Orobinsky M Giyevskiy,V,V P Tarasenko,Chernyshov

D O Kurilov

沃罗涅日国立农业大学命名的皇帝彼得大帝,1,

Mitchurina Av,沃罗涅日,394087年,俄罗斯

电子邮件:aleksej.gievskij@mail.ru

实体化的谷物清洗机的基本方案设计

1 概述

粮食是人们日常生活中必不可少的食物，少量的粮食人工清洗就可以了，但是如果对粮食的需求量是大批的，人工的清洗就显得有点供不应求了，并且，在现今大量使用农药、各种化学保鲜剂及防腐剂、各种生长激素的时代，每个家庭在这之前完全处于一种无抵抗的状态，只能被动接受，每天都处于一种被农药等化学药品毒害的过程中，如各种癌症与心血管疾病都与长期摄取了过量的农药及各种化学药品有关，现在有了粮食清洗机，就可以使每个拥有她的家庭有了一种先进的防护手段，在这一生中可以少吃很多农药及各种化学药品，可以少得很多疾病，人的一生只有生命的健康是无价的，所以，粮食清洗机械的设计是迫在眉睫的，本文主要介绍了现在的一些典型的粮食清洗机械，以及国内在粮食清洗方面做出的一些成就和今后的发展，然后根据这些机械的特征对如今的清洗机械做出结论，找出共性和不足，从而根据这些共性和不足做出全新的机械，通过本文还能了解到各种粮食清洗机械的构造和参数，对今后的研究会很有帮助。

随着我国经济体制改革的深入和经济的发展，人们生活水平日益提高，生活节奏加快，人们已不满足粮食鲜吃的单一形式，迫切需要营养丰富、经济实惠、卫生安全、富有风味、方便实用、装潢考究的各类粮食加工系列食品。粮食水果是人类平衡膳食的重要组成部分，富含人体必须的多种维生素和矿物质、膳食纤维、碳水化合物[1]。专家们预言，21世纪粮食加工系列食品将是今后粮食产品的重要发展方向，也是解决粮食淡旺矛盾的有效途径[2]。L流行病学研究表明，增加粮食水果摄入量可减少患癌症的风险。哈佛大学研究表明：增加粮食摄入特别是深绿色叶菜，可以增加血液中叶酸浓度，从而减少患大肠癌的风险[3]。近年来粮食加工产品量日益增大，这就需要有其相应的生产设备。任何粮食在进行深加工前首先必须进行清洗，因为粮食表面一般都附有泥土、沙子和污物，特别是根米粒粮食的表面带有较多的泥土，必须洗得十分干净才好对其进一步加工。目前我国粮食清洗设备虽然有一些，但用于根米粒粮食清洗的并不多，加之各种设备的局限性，用于实际生产的就更少了，大部分粮食加工厂都采用人工清洗，劳动条件差，劳动强度大，机械化程度很低[4]。现有的粮食清洗机有振动喷淋式和滚筒式两种粮食清洗技术中，水流清洗和气泡清洗已经成为最常见的方式，但在生产和技术开发方面，我国自行生产的设备与国外先进设备相比仍有很大差距，在相关理论的研究上也远远不够[5]。

2国内的典型粮食清洗机械

2.1滚筒式米粒清洗机

伊明•买买提，沈卫强，李忠新设计了6GX—800型滚筒式米粒清洗机，它主要由筛筒、传动装置、喷淋装置，机架、水箱、电机、进出料斗等组成，采用了带螺旋板和毛刷的清洗滚筒，传动采用蜗轮—蜗杆传动形式，具有启动平稳、工作可靠、效率高等特点，适合红枣、杏干、葡萄干等米粒的清洗加工。该机的优点是使用可靠、故障率低、清洗效果好、循环节水，是米粒加工企业理想的配套机具[6]。李忠新、杨军、韩小军、洪英等人设计了6YX-800型米粒高压喷淋清洗机，适用于葡萄干、杏肉、大枣、枸杞等米粒的清洗加工。该机结构简单，操作方便，设备可靠性强，特别适合于中小米粒加工企业和个体果农使用[7]。张卓林等人设计研制出了XDJ-A系列豆类清洗机，它的工作原理是豆子落入水洗槽后，使其沿挡板在两根螺旋推进器和水的作用下，从一端向另一端移动，靠水的冲刷和豆子间的摩擦除去污物。水槽下部有一层筛网，使泥沙通过筛网沉入水槽底部即时排放掉。洗净的豆子通过出料泵进入分离器，将水和豆子分别排出，回水循环使用。水槽上部有溢流口，是漂浮在水面上的空壳、杂草之类得以排放。经试用效果很好[8]。姜珍，彭三河设计了一种粮食清洗机，它主要由冲刷水系统、传动系统、电控系统、料斗、滚轮、机架、滚筒、毛刷等组成。由于该机采用了浸泡、洗刷、喷淋的清洗工艺，因此对物料的清洗效果十分理想，从试验情况来看，土豆、胡萝卜、生姜、红枣、苹果、桔子等的清洗都非常令人满意。但该机有一定的局限性，不适用于叶菜类粮食，因为叶菜在滚筒中会被毛刷刷烂[9]。

