基于电解水技术的果蔬消毒机改良设计

崔 因 陈亦仁 郭晓英

（河北工程大学，河北 邯郸 056038）

目前蔬菜、水果污染越来越严重，农药、化肥、催化剂等农用生产资料被大量使用，在这样的背景下，果蔬消毒机的需求量逐年增大。

现有的果蔬消毒机通常采用臭氧水消毒，存在安全隐患；同时还存在造型比较笨重、清洁处理不方便、功能单一等问题。多功能的果蔬消毒机能更迎合广大消费者的喜爱。电解水技术在中国国内处于研究阶段，目前仅限应用于医疗方面，笔者提出将电解水技术应用于家用果蔬消毒机，并针对现有果蔬消毒机的问题进行改良设计，提出有益于人类健康和人性化的设计方案。

1 现有果蔬机存在的问题

1.1 现有果蔬机存在的问题

（1）自然压强排水，水位高度必须高于排水管高度。

（2）过滤口无法取出；残渣不易清理，需抱起整机倒水；整机体积大，无法对韭菜等叶类蔬菜进行清洗消毒。

（3）机壳不透明，清洗效果反馈不直观。

（4）界面设计不好，用户操作起来不方便。

（5）开口小，影响果蔬取放。

（6）清洗不同的果蔬采用的程序单一，效果不理想。

1.2 臭氧消毒存在的隐患

吴继国等［1］通过试验发现，利用臭氧消毒有一定效果，但蔬果深层残留的农药不能彻底清除；用浓度1.4mg／L的臭氧水对小白菜进行为时30min的浸泡处理，结果发现67%的脱氢VC遭到破坏，同时总VC损失将近30%，说明在用臭氧消毒方式对叶类蔬菜进行消毒时，蔬菜中的VC可能会遭到破坏。

中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所也曾提出质疑［2］，臭氧虽然可以降解水中的4种有机磷农药，但在一定条件下有可能会产生毒性更高的产物。就臭氧消毒机本身而言，利用常规的高压放电法或陶瓷延面法制造臭氧，在臭氧生产的过程中，如果环境空气湿度过高，可能会产生氮氧化物（强致癌物）。而且，臭氧发生器在工作过程中会产生少量的氢气，一旦聚集过多，可能产生爆燃事故。

2 电解水果蔬消毒机的设计

2.1 电解水技术及其在果蔬消毒中的应用

电解水指自来水经过电解之后生成的水，电解之后所生成的酸性水具有杀菌的作用，依据电解水化学反应，在正极生成的氧气会与氯化合生成次氯酸根或者亚次氯酸根离子水溶液。

目前已有生产电解水的设备，而这项技术并未应用于果蔬消毒机的设备中，而被应用于医疗设备中。藤原功一等［3］研究表明，制造强酸性电解水时伴生的强碱性电解水在去除油脂性和蛋白质性污染方面同样显示了良好的去污效果。

徐学玲等［4］研究了强酸电解水、弱酸电解水、臭氧水、次氯酸钠对新鲜草莓中微生物的杀灭效果，结果显示：清洗草莓后的强酸电解水、弱酸电解水、次氯酸钠溶液中无存活菌落，而臭氧水中仍有菌落存在，且随着清洗时间的延长水中菌落数有所增加。该研究同时还发现：强酸电解水、弱酸电解水与次氯酸钠相比杀菌效果相当，且清洗后水溶液中均无菌落残留，可实现水的多次利用而不会引起原料之间的交叉感染；值得注意的是，电解水的有效氯浓度仅为次氯酸钠的一半。因此，用电解水来清洗果蔬，避免了用次氯酸钠中氯臭气的问题，同时也解决了臭氧消毒存在的隐患。试验数据显示电解水清洗消毒的效果要高于臭氧水，清洗消毒效果与次氯酸钠溶液效果相当，但其初始有效氯浓度仅为次氯酸钠的一半，因此，电解水更适合对果蔬进行清洗消毒。

