CN113662211A - 一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置 - Google Patents

一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，包括电源模块、果蔬清洗保鲜模块以连接模块；果蔬清洗保鲜模块中的下反应腔中悬空放置高压电极板与介质板，上反应腔的上表面且表面设置绝缘层；高压电极板包括圆形高压电极及安装固定隔离圆形电极板的阻挡介质板；方形框架的前方连接隔板；隔板表面设置高压孔、气孔及地线孔；通过高压孔的高压线与圆形高压电极板相连；通过气孔的气体进入下反应腔中；上下反应腔之间的框架隔板、介质板的对应位置均设置贯通的通孔，使进入下反应腔中的气体流出；经过地线孔的地线与介质板底面相连。本发明易调节等离子体的强度与流速，集果蔬清洗与保鲜两种工作模式于一体，可根据应用需求灵活选择工作模式。

Description

一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置
技术领域
本发明涉及果蔬净化技术领域，具体涉及一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置。
背景技术
水果蔬菜因其富含大量的无机盐、微生物、矿物质和微量元素等营养物质而广受大众的欢迎，成为家家户户不可或缺的一种食物。然而果蔬在种植、采摘、运输和售卖的过程中难免会遭受污染，尤其是农药的大量使用，使得果蔬表面不可避免地会残存一部分农药，其次各种微生物也是果蔬表面污染的源头之一。当果蔬表面的脏污成分被摄入到人体体内时，可能会导致头疼、腹泻、昏迷等症状，严重时更会死亡；而且农药在人体内很难被降解，会一直在人体内积聚，可以引发中老年人的各种慢性病，甚至会遗传影响胎儿的发育。
与此同时，我国每年果品产量达2亿多吨,占世界30%；蔬菜产量达7亿多吨,占世界50%以上；但因采收不当、采后处理技术落后、储藏条件不到位等原因，每年损耗的果蔬达25%以上，价值在2000亿元以上。果蔬表面微生物的繁殖以及自身的代谢是其腐败的主要影响因素之一，通过一定的方法降低果蔬表面微生物的繁殖以及果蔬自身的代谢可以有效的提高其保鲜时间，从而减少果蔬的腐败率，减少浪费。因此，果蔬表面的农残以及微生物等各种脏污成分的祛除是十分必要的。
传统的果蔬清洗，包括清水、化学试剂、超声波等清洗方法，以达到清洗果蔬的目的；存在以下问题：（1）清水清洗只能清楚一些大颗粒泥沙等物，无法去除农残、细菌等有害物质；（2）化学试剂清洗存在化学残留的问题，对人体有一定的危害；（3）超声波清洗时较难控制超声波能量，无法达到理想的清洗效果。
传统的果蔬贮藏保鲜，包括冷冻、气调、化学防腐药剂等方法，以达到保鲜的目的；存在以下问题：（1）冷冻、气调保鲜方法投资大，配套动力设备和检测设备多，难以抑制霉菌生长和消除残留药剂的缺点；（2）化学防腐剂存在较严重的药物残留和环境污染问题；因此需要一种更为高效的果蔬清洗保鲜方法。
等离子态是继固、液、气之后的物质第四态，其体系中富含高能电子、离子、激发态原子、自由基等活性成分，受到了来自新能源制备、环境保护、材料处理和航空航天等领域专家和工程人员的重视。其中，大气压低温等离子体活化水是由水溶液经大气压低温等离子体装置处理得到的一种低PH值、高氧化还原电位的活化水。其制备工艺操作简单、成本低、小型、便携、可随用随制，避免了运输、储存和保管的麻烦。活化水在活化中会发生一系列等离子体化学变化及反应，活化后的水中含有过氧化氢、超氧阴离子、氢氧自由基等活性粒子，这些活性粒子能够高效杀灭多种细菌、真菌、病毒等微生物，可用于医院、公共场所、宾馆酒店、食品加工厂等的工作台、地板、刀具、墙壁等的定期杀菌消毒。由于这些自由基的寿命都较短，在一定时间内会消失，因此等离子体活化水杀菌对环境无影响，有效避免了传统灭菌后产生的药残问题，提高食品品质，确保食品安全。低温等离子体进行果蔬保鲜是近几年兴起的一种非热加工技术，其温度与室温接近，能够杀灭附着在果蔬表面的微生物，降解果蔬合成的乙烯气体，抑制果蔬的新陈代谢，具有高效、无污染、无残留、无热损伤、抑菌效果显著等优点，应用前景十分良好。