综上所述，粮食的清洗效果，取决于清洗时间、机械力的作用方式以及清洗水的pH值、硬度和矿物质含量等因素的影响。添加表面活性物质可以大大提高清洗效果。选择清洗工艺时，在考虑如何提高清洗效果、达到作业要求的同时，还要考虑避免使粮食原料产生机械损伤[10]。

2.2超声波臭氧组合粮食清洗机

超声波臭氧组合清洗机主要由清洗槽、超声波系统，臭氧系统、进出水系统、控制系统、柜体等组成，如图ｌ所示。防水板将柜体隔成两个箱室。其中要求防水的电器元件（包括控制系统、臭氧发生器、超声波发生器）位于与清洗槽相隔开的同一箱室。１０个超声波换能器牯结在清洗槽底部，并通过电线与超声波发生器连接；４个臭氧分布器分别设置在清洗槽侧壁底部四角，通过臭氧气管与臭氧发生器连通；两个喷头相向错位设置在清洗槽侧壁上，分别由两个进水电磁阁控制喷水；排水口设置在清洗槽底部，由出水电磁阀控制排水；清洗槽侧壁上还设有溢流口，与出水几直接相通；高、低水位传感器设置在清洗槽侧壁不同高度处．用于监测水位高度，并给控制系统提供决策信号。

1.控制系统 2.臭氧气管 3.臭氧发生器 4.超声波发生器 5.隔离板 6.进水电磁阀 7.进水电磁阀 8.出水电磁阀 9.水管 10.超声波换能器 11.柜体 12.臭氧分布器 13.溢流口 14.喷头 15.清洗槽 16.喷头 17.高水位传感器 18.低水位传感器 19.台面

图1超声波臭氧组合清洗机结构简图

2.3喷刷式水果清洗机

水果清洗机由进料斗、清洗池、沉淀池、毛刷、水喷头、水泵、出料翻斗和机架等构成；３个刷辊呈“品”字状分布，在辊轴上毛刷被缠绕成螺旋状，刷辊和出料翻斗的工作间用隔离板分开，形成两个相对独立的空间，隔离板的下部开设水流通道且装设滤网；隔离板上均开设小孔，喷头装在出料翻斗的正上方。喷刷式水果清洗机见图2.

1.机体 2.滤网 3.下刷辊 4.水果 5.上刷辊 6.进料斗 7.隔离板 8.水喷头 9.出料翻斗 10.水果出口 11.水面线 12.沉淀箱 13.清洗池 14.清洗池

图2喷刷式水果清洗机

工作原理

工作时，上、下3个辊同时作同相或反相旋转运动，下两个辊带动水体形成 涡流且在清水池1和清水池2之间经滤网进行循环流动；水果则从进料斗６进入清洗池１中，直接掉落在下两毛刷辊上；在螺旋毛刷的推进和水流的共同作用下，水果依序向前运行的同时绕自身轴线旋转，完成对水果周身污物的清洗；当水果由清洗池１穿越隔离板６到清洗池２后，由出料翻斗９直接将水果捞起，水果随翻斗顺时针运行与水体逐渐脱离；当水果运行到水喷头８下方时，高压水对水果再次进行喷淋冲洗，最后水果从出口１０被送出机体。

2.4新型粮食超声波清洗设备的研发

超声波清洗设备主要由超声波发生器、超声换能器和清洗槽3个部分构成，其结构如图3所示。超声波发生器将市电转换成超声频电能并馈送给超声换能器，超声换能器将高频电振荡信号转换成同频率的机械振动，并通过清洗槽底板向清洗液体中辐射超声波。清洗槽是一种用来盛装清洗液和被清洗物的容器。一般被清洗物放在专用网孔框中或者专用支架上并悬于清洗液中，从而避免清洗物直接压在清洗槽底板上。清洗槽一般用耐腐蚀而且透声的不锈钢板制成。超声换能器通常用专门的胶直接粘在清洗槽底板上，或者根据清洗要求粘在清洗槽壁上。根据不同的清洗要求，清洗槽上还可以安装加热和温控装置以及冷凝、蒸馏回收和循环过滤等附加设备。

1.清洗液 2.清洗槽 3.超生换能器 4.机壳 5.超声波发生器

图3超声波清洗设备示意图

3粮食清洗机械的发展分析

3.1 国内外粮食清洗机发展现状分析

目前国内大多以电离臭氧对粮食进行洗涤为主。粮食清洗机是一部在底部安装有臭氧发生器的清洗机器，主要用于清洗粮食和水果。

原理是在洗菜机工作时，给臭氧发生器供电，臭氧发生器产生臭氧，由臭氧泵通过臭氧管输送到洗菜机的洗涤桶中，在洗涤桶中与水机接触，溶解在水中形成臭氧水，具有很强的杀菌、消毒，降解农药作用。

