一种微气泡臭氧水蔬果清洗装置及清洗方法与流程

本发明属于蔬菜水果清洗技术领域，特别涉及一种微气泡臭氧水蔬果清洗装置及清洗方法。

技术背景

就算是低剂量的农药，长期接触或食用含有低农药的食品，可使农药在体内不断蓄积，对人体健康构成潜在威胁。农药在人体内不断积累，短时间内虽不会引起人体出现明显急性中毒症状，但可产生慢性危害，导致人类大脑功能紊乱，会诱发一些不可逆的疾病发生，如帕金森病、早老性痴呆、肝脏病变、心脑血管病、糖尿病、神经疾病及不孕不育症等发生率逐年增高，都与食用农药残留的蔬菜、水果等有直接关系。而环境中大量的残留农药可通过食物链经生物富集作用，最终也进入人体。进入人体内会促使人体的各个组织内细胞发生恶变，甚至会通过胚胎将毒素传给下一代，造成基因突变，导致胚胎畸形，甚至导致癌症发生，这种现象对于人类是一种巨大的危害。由于一般的清洗方法很难将残留在水果等上面的农药清除干净。

技术实现要素：

为了克服现有的蔬果清洗技术所存在的不足，本发明提供了一种微气泡臭氧水蔬果清洗装置，将臭氧水空化处理形成微气泡水，结合超声清洗，可有效清除残留在蔬果上面的农药，而且不会造成二次污染。

同时，本发明还提供了一种用上述装置实现的微气泡臭氧水蔬果清洗方法，清洗干净，可分解农药残留且无二次污染。

本发明所采用的技术方案是：

一种微气泡臭氧蔬果清洗装置，包括蔬果清洗槽1，在蔬果清洗槽1的进水口上设置有微气泡空化槽3，在微气泡空化槽3的进水端连接臭氧发生器4，在微气泡空化槽3上盖设有槽盖，所述微气泡空化槽3包括槽体，槽体为多级连续的扩散型槽31，扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为40～50°，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2～3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。

进一步限定，所述以第一个螺旋型绕流壁32在槽底处的螺旋起点在入口端面上的投影点为坐标原点，槽体的水流方向为x轴，槽体的宽度延伸方向为y轴，螺旋型绕流壁32的母线是以点ni为螺旋中心点，以ai为螺旋起点，i＝1，2，3，……k，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：

r＝aθ

f(x)＝rcosθ

f(y)＝rsinθ

其中，r为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8～1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；

当i为奇数时，螺旋线以沿逆时针旋绕，螺旋中心点ni坐标为：

yi＝l/6

螺旋起点ai的坐标为(xi+ln，0)；

当i为偶数时，螺旋线以顺时针旋绕，螺旋中心点ni坐标为：

yi＝5l/6

螺旋起点ai的坐标为(xi+ln，l)；

其中，m为第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，m＝16～31mm；n为同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距，n＝24～54mm；l为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离，l＝16～32mm；l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14～26mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4～7mm。

进一步限定，所述扩散型槽31内设置有至少1个分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。

进一步限定，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，6叶玫瑰曲线的线性方程为：

6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，

当i为奇数时，

yqi＝l/2-1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

当i为偶数时，

yqi＝l/2+1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

其中，lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝9～18mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝5.5～10.5mm；为玫瑰曲线的旋转角度。

进一步限定，所述所述分流体33是半径为2～5mm的圆柱体结构，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

当i为奇数时，

yqi＝l/2-1

当i为偶数时，其圆心坐标为：

yqi＝l/2+1。

进一步限定，在蔬果清洗槽1的底部还设置有超声波清洗单元2，所述超声波清洗单元2的声波自下向上辐射与蔬果清洗槽1的进水方向同向。

一种用上述的微气泡臭氧蔬果清洗装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将臭氧通入进水中，使进水与臭氧混合；

(2)臭氧混合水进入上述的微气泡空化槽3内进入扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使臭氧与水充分溶解空化，形成含微气泡的臭氧水；

(3)含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，同时，臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

进一步限定，所述步骤(3)为：含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，在超声波清洗的同时利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，而且臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

进一步限定，所述超声波清洗条件是超声频率为20～60khz，功率为300～600w，超声清洗时间为10～20min。

本发明的微气泡臭氧水蔬果清洗装置，主要是利用微气泡空化槽对臭氧混合水进行多级连续空化，使臭氧与水充分混合，并形成微气泡水，之后再结合超声清洗，可有效清除残留在水果等上面的农药，保证了食品的安全，此外，由于臭氧易溶解于水，其在水中的溶解度约为氧气的13倍，臭氧可与附着于蔬菜水果中的残余农药进行化学反应，它本身会迅速还原成氧气不必担心化学残留物质对生活环境造成威胁，而使用其它的氧化剂或化学消毒剂则需考虑作用后的二次污染，因此臭氧与农药反应残留物不存在二次污染，而且还可以使水质清醇，水中的臭氧微气泡在超声作用下会发生空化效应，空化所产生的高温和高压也将农药分解成二氧化碳和水，两者的协同作用大大去除蔬果等残留的农药，而且臭氧与水溶解的过程中，对水质也完成了杀菌消毒，使清洗的效果更好，蔬果更干净。