等离子体技术主要分为干式处理和活化水处理两种；干式处理的装置一般体积较大，而且受电极尺寸结构的影响一般只适合处理小体积的果蔬，适合大体积的果蔬；活化水处理虽然在果蔬处理尺寸上得到了改善，但现有的装置一般需要提前制备活化水，然后再将果蔬浸泡活化水中进行处理，操作比较复杂。
现有的利用等离子体技术的果蔬清洗保鲜技术，一般都只具备单一功能，或清洗功能或保鲜功能，无法同时将果蔬清洗和保鲜的功能有机的结合起来。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，适用于果蔬清洗和保鲜等场景，本装置不仅能够实现果蔬的表面清洗去除脏污成分的功能，而且可以直接对果蔬进行处理，清除表面微生物，降低其自身代谢从而达到保鲜的功能。
2.技术方案：
一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：包括通过连接模块连接的电源模块和果蔬清洗保鲜模块；所述电源模块与电源相连为果蔬清洗保鲜模块提供电压大小可调节的高压电与速度可调的高压气流；所述果蔬清洗保鲜模块包括方形框架；所述方形框架包括框架底板；框架底板上设置两层反应腔；其中，下反应腔中悬空放置高压电极板与介质板，所述上反应腔位于方形框架的上表面且表面设置绝缘层；所述高压电极板包括圆形高压电极及安装固定隔离圆形电极板的阻挡介质板；所述方形框架的前方连接隔板；所述隔板表面设置通过高压线的高压孔、通过气体的气孔、以及接地线的地线孔；通过高压孔的高压线与圆形高压电极板相连；通过气孔的气体进入下反应腔中；上反应腔与下反应腔之间的框架隔板、介质板的对应位置均设置贯通的通孔，使进入下反应腔中的气体流出；经过地线孔的地线与介质板的底面相连；所述介质板的上表面设置防水半透膜。
进一步地，框架隔板与介质板设置的通孔数目为9个，其直径为1mm。
进一步地，所述高压电极为圆形的钢板；阻挡介质板为方形的树脂板，阻挡介质板的中央区域开有与圆形钢板形状契合的电极槽；阻挡介质板还设有用于通过高压电线的导线孔。
进一步地，所述方形框架为高分子树脂框架；所述介质板为高分子树脂介质板；所述隔板为高分子树脂隔板；所述阻挡介质板为高分子树脂阻挡介质板。
进一步地，：所述电源模块包括电源电压调节电路、气泵及其调节电路；所述电源电压调节电路能够输出不同的输出电压；所述气泵及其调节电路用于调节气泵输出的气流的速度；其中，电源电压调节电路的调节开关、气泵调节电路的调节开关均固定在电源模块的外壳前面板上所述电源模块包括电源控制电路、气泵及其控制电路；其中，电源控制电路的开关、气泵控制电路的开关、电源输出的模式调节旋钮装置、气泵的速度调节旋钮装置均固定在电源模块的外壳前面板上，用于控制开关电源与气泵的通断；所述气泵的控制电路能够调节气泵输出的气流的速度。
进一步地，所述连接模块包括绝缘外壳；所述绝缘外壳内部设置高压线管、气管以及地线管；所述连接模块、电源模块、果蔬清洗保鲜模块为一体化结构。
进一步地，所述果蔬清洗保鲜模块还包括超声波发生器；所述超声波发生装置安装于上反应腔中；超声波控制电路安装于电源模块。
进一步地，所述防水半透膜为高分子防水半透膜。
3.有益效果：
（1）本发明的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，主要采用介质阻挡放电技术，利用气泵的气流将放电产生的等离子体中的活性物质吹出果蔬清洗保鲜模块，解决了等离子体处理果蔬体积受限的问题。
（2）本发明的一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置能够实现多种模式的选择，通过调节电源电压幅值以实现不同场景的应用，比如果蔬清洗模式与保鲜模式需要不同放电强度的等离子体；从而可以根据需求调节不同的驱动电压幅值，灵活多变，节约能源。
（3）本发明的一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置的气泵气速可调，通过选择不同的流速实现根据不同的应用场景，比如要清洗或者保鲜的果蔬比较多，那么相应的通过提高气泵的流速，反之可以把流速调小，节约能源。
（4）本发明的一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置的上表面设置防水半透膜，其中防水半透膜优选高分子防水半透膜，可以有效的防止反应器工作时渗水，但又不会阻碍等离子体的活性物质传输到反应器外面，起到保护反应器的功能；其次高分子防水半透膜可以有效的组织泥沙，石子，等颗粒物进入反应器，损坏反应器。