臭氧的作用： 　　1、分解农药和激素和毒素：臭氧具有极强的氧化性，迅速氧化农药和激素分子链，使农药和激素变成稳定的无机化合物； 　　杀菌、消毒：臭氧中单原子具有极强的渗透性，迅速氧化细菌和病毒的细胞壁，生成无机化合物，起到杀菌、消毒的目的； 　　2、分离重金属离子：臭氧中的氧原子能够把溶于水的重金属离子氧化成不溶于水的无毒高价化合物，沉淀分离出来； 　　3、保鲜、除臭功能：用臭氧水洗过的粮食，或用臭氧气体吹过的粮食，可延长保鲜期2—3倍，臭氧气体可以除去卫生间难闻的气味，除厨房内的鱼腥味、米发霉的气味。

因为较复杂，所以费用较高，现在在国内还不是很普及，而且外国的研究比国外发达国家也晚很多。

3.2国内粮食清洗机存在的问题

粮食上残留的农药已对人们的健康构成极大的危害,是造成心血管病,癌症的罪魁祸首，特别近年来，随着人民生活水平的提高，健康意识越来越强，消息者也越来越关注食品安全卫生的问题，所以人们选择用粮食清洗机，可是粮食清洗机的曝气头脱落了，输气管掉出后，粮食清洗机产生的气体弥漫开来，会让人感觉不舒服，我们用实验看看粮食清洗机对于我们人体是否有害。

一、研究过程

（1）测定小功率粮食清洗机在单位时间内产生气体的体积。

（2）采用化学中常用的目视比色法对该机所产生的气体中是否含有二氧化氮进行检测。

（3）测定水中氮氧化物含量的变化，以及水中含氧量的变化。

（4）观察粮食清洗机产生的气体对植物的影响。

（5）观察粮食清洗机产生的气体对动物的影响等六个实验。

二、研究结果

（1）实验证明，粮食清洗机产生的臭氧对动、植物是肯定有害的，只是大小的问题。通过观察富贵竹的变化可以发现，有害气体对富贵竹的伤害与气体的浓度成正比。鱼实验表现出粮食清洗机产生的气体对水中的生物也有伤害。通入粮食清洗机产生的气体的鱼背部变得半透明，而且大部分鱼的腮盖能在较长时间内保持不动，这就说明鱼在那时停止了呼吸，时间长了对鱼来说是致命的，虽然臭氧是氧气产生的，但是臭氧不适合于人与动物的呼吸。由此可以证明粮食清洗机产生的臭氧浓度越高，对人的伤害也肯定会越大。

（2）粮食清洗机产生臭氧的同时还产生了有害的氮氧化物，其浓度越高，危害越大。

（3）活氧水中硝酸盐的含量与通入粮食清洗机产生的气体的时间成正比，时间越长，浓度越高，所以人们在饮用活氧水的同时，也不可避免地饮进了有害的硝酸盐。

3.3粮食清洗机的发展趋势

利用臭氧的杀菌消毒原理，把臭氧技术应用到“粮食解毒清洗机”产品中，成功开创了家电新品类产品，针对粮食表面农药残留、细菌、重金属，创新实现“鲜活”五重净化：

1、高效降解农药：通过臭氧O3直接破坏农药的化学键，高效降解农药残留，安全更放心。

2、有效杀灭细菌：通过臭氧O3破坏细菌的生物结构，使其无法存活，严防病从口入。

3、快速去除重金属：重金属微粒本身不会附着在粮食上，而是靠一些有机粘液才能附着在上面，臭氧可以直接氧化掉这些粘性物质，从而使金属微粒脱落，有效去除粮食表面重金属离子。

4、360°自动清洗：特有涡流喷淋专利技术，全方位清洁粮食，对粮食进行360°的彻底清洗。

5、粮食全程保鲜：臭氧O3全方位呵护粮食，维护水粮食菜的天然本质，使粮食鲜美脆口

臭氧的好处多多，以后电离臭氧为原理的粮食清洗机必然成为发展趋势。

4结论

随着人们生活水平和健康意识的不断提高，人们对于食品安全的要求也越来越高。众所周知，粮食水果等食品上面都有农药残留，食用这些被污染的食品会对人的健康带来极大的危害！目前粮食污染的情况十分严重，或多或少都含有甚至严重含有超过国家标准的农药残留及病毒、细菌。尤其是大棚里的反季节菜，因大棚温度高，虫害易发生和蔓延，菜农就会超量喷洒农药，使粮食中的毒性剧增，人们还缺乏对粮食、水果被污染的认识。日常生活中，在食用时没有采取一些有效方法清除、或使用方法不当、或草草地处理一下。这样一来，还是没有除去或未完全除去粮食、水果中农药残留。 我们怎么办？现在一种全新的、清除率远远高于国家标准又能清洗粮食的西莱生鲜食品全能清洗机来了！