附图说明

图1为微气泡臭氧蔬果清洗装置结构示意图。

图2为图1中微气泡空化槽3结构示意图。

图3为实施例4中的微气泡空化槽3结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。

实施例1

本实施例的微气泡臭氧蔬果清洗装置，参见图1，包括蔬果清洗槽1，在蔬果清洗槽1的底部设置有向上辐射的超声波清洗单元2，超声波清洗单元2的声波自下向上辐射与蔬果清洗槽1的进水方向同向，蔬果清洗槽1的进水口在下部侧壁上，出水口在上部侧壁上，水流是下进上出，且出水口通过管道与循环泵5连通，循环泵5的另一端与微气泡空化槽3连通，形成水循环。蔬果清洗槽1的进水口与微气泡空化槽3连通，微气泡空化槽3的进水口与臭氧发生器4连通，向进水中充入臭氧。在微气泡空化槽3上盖设有槽盖，槽盖可以是平面板，或者可以是将微气泡空化槽3的槽体顶封的其它任意结构的顶盖。微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为40°，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。

本实施例中，参见图2，扩散型槽31共5级，每个扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为40°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以n1、n2、n3、n4、n5为螺旋中心点，以a1、b1、c1、d1、e1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：

r＝aθ

f(x)＝rcosθ

f(y)＝rsinθ

其中，r为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝0.8，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数。

第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以n1(12，2.66)、n3(36，2.66)、n5(60，2.66)为螺旋中心点并以a1、c1、e1为螺旋起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以n2(26，13.33)、n4(50，13.33)为螺旋中心点以b1、d1为起点沿顺时针方向旋绕；第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离，m＝16mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距n＝24mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离l＝16mm，l0为顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离，l0＝14mm；ln为螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离，ln＝4mm。

在每个扩散型槽31内设置有半径为2mm的圆柱形分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。

当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2-1

当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2+1。

用上述的微气泡臭氧蔬果清洗装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法，由以下步骤实现：

(1)将臭氧通入进水中，使进水与臭氧按照1：0.05的体积比混合；

(2)臭氧混合水进入上述的微气泡空化槽3内进入扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使臭氧与水充分溶解空化，形成含微气泡的臭氧水；

(3)含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，在超声频率为30khz，功率为300w的条件下超声波清洗20min，超波自下向上辐射，同时利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，而且臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

实施例2

本实施例的微气泡臭氧蔬果清洗装置，包括蔬果清洗槽1，在蔬果清洗槽1的进水口上设置有微气泡空化槽3、出水口端连接循环泵，循环泵的另一端与微气泡空化槽3连通，微气泡空化槽3与臭氧发生器4连接，在微气泡空化槽3的顶部设置有顶封槽盖，将槽体顶部封住，微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为3mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。

本实施例中，扩散型槽31共5级，每个扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为50°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以n1、n2、n3、n4、n5为螺旋中心点，以a1、b1、c1、d1、e1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：

r＝aθ

f(x)＝rcosθ

f(y)＝rsinθ

其中，r为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝1.27，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；

第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以n1(20,4)、n3(65,4)、n5(110,4)为螺旋中心点以a1(26，0)、c1(71，0)、e1(116，0)为起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以n2(41,20)、n4(86,20)为螺旋中心点以b1(47，24)、d1(92，24)为起点沿顺时针方向旋绕，第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离m＝26mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距n＝45mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离l＝24mm，顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离l0＝21mm，螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离ln＝6。

在每个扩散型槽31内设置有1个圆柱形的分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。

当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2-1

当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2+1。

用上述的微气泡臭氧蔬果清洗装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法，由以下步骤实现：

(1)将臭氧通入进水中，使进水与臭氧按照1：0.03体积比混合；

(2)臭氧混合水进入上所述的微气泡空化槽3内进入扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使臭氧与水充分溶解空化，形成含微气泡的臭氧水；

(3)含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，同时，臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

实施例3

本实施例的微气泡臭氧蔬果清洗装置，包括蔬果清洗槽1，在蔬果清洗槽1的进水口上设置有微气泡空化槽3、出水口端连接循环泵，循环泵的另一端与微气泡空化槽3连通，微气泡空化槽3与臭氧发生器4连接，在微气泡空化槽3的顶部设置有顶封槽盖，将槽体顶部封住，微气泡空化槽3的槽体为多级连续的扩散型槽31，在扩散型槽31的出口处设置有螺旋型绕流壁32，使扩散型槽31的出口处形成狭缝，狭缝宽为2mm，一级扩散型槽31与相邻一级扩散型槽31之间通过圆弧面过度连接。

