圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置及豆芽去皮清洗方法与流程

本发明涉及一种圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置及方法，属于豆芽去皮技术领域。

背景技术：

豆芽是老百姓餐桌上最普通不过的蔬菜。其品种繁多、营养全面、风味独特、清香脆嫩，深受人们喜爱。豆子发芽后形成了豆芽，因此豆芽又叫“活体蔬菜”。营养价值和营养利用率也都大大增加。最典型的是，干豆基本上不含维生素c，但豆芽的维生素c含量却非常丰富，可以保持皮肤弹性，是很好的养颜圣品。

给豆芽去皮是必要操作且现有去皮方法费时费力：豆芽催生过程中发现干豆吸收水分后，两片豆瓣膨胀，也就是后来的子叶，把外皮胀破，随着芽体越来越大，外皮会逐渐脱落。脱落下来的外皮会黏附在豆芽表面，影响豆芽外观，炒制后夹杂在豆芽内也会影响豆芽口感，在豆芽销售与入锅之前往往需要进行脱皮操作。现有的人工摘捡方式或一些去皮设备效率低下，容易带来豆芽损伤，急需一种全自动化的豆芽去皮装置。

若豆芽清洗不彻底，会影响食用者身体健康：部分不良商家为了提高豆芽的品质，在泡豆芽过程中会添加“无根水”(“6-苄基腺嘌呤”“4-氯苯乙酸钠”等)，“漂白粉”等有毒添加剂，危及健康，并且可能导致消费者身体细胞癌变。如果豆芽在食用前没有彻底清洗，药物残留存在极大安全隐患。

对比专利文件列表：

cn201220671422-电动豆芽去皮机；

cn201420068120.0-一种风力豆芽去皮机；

cn201910840779.0--豆芽去皮机；

cn201820424701-一种豆芽去皮装置；

cn201910840846-一种豆芽去皮机；

现有技术的不足及原因：

现有的豆芽去皮设备众多，基本基于以下三种方式，第一种是水浮选法，第二种是双层振动筛筛选法，第三种是风吸去皮法。具体实际应用时，存在以下问题：

1)分离效率低；传统的去皮方法如风吸去皮等，单次分离率低，为了达到预定的去皮效果，需要多次重复去皮，耗时耗力。

2)装置复杂、沉重；现有的去皮设备装置复杂，体积庞大，常用于大型食品加工厂，组装使用困难。

3)使用范围受限制；双层振动筛法与风吸去皮法往往仅适用于单个品种的豆苗，不同豆芽种皮大小不一样，分离效率往往差别较大。

4)振动筛噪音大能耗高；振动筛工作时噪音大，能耗高，效率低，环境友好度低。

5)机械搅拌的豆芽易折断；现有的分离方式在工作时往往需要对豆芽进行搅拌，振荡等操作，豆芽容易产生折断等损伤，影响外观。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置及其方法，解决现有技术中豆芽去皮存在的分离效率低、装置复杂而沉重、使用范围受限制、震动式噪音大能耗高、机械搅拌的豆芽易折断等技术问题。

本发明采取以下技术方案：

一种圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置，包括由隔板上下分隔的上层分离槽1、下层分离水箱2、及横向设于上层分离槽1内的孔板；所述下层分离水箱2内设有：向上伸入上层分离槽1并喷射的第一水流喷射装置；自一侧向上伸入上层分离槽1水层中上部并横向朝另一侧喷射的第二水流喷射装置；向上伸入上层分离槽1并在上层分离槽1的四个圆角部，沿周向射出使水体产生竖轴漩涡的第三水流喷射装置；所述孔板上方设有带伸缩靶钩6的压水滚轮3、与所述压水滚轮3对应的倾斜设置的传送带8；所述隔板开设一槽口，所述槽口与孔板边缘位置相对应，槽口处设有一可翻转并调整落水通道大小的挡水板7，所述挡水板7下方设有豆皮收集槽9。

优选的，所述下层分离水箱2内设有水泵15，所述水泵15能够将下层循环水箱2中的水输送上去，通过连接在水泵出口处的四通导流管17分成三部分，一部分为若干支向导管上冲击，形成垂向射流水柱的所述第一水流喷射装置，一部分为沿表层豆芽运行方向射出，形成推动表层豆芽向传送带8方向移动的所述第二水流喷射装置，另一部分被分为四支，导引至上层分离槽1的四个角部，形成沿周向射出使水体产生竖轴漩涡的所述第三水流喷射装置。

