术的杀菌效果不相上下。图2中显示“水羟基技术”作用5 min杀菌率即可达到90%，这足以看出该技术杀菌效果较好[6]，而“复合技术”的杀菌效果更胜一筹则归功于“超声波技术”的助力，其原理是在“水羟基”技术下可以产生大量的羟基自由基，羟基自由基通过超声波的扩散，能够更快更充分的包围细菌，破坏其细胞壁，从而使细菌失去活性。使用“复合技术模式”运行5 min，其杀菌率可超95%。

图2 果蔬净化清洗机的杀菌率

3.2 农残及激素降解[6]

3.2.1 实验方法

（1）按表1配置参数配置农药浸泡液；

表1 农药浸泡液配置参数

（2）制备农药残留（激素）果蔬样品。将被测果蔬称取约1 kg放入农药（激素）浸泡液中，样品需全部浸没在农药（激素）浸泡液中。浸泡4 h后取出，置于室温下晾干至表面无明显水渍；

（3）将有农药（激素）残留果蔬分成2份，一份作为初始值测定，另一份放置在果蔬清洗机内开清洗，按设备标称的净化时间完成一个净化过程（净化时间为20 min）；

（4）将果蔬捞出，沥干（物理干燥）、捣碎、离心，取上清液萃取，分析含量；

（5）按公式（2）计算果蔬农残（激素）降解率。

式中，

η1：表示降解率，单位为%；

C1：表示初始浓度，单位为mg/kg；

Ct1：表示终止浓度，单位为mg/kg。

3.2.2 实验结果

实验选取了敌敌畏、乐果及利谷隆三种农药以及雌酮激素，验证果蔬机不同净化清洗技术下的降解效果。

从图3可以看出，“超声波技术”下农残及雌酮降解率达80%左右，这与农药物质本身的水解能力有关，加上超声波的冲击，加强了水解能力，但在低功率的超声波条件下性能很难得到提高。“水羟基技术”是通过电解水生成大量羟基自由基，利用其氧化技术，将农药及雌酮的双键进行破坏，从而达到降解目的。“复合技术”则是在“超声波”技术的助力下，叠加双重效果，农残及激素降解效果更佳显著，可达90%以上。

图3 “超声波技术”、“水羟基技术”及“复合技术”三种技术模式下农残降解率

3.3 净化清洗能力

净化清洗能力是指果蔬净化清洗机每升水每小时可净化清洗果蔬的重量。实验主要针对叶类蔬菜及非叶类果蔬进行清洗。

3.3.1 实验方法

（1）将叶类蔬菜放置在净化水槽中（非叶类果蔬按照设备的有效体积最大限度放置），不能挤压，更不能压实，将净化水槽注入自来水至水槽的额定水位，叶类蔬菜或非类果蔬应完全浸入水中，开启净化机，按设备标称的净化时间完成一个净化过程，净化时间为20 min；

（2）将被测果蔬捞出、沥干，用电子称秤称取重量m；

（3）按公式（3）计算被测果蔬的净化能力WA测：

式中，

WA测：实测的净化能力，单位为kg/（L·h）；

m：果蔬质量，单位为kg；

V：净化水槽有效容积，单位为L；

t：净化时间，单位为h。

3.3.2 实验效果

叶类蔬菜及非叶类果蔬清洗试验效果如表2、表3所示。

表2 叶类蔬菜清洗效果

表3 非叶类果蔬清洗效果

3.3.3 实验结果

如图4实验结果表明，“超声波技术”和“复合技术”对果蔬的清洗效果最佳，主要原因是利用超声空化在固体和液体界面产生高速的微射流冲击果蔬，达到清洁表面脏污的效果，甚至可以将果蔬中细小的杂物清洗出来，既可以保证果蔬不被损坏，也不影响口感。特别是成串的葡萄，人工无法清洗缝隙中的脏污也能通过该技术达到清洗效果。而仅仅在“水羟基技术”下清洗果蔬，在无其它外力搅拌的作用下则无法彻底清洁表面大颗粒脏污，这也是该技术的弱点所在。

