超声波清洗机清洗蕨麻的研究

刘淑梅李芳蓉刘凤霞陈军

（定西师范高等专科学校 1.生化系 2.物理与电子工程学系 甘肃 定西，743000）

项目名称：2015A-180甘肃省高等学校科研项目 超声波清洗技术在根茎类中草药净洗中的应用研究。

超声波清洗机清洗蕨麻的研究

刘淑梅1李芳蓉1刘凤霞1陈军2

（定西师范高等专科学校 1.生化系 2.物理与电子工程学系 甘肃 定西，743000）

项目名称：2015A-180甘肃省高等学校科研项目 超声波清洗技术在根茎类中草药净洗中的应用研究。

蕨麻药食两用，其干制品严重皱缩、污垢藏于缝隙，食用、加工前的清洗非常困难，常用的手工、机械揉搓清洗容易造成营养成分流失。本文基于文献研究的基础上，将清洗后的感官要求为目标，以自来水为清洗液，用频率为40KHz的低频超声波清洗机，进行清洗液的温度、清洗功率、时间组合试验，为蕨麻及其他根茎类干食材、药材超声清洗提供参数支持。

蕨麻；超声波清洗；组合

1、蕨麻（Potentilla anserina L.）及加工前的清洗问题

蕨麻，为蔷薇科委陵菜属植物鹅绒委陵菜，又叫曲尖委陵菜、延寿草，属多年生草本植物。藏语名“戳玛”，藏医称“卓老沙曾”。通常所说的蕨麻是指鹅绒委陵菜的膨大块根，又叫“人参果”，藏民地区作为一种高档的食材或作为礼品馈亲友，或作为佳肴招待客人，或喜庆佳节自家食用。《西藏经济植物》载：“全草入药，收敛止血、止咳利痰、治各种出血及下痢。块根入药，有健脾益胃、生津止咳、益气补血、滋阴养肾之功效；主治营养不良、病后贫血、脾虚腹泻、肾虚气亏等病症［1］” 另有报道：蕨麻具有治疗黄疸性及病毒性肝炎的功效［2］。蕨麻，既是一种浓香甜美的食品［3］又可作为药物用来治病强身健体，极具开发功能食品的潜力。但干蕨麻因为皱缩、不规整，污垢藏于缝隙，清洗难度大，直接影响蕨麻的食用、加工和开发。

超声波以其清效率高而广泛应用于各种工件、玻璃仪器及医疗设备的清洗。本文基于文献研究的基础上进行超声波清洗干蕨麻试验研究。

2、基于文献研究的超声波辅助清洗蕨麻试验参数确定

超声波清洗主要参数为超声波频率、功率、清洗时间和清洗液及其温度。

2.1 超声波辅助清洗蕨麻试验的频率确定

目前，超声波清洗机的工作频率根据清洗对象，大致分为三个频段:低频超声清洗（20～50kHz）、高频超声清洗（50～200kHz）和兆赫超声清洗（700～1000kHz）。低频超声清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合强度高的场合；高频超声清洗适用于计算机、微电子元件的精细清洗；兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、硅片及薄膜等的清洗［4］。显然，清洗蕨麻应选择空化阈值低、超声波频率范围为在20～50KHz之间的低频清洗；又因，40KHz左右的超声波频率在相同声强下产生的空化泡数量比频率为20KHz时多穿透力强，宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件、清洗污物与被清洗件表面结合力较弱的场合［5］，蕨麻类似于“表面形状复杂或有盲孔的工件”、其表面的污物与蕨麻表面结合力不比工件上的油污牢固，属于结合较弱的场合。所以，干蕨麻超声波清应选择的频率为40KHz。

2.2清洗液温度选择

每一种液体都有一空化活跃的温度，但蕨麻作为食物，应以水作为清洗剂。关于水的超声空化最活跃的温度，有几种不同的说法，即：超声波清洗温度通常在40～60℃［6］、60℃左右［7］、30～40℃时空化效果最好［8］。从文献研究来看，以水作为清洗液时，从30～60℃范围内都有较好的空化效果。本试验以30℃、40℃、50℃和60℃四种不同的水温进行蕨麻超声波清洗试验，从中获得最佳清洗水温以及水达到最佳空化效果时的最低水温。

2.3 功率确定

超声清洗效果主要取决于空化作用，以水做清洗液，空化作用的产生与超声波强度有关。通常情况下，功率密度超过1/3W/cm2时，超声波强度越大，空化作用越明显，清洗作用越好［9］；超声波清洗功率要根据清洗对象的形状复杂程度，在0.5～2.0W/cm2功率范围内选择［10］；因此选择清洗机应考虑功率密度为1/3～2.0W/cm2之间。本实验选用昆山市超声有限公司出品:KQ-250DE型数控超声波清洗器，其工作频率40KHz，功率为250W（清洗面积为320mm*240mm）经计算功率密度为0.267W/cm2，达不到每平方厘米1/3W，试验功率只能设置为100%。