2.2 电解水消毒机的结构及工作原理

2.2.1 电解水消毒机的内部结构 电解水果蔬消毒机主要由电解水系统、清洗槽、控制系统、外部柜体等组成（见图1）。

图1 电解水果蔬消毒机结构简图Figure 1 Structural sketch of the washer

2.2.2 电解水消毒机的清洗工艺过程设计 本机清洗消毒过程有手动和自动两种作业模式，手动清洗消毒模式可以根据自己的需要进行选择，自动模式可实现清洗消毒过程全自动化。自动清洗消毒模式为两次喷淋漂洗过程，采用喷淋漂洗，清洗消毒更加全面彻底。开机时在控制面板上选择相应的功能，可自动计算相应的清洗消毒时间。在手动模式下，用户可根据不同的需要调整时间。

（1）第一次喷淋漂洗：如图1所示，进水电磁阀2和3位于机体对称的两侧。开机后，自来水通过进水电磁阀1进入电解水槽中进行电解，电解完成后电磁阀2和3开启，电解水在水压的作用下从两个喷头喷出，对消毒物体进行初步清洗消毒，初步清洗后的污物会漂浮于表面，为避免污物在排水时对被消毒物体造成二次污染，在清洗槽上部设置溢流口，初步清洗的污水和污物从溢流口排出。作业持续至设定时间后，交替开启进水电磁阀2和3，喷头的水流使清洗槽内的果蔬在消毒过程中自动翻滚沉浮，以确保清洗均匀。

（2）第二次喷淋漂洗：进水电磁阀1自动关闭，出水电磁阀自动开启开始排水，水位降到低水位传感器时，电磁阀1自动开启，自来水通过进水电磁阀1进入电解水槽中进行电解，电磁阀2和3开启，电解水在自来水压的作用下从两个喷头喷出，对消毒物体进行二次清洗消毒，清洗时间为设定时间。

（3）第二次清洗消毒结束后，语音提示清洗消毒完成。

（4）果蔬消毒机设计了6种功能，分别为叶类模式、茎类模式、水果模式、餐具模式、复水模式、去腥模式。叶类模式为对白菜、菠菜、青菜等叶类蔬菜以及草莓、葡萄等易散水果进行清洗消毒，清洗消毒过程采用较轻柔模式，以免对果蔬造成损坏；茎类模式为对芹菜、花菜等茎类蔬菜进行清洗消毒；水果模式为对苹果和梨等不易散水果的清洗消毒，过程采用比较强劲的模式；餐具模式对餐具类包括婴儿用品进行清洗消毒；复水模式对干燥类食物进行复水；去腥模式对鱼类以及肝脏类进行去腥。不同的功能采用不同的清洗消毒筐，以防止不同食材的交叉污染。

2.3 外观设计

现有的果蔬消毒机在外观形态上有两种常见方式：① 机型较大采用完全不透明的，优点在于可以清洗大量果蔬，但不便清理；② 体积小巧型采用全透明的，这种产品外观虽然改善了旧有机型的缺点，但整体全透明的造型破坏了产品整体的形态，降低了产品的品质感。

在外观造型设计方面，笔者提出采用侧边透明的方式（见图2），这种方式不会破坏机身整体的形态，清洗效果也可以直观反馈给用户。清洗槽容量设置为8L。整体造型采用下小上大的造型，方便投取食材，清洗筐也方便取出清理。

根据人机工程学原理，操作界面需有一定的倾斜角度，界面面板采用倾斜方式设计（见图3）。

图2 电解水果蔬消毒机外观Figure 2 The model of the washer

图3 电解水果蔬消毒机操作界面Figure 3 The interface of the washer

3 结语

针对现有果蔬消毒机外观以及结构的问题，本设计方案，进行了改良设计，设置了多种功能模式供用户选择，不同食材分筐消毒，操作全自动完成；外观设计采用体积轻巧型机体，以及侧边透明方式，界面操作面板采用倾斜方式，设计更加人性化，更加符合用户的需求和操作习惯。

1 吴继国，栾天罡，陈玉成.低质量浓度臭氧水对小白菜营养成份的影响［J］.中山大学学报（自然科学版），2008（6）：48～51.

2 吕宗恕.果蔬消毒机存隐患［J］.品牌与标准化，2011（1）：14～15.

3 藤原功一，高桥泰子，西岛基弘，等.使用电解水的手清洗消毒——对强碱性电解水与强酸性电解水合用效果的评估［J］.郭永明，译.中国护理管理，2008，8（6）：64～65.

4 徐学玲，赵晓燕，张超.不同清洗液对草莓中微生物杀灭效果的研究［J／OL］.食品科学，（2013－01－04）［2013－03－20］.http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2206.TS.20130104.1643.070.html.