CN114887091B - 一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置及方法，包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置；所述等离子体稀释降温装置的一端与等离子体生成装置连接；所述等离子体稀释降温装置的另一端与等离子体消毒灭菌装置连接；利用表面耦合诱导等离子体，在常压低温的环境下，对冷冻冷藏货物进行消毒灭菌，特别是对冷链物流货物装卸、运输全过程实现消毒灭菌。
Description
技术领域：
本发明涉及消毒灭菌领域，特别是低温冷链环境下的消毒灭菌领域
背景技术：
为强化国际冷链集装箱运输管理，全力做好冷链货物运输船舶、车辆等运输装备消毒工作。从事冷链物流运输的厢式车辆，在每次重新装载货物前均要对箱体内外部进行重新消毒。目前进口冷冻食品很难做到病毒的零污染，只能在入关时进一步加强物品和集装箱的检测力度，尽量减少受污染的物品进入国内，无法对冷链中的冷冻食品进行有效的消毒。
消毒通常都是在常温甚至高温下进行的，低温情况下对冷链食品进行消毒是一个新问题。低温会导致消毒剂或者消毒方法的效果大打折扣甚至完全失效。对于低温冷冻食品，目前仅能使用化学消毒方法，例如含氯消毒剂、过氧化物类、季铵盐类。用化学消毒喷雾对冷冻食品外包装表面进行消毒处理，要保证消毒剂与包装的每一面、每个位置都充分的接触，而且要保持有一定的接触时间，这样才能达到消毒效果。化学消毒方法不仅仅需要消耗大量人力，而且耗时长，消毒效果也可能不尽人意。因此亟需提出一种不直接接触的低温冷链消毒方法，实现进口冷冻食品病毒零污染。
等离子体被认为是固态、液态和气态之外的，物质存在的第四态，简单的可以把等离子体视为带电气体，其中的离子和空气发生碰撞，引起一系列的反应。等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性，使各类微生物死亡。
等离子体灭菌技术是新一代的高科技灭菌技术，它能克服现有灭菌方法的一些局限性和不足之处，提高消毒灭菌效果。传统的低温等离子体消杀技术一般通过大气压下放电产生等离子体，再通过等离子体中的短寿命活性物种间接或直接与微生物作用，在分子水平上破坏微生物的有机结构，瞬间打破微生物代谢平衡，从而实现消毒灭菌。然而，传统的低温等离子体其中的活性物种浓度一般不高，这主要是因为在低温下放电产生等离子体的离子温度温度较低，对应的活性物种浓度也就受到了限制。相对而言，表面耦合诱导等离子体具有较高的离子温度，可以形成较高激发态的活性物种，在气体稀释后依然能够具有一定的活性物种浓度，可实现更高效力的消毒水平。因此，采用本技术，能在低温下实现接近灭菌水平的消毒处理而不会对被处理物品造成损坏。采用的等离子体工作物质无毒无害，不会对人体产生危害，可在有人的情况下使用，持续对车间空气进行动态消毒净化，实现“边工作边消毒”，又可以有效防止空气中的细菌繁殖再生。
冷冻类食品在生产、储藏运输、销售中的每一个环节，都需要进行消毒并始终处于规定的低温环境下，以保证食品的质量和安全。特别是在冷链物流中转转运过程中，冷链会断裂，这时冷链中的货物会与外界空气接触，从冷库或者大型集装箱转运进入小型冷藏车中，需要不断将货物取出与空气接触，这不仅无法保证货物所必须的特定低温环境，也增加了货物变质或被细菌、病毒污染的风险。如果可以在转运过程中就对货物消毒，就可以解决这一问题，同样地中转转运设备内部也能够保持清洁无菌。
对于低温冷冻食品，目前仅能使用化学消毒方法，低温冷链化学消毒法面临的问题有：一是病毒在低温环境下的存在形态和活力及其对消毒剂的耐受性不明确；二是液体消毒剂易凝固，影响消毒效果，且易残留、污染食品；三是雾化消毒剂以凝结沉降，无法对空气中的致病微生物进行有效消毒；四是低温会降低反应速率，影响消毒效果；五是人在低温环境中难以长期停留，不仅仅会影响消毒作业的实施，还会增加人感染病毒的风险。现有化学消毒法的消毒效果会因为温度过低而大打折扣，且化学消毒法需要消耗大量的人力与时间，这也增加了病毒由物传人的风险，这会极大地威胁到我国的公共卫生安全，使我国的经济运行、社会组织等各方面受到了巨大的影响。
技术内容
本发明提供一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置及方法，利用表面耦合诱导等离子体，在常压低温的环境下，对冷冻冷藏货物进行消毒灭菌，特别是对冷链物流货物装卸、运输全过程实现消毒灭菌。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置；所述等离子体稀释降温装置的一端与等离子体生成装置连接；所述等离子体稀释降温装置的另一端与等离子体消毒灭菌装置连接；
