CN107172796A - 一种圆角矩形轮廓‑球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔 - Google Patents

一种圆角矩形轮廓‑球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种圆角矩形轮廓‑球形曲面的低温等离子体杀菌处理腔，该杀菌处理腔的两个金属电极板相对的表面为球形曲面，金属电极板的轮廓在水平方向上的投影为圆角矩形。该杀菌处理腔可以使高强度的电场集中分布在处理腔的中心区域，并在一定程度上削弱电极边缘的尖峰电场，使处理腔内部获得较为理想的电场强度分布。这不仅能降低发生电火花放电的可能性，保证操作安全性，而且有利于提高能量利用率，改善杀菌效果。该新型低温等离子体杀菌处理腔具有性能优良、结构紧凑、使用方便等优点，为低温等离子体杀菌处理技术的商业化应用提供了一种思路。

Description

一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处 理腔
技术领域
本发明涉及一种低温等离子体杀菌处理系统的杀菌处理腔，具体是一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔。
背景技术
随着生活水平的日益提高，人们对食品质量需求愈趋升高。为保持食品感官和营养价值的最小损耗，非热杀菌技术开始被广泛的应用于食品加工中，低温等离子体(NTP)杀菌技术是比较具有潜力的非热力杀菌技术之一。NTP杀菌处理技术具有高效、低温、对营养物质破坏小、低能耗等优点，而且相比于其他非热力杀菌技术，最为明显的优势是可以直接对密封包装的食品进行杀菌处理，吸引了越来越多的关注和研究，成为一种具有广阔前景的新型食品加工方法。
一个完整的NTP杀菌处理系统主要包括四个部分：高压脉冲发生器、处理腔、物料输送系统、辅助监测系统。处理腔是NTP杀菌处理系统的重要组成部分，用来装载待处理物料和存放电极，并且在常温常压下给处理腔直接施加高压脉冲电场，进而产生等离子体对处理腔内的物料进行杀菌处理。NTP杀菌处理腔一般由2个电极构成。
针对低温等离子体杀菌处理腔的研究表明，处理腔内的等离子体能量密度与极板之间的电势差成正比，但是由于极板结构形状的原因，例如电极轮廓为矩形、多边形等非圆滑过渡的曲线，当所施加的电压达到一定数值时，在电极尖端部分电场强度非常集中，极易使空气击穿，发生电火花放电，威胁到人身安全；另一方面，电极边缘的电场强度分布过于集中，该处离子的能量密度远高于等离子体主要的产生区域，等离子体能量密度分布不均匀，既造成电场能量的浪费，又影响杀菌效果。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔。
本发明采取的技术方案步骤如下：
一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔，它由金属高压电极板、金属接地电极板组成，金属高压电极板与金属接地电极板平行放置形成处理腔。金属高压电极板和金属接地电极板相对的表面为球形曲面，且它们的轮廓在水平方向上的投影都为圆角矩形。这样可以使高强度电场集中分布在处理腔的中心区域，并在一定程度上削弱电极边缘的尖峰电场，能提供较为理想的电场强度分布。
本发明与现有技术相比，优点在于：在“圆角矩形轮廓-球形曲面”电极结构组成的低温等离子体杀菌处理腔内部，高强度电场集中分布在处理腔中心区域，且在该区域内部的分布较均匀，这对于提高能量利用率和杀菌效果是有利的；另一方面，该结构仅在电极的四个顶角附近存在尖峰电场，所以尖峰电场分布区域的面积比纯矩形电极的要小，这能在一定程度上减小发生电击穿的可能性。该新型低温等离子体杀菌处理腔具有性能优良、结构紧凑、使用方便等优点，可以保证操作安全性，有利于提高能量利用率，改善杀菌效果，为低温等离子体杀菌处理技术的商业化应用提供了一种思路。
附图说明
图1为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的示意图(线框显示)；
图2为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的侧视图(线框显示)；
图3为低温等离子体杀菌处理系统的示意图；
图4为普通平板电极结构处理腔的电场强度分布图；
图5为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的电场强度分布图。
附图标记说明：1—金属高压电极板、2—金属接地电极板。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供的一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔由金属高压电极板(1)、金属接地电极板(2)组成，金属高压电极板(1)与金属接地电极板(2)平行放置形成处理腔。如图2所示，金属高压电极板(1)和金属接地电极板(2)相对的表面为球形曲面。两个金属电极板的轮廓在水平方向的投影为圆角矩形，其中金属高压电极板的尖锐边缘进行适当的倒圆角处理。
金属电极板的材料采用不锈钢316L。图3是NTP杀菌处理系统的示意图，将金属高压电极板(1)接入高压脉冲电源的正极，金属接地电极(2)接入高压脉冲电源的负极，在常温常压下，处理腔内产生等离子体，对处理腔内的食品或非食品物料进行杀菌处理。
对普通平板电极结构处理腔和本发明处理腔的电场强度进行仿真分析，图4、图5分别是它们在竖直方向对称中心面上的电场强度分布情况，可以发现在基本条件—工作电压10kV、金属电极板间距70mm以及轮廓形状尺寸相同时，对比普通平板电极结构的处理腔，本发明的电极边缘的尖峰电场被明显地削弱了，而且处理腔内高强度电场集中分布在处理腔的中心区域。这不仅能降低发生电火花放电的可能性，保证操作安全性，而且有利于提高能量利用率，改善杀菌效果。该新型低温等离子体杀菌处理腔具有性能优良、结构紧凑、使用方便等优点，为低温等离子体杀菌处理技术的商业化应用提供了一种思路。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用于限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔，它由金属高压电极板(1)、金属接地电极板(2)组成，金属高压电极板(1)与金属接地电极板(2)平行放置形成处理腔，其特征在于：金属高压电极板(1)和金属接地电极板(2)相对的表面为球形曲面。
2.如权利要求1所述低温等离子体杀菌处理腔，其特征在于：金属高压电极板(1)和金属接地电极板(2)的轮廓在水平方向上的投影为圆角矩形。
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