本实施例中，扩散型槽31共5级，每个扩散型槽31的两侧壁之间的夹角为45°，5个扩散型槽31对应的5个螺旋型绕流壁32分别是以n1、n2、n3、n4、n5为螺旋中心点，以a1、b1、c1、d1、e1为螺旋起点，以下述线性方程的螺旋线为母线旋绕而成：

r＝aθ

f(x)＝rcosθ

f(y)＝rsinθ

其中，r为螺旋线的螺旋半径；a为常数，a＝1.72，θ为螺旋线的旋转角度，1.5π≤θ≤2π；k为螺旋型绕流壁32的个数；

第一、三、五级扩散型槽31的螺旋型绕流壁32是以n1(24，5.33)、n3(78，5.33)、n5(132，5.33)为螺旋中心点以a1(31，0)、c1(85，0)、e1(139，0)为起点沿逆时针方向旋绕，第二、四级扩散型槽31的螺旋型绕流壁322是以n2(50，26.66)、n4(104，26.66)为螺旋中心点以b1(57，32)、d1(111，32)为起点沿顺时针方向旋绕，第一个螺旋型绕流壁32的螺旋起点与原点之间的水平投影距离m＝31mm，同侧相邻两个螺旋形绕流壁之间的水平间距n＝54mm；顺序排列相邻两个螺旋起点之间的纵向投影距离l＝32mm，顺序排列相邻两个螺旋起点之间的水平投影距离l0＝26mm，螺旋中心点与相应螺旋起点之间的水平投影距离ln＝7mm。

在每个扩散型槽31内设置有1个圆柱形的分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散。

当i＝1，3，5时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2-1

当i为2,4时，分流体33的圆心坐标为(xi，yqi)：

yqi＝l/2+1。

用上述的微气泡臭氧蔬果清洗装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法，由以下步骤实现：

(1)将臭氧通入进水中，使进水与臭氧按照1：0.01的体积比混合；

(2)臭氧混合水进入微气泡空化槽3内进入扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使臭氧与水充分溶解空化，形成含微气泡的臭氧水；

(3)含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，在超声频率为60khz，功率为600w的条件下超声波清洗10min，超波自下向上辐射，同时利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，而且臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

实施例4

本实施例中，参见图3，在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：

6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，

当i为奇数时，

yqi＝l/2-1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

当i为偶数时，

yqi＝l/2+1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

其中，lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝9mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝5.5mm；为玫瑰曲线的旋转角度。

其它部件结构与实施例1相同。

用上述的微气泡臭氧蔬果清洗装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法，由以下步骤实现：

(1)将臭氧通入进水中，使进水与臭氧按照1：0.03的体积比混合；

(2)臭氧混合水进入微气泡空化槽3内进入扩散型槽31扩散，大气泡遇到分流体33后分流，并撞击到分流体33时，气泡破裂，产生街涡，使水气混合更均匀，而分流后的一部分被分流的混合水再经螺旋型绕流壁32阻挡、挤压，气泡再次破裂，之后沿着螺旋型绕流壁32与另一部分分流的混合水混合，形成大量的微小气泡，从狭缝中冲出，进入下一级扩散型槽31，经多级连续扩散、碰撞、分流，使臭氧与水充分溶解空化，形成含微气泡的臭氧水；

(3)含微气泡的臭氧水进入蔬果清洗槽1，在超声频率为40khz，功率为380w的条件下超声波清洗15min，超波自下向上辐射，同时利用臭氧对水以及蔬果表面进行杀菌消毒，而且臭氧溶解于水，与蔬果中的残留农药发生化学反应对于蔬果中的残留农药进行分解，实现蔬果的高度清洁。

实施例5

本实施例中，在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：

6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，

当i为奇数时，

yqi＝l/2-1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

当i为偶数时，

yqi＝l/2+1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝15mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝8.5mm；为玫瑰曲线的旋转角度。

其它部件结构与实施例1相同。

用上述装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法与实施例1相同。

实施例6

本实施例中，在每个扩散型槽31内设置有6叶玫瑰曲线的叶瓣状分流体33，使扩散型槽31内的流体分流后再多级扩散，分流体33的外轮廓线为6叶玫瑰曲线的叶瓣曲线，其线性方程为：

6叶玫瑰曲线的中心点坐标为(xqi，yqi)，

当i为奇数时，

yqi＝l/2-1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

当i为偶数时，

yqi＝l/2+1

取范围的叶瓣为分流体33轮廓线；

lm为玫瑰曲线中心点与对应螺旋起点之间的水平投影距离，lm＝18mm；r0为玫瑰曲线的叶瓣长度，r0＝10.5mm；为玫瑰曲线的旋转角度。

其它部件结构与实施例1相同。

用上述装置实现的微气泡臭氧蔬果清洗方法与实施例1相同。

实施例7

与上述实施例1～6任意一个不同的是：本实施例的槽盖是与微气泡空化槽3结构相同且与微气泡空化槽3对称，形成一个微气泡空化管，使臭氧和水在管体内微气泡空化混合形成臭氧水。

上述实施例中对于扩散型槽31的个数以及扩散型槽31的扩散角度槽深等均可以在上述合理范围内调整。

对于上述未详细说明的技术均属于常规技术的选择，不属于本发明的创新部分。