总之，本发明提供的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其结构简单，体积小巧，容易调节等离子体的强度与流速，适用于多种应用场景，极大的降低了果蔬清洗装置的复杂性和操作难度。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明中的电源模块的透视图；
图3为本发明中的连接模块的透视图；
图4为本发明中的果蔬清洗保鲜模块的透视图；
图5为果蔬清洗保鲜模块中的隔板及介质板；
图6为果蔬清洗保鲜模块的方形框架；
图7为果蔬清洗保鲜模块的高压电极及阻挡介质。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1至附图7所示，一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：包括通过连接模块2连接的电源模块1和果蔬清洗保鲜模块3；所述电源模块与电源相连为果蔬清洗保鲜模块提供电压大小可调节的高压电与速度可调的高压气流；所述果蔬清洗保鲜模块包括方形框架302；所述方形框架包括框架底板；框架底板上设置两层反应腔；其中，下反应腔311中悬空放置高压电极板与介质板310，所述上反应腔位于方形框架的上表面且表面设置绝缘层；所述高压电极板包括圆形高压电极304及安装固定隔离圆形电极板的阻挡介质板305；所述方形框架的前方连接隔板301；所述隔板表面设置通过高压线的高压孔307、通过气体的气孔308、以及接地线的地线孔309；通过高压孔的高压线与圆形高压电极板相连；通过气孔的气体进入下反应腔中；上反应腔与下反应腔之间的框架隔板、介质板的对应位置均设置贯通的通孔306，使进入下反应腔中的气体流出；经过地线孔的地线与介质板的底面相连；所述介质板的上表面设置防水半透膜。
本方案中，将等离子发生装置---高压电极板设置于下反应腔中，通电后下反应腔中形成高压电场，击穿空气形成介质阻挡放电，产生诸如活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的等离子体活性物质。这些活性物质可以有效地和果蔬表面的细菌、农残、病毒等微生物发生物理化学反应，进而杀灭果蔬表面的脏污成分，实现对果蔬表面清洁的功能。其中用于放电的高压电极板采用圆形的结构，有利于减弱高压场强所引起的边缘效应，是放电更加均匀，能量利用率较高，减少不必要的能源浪费。同时方案中采用框架式的结构有利于高压电极、绝缘介质、隔板等部件的组合与封装，同时有利于各个部件的更换与更新。
进一步地，如附图4-6，框架隔板与介质板设置的通孔数目为9个，其直径为1mm。
进一步地，所述高压电极为圆形的钢板；阻挡介质板为方形的树脂板，阻挡介质板的中央区域开有与圆形钢板形状契合的电极槽；阻挡介质板还设有用于通过高压电线的导线孔310。
其中用于放电的高压电极板采用圆形的结构，有利于减弱高压场强所引起的边缘效应，是放电更加均匀，能量利用率较高，减少不必要的能源浪费。
进一步地，所述方形框架为高分子树脂框架；所述介质板为高分子树脂介质板；所述隔板为高分子树脂隔板；所述阻挡介质板为高分子树脂阻挡介质板。
所述电源模块包括电源电压调节电路、气泵及其调节电路；所述电源电压调节电路能够输出不同的输出电压；所述气泵及其调节电路用于调节气泵输出的气流的速度；其中，电源电压调节电路的调节开关101、气泵调节电路的调节开关102均固定在电源模块的外壳前面板上。
进一步地，所述连接模块包括绝缘外壳201；所述绝缘外壳内部设置高压线管202、气管203以及地线管204；所述连接模块、电源模块、果蔬清洗保鲜模块为一体化结构。
进一步地，所述果蔬清洗保鲜模块还包括超声波发生器；所述超声波发生装置安装于上反应腔中；超声波控制电路安装于电源模块。
进一步地，所述防水半透膜为高分子防水半透膜。
为了实现比较好的清洗效果，本方案还提供了超声波清洗模式，超声波清洗通过安装于电源模块表面的开关进行控制。
具体实施例：
如附图1所示，本发明包括一体化依次连接的电源模块、连接模块连接、果蔬清洗保鲜模块；本发明有两种工作模式。