优选的，所述上层分离槽1采用圆角矩形结构。

优选的，所述压水滚轮3为镂空结构，部分浸入液面下，随压水滚轮3转动时可以将高出液面浮起的豆芽压入水中；压水滚轮3上装有所述伸缩靶钩6，可以拨动豆芽送至所述传送带8上。

进一步的，所述伸缩靶钩6采用重力式伸缩设计，在其中心挂有重物的重力作用下，耙钩上行时缩回，下行时伸出，用以防止伸缩耙钩钩住豆芽产生卷扬。

进一步的，还包括图像处理模块5，所述孔板为双层分选筛板，所述图像处理模块5通过图像拍摄判定豆芽外形特征，根据识别结果自动移动双层分选筛板，改变分选筛孔径，防止豆芽掉落。

更进一步的，水泵通电时，图像检测模块5根据豆芽的翻滚状态图像，如果豆芽沉降在分选筛的漏孔处，则控制改变第三水流喷射装置射流喷嘴的俯仰角和射流流量，将沉底豆芽强力吹起。

优选的，所述上层分离槽1内还设有超声发生器4。

一种豆芽去皮清洗方法，采用上述的圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置；通过激光测距方法，判断上层分离槽1和下层循环水箱2中的水深，当上层分离槽1内液面不满足要求时，通过以下三种方式调节：调节落水流量：通过调节挡水板7角度，控制水流下落流量；调节调节上层分离槽1的泵入流量：调节水泵15功率，改变单位时间内水流泵入量；调节整个装置内总水量：通过控制水流进出阀门开度，实现清水流入或废水排出，调节装置内总水量。

优选的，在对整个装置水源供给的外部储水筒内侧面安装有超声模块，发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到清洗水中，产生的细微气泡水流，冲击豆芽，去除有害物质残留；同时，在整个装置中添加水质监测模块，监测循环水的浑浊度，机有害物质含量，达到设定阈值后自动换水，以避免双向水流循环所导致的有害物质富集。

本发明的有益效果在于：

1)豆芽去皮成功率高，豆芽去皮、分离彻底，采用正交双向射流冲击，豆芽在水流中上下强烈翻滚，去皮彻底。

2)装置采用分区设计。豆芽去皮、清洗区和分离区分开，使得去皮、清洗区内水对豆芽进行充分地冲击，充分清洗豆芽的同时又对带皮豆芽进行有效脱皮。分离区内流场相对稳定，带伸缩耙钩的压水滚轮将豆芽压入底部水层，传送带捞取豆芽，从而保证了分离效果优良。

