閩產太子參主產區連續式清洗機的設計及應用效果

許啟棉 江慧容 陳阿琴 * 涂 健 李 明 林 偉 章阿細 韋海敬 黃小燕 魏昭鑾 溫仙花 許明坤

（1福建天人藥業股份有限公司，福建寧德 355300；2福建天人藥業股份有限公司寧德市企業技術中心，福建寧德 355300；3江中藥業股份有限公司，江西南昌330000）

太子參為石竹科孩兒參屬孩兒參（Pseudostellaria heterophylla （Miq.） Pax ex Pax et Hoffm.）的干燥塊根，兼有藥用和營養雙重功效。臨床試驗表明，太子參具有健脾益肺[1]、抗氧化[2]、抗炎[3]、增強免疫力[4]、輔助抗病毒[5-6]和菌株益生[7]等作用，目前被相關部門確定列入可用于保健食品的中藥材名單。太子參始載于清代《本草從新》，主產于福建、貴州和江蘇等地[8]，其中以柘榮太子參量大、質優[9-11]。柘榮縣被譽為“閩東藥城”，柘榮太子參為“福九味”關鍵組成之一，柘榮縣太子參常年種植面積約2 000 hm2，產量5 000 t左右，現已發展成為柘榮縣鄉村振興支柱產業之一。“柘榮太子參”于2006年被認定為中國馳名商標，2008年獲國家質檢總局“柘榮太子參”地理標志產品保護，目前柘榮縣也被譽為“中國太子參之鄉”。

“十四五”期間，隨著國內發揮道地中藥材產業優勢，持續推進鄉村振興，柘榮縣縣域太子參產業發展將不斷壯大，太子參道地農業規范種植、采收和加工將成為重要抓手。因此，積極實現太子參道地主產區的綠色種植與采收加工，對進一步保障太子參藥材原料源頭質量意義重大。清洗太子參是道地產區初加工的必需環節，直接影響太子參飲片品質。目前，太子參清洗以傳統人工清洗為主，即當地太子參種植戶采挖后將太子參裝載于籮筐直接在田邊或溪邊沖洗，太子參清洗效率低、清洗水質難以控制，難以形成標準化和自動化，主產區太子參清洗技術滯后問題凸顯。為此，基于柘榮太子參清洗特性研制設計一種現代化清洗裝置已成為道地主產區太子參產業形勢所需，更有利于太子參現代農業產業健康可持續發展。

1 太子參連續式清洗機的設計

1.1 設計內容

柘榮太子參采挖后的塊根呈細長紡錘形，有尾根和須根，塊根表皮表面黏附有土壤物質，太子參清洗以水為介質進行太子參塊根與土壤物質分離。基于柘榮太子參清洗特性，本研究研制設計了一種連續式清洗機并申請了發明專利（專利申請號：2021204796167）。該清洗機構件具體包括太子參進料組件、清洗滾筒、氣泡清洗裝置和傳輸帶等（圖1）。

清洗滾筒一側設計有進料倉，清洗滾筒分別設計有進料口、進料倉、活動滾筒、進料擋板、環形濾網、摩擦塊、送料導板。進料組件架設在進料倉一側，與進料倉相連通；氣泡清洗篩分組件（氣泡清洗裝置/池）（圖2）置于清洗滾筒的另一側，與清洗滾筒相連通，包括氣泡池、分離篩等，氣泡清洗篩分組件連接清洗滾筒一端連接傳輸帶，清洗滾筒內設有活動滾筒，活動滾筒內側腔壁為光滑板面拼接而成的六角形轉筒。與傳統的圓筒型清洗裝置不同，該清洗機為一體化結構，集清洗、分離清洗為一體，工作效率高，在清洗加工過程中無須人工搓揉、攪拌，能分離參塊中的碎石、泥沙等雜質。同時，轉筒內擋板可起到導向的功能，能有效提高太子參塊根的進出料效率。另外，箱體內的滾筒采用六角形結構，能有效增加新鮮采挖后的太子參塊根與筒壁之間的摩擦力，使其清洗得更加干凈徹底。

1.2 太子參連續式清洗機工作原理與過程

本文研制設計的連續式清洗機構件包括太子參進料組件、清洗滾筒、氣泡清洗裝置和傳輸帶等，基于采收的柘榮太子參物理特性，實現太子參塊根的品質提高和高效清洗，既能達到太子參塊根的洗凈目標，又能提升太子參飲片原料的品質。新采收的太子參塊根經輸送裝置進入清洗滾筒（圖3），太子參塊根在清洗滾筒內依靠撞擊摩擦力實現表面泥沙去除，再通過清洗滾筒環形濾網過濾泥沙等雜質，然后將首次清洗后的太子參導送至氣泡清洗池，太子參經氣泡滾動清洗再次清洗去除其表面污漬，最后太子參再經過分離篩并由上方設置的潔凈水噴淋口進行再次噴淋，進而實現太子參塊根的清洗作業。

太子參連續式清洗機操作過程根據福建天人藥業股份有限公司清洗SOP操作規程進行作業：設備檢查與核對藥料；設備試運轉，插上電源，開啟機器空轉1～2 min，檢查滾筒運轉是否正常、有無異常響聲；打開進水閥門，按“清洗”鍵，滾筒內水管應有高壓水淋出；按“啟動”鍵啟動滾筒，按“筒體進料”鍵，將要清洗的藥料均勻、連續放到送料口，輸送至滾筒內清洗5～8 min；按“水泵開”鍵啟動氣泡清洗池，再啟動反轉按鈕，滾筒出料至氣泡清洗池，啟動“出料按鈕”鍵，清洗好的太子參自動出料，用容器接好物料，防止落地；清洗后停機、關電源、關閉進水閥門及其他按鈕；設備清洗、維護、清場。