所述等离子体生成装置包括等离子体生成室、表面耦合诱导等离子波依托材料、第一束电磁波发生器、第二束电磁波发生器、工质气体、压力测量模块接口、等离子体炬管；所述等离子体生成室是一个中空腔室；所述表面耦合诱导等离子波依托材料固定设置在等离子体生成室的中空腔体内部；所述等离子体炬管一端与等离子生成室连接，另外一端延伸进入等离子体稀释降温装置内部；所述压力测量模块接口设置在等离子体生成室内部；所述工质气体充满在等离子体生成室内部；所述第一束电磁波发生器具有电磁波发射口，所述第一束电磁波发生器的电磁波发射口靠近或连接在表面耦合诱导等离子波依托材料的端部；所述第二束电磁波发生器具有电磁波发射口，所述第二束电磁波发生器的电磁波发射口设置在工质气体的电离区域中；
所述等离子体稀释降温装置包括等离子体稀释降温室；所述等离子体稀释降温室是一个中空腔室。
进一步，等离子体生成装置包括低温配气系统、第一开关阀门、第二开关阀门；所述等离子体生成室的一端与低温配气系统连接；所述低温配气系统和等离子体生成室之间设有第一开关阀门；所述等离子体生成室的另一端与等离子体炬管连接；所述第二开关阀门设置在等离子体炬管上；所述压力测量模块接口设置在接近第一开关阀门。
进一步，等离子体稀释降温装置包括低温稀释气体输送装置、低温稀释气体输送通道；所述等离子体稀释降温室一端设有等离子体炬管、低温稀释气体输送通道；所述低温稀释气体输送通道与等离子体炬管靠近设置；所述低温稀释气体输送通道一端与低温稀释气体输送装置连接，所述低温稀释气体输送通道另一端进入等离子体稀释降温室。进一步，等离子体稀释降温装置包括温度测量模块接口、光学测量模块接口、电学测量模块接口、第三开关阀门、第四开关阀门；所述温度测量模块接口、光学测量模块接口、电学测量模块接口分别设置在等离子体稀释降温室内部，靠近等离子体消毒灭菌装置端；所述低温稀释气体输送通道上设有第四开关阀门；所述等离子体稀释降温室与等离子体消毒灭菌装置连接的通道上设有第三开关阀门。
进一步述等离子体消毒灭菌装置包括消毒灭菌货物、货物传送装置、货物消毒灭菌室；所述消毒灭菌货物和货物传送装置设置在货物消毒灭菌室内部；所述消毒灭菌货物设置在货物传送装置上。
进一步，包括控制系统；所述控制系统包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块；所述控制面板与总控模块通过数据线连接；所述总控模块分别与光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块通过数据线连接；所述光学测量模块包括光学测量模块接口；所述电学测量模块包括电学测量模块接口；所述温度测量模块包括温度测量模块接口；所述压力测量模块包括压力测量模块接口；所述电磁波发生器测量模块分别与第一束电磁波发生器和第二束电磁波发生器数据线连接；总控模块通过数据线分别与第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门连接。
一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，具体步骤为：在等离子体生成装置的等离子体生成室内部形成高离子温度的等离子体；高离子温度的等离子体进入等离子体稀释降温装置，通过低温稀释气体对等离子体进行稀释降温，从而获得降温后的等离子体；降温后的等离子体进入等离子体消毒灭菌装置，对冷冻冷藏货物进行消毒灭菌。
所述的高离子温度的等离子体其离子温度在1.0×103K-1.0×105K。
所述的高离子温度的等离子体在未稀释前的气体温度达到2.98×102K-1.0×103K。
所述的低温稀释气体其气体温度达到5.0×101K-2.98×102K。
所述的降温后的等离子体其气体温度达到1.0×102K-2.98×102K。
进一步，低温配气系统向等离子体生成室输送工质气体；第一束电磁波发生器通过发射口向表面耦合诱导等离子波依托材料发射第一束电磁波，表面耦合诱导等离子波依托材料耦合工质气体，在材料表面形成表面耦合诱导等离子体；第二束电磁波发生器通过发射口向工质气体的电离区域发射第二束电磁波，在等离子生成室内部形成高离子温度的等离子体。
进一步，高离子温度的等离子体通过等离子体炬管进入等离子体稀释降温室；低温稀释气体输送装置通过低温稀释气体输送通道向等离子体稀释降温室降温内部输送低温稀释气体；低温稀释气体与高离子温度的等离子体在等离子体稀释降温室内稀释降温，从而获得降温后的等离子体；通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定。
