CN207253505U - 用反应性气体处理产品或表面的系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用反应性气体处理产品或表面的系统。该用反应性气体处理产品或表面的系统包括：(1)电介质阻挡物放电(DBD)系统，和(2)流体连接到所述DBD系统的处理室，其中所述处理室具有至少1立方米的体积。根据本实用新型，所述反应性气体能够对表面进行灭菌或巴氏灭菌，即使当其从其中产生等离子体的DBD系统输送显著的距离时也是如此，并且其能够破坏一些有机和生物材料。此外，体积大得多的产品可暴露于反应性气体，并且还可进行大规模消毒。

Description

用反应性气体处理产品或表面的系统
技术领域
本实用新型涉及用反应性气体处理产品或表面的系统。
背景技术
生物去污和灭菌具有包括医疗设备和装置灭菌、食品制造和储藏、以及消费品的制备在内的宽系列的应用。目前使用化学品、热、高能量电子束、和X-射线或γ-射线辐射系统来灭菌。这些系统各自由于成本、效率、无移动性、电功率要求、有毒废物、个人危害性(personal hazard)和灭菌或去污所需的时间而有折衷(trade-off)。
已经使用等离子体来去污和灭菌。等离子体，是区别于气体、液体和固体的第四种状态的物质，其可通过放电、例如通过气体的放电而产生。尽管全部等离子体包含电子、离子和中性物种，但是取决于用于制备等离子体的气体的组成以及用于产生等离子体的装置的电气和结构配置，它们将具有不同的性质。
一种类型的等离子体为高电压冷等离子体(high-voltage cold plasma， HVCP)，其可使用电介质阻挡物放电(介质阻挡放电，dielectric barrier discharge)(DBD)系统制备。HVCP可通过DBD系统、使用优选30kV-500kV 的电压、典型地在50Hz或60Hz的频率下使用气体的非平衡击穿(分解， breakdown)而制备。HVCP尚未像其它类型的等离子体(例如热等离子体或 RF等离子体)那样得以充分研究。因此，目前不存在解释这些等离子体、或在这样的等离子体中产生的各种受激的和反应性物种的性质的理论。在过去的十年里，已经进行了HVCP的实验考察以研究这种等离子体。
已经研究了材料对HVCP的直接暴露。尤其相关的是，将生物产品和污染物暴露于HVCP的研究，其中生物产品密封于包装内部且HVCP在包装内部产生。在这样的研究中，包装的食品例如农产品(produce)和其它材料在短的时间段内进行灭菌。包装内部的产品与等离子体直接接触。由于所述包装是密封的，在等离子体中产生的反应性气体在长时期内(无限地，indefinitely)保持与产品接触、不被稀释或分散，且包装的产品免于再污染，急剧地延长产品例如水果和蔬菜的贮藏寿命。参见例如美国专利公开，Pub. No.2013/0189156和2014/0044595，两者均属于Keener等人。
实用新型内容
在第一方面中，本实用新型为用反应性气体处理产品的方法，其包括通过由工作气体形成高电压冷等离子体(HVCP)而产生反应性气体；输送所述反应性气体远离所述HVCP至少5cm；随后，使产品与所述反应性气体接触。所述HVCP不与所述产品接触。
在第二方面中，本实用新型为减少谷物上的真菌毒素(霉菌毒素， mycotoxin)的方法，其包括通过由工作气体形成高电压冷等离子体(HVCP)而产生反应性气体；输送所述反应性气体远离所述HVCP至少3米；随后，使谷物与所述反应性气体接触。
在第三方面中，本实用新型为对表面进行医学灭菌的方法，其包括通过由工作气体形成高电压冷等离子体(HVCP)而产生反应性气体；和使表面与所述反应性气体接触。所述HVCP不与所述表面接触，且所述表面为密闭空间的表面或密闭空间中的设备的表面，其中所述密闭空间具有至少8立方米的体积。
在第四方面中，本实用新型为用反应性气体处理产品或表面的方法，其包括提供具有储存的通过由工作气体形成高电压冷等离子体(HVCP)而产生的反应性气体的容器；和使产品或表面与所述反应性气体接触。所述反应性气体包括不同于臭氧的至少一种反应性或受激的物种。