图4 “超声波技术”“水羟基技术”“复合技术”三种技术模式下清洗能力对比

3.4 自清洁

果蔬净化清洗机自清洁效果验证主要考察其对肉类食材清洗后的油脂清洁效果。

3.4.1 实验方法

（1）内胆清洁运行5 min；

（2）排净内胆水，清除大颗粒可见脏污；

（3）再向内胆中加入洁净自来水，并加入1～2勺食用盐和少量洗洁精，启动清洁功能；

（4）清洁功能运行完毕后，自来水冲洗1～2遍，冲洗掉残留的洗洁精。

3.4.2 实验结果

选用猪肉放置在果蔬净化清洗机中，经过清洗后会看到果蔬机的内胆均沾上一层油污，简单的清洗无法除掉，甚至“水羟基”模块内置也会出现脏污。针对这类情况，只需要加上厨房必备品洗洁精，少量盐和醋酸，就可以从外到内进行清洗干净。这是果蔬机的一个附加功能，让消费者在购买后用于不同食材的净化清洗，而并不局限于果蔬的净化清洁。

3.5 小龙虾清洗[7]

小龙虾腹部及步行足极易污染，针对该问题，验证具有复合技术模式的果蔬净化清洗机的清洗效果。

3.5.1 实验方法

（1）市场采购较为脏污的小龙虾，果蔬净化清洗机复合技术模式下采用自来水清洗5 min，将附着在小龙虾的大颗粒脏污清洗出来；

（2）加入少量食用盐（Nacl，1 g左右），清洗5 min；

（3）加入少量醋，清洗5 min；

（4）用自来水做最后5 min的清洗。

3.5.2 实验效果

小龙虾清洗效果如表4所示。

表4 耗电量测试结果

表4 小龙虾清洗效果

3.5.3 实验结果

实验表明，将小龙虾直接放在果蔬净化清洗机中复合技术模式清洗20 min，便可看到清水变得浑浊，小龙虾被污水遮挡若隐若现。清洗过后的小龙虾洁净度提高了不少，但是仍达不到直接蒸煮进食的程度。然而稍稍增加厨房中随处可见的食用盐和食醋，清洗效果立即显著提升，可达到蒸煮进食状态。市场上洗虾粉多用于大批量的虾蟹清洗，相较于购买洗虾粉放置于厨房备用，直接利用厨房必需品食用盐和食醋，就可以更便捷地解决小龙虾的清洗难题。

4 结论

通过对比家用果蔬净化清洗机在“超声波技术”、“水羟基技术”及“复合技术”三个运行模式下表面脏污清洗、杀菌、降解农药残留的效果，得到结论如下：

（1）“超声波技术”利用水中传播时产生高速的微射流冲击果蔬，其优势在于可清洗果蔬表面大颗粒脏污，使清洗效果达到最佳，但因家用果蔬净化清洗机超声功率较小，杀菌、降解农残的净化能力较弱；

（2）“水羟基技术”利用水电解产生的具有氧化性的羟基自由基，破环细菌细胞壁、农药物质的双键等，具有很好的净化效果，但对果蔬的表面脏污清洗能力较弱；

（3）结合以上两组技术的优劣势，“复合技术”使家用果蔬净化清洗机从杀菌，降解农残、激素以及果蔬表面大颗粒脏污的清洗等能力达到了很大的提高，杀菌率、农残降解率达90%以上，果蔬清洗能力满足标准的要求；

（4）自清洁及小龙虾清洗作为一个附加功能，使得“复合技术”下的家用果蔬净化清洗机更能满足消费者的需求。

本文通过一系列的验证，希望能给消费者购买家用果蔬净化清洗机提供一些参考。同时家用果蔬净化清洗机关于肉类物质内部激素的降解率效果，实验方法需要结合实际设计，这也是后续需要开展验证的方向。