进一步，降温后的等离子体进入货物消毒灭菌室；通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定的状态，确定消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间；调节货物传送装置速率，保证消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间。
所述的消毒灭菌对象包括细菌及其芽孢、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒、朊病毒中的一种或多种混合物。
所述的消毒灭菌货物经等离子体消毒后，其微生物杀灭率的范围为90％-99.9999％。
本发明的有益效果是：
一是表面耦合诱导等离子体消毒技术可工作在常压范围，能够实现对开放或半封闭环境内进行消毒杀菌，解决等离子体消毒空间限制问题。
二是优化的消毒工艺设计，能够实现在较低温度下产生高浓度的消毒活性物种，从而实现在低温环境下的高水平消毒工作，能够对冷冻冷藏货物进行高水平消毒乃至于灭菌，特别是对冷链物流货物装卸、运输全过程实现高水平消毒乃至于灭菌。
三是等离子体低温消毒灭菌替代低温冷链化学消毒法，可以极大的减少人力操作，消除货物的化学残留，有效防范冷链物流传播病毒风险。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1：一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置结构示意图
1-表面耦合诱导等离子波依托材料；2-第一束电磁波发生器；3-第二束电磁波发生器；4-工质气体；5-压力测量模块接口；6-消毒灭菌货物；7-货物传送装置；8-温度测量模块接口；9-光学测量模块接口；10-电学测量模块接口；11-低温配气系统；12-低温稀释气体输送装置；13-等离子体炬管；14-货物消毒灭菌室；15-等离子体稀释降温室；16-低温稀释气体输送通道；17-第一开关阀门；18-第二开关阀门；19-第三开关阀门；20-等离子体生成室；21-第四开关阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定以下实施例。
一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置和控制系统四部分。
等离子体生成装置包括等离子体生成室20、表面耦合诱导等离子波依托材料1、第一束电磁波发生器2、第二束电磁波发生器3、工质气体4、压力测量模块接口5、低温配气系统11、等离子体炬管13、第一开关阀门17、第二开关阀门18。
等离子体稀释降温装置包括温度测量模块接口8、光学测量模块接口9、电学测量模块接口10、低温稀释气体输送装置12、等离子体稀释降温室15、低温稀释气体输送通道16、第三开关阀门19、第四开关阀门21。
等离子体消毒灭菌装置包括消毒灭菌货物6、货物传送装置7、货物消毒灭菌室14。
控制系统包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块。
一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置、控制系统。所述等离子体生成装置能够产生表面耦合诱导等离子体。所述等离子体稀释降温装置能够将等离子体生成装置产生的表面耦合诱导等离子体进行稀释和降温，保证等离子体通过等离子体稀释降温装置后，能够满足常压低温环境下对冷冻冷藏货物及冷链物流货物进行消毒灭菌的工作条件。所述等离子体消毒灭菌装置能够利用稀释和降温后的等离子体，对冷冻冷藏货物及冷链物流货物进行消毒灭菌。所述控制系统用于对表面耦合诱导等离子体消毒灭菌装置的各个部件进行调节、控制。
等离子体生成装置包括等离子体生成室20、表面耦合诱导等离子波依托材料1、第一束电磁波发生器2、第二束电磁波发生器3、工质气体4、压力测量模块接口5、低温配气系统11、等离子体炬管13、第一开关阀门17、第二开关阀门18。所述低温配气系统11包括工质气体存放装置和压力调节模块。所述等离子体生成室20是一个中空腔室，用于防止生成的等离子体向外界扩散，进而约束生成的等离子体在等离子生成室内部。表面耦合诱导等离子波依托材料1，是通过接受电磁波，在该材料表面形成表面等离子体波以及耦合工质气体，进而诱导工质气体电离。第一束电磁波发生器2，能够发射第一束电磁波，即向表面耦合诱导等离子波依托材料馈入第一束电磁波。第二束电磁波发生器3，能够发射第二束电磁波，向等离子体生成室内部馈入第二束电磁波，即将第二束电磁波馈入至表面耦合诱导等离子波依托材料表面上的工质气体的电离区域，使电离后的工质气体吸收，提高工质气体的电离程度。所述工质气体4在等离子体生成室内被电离，形成等离子体。所述压力测量模块接口5用于接收等离子体生成室中的压力状态。所述低温配气系统11为等离子体生成装置提供工质气体，压力调节模块加压将低温配气系统中工质气体存放装置的工质气体输送进入等离子体生成室。