民以食为天，蔬菜富含人体所需的多种维生素、矿物质、膳食纤维和碳水化合物等，是平衡膳食的重要组成部分。我国蔬菜资源十分丰富，2015年蔬菜种植面积为2200万公顷，总产量达7.69亿吨，人均占有量超过500 kg，位居世界第一。食以安为先，随着人们生活水平提高，市场对于无公害、有机蔬菜的需求日益强劲，蔬菜采后加工处理技术迅猛发展，因此研制智能、高效、节能蔬菜加工设备前景十分广阔［1-2］。
重庆蔬菜配送清洗是蔬菜加工过程的关键环节之一，对蔬菜的品质至关重要。此环节主要去除蔬菜表面的泥沙、虫卵、残留农药、毛发等杂质，为后续加工或直接食用提供干净、优质的菜源［3］。据资料统计，发达国家90%以上的蔬菜在采摘后进行清洗加工，而我国不足20%。这导致我国蔬菜采后损失率高达30%，而发达国家低于5%；且我国蔬菜采后的价值与采摘时的自然产值比为0.38:1，而日本和美国分别达到了2.2:1和3.7:1。因此，对采后的蔬菜进行清洗加工，有利于延长保质期，增加农产品产值［4-6］。
通过对我国现有的主要蔬菜清洗技术进行归类分析，比较国内外蔬菜清洗设备的特点，研制符合中国特色的智能、高效、节能蔬菜清洗设备［7-9］。
1 研究现状
我国蔬菜清洗技术研究始于20世纪90年代，目前市场上蔬菜清洗设备众多，根据采用的清洗技术将其划分为传统清洗机和新型清洗机。传统清洗机主要通过物理摩擦作用机械力去除蔬菜表面的杂质，包括滚筒式清洗机、毛刷式清洗机、气浴式清洗机、水流式清洗机等；新型清洗机主要利用超声波空化作用和臭氧气泡清洗去除蔬菜表面杂质，兼有杀菌、降解残留农药的作用［10-11］。
1.1 传统蔬菜清洗设备
传统蔬菜清洗设备主要通过摩擦、水流、气泡等与物料相互间的耦合作用力，去除蔬菜表面的泥沙、虫卵、毛发等杂质。根据被清洗对象，传统蔬菜清洗机又可分为整菜清洗机和鲜切菜清洗机。
1.1.1 整菜清洗机
整菜清洗机主要采用滚筒清洗和毛刷清洗方式，为增强清洗效果，常增设喷淋冲洗装置，通过滚筒、毛刷、喷淋等与物料间相互作用去除蔬菜表面杂质，然后进行榨汁、切丝、切丁等加工，主要用于胡萝卜、白萝卜、黄瓜、土豆、苦瓜、莲藕等根茎类或瓜果类整菜清洗。此类清洗设备机械结构简单、清洗作用力强、清洗效果好，但清洗过程物料受损伤较严重，极易腐烂变质，保质期非常短。整菜清洗完毕后，直接进行粉碎榨汁或切制，所以物料损伤对蔬菜品质和保质期影响较小，但不适于蔬菜清洗后直接进行保鲜贮藏。这两种清洗方法的作用机理比较简单，因此研究设备的机械结构现状，对机械结构进行优化、探寻新工艺和新材料具有重要的指导意义。
重庆蔬菜配送滚筒式清洗机主要由滚筒、注水装置、传动装置等组成，如图1所示。将物料置于滚筒内，滚筒旋转带动物料翻转，通过滚筒与物料、物料相互间的摩擦，将物料表面的杂质脱落，然后用水浸洗或喷淋冲走［12-15］。袁巧霞等研制的GL-I型根茎类蔬菜清洗机，是我国最早的滚筒式蔬菜清洗设备，沿滚筒长度方向设有喷水管，滚筒截面为六边形，能增强物料与滚筒的撞击作用，但同时增加物料受损伤的情况；滚筒板条采用横向焊接，能减少滚筒的扭曲变形，但阻碍物料在滚筒内向出料口方向运动。姜珍等研制的蔬菜清洗机，滚筒内沿轴心线方向设有一条长形圆毛刷，与滚筒转向相反，同时采用浸泡、刷洗、喷淋清洗三种工艺，清洗效果好，但同时对物料的损伤比较大，叶类菜极易被毛刷刷烂。李东设计的滚筒式果蔬清洗机，滚筒为筛网式结构，且内部均匀布置毛刷，物料清洗完毕从出料口进入水池，能减少物料受损伤情况；采用摩擦轮驱动，支撑导轮采用橡胶材料，运转平稳、噪声小；但耗水量比较大，缺少水过滤循环装置。
目前，此类清洗设备采用的毛刷较硬，长度也较短，导致物料易受损伤，且对于稍有弯形的胡萝卜、红薯、莲藕或有凹坑的土豆等清洗时效果较差，建议选用长软的毛刷进行清洗［16-18］。葛传奇等研制的清洗去皮机，清洗槽呈U型，其两侧均匀设有多个毛刷，毛刷穿过清洗槽并转动，对清洗槽内的物料进行刷洗、翻转，去除杂质和表皮。该设备仅靠毛刷对物料进行清洗去皮，物料表面凹陷处不易清洗干净，且清洗槽中间的物料清洗效果差。王保忠等研制的土豆连续磨皮清洗机，清洗槽为圆形，其内壁边缘设有多根纵向排列的毛刷，物料在绞龙的作用下向前推进，能实现连续清洗，工作效率高，但毛刷采用圆形方式布置，会导致中间物料清洗不到或清洗效果不佳。丁建军等研制的莲藕去皮去泥毛刷装置，多根毛刷组成U型清洗腔，且毛刷相间大小不等，组成凹凸连续波浪形行状，能有效清洗莲藕连接处，清洗效果好，但清洗作用力较小，工作效率低。
1.1.2 鲜切蔬菜清洗设备
鲜切菜是指新鲜蔬菜经采摘、整理切割、清洗杀毒、脱水、包装等处理后制成的可直接烹调或食用的菜制品，具有品质新鲜、可食率高、食用安全方便、货架期长等优点，备受消费者青睐。
鲜切菜清洗设备主要采用气浴清洗和淹没射流清洗方式，通过水流、气泡等与物料相互间的耦合作用力，去除蔬菜表面杂质，适用于叶类、根茎类、瓜果类等切制后尺寸较小的蔬菜清洗。此类清洗设备对物料清洗作用力比较柔和，物料受损伤小，蔬菜清洗后能有效延长保质期，并且易实现连续化生产，工作效率高。但蔬菜经切制后再清洗存在如下问题：土豆、莲藕等切制后清洗过程会产生大量淀粉、黏着物，需要大量换水，用水量大，建议分级分槽清洗，切制后先进行浸泡去除淀粉、黏着物，再进行清洗；黄瓜、莴笋等切制后进行清洗过程，细胞内会浸入很多水分，且在后续离心脱水过程不易去除，包装后会慢慢渗出，严重影响蔬菜保质期；洋葱切制后进行清洗，消毒液中一些物质会和洋葱发生化学反应，导致洋葱失去原有味道，影响食用时口感；叶类菜切制后清洗过程黏结在一起，或黏结在传送带上。这两种清洗方法的作用机理比较复杂，目前市场上鲜切蔬菜清洗设备种类众多，但质量层次不齐，因此研究影响此类设备清洗效果的关键因素及其交互作用具有重要的现实应用意义。气浴式清洗设备主要由清洗槽、风泵、喷气装置、机架等组成。
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