3)豆芽清洗充分，耗水量小。采用超声清洗策略配合水流双循环设计，水跟豆芽接触充分，且基本不会带来豆芽损伤，水质传感器等能够监测浑浊度与农药残留，指导科学换水。

4)孔板采用双层分选筛板，通过图像拍摄判定豆芽外形特征，根据识别结果自动移动双层分选筛板，改变分选筛孔径，防止豆芽掉落，分离效果好，可靠性高。

5)根据豆芽的翻滚状态图像，如果豆芽沉降在分选筛的漏孔处，则控制改变第一水流喷射装置射流喷嘴的俯仰角和射流流量，将沉底豆芽强力吹起，智能化程度高，可靠性高。

6)通过调节落水流量、调节水泵功率、调节整个装置内总水量这三种方式调节液面高度，液面控制精度高，可靠性高。

7)可用于多种不同形状尺寸的豆芽去皮分离，耗水量小。

附图说明

图1是本发明圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置的结构示意图。

图2是压水滚轮及其上的伸缩靶钩的侧面视图。

图中，1.上层分离槽2.下层循环水箱3.压水滚轮4.超声发生器5.图像处理模块6.伸缩耙钩7.挡水板8.传送带9.豆皮收集槽10.进流孔11.泄流阀12.水平射流孔13.漩涡射流孔14.垂直射流孔15.水泵16.分选筛17.四通导流管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-2，一种圆角矩形水力式豆芽去皮清洗装置，包括由隔板上下分隔的上层分离槽1、下层分离水箱2、及横向设于上层分离槽1内的孔板；所述下层分离水箱2内设有：向上伸入上层分离槽1并喷射的第一水流喷射装置；自一侧向上伸入上层分离槽1水层中上部并横向朝另一侧喷射的第二水流喷射装置；向上伸入上层分离槽1并在上层分离槽1的四个圆角部，沿周向射出使水体产生竖轴漩涡的第三水流喷射装置；所述孔板上方设有带伸缩靶钩6的压水滚轮3、与所述压水滚轮3对应的倾斜设置的传送带8；所述隔板开设一槽口，所述槽口与孔板边缘位置相对应，槽口处设有一可翻转并调整落水通道大小的挡水板7，所述挡水板7下方设有豆皮收集槽9。

在此实施例中，参见图1，所述下层分离水箱2内设有水泵15，所述水泵15能够将下层循环水箱2中的水输送上去，通过连接在水泵出口处的四通导流管17分成三部分，一部分为若干支向导管上冲击，形成垂向射流水柱的所述第一水流喷射装置，一部分为沿表层豆芽运行方向射出，形成推动表层豆芽向传送带8方向移动的所述第二水流喷射装置，另一部分被分为四支，导引至上层分离槽1的四个角部，形成沿周向射出使水体产生竖轴漩涡的所述第三水流喷射装置。

在此实施例中，参见图1，所述上层分离槽1采用圆角矩形结构。

在此实施例中，参见图1，所述压水滚轮3为漏镂空结构，部分浸入液面下，随压水滚轮3转动时可以将高出液面浮起的豆芽压入水中；压水滚轮3上装有所述伸缩靶钩6，可以拨动豆芽送至所述传送带8上。

在此实施例中，参见图1-2，所述伸缩靶钩6采用重力式伸缩设计，在其中心挂有重物的重力作用下，耙钩上行时缩回，下行时伸出，用以防止伸缩耙钩钩住豆芽产生卷扬。

在此实施例中，还包括图像处理模块5，所述孔板为双层分选筛板，所述图像处理模块5通过图像拍摄判定豆芽外形特征，根据识别结果自动移动双层分选筛板，改变分选筛孔径，防止豆芽掉落。

在此实施例中，水泵通电时，图像检测模块5根据豆芽的翻滚状态图像，如果豆芽沉降在分选筛的漏孔处，则控制改变第一水流喷射装置射流喷嘴的俯仰角和射流流量，将沉底豆芽强力吹起。

在此实施例中，参见图1，所述上层分离槽1内还设有超声发生器4。

下面围绕本实施例中的主要技术手段进行说明：

1)采用垂向、水平双循环水流冲击豆芽，让豆芽和豆皮分离：采用双向循环水流冲击豆芽，豆芽在上层分离槽1内剧烈翻滚，豆皮脱离。装置下部的水泵15能够将下层循环水箱2中的水输送上去，通过连接在水泵出水口处的四通装置17分成三部分，一部分被分为三支向上冲击，形成垂向射流水柱，使得液面翻滚(类似煮水开锅)，豆芽像开水里的饺子一样剧烈滚动，从而完成豆芽脱皮；一部分(水射流喷嘴布置于水层中上部，因防止对垂向射流水柱产生干扰，喷嘴布置在靠近一侧边壁位置)沿表层豆芽运行方向射出，推动表层豆芽向传送带8方向移动。另外一部分被分为四支，导引至四个角点，沿周向射出形成竖轴漩涡。

竖轴漩涡作用：1、四周的豆芽在漩涡作用下会向中心水柱靠拢，被水柱冲到高处进行剧烈滚动；2、水和豆芽充分碰撞混合，进一步提高豆皮脱离效率和清洗效果；3、旋流可将堵在分选筛筛孔内豆芽吹起，防止堵塞。

分离水槽采用圆角矩形设计，便于保证水平方向水循环通畅，无涡流死水区，防止豆芽、豆皮聚集。双向射流能够推动放入的豆芽上下翻滚搅动以及水和豆芽的充分接触，促进豆皮分离的同时强化清洗效果。