等离子体炬管13是等离子体由等离子体生成装置进入等离子体稀释降温装置的通道，等离子体炬管能够与等离子体稀释降温装置进行热量交换，实现降低等离子体炬管内等离子体的温度。同时，等离子体炬管13能够防止等离子体稀释降温装置中的气体反流进入等离子体生成室内部，保证了等离子体生成室内部工质气体的纯度，保证更多数量的等离子体的形成。所述第一开关阀门17用于打开和关闭低温配气系统与等离子体生成室之间的连通管道。所述第二开关阀门18用于打开和关闭等离子体生成装置与等离子体稀释降温装置之间的连接通道。所述第一开关阀门17和第二开关阀门18关闭，等离子体生成室能够实现中空密闭的腔体。
等离子体稀释降温装置包括温度测量模块接口8、光学测量模块接口9、电学测量模块接口10、低温稀释气体输送装置12、等离子体稀释降温室15、低温稀释气体输送通道16、第三开关阀门19、第四开关阀门21。所述等离子体稀释降温室15是一个中空腔室，能够将等离子体和低温稀释气体充分混合，使得混合后的等离子体温度降低，达到对冷冻冷藏货物进行消毒灭菌。所述温度测量模块接口8用于接收等离子体稀释降温室内部的气体温度。所述光学测量模块接口9用于接收等离子体稀释降温室内部的离子温度。所述电学测量模块接口10用于接收等离子体稀释降温室内部的电子温度。所述低温稀释气体输送装置16通过低温稀释气体输送通道向等离子体稀释降温室内部输送低温气体，低温气体与等离子体生成装置输送进入等离子体稀释降温装置的等离子体混合，具有降低等离子体温度的作用。所述第三开关阀门19用于打开和关闭低温稀释气体输送装置与等离子体稀释降温室的连接通道。所述第四开关阀门21用于打开和关闭等离子体稀释降温装置与等离子体消毒灭菌装置的连接通道。所述第三开关阀门19和第四开关阀门21关闭，等离子体稀释降温室能够实现中空密闭的腔体。
等离子体消毒灭菌装置包括消毒灭菌货物6、货物传送装置7、货物消毒灭菌室14。所述消毒灭菌货物6是等离子体进行消毒灭菌的对象载体。所述货物传送装置7能够承载消毒灭菌货物，能够将消毒灭菌货物运进和运出货物消毒灭菌室。所述货物消毒灭菌室14是等离子体对消毒灭菌货物进行消毒灭菌的场所。
控制系统包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块。所述控制面板能够接收总控模块反馈信息和能够向总控模块传递指令。所述总控模块是一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置的中央处理单元，能够分别接收光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块反馈的信息。所述总控模块能够分别向光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块发布指令。所述光学测量模块能够测量等离子体稀释降温室内部的离子温度。所述电学测量模块能够测量等离子体稀释降温室内部的电子温度。所述温度测量模块能够测量等离子体稀释降温室内部的气体温度。通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块能够全面准确测定等离子体稀释降温室内部的等离子体状态。所述压力测量模块能够测量等离子体生成室内部的工质气体压力，进而测定工质气体的密度。所述电磁波发生器测量模块能够测定第一束电磁波发生器和第二束电磁波发生器的工作情况。所述低温稀释气体流量测量模块能够测定等离子体稀释降温室内部低温稀释气体的流入情况。所述货物传输速率测量模块能够测定消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室的停留时间，进而明确等离子体对货物的消毒灭菌时间。
所述表面耦合诱导等离子波依托材料包括金属及合金材料、碳材料、陶瓷材料、有机导体材料，半导体材料中的一种或一种以上混合物。所述第一束电磁波发生器能够调制第一束电磁波，使得第一束调制的电磁波与材料的表面等离子体频率波矢匹配，使得表面耦合诱导等离子波依托材料表面形成表面等离子体波。所述第二束电磁波发生器能够调制第二束电磁波，使得第二束调制的电磁波与电离后的工质气体的等离子体频率匹配，使得第二束调制的电磁波能够被电离后的工质气体吸收。所述第一束电磁波包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、太赫兹、微波、无线电波的一种或几种。所述第二束电磁波包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、太赫兹、微波、无线电波的一种或几种。所述工质气体包括惰性气体、氢气、氮气、氨气的一种或几种。所述等离子体炬管为细长管道。所述低温稀释气体输送装置向等离子体稀释降温室内部输送的低温气体包括氮气、氧气、空气、一氧化碳、一氧化氮。所述一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置能够设置在冷链物流过程的各个环节，使得冷冻冷藏货物始终在低温环境下保持卫生和安全。
