基于超聲波的中藥材清洗機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

戴青鋒

摘 要 作為關(guān)系到廣大人民群眾生命健康的重要內(nèi)容，食品質(zhì)量安全一直是社會(huì)大眾廣泛關(guān)注的內(nèi)容。傳統(tǒng)的中藥材清洗機(jī)產(chǎn)品通常選擇滾筒式、噴淋式以及毛刷式等等方案，本身存在適用性不理想、清洗盲區(qū)以及損傷大等問(wèn)題。超聲清洗技術(shù)本身是一項(xiàng)便捷、不存在二次污染的技術(shù)，其在中藥材清洗機(jī)方面具有極大的應(yīng)用潛力。鑒于此，本研究針對(duì)基于傳統(tǒng)超聲波的中藥材清洗機(jī)提出幾點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，全面探討了超聲波與臭氧結(jié)合的中藥材清洗機(jī)設(shè)計(jì)，旨在為相關(guān)研究提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞 中藥材清洗機(jī)；超聲波；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào) TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）15-0139-01

傳統(tǒng)中藥材清洗機(jī)本身存在功能單一、能耗高、效果差以及適應(yīng)性不佳等問(wèn)題，并且難以有效分解殘留農(nóng)藥、殺菌滅菌。最大程度清理污物，同時(shí)使得病菌、農(nóng)藥殘留滿足相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，就成為中藥材清洗機(jī)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。基于超聲波的中藥材清洗機(jī)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大幅減少病菌、農(nóng)藥殘留的目標(biāo)，通過(guò)聯(lián)合臭氧進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，則能夠進(jìn)一步提升清洗的質(zhì)量，更好的滿足廣大人民群眾對(duì)于食品質(zhì)量的要求[1]。

1 結(jié)構(gòu)分析

具體來(lái)說(shuō)，基于超聲波與臭氧結(jié)合的清洗機(jī)主要是通過(guò)柜體、控制系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、抽樣系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)以及清洗槽等部件共同組成。通過(guò)防水板，能夠?qū)⒐耋w劃分為兩個(gè)箱室，防水方面使用的電器元件應(yīng)當(dāng)放置于和清洗槽子完全相隔的同一個(gè)箱室當(dāng)中。高、低水位傳感器依次安裝在清洗槽側(cè)面對(duì)應(yīng)的高度中，在針對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的同時(shí)，為整個(gè)控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的信號(hào)；溢流口一般設(shè)置在清洗槽側(cè)面，并需要與出水口進(jìn)行連接；兩個(gè)噴頭安葬在清洗槽側(cè)面，并且需要采用錯(cuò)位的方式進(jìn)行安裝，通過(guò)進(jìn)水電磁閥針對(duì)噴水實(shí)施控制；對(duì)應(yīng)的4個(gè)臭氧分布器依次安裝在清洗槽底部位置的四個(gè)角落，利用臭氧氣管來(lái)進(jìn)行連接；10個(gè)超聲波換能器分別安裝在清洗槽底部位置，通過(guò)電線來(lái)進(jìn)行連接[2]（見(jiàn)圖1）。

2 部件選擇分析

1）超聲波。（1）超聲波換能器。一般來(lái)說(shuō)，換能器一般選擇工業(yè)方面較為常見(jiàn)的夾心式壓電換能器，具體電功率容量通?？刂圃?0～100W之間。螺桿選擇高強(qiáng)度螺栓鋼制造；前蓋板選擇率輻射椎體進(jìn)行制作，主要目標(biāo)在于提升輻射工作的效率；壓電陶瓷環(huán)片通常選擇錯(cuò)欽酸鋁；后蓋板則主要選擇普通鋼制作[3]。（2）超聲波發(fā)生器。針對(duì)超聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，必須要參考換能器具體的相頻、阻抗以及幅頻等因素，必須要保障匹配的合理性，使得換能器對(duì)應(yīng)的效率得以最大化提升。實(shí)際使用進(jìn)程中，換能器工作的頻率通常會(huì)受到荷載功率、液體溫度以及水位深度等相關(guān)因素的影響，因此只有保障超聲波發(fā)生器對(duì)應(yīng)的工作頻率密切跟隨換能器工作頻率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，才可以有效保障工作的效率與質(zhì)量[4]。

2）臭氧發(fā)生系統(tǒng)。本研究主要是基于電解水生成臭氧的理論來(lái)開(kāi)展研究，通過(guò)該理論能夠有效解決傳統(tǒng)高壓電暈法所引發(fā)的氮氧化合物，使得中藥材清洗的效果得以有效保障。一般來(lái)說(shuō)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)主要是通過(guò)臭氧分布器、單向閥、氣泵、連接軟管以及臭氧發(fā)生器等共同組成。利用電解水式臭氧發(fā)生模塊的設(shè)置，能夠針對(duì)二次蒸餾水實(shí)施電解處理，生成臭氧。

