超聲波清洗機清洗蕨麻的研究

劉淑梅李芳蓉劉鳳霞陳軍

（定西師范高等?？茖W(xué)校 1.生化系 2.物理與電子工程學(xué)系 甘肅 定西，743000）

項目名稱：2015A-180甘肅省高等學(xué)校科研項目 超聲波清洗技術(shù)在根莖類中草藥凈洗中的應(yīng)用研究。

超聲波清洗機清洗蕨麻的研究

劉淑梅1李芳蓉1劉鳳霞1陳軍2

（定西師范高等?？茖W(xué)校 1.生化系 2.物理與電子工程學(xué)系 甘肅 定西，743000）

項目名稱：2015A-180甘肅省高等學(xué)?？蒲许椖?超聲波清洗技術(shù)在根莖類中草藥凈洗中的應(yīng)用研究。

蕨麻藥食兩用，其干制品嚴重皺縮、污垢藏于縫隙，食用、加工前的清洗非常困難，常用的手工、機械揉搓清洗容易造成營養(yǎng)成分流失。本文基于文獻研究的基礎(chǔ)上，將清洗后的感官要求為目標，以自來水為清洗液，用頻率為40KHz的低頻超聲波清洗機，進行清洗液的溫度、清洗功率、時間組合試驗，為蕨麻及其他根莖類干食材、藥材超聲清洗提供參數(shù)支持。

蕨麻；超聲波清洗；組合

1、蕨麻（Potentilla anserina L.）及加工前的清洗問題

蕨麻，為薔薇科委陵菜屬植物鵝絨委陵菜，又叫曲尖委陵菜、延壽草，屬多年生草本植物。藏語名“戳瑪”，藏醫(yī)稱“卓老沙曾”。通常所說的蕨麻是指鵝絨委陵菜的膨大塊根，又叫“人參果”，藏民地區(qū)作為一種高檔的食材或作為禮品饋親友，或作為佳肴招待客人，或喜慶佳節(jié)自家食用?！段鞑亟?jīng)濟植物》載：“全草入藥，收斂止血、止咳利痰、治各種出血及下痢。塊根入藥，有健脾益胃、生津止咳、益氣補血、滋陰養(yǎng)腎之功效；主治營養(yǎng)不良、病后貧血、脾虛腹瀉、腎虛氣虧等病癥［1］” 另有報道：蕨麻具有治療黃疸性及病毒性肝炎的功效［2］。蕨麻，既是一種濃香甜美的食品［3］又可作為藥物用來治病強身健體，極具開發(fā)功能食品的潛力。但干蕨麻因為皺縮、不規(guī)整，污垢藏于縫隙，清洗難度大，直接影響蕨麻的食用、加工和開發(fā)。

超聲波以其清效率高而廣泛應(yīng)用于各種工件、玻璃儀器及醫(yī)療設(shè)備的清洗。本文基于文獻研究的基礎(chǔ)上進行超聲波清洗干蕨麻試驗研究。

2、基于文獻研究的超聲波輔助清洗蕨麻試驗參數(shù)確定

超聲波清洗主要參數(shù)為超聲波頻率、功率、清洗時間和清洗液及其溫度。

2.1 超聲波輔助清洗蕨麻試驗的頻率確定

目前，超聲波清洗機的工作頻率根據(jù)清洗對象，大致分為三個頻段:低頻超聲清洗（20～50kHz）、高頻超聲清洗（50～200kHz）和兆赫超聲清洗（700～1000kHz）。低頻超聲清洗適用于大部件表面或者污物和清洗件表面結(jié)合強度高的場合；高頻超聲清洗適用于計算機、微電子元件的精細清洗；兆赫超聲清洗適用于集成電路芯片、硅片及薄膜等的清洗［4］。顯然，清洗蕨麻應(yīng)選擇空化閾值低、超聲波頻率范圍為在20～50KHz之間的低頻清洗；又因，40KHz左右的超聲波頻率在相同聲強下產(chǎn)生的空化泡數(shù)量比頻率為20KHz時多穿透力強，宜清洗表面形狀復(fù)雜或有盲孔的工件、清洗污物與被清洗件表面結(jié)合力較弱的場合［5］，蕨麻類似于“表面形狀復(fù)雜或有盲孔的工件”、其表面的污物與蕨麻表面結(jié)合力不比工件上的油污牢固，屬于結(jié)合較弱的場合。所以，干蕨麻超聲波清應(yīng)選擇的頻率為40KHz。

2.2清洗液溫度選擇

每一種液體都有一空化活躍的溫度，但蕨麻作為食物，應(yīng)以水作為清洗劑。關(guān)于水的超聲空化最活躍的溫度，有幾種不同的說法，即：超聲波清洗溫度通常在40～60℃［6］、60℃左右［7］、30～40℃時空化效果最好［8］。從文獻研究來看，以水作為清洗液時，從30～60℃范圍內(nèi)都有較好的空化效果。本試驗以30℃、40℃、50℃和60℃四種不同的水溫進行蕨麻超聲波清洗試驗，從中獲得最佳清洗水溫以及水達到最佳空化效果時的最低水溫。