一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置和控制系统。所述等离子体稀释降温装置的一端与等离子体生成装置连接；所述等离子体稀释降温装置的另一端与等离子体消毒灭菌装置连接。
所述等离子体生成装置包括等离子体生成室20、表面耦合诱导等离子波依托材料1、第一束电磁波发生器2、第二束电磁波发生器3、工质气体4、压力测量模块接口5、低温配气系统11、等离子体炬管13、第一开关阀门17、第二开关阀门18。所述表面耦合诱导等离子波依托材料1固定设置在等离子体生成室的中空腔体内部，优选为固定设置在等离子体生成室的中空腔体中部。所述等离子体生成室20的一端与低温配气系统连接。所述低温配气系统11和等离子体生成室20之间设有第一开关阀门17。所述等离子体生成室20的另一端与等离子体炬管13连接。所述等离子体炬管13一端与等离子生成室20连接，另外一端延伸进入等离子体稀释降温装置内部。所述第二开关阀门18设置在等离子体炬管13上。所述表面耦合诱导等离子波依托材料1的一端靠近低温配气系统11端，所述表面耦合诱导等离子波依托材料1的另一端靠近等离子体炬管13端。所述压力测量模块接口5设置在等离子体生成室20内部，并且接近第一开关阀门17。所述工质气体4充满在等离子体生成室20内部。所述第一束电磁波发生器2具有电磁波发射口，所述第一束电磁波发生器2的电磁波发射口靠近或连接在表面耦合诱导等离子波依托材料1靠近低温配气系统端的端部。所述第二束电磁波发生器3具有电磁波发射口，所述第二束电磁波发生器3的电磁波发射口设置在工质气体4的电离区域中。所述第二束电磁波发生器3为一个或多个。
所述等离子体稀释降温装置包括温度测量模块接口8、光学测量模块接口9、电学测量模块接口10、低温稀释气体输送装置12、等离子体稀释降温室15、低温稀释气体输送通道16、第三开关阀门19、第四开关阀门21。所述等离子体稀释降温室15一端设有等离子体炬管13、低温稀释气体输送通道16；所述等离子体稀释降温室15的另一端与消毒灭菌室14连接。所述低温稀释气体输送通道16与等离子体炬管13靠近设置，保证低温稀释气体进入等离子体稀释降温室时，能够与进入等离子体稀释降温室的等离子体，通过等离子体炬管进行换热。优选例，低温稀释气体输送通道16设置在等离子体炬管13的两侧。所述低温稀释气体输送通道16一端与低温稀释气体输送装置12连接，所述低温稀释气体输送通道16另一端进入等离子体稀释降温室15。所述温度测量模块接口8、光学测量模块接口9、电学测量模块接口10分别设置在等离子体稀释降温室15内部，靠近消毒灭菌室14端。所述低温稀释气体输送通道16上设有第四开关阀门21。所述等离子体稀释降温室15与消毒灭菌室14连接的通道上设有第三开关阀门19。
所述等离子体消毒灭菌装置包括消毒灭菌货物6、货物传送装置7、货物消毒灭菌室14。所述消毒灭菌货物6和货物传送装置7设置在货物消毒灭菌室14内部。所述消毒灭菌货物6设置在货物传送装置7上，货物传送装置7的移动能够带动消毒灭菌货物移动。
所述控制系统包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块。所述控制面板与总控模块通过数据线连接。所述总控模块分别与光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块通过数据线连接。所述光学测量模块包括光学测量模块接口；所述电学测量模块包括电学测量模块接口；所述温度测量模块包括温度测量模块接口；所述压力测量模块包括压力测量模块接口；所述电磁波发生器测量模块分别与第一束电磁波发生器和第二束电磁波发生器数据线连接。总控模块通过数据线分别与第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门连接。
所述的高离子温度的等离子体其离子温度在1.0×103K-1.0×105K；所述的高离子温度的等离子体在未稀释前的气体温度达到2.98×102K-1.0×103K；所述的低温稀释气体其气体温度达到5.0×101K-2.98×102K；所述的降温后的等离子体其气体温度达到1.0×102K-2.98×102K。
所述的消毒灭菌对象包括细菌及其芽孢、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒、朊病毒中的一种或多种混合物。所述的消毒灭菌货物经等离子体消毒后，其微生物杀灭率的范围为90％-99.9999％。
