CN111470593B - 一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，包括高压电场发生器、混合气体增压泵、水预处理罐、循环水泵、高压电场低温等离子体活性水发生器和等离子体活性水罐。本发明采用220V电源通过高压电场发生器使等离子方形放电电极与地电极之间产生10‑20kV的高压电场，激发混合气体产生低温等离子体并与水反应生成等离子体活性水，实现连续高效低能耗地生产具有杀菌效能的等离子体活性水，适用于果蔬及畜禽屠宰过程产品清洗杀菌及食品工厂的清洗消毒。
Description
技术领域
本发明属于食品装备技术领域，尤其是一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置。
背景技术
食源性致病菌污染是制约食品行业发展的主要因素之一，世界范围内食品安全方面的恶性、突发性事件不断发生，寻找高效、安全、对食品本身风味及营养品质影响较小的杀菌方式成为了食品行业的重要目标之一。目前，热处理如高温或高温高压是食品工厂普遍使用的杀菌手段，这种杀菌方式简单有效且成本偏低，但也有破坏食品风味及降解营养成分的问题，不适用于生鲜农产品、畜产品的杀菌，因此，急需一种高效、经济的冷杀菌方式应用在这类热敏感食品的杀菌保鲜中。
高压电场等离子体冷杀菌是目前国际上一种新兴的食品冷杀菌技术，其利用食品包装内部气体介质产生光电子、离子、粒子和活性自由基团等，这些活性成分与微生物接触，攻击、破坏细胞结构而达到杀菌效果。该技术操作简单安全、无二次污染，杀菌高效，不产生热量，经等离子体发生器处理后的等离子体活化水除具有上述优点，还具有良好的流动性，在热敏食品的杀菌保鲜方面有良好的应用前景。目前等离子体活性水的制备方式包括：1)等离子体射流装置处理水2)介质阻挡放电冷源等离子体系统处理水。这两种制备方式主要用于实验室范围研究，液体处理量少，一般用96孔板，培养皿或50mL烧杯来盛放处理液，且不能连续生产，效率太低，不具有工业应用潜力，操作过程较为复杂。而本高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置本身是为工厂应用设计，可使用四到五台设备串联使用，水从水预处理水罐进入第一台设备，经过中间的几台设备，从最后一台设备的出水口进入等离子体活性水罐使用，实现连续生产。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，采用高压电场使等离子方形放电电极与地电极之间产生高压电场，高压电场产生的等离子体与过水槽上流过的水反应生成具有杀菌能力的活性水，本装置具有处理水量大，操作简单，工作时间长，连续生产等特点。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，包括高压电场发生器、混合气体增压泵、水预处理罐、循环水泵、高压电场低温等离子体活性水发生器和等离子体活性水罐，其中，高压电场发生器的输入端接高压电源并产生高压电场，高压电场发生器的输出端通过高压变压器将高压电场加在高压电场低温等离子体活性水发生器；混合气体增压泵的输入端接入气体1和气体2，经混合增压后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器；水预处理罐的输入端接入循环水泵的输出端和外接水管，经预处理后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器；高压电场低温等离子体活性水发生器在高压电场作用下产生等离子体并与水混合处理生成等离子体活性水输出至等离子体活性水罐，等离子体活性水罐的输出端连通循环水泵的输入端和输出水管。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，高压电场发生器的工作电压为10kV～20kV,高压电场低温等离子体活性水发生器的作用时间为4min～30min，循环水泵的工作流速为20L/h～30L/h。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，气体1和气体2流速为18L/min～25L/min，气体1和气体2为惰性气体、氢气、氧气或空气，且气体1与气体2不相同。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，所述高压电场低温等离子体活性水发生器包括上盖、腔体和安装在腔体内的电极组件、水槽组件和进气口，进气口与混合气体增压泵的输出端连接，其中，电极组件包括等离子方形放电电极、地电极和调节旋钮，等离子方形放电电极的两端通过电极固定板固定在横梁下方且悬空在腔体内部，两个调节旋钮螺旋式贯穿上盖和横梁并用于调整等离子方形放电电极的倾斜角度，等离子方形放电电极通过高压连接端子与高压变压器的高压输出端口连接，地电极固定在腔体一端的底部并通过标准大地接线柱与高压变压器的地级端口连接；水槽组件包括集水槽、过水槽、进水口和可调底脚，集水槽安装在腔体另一端的底部并通过出水口与等离子体活性水罐的输入端连通，过水槽通过支撑柱倾斜地固定在腔体内部，过水槽的较低端对准集水槽的上方，且过水槽与等离子方形放电电极相互平行，可调底脚安装在腔体底部并用于调整过水槽的倾斜角度，过水槽底部设有进水接口并与进水口连通，进水口与水预处理罐的输出端连通。