3 清洗流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

超聲波與臭氧結(jié)合的中藥材清洗機(jī)主要包含兩種工作方式，分別為手動(dòng)與自動(dòng)。手動(dòng)狀態(tài)下，能夠根據(jù)流程相關(guān)要求，分別獨(dú)立開(kāi)啟出水電磁閥、進(jìn)水電磁閥、超聲波發(fā)生器以及臭氧發(fā)生器；自動(dòng)狀態(tài)下，則能夠依照提前設(shè)計(jì)的流程，針對(duì)各個(gè)電器元件進(jìn)行啟閉操作，使得整個(gè)清洗完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。自動(dòng)狀態(tài)主要包括噴淋漂洗、超聲臭氧清洗和二次噴淋這幾個(gè)流程，具體根據(jù)以下流程來(lái)開(kāi)展。

1）噴淋漂洗。啟動(dòng)進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2以及出水電磁閥，臭氧與超聲波此時(shí)并不需要開(kāi)啟。基于自來(lái)水產(chǎn)生的壓力，針對(duì)蔬果表面的油污、塵土等雜質(zhì)進(jìn)行清理，一般時(shí)間控制在t1。

2）超聲與臭氧結(jié)合清洗。進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2保持開(kāi)啟的狀態(tài)，而出水電磁閥則需要關(guān)閉，等到低水位傳感器感應(yīng)到水位之后，臭氧與超聲波同時(shí)啟動(dòng)。在高水位傳感器感應(yīng)到水位之后，將進(jìn)水電磁閥完全關(guān)閉，在保持t2/n之后，分別交替啟動(dòng)進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2，具體開(kāi)啟時(shí)間為t，分別為1次。在t2/n之后，再次交替啟動(dòng)進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2，進(jìn)行n次反復(fù)循環(huán)。在上述整個(gè)循環(huán)進(jìn)程中，噴頭均定期噴灑對(duì)應(yīng)的干凈水源，當(dāng)液面達(dá)到對(duì)應(yīng)高度之后，能夠直接從溢流口排出各種污物，避免整個(gè)清洗流程結(jié)束之后，各種漂浮物引發(fā)二次污染的現(xiàn)象。正如上文所述，進(jìn)水噴頭選擇錯(cuò)位安裝的方式，通過(guò)間歇式的噴水能夠讓整個(gè)清洗液呈旋流的狀態(tài)，使得臭氧能夠進(jìn)行有效的溶解，進(jìn)一步提升滅菌的效率，并且相應(yīng)的水流壓力能夠促使根莖類(lèi)、塊狀類(lèi)中藥材在整個(gè)過(guò)程中進(jìn)行持續(xù)性的翻滾，各個(gè)面均能夠被超聲波源進(jìn)行清洗，保障清洗過(guò)程不存在死角[5]。在使用超聲波進(jìn)行清洗的進(jìn)程中，倘若清洗液攪動(dòng)幅度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致超聲波強(qiáng)度受到干擾，所以兩個(gè)進(jìn)水電磁閥交替開(kāi)啟時(shí)間要避免過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象，通?？刂圃?s～5s之間，僅僅進(jìn)行短暫的水流旋轉(zhuǎn)之后能夠馬上恢復(fù)到平靜的情況，使得超聲波清洗的成效得以顯著提升。

3）排水及二次噴淋。關(guān)閉進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2，出水電磁閥開(kāi)啟之后進(jìn)行排水，等到低水位傳感器感應(yīng)到水位之后，臭氧與超聲波完全停止。然后再次啟動(dòng)進(jìn)水電磁閥1、進(jìn)水電磁閥2，針對(duì)根莖類(lèi)、塊狀類(lèi)中藥材實(shí)施二次噴淋漂洗處理，避免各種殘留、污物存在沉積的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，二次噴淋漂洗的具體時(shí)間控制在t3。

4）清洗結(jié)束。當(dāng)?shù)诙螄娏芷赐瓿芍?，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，然后通過(guò)語(yǔ)音來(lái)提示清洗工作完成。

4 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)優(yōu)化之后的臭氧與超聲波結(jié)合，能夠進(jìn)一步提升根莖類(lèi)、塊狀類(lèi)中藥材清洗的質(zhì)量，不但能夠針對(duì)各種污漬進(jìn)行有效的清除，同時(shí)能夠有效解決細(xì)菌、農(nóng)藥殘留情況，并且整個(gè)過(guò)程中均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。相信隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，再加上工藝、流程的調(diào)整優(yōu)化，未來(lái)中藥材清洗機(jī)必然能夠得以更好的應(yīng)用發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉玲，甘俊麗，張世華，等.超聲波清洗機(jī)清洗效果監(jiān)測(cè)方法及影響因素[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，2016（6）：603-604.

[2]吳燕，金光遠(yuǎn)，崔政偉，等.一種果蔬清洗機(jī)數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2015（12）：1308-1314.

[3]李東.滾筒式果蔬清洗機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械工程師，2015（8）：154-155.

[4]呂梅青.超聲波清洗機(jī)對(duì)管腔類(lèi)器械的清洗效果與評(píng)價(jià)[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2013（24）：130-131.

[5]張良棟，廖映華，王春.一種新型金屬線材帶材在線超聲波清洗機(jī)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程，2012（5）：88-91.endprint