打开第一开关阀门，关闭第二开关阀门，低温配气系统向等离子体生成室输送工质气体；当工质气体达到饱和状态时，压力测量模块向总机模块反馈信息，低温配气系统停止向等离子体生成室输送工质气体；第一束电磁波发生器通过发射口向表面耦合诱导等离子波依托材料发射第一束电磁波，表面耦合诱导等离子波依托材料表面形成等离子波，表面耦合诱导等离子波依托材料耦合工质气体，进而诱导工质气体电离；第二束电磁波发生器通过发射口向工质气体的电离区域发射第二束电磁波，使电离后的工质气体吸收，提高工质气体的电离程度，在等离子生成室内部形成高离子温度的等离子体。通过对压力调节模块和电磁波发生器的调节，能够调节等离子体的形成密度和延伸长度。压力调节模块的调节是针对等离子生成室的内部压差，而电磁波发生器的调节是针对电磁波的调整，这两方面因素均能对形成的等离子体产生影响。
打开第二开关阀门，高离子温度的等离子体在压力调节模块的作用下，受到压差的影响，高离子温度的等离子体通过等离子体炬管进入等离子体稀释降温室；打开第四开关阀门，低温稀释气体输送装置通过低温稀释气体输送通道向等离子体稀释降温室内部输送低温稀释气体；低温稀释气体与等离子体在等离子体稀释降温室内混合，使得等离子体浓度稀释和降温，获得降温后的等离子体；通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定；降温后的等离子体符合常压低温消毒灭菌条件，降温后的等离子体进入货物消毒灭菌室；降温后的等离子体不符合常压低温消毒灭菌条件，关闭第三开关阀门，调整低温稀释气体和等离子体分别进入等离子体稀释降温室的流量，使得降温后的等离子体符合常压低温消毒灭菌条件，打开第三开关阀门，降温后的等离子体进入货物消毒灭菌室。
通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定的状态，确定消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间；调节货物传送装置速率，保证消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：包括等离子体生成装置、等离子体稀释降温装置、等离子体消毒灭菌装置；所述等离子体稀释降温装置的一端与等离子体生成装置连接；所述等离子体稀释降温装置的另一端与等离子体消毒灭菌装置连接；
所述等离子体生成装置包括等离子体生成室、表面耦合诱导等离子波依托材料、第一束电磁波发生器、第二束电磁波发生器、工质气体、压力测量模块接口、等离子体炬管；所述等离子体生成室是一个中空腔室；所述表面耦合诱导等离子波依托材料固定设置在等离子体生成室的中空腔体内部；所述等离子体炬管一端与等离子生成室连接，另外一端延伸进入等离子体稀释降温装置内部；所述压力测量模块接口设置在等离子体生成室内部；所述工质气体充满在等离子体生成室内部；所述第一束电磁波发生器具有电磁波发射口，所述第一束电磁波发生器的电磁波发射口靠近或连接在表面耦合诱导等离子波依托材料的端部；所述第二束电磁波发生器具有电磁波发射口，所述第二束电磁波发生器的电磁波发射口设置在工质气体的电离区域中；
所述等离子体稀释降温装置包括等离子体稀释降温室；所述等离子体稀释降温室是一个中空腔室；
所述表面耦合诱导等离子波依托材料包括金属及合金材料、碳材料、陶瓷材料、有机导体材料，半导体材料中的一种或一种以上混合物；
所述工质气体包括惰性气体、氢气、氮气、氨气的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：所述等离子体生成装置包括低温配气系统、第一开关阀门、第二开关阀门；所述等离子体生成室的一端与低温配气系统连接；所述低温配气系统和等离子体生成室之间设有第一开关阀门；所述等离子体生成室的另一端与等离子体炬管连接；所述第二开关阀门设置在等离子体炬管上；所述压力测量模块接口设置在接近第一开关阀门。
3.根据权利要求1所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：所述等离子体稀释降温装置包括低温稀释气体输送装置、低温稀释气体输送通道；所述等离子体稀释降温室一端设有等离子体炬管、低温稀释气体输送通道；所述低温稀释气体输送通道与等离子体炬管靠近设置；所述低温稀释气体输送通道一端与低温稀释气体输送装置连接，所述低温稀释气体输送通道另一端进入等离子体稀释降温室。
4.根据权利要求3所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：所述等离子体稀释降温装置包括温度测量模块接口、光学测量模块接口、电学测量模块接口、第三开关阀门、第四开关阀门；所述温度测量模块接口、光学测量模块接口、电学测量模块接口分别设置在等离子体稀释降温室内部，靠近等离子体消毒灭菌装置端；所述低温稀释气体输送通道上设有第四开关阀门；所述等离子体稀释降温室与等离子体消毒灭菌装置连接的通道上设有第三开关阀门。