2)保证豆芽豆皮分离效率的压水滚轮与重力式伸缩耙钩6设计：当对大量豆芽进行脱皮、清洗处理时，为了保证豆芽与豆皮充分分离，需要让浮于表层的豆芽充分浸没在水中，接受水流对其冲击。采用压水滚轮设计，可以将高出液面浮起的豆芽压入水中，滚轮上装有耙钩，可以拨动豆芽送至传送带上，完成流水线作业。为了防止耙钩钩住豆芽产生卷扬，耙钩采用重力式伸缩设计，中心挂有重物，在重力作用下，耙钩上行时缩回，下行时伸出。

3)基于图像检测技术对分离效果进行快速判断：开始检测之前，通过图像检测模块拍摄图像判定豆芽种类，上部子叶大小等。根据识别结果自动移动双层分选筛上板，改变分选筛孔径，防止豆芽掉落。

水泵通电时，图像检测模块用于基于拍摄图像，分析得到豆芽的翻滚状态，如果豆芽都沉降在分选筛的漏孔处，可控制改变射流喷嘴的俯仰角和射流流量，将沉底豆芽强力吹起。

4)基于上层分离槽、下层循环水箱水深数据的液面高度控制：通过激光测距方法，判断上层分离槽和下层循环水箱中的水深，当上层分离槽内液面不满足要求时，可以通过以下三种方式调节：

通过调节挡水板角度，控制水流下落流量；

调节水泵功率，改变单位时间内水流泵入量；

调节装置内总水量，可以通过控制水流进出阀门，实现清水流入或废水排出，调节装置内总水量。

4)基于超声振动的豆芽清洗模块与水质监测数据指导的换水：为了解决豆芽的清洗不彻底问题，在外部储水筒内侧面安装有超声模块，发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到清洗水中，产生细微气泡水流，冲击豆芽，去除有害物质残留。另外，双向水流循环设计容易导致有害物质富集。装置中添加了一个水质监测模块，监测循环水的浑浊度，有害物质含量等，达到设定阈值后自动换水。

本实施例中的主要创新点有：

正交双循环射流冲洗设计。一个水泵通过导流装置实现垂向、水平正交射流双循环，冲击豆芽，实现芽皮分离；上层分离槽采用圆角矩形设计，不存在涡流死区，防止豆皮聚集。

压水滚轮与重力式伸缩耙钩设计。大规模处理时，为了保证豆芽与豆皮充分分离，需要将豆芽压入水中，采用压水滚轮设计，滚轮上装有耙钩，可以拨动豆芽送至传送带上，完成流水线作业。为了防止耙钩钩住豆芽产生卷扬，耙钩采用重力式伸缩设计，耙钩上行时缩回，下行时伸出。

采用超声发生器产生含有细微气泡的水流，冲击豆芽表面，清洗残余污渍与药物残留，实现脱皮清洗一体化。

传感器数据指导的科学换水，水箱内布置水质传感器、浑浊度传感器等，监测农药残留，指导科学换水，更换的洗涤水可以储存在水箱中，用于浇花等。

具体实施时，按照以下步骤进行：

将豆芽倒入清洗装置。根据豆芽种类不同，调节分离筛网孔大小，打开进水阀门，往下层水箱中添加足够的水直至水位传感器达到预定位置，开动水泵。水流通过导流装置分为三部分，一部分水流导引至上层分离槽末端，沿豆芽行进方向喷出，推动豆芽往前。一部分分为三支从上层分离槽底部向上射出，形成垂向射流喷泉，搅动豆芽。另外一部分水流引导至上层分离槽四角，沿圆筒内侧周向喷出，形成漩涡流动，双向冲击豆芽，促进豆皮脱落。豆芽被压水滚轮压入水中，充分浸润，豆皮脱落。豆皮脱落后随着水流作用降落到分离筛上，通过网孔后在水流带动下停留到底槽中，完成豆皮收集。压水滚轮上的耙钩钩住豆芽送往传送带，绕行一定角度后，耙钩在重力作用下缩回，另一侧伸长，再次钩住豆芽。清洗完成一批后，再次加入豆芽，可以进行下一批豆芽脱皮。如果过程中分离箱水位有限，可以调节上下层水箱之间挡水板角度，控制下落水流量，保证分离箱中水储量。清洗几次后，装置中水质传感器监测水中富集污染物浓度过高，循环水需要更换，水泵停止运行，中层出水阀门打开，洗菜水进入下层清洗水储水箱，可以后续用于冷却等。深度传感器监测到整个装置内水位较低时，进水阀门打开，清水涌入，补充清洗水。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。