在第五方面中，本实用新型为用反应性气体处理产品或表面的系统，其包括：(1)电介质阻挡物放电(DBD)系统，和(2)流体连接到所述DBD系统的处理室。所述处理室具有至少1立方米的体积。
定义
本文中描述的全部电流均是交流电(交流)，其以均方根(RMS)伏特(V)和千伏(kV)详细说明。百分比(％)气体组成是体积百分比。
冷等离子体是指具有比用于制备该等离子体的气体(即工作气体)的温度高至多40℃的温度、更优选地比用于制备该等离子体的气体的温度高至多 20℃的温度的等离子体。
高电压冷等离子体(HVCP)是指使用电介质阻挡物放电(DBD)系统、使用至多500kV的电压、以至多到1000Hz的频率制备的冷等离子体，其由具有10-50000托例如760托(大气压力)压力的气体制备。HVCP不是热等离子体，不是微波等离子体，而且不是射频(RF)等离子体。HVCP等离子体在非平衡击穿条件下制备。
反应性气体是指这样的气体：其通过HVCP产生、包括受激的和化学反应性物种但是不包括在0.2秒或更短内散逸(dissipate)的那些物种。反应性气体的组成由于受激的物种散逸和反应性气体内的化学反应进行将随时间改变。反应性气体为可从产生HVCP的DBD系统离开的气体。反应性物种或受激的物种如果可使用光谱法检测到，则被认为存在于反应性气体中。
电介质阻挡物放电(DBD)或DBD系统是指具有被电介质阻挡物分开的至少两个电极的系统，且可具有更多电极，其中电介质阻挡物存在于各电极之间，以防止通过放电在气体中产生的电荷到达电极。DBD系统中的相邻电极之间的最短距离优选地为至多30cm(或12英寸)，且优选地为至少0.5 cm(或0.25英寸)。优选地，DBD系统配置成在产生HVCP的条件下操作。 DBD系统的实例示于图1A、1B、1C、1D、1E和1F中；优选地，所述电极通过直接在所述电极之间的间隙或增压室(高压腔，plenum)隔开，如图1A、 1B、1C和1F中所示的。
工作气体和工作气体混合物是指用于形成等离子体的气体。
包装(package)是指具有至多6加仑(或22.7升)的体积的容器。
被密封或实质上密封是指包装或容器内部的气体如果没有受到干扰则保持在包装或容器内部且不流动或扩散出包装或容器达至少24小时。
灭菌或灭菌的是指医学灭菌或医学灭菌的，其是指进行(或者已经进行) 足以使产品或表面上或中的活的萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)孢子的数量按照1x 10-6减少的处理，如果这样的孢子已经存在的话。
罐装(canning)灭菌或罐装灭菌的是指进行(或者已经进行)足以使产品或表面上或中的活的肉毒杆菌(Clostridium botulinum)孢子的数量按照1x 10-12减少的处理，如果这样的孢子已经存在的话。
大肠杆菌(E.coli)巴氏灭菌的是指进行(或者已经进行)足以使产品或表面上或中的活的大肠杆菌(Escherichia coli)O157:H7的数量按照1x 10-5减少的处理，如果这样的细菌已经存在的话。
利斯特氏菌(Listeria)巴氏灭菌的是指进行(或者已经进行)足以使产品或表面上或中的活的单核细胞增生利斯特氏菌(Listeria monocytogenes)的数量按照1x 10-5减少的处理，如果这样的细菌已经存在的话。
沙门氏菌(Salmonella)巴氏灭菌的是指进行(或者已经进行)足以使产品或表面上或中的活的肠沙门氏菌肠亚种肠炎血清型(Salmonella enterica subsp.entericaserovar enteritidis)的数量按照1x 10-5减少的处理，如果这样的细菌已经存在的话。
措辞“包含太多的真菌毒素而不能用作US标准的人类食品”是指所称的产品包含超过20十亿分率(ppb)的黄曲霉毒素(aflatoxin)、超过1000ppb的脱氧瓜萎镰菌醇(deoxynivalenol)和/或超过200ppb的伏马菌素(fumonisin)，而措辞“适合于用作US标准的人类食品”是指所称的产品包含至多20ppb 的黄曲霉毒素、至多1000ppb的脱氧瓜萎镰菌醇和至多200ppb的伏马菌素。