2.3 功率確定

超聲清洗效果主要取決于空化作用，以水做清洗液，空化作用的產(chǎn)生與超聲波強度有關(guān)。通常情況下，功率密度超過1/3W/cm2時，超聲波強度越大，空化作用越明顯，清洗作用越好［9］；超聲波清洗功率要根據(jù)清洗對象的形狀復(fù)雜程度，在0.5～2.0W/cm2功率范圍內(nèi)選擇［10］；因此選擇清洗機應(yīng)考慮功率密度為1/3～2.0W/cm2之間。本實驗選用昆山市超聲有限公司出品:KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器，其工作頻率40KHz，功率為250W（清洗面積為320mm*240mm）經(jīng)計算功率密度為0.267W/cm2，達不到每平方厘米1/3W，試驗功率只能設(shè)置為100%。

2.4 清洗時間的確定

清洗時間長，潔凈度較好，但時間太長，有可能造成蕨麻中營養(yǎng)、功效成分的流失和能源浪費。據(jù)韓軍［11］研究，在超聲波清洗機功率滿足的情況下，清洗玻璃、金屬工件的時間應(yīng)在1.5～5.0min之間。蕨麻吸聲大、超聲波傳導(dǎo)有延遲和衰減，本實驗使用超聲波儀器的功率密度偏低，因此清洗時間應(yīng)該在5.0min以上。

3、試驗

3.1 試驗設(shè)計

本試驗以清洗后肉眼看不到蕨麻表面存在影響食用的污物為目標，達到要求為“+”，達不到要求為“-”；設(shè)5min、10min、20min、25min四種清洗時間；清洗液（水）的溫度分別為30℃、40℃、50℃和60℃。每一種條件組合進行5次平行試驗，取平均清洗結(jié)果記錄如表一。

3.2 試驗結(jié)果

表一:干蕨麻每份清洗量為100g、以水作為清洗液清洗干蕨麻試驗清洗情況記錄表

從試驗結(jié)果來看，本實驗除了清洗液的水溫60℃、清洗30min能達到感官要求的清洗效果外，其余組合條件均難以達到理想的清洗效果。如果，單純靠提高清洗液溫度達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，必須對上述試驗時間參數(shù)進行調(diào)整合后重新做試驗。清洗液（水）溫度仍為：30℃、40℃、50℃、60℃四個水平，時間調(diào)整為：30min、40min、50min、60min。5次平行清洗結(jié)果記錄平均結(jié)果如表二。

表二：干蕨麻每份清洗量為100g、以水作為清洗液清洗干蕨麻情況記錄表

3.3 結(jié)論

以頻率為40KHz功率為250w的超聲波清洗干蕨麻：

a.清洗水溫與清洗所需要的時間成為負相關(guān)，水溫越高，所需要的時間越短，水溫越低所需要的時間越長；水溫60℃清洗時間最短，需要時間30min；

b.只要將自來水加熱到30℃以上，清洗50-60min之內(nèi)都可以達到清洗的目的；

c.在蕨麻加工過程中，可以通過調(diào)整超聲波清洗溫度滿足清洗速度的需要；需要快速清洗，就要提高清洗液的溫度；后續(xù)加工速度比較慢，則降低清洗溫度。

4、建議

從試驗過程來看，超聲波在清洗蕨麻及類似的根莖類材料方面具有時間短、耗水少、水溶性物質(zhì)流失少的極大優(yōu)勢。清洗形狀復(fù)雜的根莖類干食材、藥材應(yīng)該選用頻率應(yīng)為40KHz的超聲波清洗機，其功率密度如果在0.5～2.0W/cm2范圍內(nèi)可調(diào)，則可得到更為理想的清洗效果。

[1]陳惠清，張瑞賢，黃璐琦等.藏藥蕨麻的文獻考察[J],中國中藥雜志，2000, 25 (5), 31-34.

[2]李仙義，袁海龍，劉玉波，等.蕨麻提取物中大孔樹脂殘留物的頂空進樣法分析研究[J].時珍國醫(yī)國藥，2004, 15(8):181-185.[3]張瑞賢，邵麗蘋，土敏等藏藥蕨麻經(jīng)濟價值和民俗意義[J]中國中藥信息雜志，2000, 7 (6),53-54.

[4] [7]李雅莉.超聲波清洗的原理和實際應(yīng)用[J], 清洗世界2006, 22 (7 ): 31-35.

[5]林仲茂.超聲波清洗機質(zhì)量和清洗效果若干問題探討[J],凈洗技術(shù).2003,04:16-18.

[6]杜培松.一種綠色的化工清洗法----超聲波清洗法[J] 川化.2005,1:35-36.

[8] [10] [11]韓軍.超聲波清洗工藝 金屬加工冷加工[EB/OL].( 2011-14-01)[1016-01-06]http://www.metalworking195p.com

[9]李雅莉.超聲波清洗的原理和實際應(yīng)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