2 太子參連續式清洗機應用效果

為研究和評價太子參連續式清洗機的清洗效果，本文開展了該裝置的清洗試驗研究，具體涉及太子參連續式清洗機清洗效果、太子參清洗后藥材指標影響和太子參清洗后重金屬與藥殘影響。太子參連續式清洗機清洗效果主要包含清洗效率、清洗后殘留物和太子參清洗后色澤；太子參清洗后藥材影響指標包含水分、灰分和浸出物含量；太子參清洗后重金屬與農藥殘留影響中的重金屬涉及銅、鉛、鎘、砷、汞，農藥涉及六六六、總滴滴涕和五氯硝基苯。本文設2個處理，分別為傳統清洗和清洗機清洗，其中傳統清洗為2人用溪水清洗，清洗機清洗為2人根據清洗機SOP操作規程操作清洗，試驗時間均設為1 h。清洗效率為2人同時在1 h內清洗完成的太子參重量。清洗后殘留物和太子參清洗后色澤均為試驗參與人員視覺評價且文字記錄。清洗后的太子參進行水分、灰分和浸出物含量指標的含量檢測，檢測方法采用文獻[12]。清洗后的太子參進行銅、鉛、鎘、砷、汞含量檢測，檢測方法采用文獻[13-14]。清洗后的太子參進行六六六、總滴滴涕和五氯硝基苯含量檢測，檢測方法采用文獻[13]。

2.1 太子參連續式清洗機清洗效果

由表1可知，太子參連續式清洗機2人實際清洗效率為800 kg/h，清洗效率為傳統清洗的10.7倍。太子參清洗后，傳統清洗處理的太子參部分仍殘留泥沙等雜質，清洗機清洗處理的太子參表面干凈、無殘留物且太子參清洗后表面為黃白色。因此，清洗機清洗后的太子參色澤好、均一度高，該清洗機可實現高效清洗。該設計的清洗裝置可滿足柘榮道地主產區太子參農業產業形勢所需，清洗過程中水質也能夠最大限度實現可調、可控。

表1 太子參清洗效果

2.2 太子參連續式清洗機清洗對藥材指標的影響

太子參清洗是道地產區初加工的必需環節，直接影響太子參飲片商品品質，是太子參中藥材原料源頭品質控制的重要措施之一。目前實行中的《中華人民共和國藥典》（2020版）[12]對太子參飲片的質量要求：水分＜14.0%、灰分＜4.0%、浸出物＞25.0%。 由表2可知，清洗機清洗處理與傳統清洗處理后藥材指標有差異。清洗機清洗處理的太子參水分為9.35%，與傳統清洗處理差異不顯著（P＞0.05）。清洗機清洗處理的太子參灰分為2.75%，顯著低于傳統清洗處理（3.25%）（P＜0.05）。清洗機清洗處理的太子參浸出物含量為36.70%，與傳統清洗處理差異不顯著（P＞0.05）。因此，太子參清洗機作業后的太子參水分、灰分和浸出物含量均符合《中華人民共和國藥典》要求，其中太子參清洗機作業后的太子參灰分顯著降低，表明太子參連續式清洗機能夠良好實現太子參表面雜質的清洗與去除，可達到該裝置的設計目的。

表2 太子參清洗后藥材指標 單位：%

2.3 太子參清洗后重金屬含量與農藥殘留量

由表3可知，連續式清洗機清洗后的太子參重金屬含量、農藥殘留量與傳統清洗處理有差異。與傳統清洗處理相比，清洗機清洗處理太子參鉛、鎘、汞含量均顯著降低（P＜0.05），太子參重金屬砷和銅含量均未檢出；與傳統清洗處理相比，清洗機清洗處理太子參殘留農藥總滴滴涕含量顯著降低（P＜0.05），且六六六和五氯硝基苯均未檢出。因此，所設計的太子參連續式清洗機可顯著降低清洗后的太子參重金屬含量和農藥殘留量。太子參連續式清洗機清洗能夠實現上述效果的原因：一是太子參連續式清洗機能夠實現太子參塊根清洗更干凈；二是太子參連續式清洗機清洗太子參過程中的水是可控的飲用水，水質可控，對清洗水源有要求，而傳統清洗多采用河水、湖水或溪水，水質不明晰。

表3 太子參清洗后重金屬含量與農藥殘留量 單位：（mg·kg-1）

3 結語

本文基于柘榮縣太子參清洗特性研制設計了一種連續式清洗機，并申請了發明專利，裝置具體包括太子參進料組件、清洗滾筒、氣泡清洗裝置和傳輸帶等。連續式清洗機可實現高效的太子參清洗作業，清洗效率為傳統人工清洗的10.7倍，清洗后的太子參色澤好、均一度高，重金屬含量和農藥殘留量均有所降低。另外，太子參清洗機作業后的太子參水分、灰分和浸出物含量均符合《中華人民共和國藥典》要求，其中太子參清洗機作業后的太子參灰分顯著降低，可達到設計目的。

太子參是福建省道地藥材“福九味”之一，隨著“十四五”國家持續推進鄉村振興和鼓勵發展中醫藥大健康產業，柘榮道地太子參產業必將迎來新的發展機遇。作為太子參道地主產區，其肩負著確保太子參藥材產量和品質的重要責任。太子參的清洗是道地產區初加工的必需環節，直接影響太子參飲片商品品質。為此，本研究設計的一種現代化清洗裝置可實際滿足太子參道地主產區產業發展形勢所需。同時，清洗機不僅可實現快速高效作業，還能夠實現清洗用水的控制，未來可推進道地產區太子參清洗標準的制定，有利于太子參現代農業健康可持續發展。