模式一：清洗模式；使用时将电源模块与电源相连，接通电源后分别打开气泵调节开关102和电源电压调节开关101产生等离子体，并将果蔬清洗保鲜模块沉入待清洗的果蔬池（盆）中，在气泵的作用下，放电产生的等离子体活性物质随着气流进入果蔬清洗池（盆）中，与水反应生成等离子体活化水，随着水的流动可以全方位的对果蔬进行表面清洁，达到深度清洗果蔬的目的，清洗完即可以食用。
模式二：保鲜模式；使用时将电源模块与电源相连，接通电源后分别打开气泵调节开关102和电源电压调节开关101产生等离子体，并将果蔬清洗保鲜模块沉入待保鲜的果蔬箱（袋）中，在气泵的作用下，放电产生的等离子体活性物质随着气流进入果蔬清洗箱（袋）中，在果蔬清洗箱（袋）中均匀的分布，与待保鲜的果蔬全面接触，可以有效地灭杀果蔬表面的微生物，可以增加果蔬的保鲜期，达到保鲜的效果。
本发明中的反应腔分为上下两层，其中下层用于放置高压电极和阻挡介质，通电后产生等离子体活性物质，在气流的作用下，等离子体活性物质快速的扩散到上反应腔，进而扩散至反应器外部，对果蔬进行清洁。
本发明中不仅采用等离子体对果蔬进行保鲜，并且采用气泵以及超声波装置能够在清洁果蔬表面农残的时候有效的去除泥沙等脏污，可以达到有效且高效的清洁效果，对果蔬的伤害小，有利于果蔬的清洗与保鲜。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (8)

1.一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：包括通过连接模块连接的电源模块和果蔬清洗保鲜模块；所述电源模块与电源相连为果蔬清洗保鲜模块提供电压大小可调节的高压电与速度可调的高压气流；所述果蔬清洗保鲜模块包括方形框架；所述方形框架包括框架底板；框架底板上设置两层反应腔；其中，下反应腔中悬空放置高压电极板与介质板，所述上反应腔位于方形框架的上表面且表面设置绝缘层；所述高压电极板包括圆形高压电极及安装固定隔离圆形电极板的阻挡介质板；所述方形框架的前方连接隔板；所述隔板表面设置通过高压线的高压孔、通过气体的气孔、以及接地线的地线孔；通过高压孔的高压线与圆形高压电极板相连；通过气孔的气体进入下反应腔中；上反应腔与下反应腔之间的框架隔板、介质板的对应位置均设置贯通的通孔，使进入下反应腔中的气体流出；经过地线孔的地线与介质板的底面相连；所述介质板的上表面设置防水半透膜。
2.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：框架隔板与介质板设置的通孔数目为9个，其直径为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述高压电极为圆形的钢板；阻挡介质板为方形的树脂板，阻挡介质板的中央区域开有与圆形钢板形状契合的电极槽；阻挡介质板还设有用于通过高压电线的导线孔。
4.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述方形框架为高分子树脂框架；所述介质板为高分子树脂介质板；所述隔板为高分子树脂隔板；所述阻挡介质板为高分子树脂阻挡介质板。
5.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述电源模块包括电源电压调节电路、气泵及其调节电路；所述电源电压调节电路能够输出不同的输出电压；所述气泵及其调节电路用于调节气泵输出的气流的速度；其中，电源电压调节电路的调节开关、气泵调节电路的调节开关均固定在电源模块的外壳前面板上。
6.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述连接模块包括绝缘外壳；所述绝缘外壳内部设置高压线管、气管以及地线管；所述连接模块、电源模块、果蔬清洗保鲜模块为一体化结构。
7.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述果蔬清洗保鲜模块还包括超声波发生器；所述超声波发生装置安装于上反应腔中；超声波控制电路安装于电源模块。
8.根据权利要求1所述的一种一体化的多模式果蔬清洗保鲜装置，其特征在于：所述防水半透膜为高分子防水半透膜。
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