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，上盖的外表面两端设有上盖把手。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，所述等离子方形放电电极的倾斜角度为0°～30°，等离子方形放电电极与过水槽间的放电距离为0～15mm。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，等离子方形放电电极与地电极之间的电压为10kV～20kV。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，腔体正面设有观察窗，用于观察等离子方形放电电极的放电情况。
进一步的，本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，腔体侧面中部设有抽气口、腔体侧面下部设有渗水出水口，其中抽气口用于将多余的气体排出，渗水出水口用于将从过水槽中渗出的水排出。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置结构简单，能够实现等离子体活性水的连续生产。
2、本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置具有处理水量大、操作简单、工作时间长、连续生产等特点。
3、本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置能够实现连续高效低能耗地生产具有杀菌效能的等离子体活性水，适用于果蔬及畜禽屠宰过程产品清洗杀菌及食品工厂的清洗消毒。
附图说明
图1是本发明的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置的结构示意图。
图2是本发明的高压电场低温等离子体活性水发生器的整体效果图。
图3是本发明的高压电场低温等离子体活性水发生器的主视图。
图4是本发明的高压电场低温等离子体活性水发生器的剖视图。
附图标记含义：1、调节旋钮，2、高压连接端子，3、上盖把手，4、抽气口，5、内冷出气端口，6、出水口，7、可调底脚，8、标准大地接线柱，9、进水口，10、进气口，11、内冷进气口，12、支撑柱，13、集水槽，14、横梁，15、电极固定板，16、进水接口，17、渗水出水口，18、观察窗。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，如图1所示，包括高压电场发生器、混合气体增压泵、水预处理罐、循环水泵、高压电场低温等离子体活性水发生器和等离子体活性水罐。
其中，高压电场发生器的输入端接高压电源并产生高压电场，高压电场发生器的工作电压为10kV～20kV，高压电场发生器的输出端通过高压变压器将高压电场加在高压电场低温等离子体活性水发生器。
混合气体增压泵的输入端接入气体1和气体2，气体1和气体2流速为18L/min～25L/min，气体1和气体2为惰性气体、氢气、氧气或空气，且气体1与气体2不相同，气体混合增压后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器。
水预处理罐的输入端接入循环水泵的输出端和外接水管，循环水泵的工作流速为20L/h～30L/h，水经预处理后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器。
高压电场低温等离子体活性水发生器在高压电场作用下产生等离子体并与水混合处理生成等离子体活性水输出至等离子体活性水罐，高压电场低温等离子体活性水发生器的作用时间为4min～30min，等离子体活性水罐的输出端连通循环水泵的输入端和输出水管。如图3所示，所述高压电场低温等离子体活性水发生器包括上盖、腔体和安装在腔体内的电极组件、水槽组件和进气口10，上盖的外表面两端设有上盖把手3，进气口10与混合气体增压泵的输出端连接。如图2所示，腔体正面设有观察窗18，用于观察等离子方形放电电极的放电情况。腔体侧面中部设有抽气口4、腔体侧面下部设有渗水出水口17，其中抽气口4用于将多余的气体排出，渗水出水口17用于将从过水槽中渗出的水排出。
其中，如图4所示，电极组件包括等离子方形放电电极、地电极和调节旋钮1，等离子方形放电电极的两端通过电极固定板15固定在横梁14下方且悬空在腔体内部，两个调节旋钮1螺旋式贯穿上盖和横梁14并用于调整等离子方形放电电极的倾斜角度，等离子方形放电电极的倾斜角度范围为0°～30°。等离子方形放电电极通过高压连接端子2与高压变压器的高压输出端口连接，地电极固定在腔体一端的底部并通过标准大地接线柱8与高压变压器的地级端口连接，等离子方形放电电极与地电极之间的电压为10kV～20kV。