5.根据权利要求1所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：所述等离子体消毒灭菌装置包括消毒灭菌货物、货物传送装置、货物消毒灭菌室；所述消毒灭菌货物和货物传送装置设置在货物消毒灭菌室内部；所述消毒灭菌货物设置在货物传送装置上。
6.根据权利要求1所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置，其特征在于：包括控制系统；所述控制系统包括控制面板、总控模块、光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块；所述控制面板与总控模块通过数据线连接；所述总控模块分别与光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块、压力测量模块、电磁波发生器测量模块、低温稀释气体流量测量模块、货物传输速率测量模块通过数据线连接；所述光学测量模块包括光学测量模块接口；所述电学测量模块包括电学测量模块接口；所述温度测量模块包括温度测量模块接口；所述压力测量模块包括压力测量模块接口；所述电磁波发生器测量模块分别与第一束电磁波发生器和第二束电磁波发生器数据线连接；总控模块通过数据线分别与第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门连接。
7.一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒装置进行，包括以下步骤：
低温配气系统向等离子体生成室输送工质气体；第一束电磁波发生器通过发射口向表面耦合诱导等离子波依托材料发射第一束电磁波，表面耦合诱导等离子波依托材料耦合工质气体，在材料表面形成表面耦合诱导等离子体；第二束电磁波发生器通过发射口向工质气体的电离区域发射第二束电磁波，在等离子生成室内部形成高离子温度的等离子体；高离子温度的等离子体进入等离子体稀释降温装置，通过低温稀释气体对等离子体进行稀释降温，从而获得降温后的等离子体；降温后的等离子体进入等离子体消毒灭菌装置，对冷冻冷藏货物进行消毒灭菌。
8.根据权利要求7所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于包括以下步骤：高离子温度的等离子体通过等离子体炬管进入等离子体稀释降温室；低温稀释气体输送装置通过低温稀释气体输送通道向等离子体稀释降温室内部输送低温稀释气体；低温稀释气体与高离子温度的等离子体在等离子体稀释降温室内稀释降温，从而获得降温后的等离子体；通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定。
9.根据权利要求7所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于包括以下步骤：降温后的等离子体进入货物消毒灭菌室；通过光学测量模块、电学测量模块、温度测量模块对降温后的等离子体进行测定的状态，确定消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间；调节货物传送装置速率，保证消毒灭菌货物在货物消毒灭菌室停留时间。
10.根据权利要求7所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于，所述的高离子温度的等离子体其离子温度在1.0×103K-1.0×105K；所述的高离子温度的等离子体在未稀释前的气体温度达到2.98×102K-1.0×103K；所述的低温稀释气体其气体温度达到5.0×101K-2.98×102K；所述的降温后的等离子体其气体温度达到1.0×102K-2.98×102K。
11.根据权利要求7所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于，所述的冷冻冷藏货物包括细菌及其芽孢、古菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类、病毒、支原体、衣原体、类病毒、拟病毒、朊病毒中的一种或多种混合物。
12.根据权利要求7所述的一种基于表面耦合诱导等离子体的冷链消毒方法，其特征在于，所述的冷冻冷藏货物经等离子体消毒后，其微生物杀灭率的范围为90％-99.9999％。
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