2.4 清洗时间的确定

清洗时间长，洁净度较好，但时间太长，有可能造成蕨麻中营养、功效成分的流失和能源浪费。据韩军［11］研究，在超声波清洗机功率满足的情况下，清洗玻璃、金属工件的时间应在1.5～5.0min之间。蕨麻吸声大、超声波传导有延迟和衰减，本实验使用超声波仪器的功率密度偏低，因此清洗时间应该在5.0min以上。

3、试验

3.1 试验设计

本试验以清洗后肉眼看不到蕨麻表面存在影响食用的污物为目标，达到要求为“+”，达不到要求为“-”；设5min、10min、20min、25min四种清洗时间；清洗液（水）的温度分别为30℃、40℃、50℃和60℃。每一种条件组合进行5次平行试验，取平均清洗结果记录如表一。

3.2 试验结果

表一:干蕨麻每份清洗量为100g、以水作为清洗液清洗干蕨麻试验清洗情况记录表

从试验结果来看，本实验除了清洗液的水温60℃、清洗30min能达到感官要求的清洗效果外，其余组合条件均难以达到理想的清洗效果。如果，单纯靠提高清洗液温度达到理想的清洗效果就有可能造成蕨麻水溶性有效成分的流失。所以，必须对上述试验时间参数进行调整合后重新做试验。清洗液（水）温度仍为：30℃、40℃、50℃、60℃四个水平，时间调整为：30min、40min、50min、60min。5次平行清洗结果记录平均结果如表二。

表二：干蕨麻每份清洗量为100g、以水作为清洗液清洗干蕨麻情况记录表

3.3 结论

以频率为40KHz功率为250w的超声波清洗干蕨麻：

a.清洗水温与清洗所需要的时间成为负相关，水温越高，所需要的时间越短，水温越低所需要的时间越长；水温60℃清洗时间最短，需要时间30min；

b.只要将自来水加热到30℃以上，清洗50-60min之内都可以达到清洗的目的；

c.在蕨麻加工过程中，可以通过调整超声波清洗温度满足清洗速度的需要；需要快速清洗，就要提高清洗液的温度；后续加工速度比较慢，则降低清洗温度。

4、建议

从试验过程来看，超声波在清洗蕨麻及类似的根茎类材料方面具有时间短、耗水少、水溶性物质流失少的极大优势。清洗形状复杂的根茎类干食材、药材应该选用频率应为40KHz的超声波清洗机，其功率密度如果在0.5～2.0W/cm2范围内可调，则可得到更为理想的清洗效果。

[1]陈惠清，张瑞贤，黄璐琦等.藏药蕨麻的文献考察[J],中国中药杂志，2000, 25 (5), 31-34.

[2]李仙义，袁海龙，刘玉波，等.蕨麻提取物中大孔树脂残留物的顶空进样法分析研究[J].时珍国医国药，2004, 15(8):181-185.[3]张瑞贤，邵丽苹，土敏等藏药蕨麻经济价值和民俗意义[J]中国中药信息杂志，2000, 7 (6),53-54.

[4] [7]李雅莉.超声波清洗的原理和实际应用[J], 清洗世界2006, 22 (7 ): 31-35.

[5]林仲茂.超声波清洗机质量和清洗效果若干问题探讨[J],净洗技术.2003,04:16-18.

[6]杜培松.一种绿色的化工清洗法----超声波清洗法[J] 川化.2005,1:35-36.

[8] [10] [11]韩军.超声波清洗工艺 金属加工冷加工[EB/OL].( 2011-14-01)[1016-01-06]http://www.metalworking195p.com

[9]李雅莉.超声波清洗的原理和实际应用[J], 清洗世界2006, 22 (7 ): 31-35.

UITRSONIC CLEANING MACHCHINE CLEAN THE POtENTILLA ANSERINA RESEARCH

LIU Shu-mei1LI Fang-rong1LIU Feng-xia1Chen Jun2
（1.Department of Biochemistry， 2.Department physics and electronic engineering， Dingxi Teachers’ College， Dingxi 743000， China）

The Potentilla anserina Both medicine and food， dried products serious shrinkage， dirt hidden in the gap， before eating，processing is very difficult to clean， the commonly used manual， mechanical rubbing clean easily resulting in the loss of nutrients.Based on the literature research， on the basis of the senses after cleaning requirements as the goal， not cleaning fluid with tap water， the use frequency of 40 KHz low frequency ultrasonic cleaning machines， cleaning fluid temperature of composite test， cleaning power， time， for the Potentilla anserina and other root crops dry ingredients， medicinal material support the parameter of ultrasonic cleaning.

Potentilla anserina；Ultrasonic cleaning；combination

S631.2；S634.3

A