水槽组件包括集水槽13、过水槽、进水口9和可调底脚7，集水槽13安装在腔体另一端的底部并通过出水口6与等离子体活性水罐的输入端连通，过水槽通过支撑柱12倾斜地固定在腔体内部，过水槽的较低端对准集水槽13的上方，且过水槽与等离子方形放电电极相互平行，等离子方形放电电极与过水槽间的放电距离为0～15mm。可调底脚7安装在腔体底部并用于调整过水槽的倾斜角度，过水槽底部设有进水接口16并与进水口9连通，进水口9与水预处理罐的输出端连通。
本方案的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置工作过程如下：
等离子方形放电电极通过高压连接端子2与高压变压器的高压输出端口连接，地电极通过标准大地接线柱8与高压变压器的地级端口连接，通过调节旋钮1调节等离子方形放电电极的倾斜角度。进气口10一端接混合气体增压泵，另一端接等离子方形放电电极，充入气体1和气体2。220V电源通过高压变压器等元器件，使等离子方形放电电极与地电极之间产生10-20kV的高压电场，从而产生低温等离子体与水反应后生成等离子体活性水。循环水从水预处理罐中经进水口9进入过水槽后流进集水槽13，在集水槽高度超过15mm后经出水口6流到等离子体活性水罐中完成循环。过水槽的倾斜角度通过可调底脚7调节。同时本装置还配备观察窗18，可观察等离子方形放电电极的放电是否均匀，如不均匀，通过调节旋钮1调节其倾斜角度。通过水流速度和等离子体活性水发生器的结构组合来调控水与等离子体的作用时间，循环水泵是用来调控等离子体活性水的处理时间，当等离子体活性水达到稳定杀菌条件，即可实现等离子体活性水的连续生产。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，其特征在于，包括高压电场发生器、混合气体增压泵、水预处理罐、循环水泵、高压电场低温等离子体活性水发生器和等离子体活性水罐，其中，高压电场发生器的输入端接高压电源并产生高压电场，高压电场发生器的输出端通过高压变压器将高压电场加在高压电场低温等离子体活性水发生器；混合气体增压泵的输入端接入气体1和气体2，经混合增压后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器；水预处理罐的输入端接入循环水泵的输出端和外接水管，经预处理后输出至高压电场低温等离子体活性水发生器；高压电场低温等离子体活性水发生器在高压电场作用下产生等离子体并与水混合处理生成等离子体活性水输出至等离子体活性水罐，等离子体活性水罐的输出端连通循环水泵的输入端和输出水管；
高压电场发生器的工作电压为10kV～20kV,高压电场低温等离子体活性水发生器的作用时间为4min～30min，循环水泵的工作流速为20L/h～30L/h；气体1和气体2流速为18L/min～25L/min，气体1和气体2为惰性气体、氢气、氧气或空气，且气体1与气体2不相同；
高压电场低温等离子体活性水发生器包括上盖、腔体和安装在腔体内的电极组件、水槽组件和进气口(10)，进气口(10)与混合气体增压泵的输出端连接，其中，电极组件包括等离子方形放电电极、地电极和调节旋钮(1)，等离子方形放电电极的两端通过电极固定板(15)固定在横梁(14)下方且悬空在腔体内部，两个调节旋钮(1)螺旋式贯穿上盖和横梁(14)并用于调整等离子方形放电电极的倾斜角度，等离子方形放电电极通过高压连接端子(2)与高压变压器的高压输出端口连接，地电极固定在腔体一端的底部并通过标准大地接线柱(8)与高压变压器的地级端口连接；水槽组件包括集水槽(13)、过水槽、进水口(9)和可调底脚(7)，集水槽(13)安装在腔体另一端的底部并通过出水口(6)与等离子体活性水罐的输入端连通，过水槽通过支撑柱(12)倾斜地固定在腔体内部，过水槽的较低端对准集水槽(13)的上方，且过水槽与等离子方形放电电极相互平行，可调底脚(7)安装在腔体底部并用于调整过水槽的倾斜角度，过水槽底部设有进水接口(16)并与进水口(9)连通，进水口(9)与水预处理罐的输出端连通；腔体正面设有观察窗(18)，用于观察等离子方形放电电极的放电情况；腔体侧面中部设有抽气口(4)、腔体侧面下部设有渗水出水口(17)，其中抽气口(4)用于将多余的气体排出，渗水出水口(17)用于将从过水槽中渗出的水排出。
2.根据权利要求1所述的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，其特征在于，上盖的外表面两端设有上盖把手(3)。
3.根据权利要求1所述的高压电场低温等离子体活性水连续式发生装置，其特征在于，等离子方形放电电极与地电极之间的电压为10kV～20kV。
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