措辞“包含太多的真菌毒素而不能用作EU标准的人类食品”是指所称的产品包含超过2ppb的黄曲霉毒素B1、超过4ppb的总黄曲霉毒素、超过 750ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、超过1000ppb的伏马菌素和/或超过75ppb的玉米赤霉烯酮(zearalenone)，而措辞“适合于用作EU标准的人类食品”是指所称的产品包含至多2ppb的黄曲霉毒素B1、至多4ppb的总黄曲霉毒素、至多750ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、至多1000ppb的伏马菌素和至多75ppb的玉米赤霉烯酮。
措辞“包含太多的真菌毒素而不能用作US标准的动物饲料”是指所称的产品包含超过20ppb的黄曲霉毒素、超过5000ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、超过5000ppb的伏马菌素和/或超过1000ppb的玉米赤霉烯酮，而措辞“适合于用作US标准的动物饲料”是指所称的产品包含至多20ppb的黄曲霉毒素、至多5000ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、至多5000ppb的伏马菌素和至多1000 ppb的玉米赤霉烯酮。
措辞“包含太多的真菌毒素而不能用作EU标准的动物饲料”是指所称的产品包含超过10ppb的黄曲霉毒素、超过1750ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、超过4000ppb的伏马菌素和/或超过100ppb的玉米赤霉烯酮，而措辞“适合于用作EU标准的动物饲料”是指所称的产品包含至多10ppb的黄曲霉毒素、至多1750ppb的脱氧瓜萎镰菌醇、至多4000ppb的伏马菌素和至多100ppb 的玉米赤霉烯酮。
附图说明
提供下图以帮助说明该申请的产品、装置和方法，但是其它变型和配置是可行的。所述图不是按比例绘制的，其中为了清楚，一些部分的尺寸增大或减小。
图1A、1B、1C、1D、1E和1F是各种各样的DBD系统的示意性图示。
图2是用反应性气体连续处理产品或表面的反应性气体处理系统的示意性图示。
图3是用反应性气体间歇处理产品或表面的反应性气体处理系统的示意性图示。
图4是用于对密闭空间处理设备和/或表面的反应性气体处理系统的示意性图示。
具体实施方式
本实用新型利用通过HVCP产生的反应性气体。所述反应性气体能够对表面进行灭菌或巴氏灭菌，即使当其从其中产生等离子体的DBD系统输送显著的距离例如3-30米(或10-100英尺)时也是如此。此外，所述反应性气体能够破坏一些有机和生物材料例如真菌毒素。这是相当令人惊讶的，因为不同于在包装内产生的HVCP，不存在产品对HVCP的直接暴露，反应性气体与产品的接触时间有限，例如1秒、1分钟、30分钟或1小时。此外，因为将反应性气体输送远离其中产生HVCP的DBD系统，所以其通过扩散到周围气体中、以及与周围气体和/或工作气体混合两者而被稀释。因为反应性气体被输送远离DBD系统，所以体积大得多的产品可以间歇工艺或连续工艺暴露于反应性气体。另外，还可进行大规模消毒例如手术间(surgical suite) 的消毒。
图1A、1B、1C、1D、1E和1F是可用于生成产生反应性气体的HVCP 的各种各样的DBD系统的示意性图示。DBD系统包括产生交流电的具有地线(接地，ground)的高电压源10、第一电极20、第二电极30和居间电介质 40。在第一电极和第二电极之间还可存在一个或多个另外的居间电介质60。在一些配置中，电介质可围绕第一和/或第二电极。在一些配置中，电极上的电荷积蓄与电压波形结合使用可被用于估计DBD系统的功率消耗，且其可通过确定横跨常规电容器或其它传感器70所显现的电压而测量。优选地，存在增压室50，其限定其中产生HVCP和反应性气体的电极之间的空间，如图1A、1B、1C和1F中所示的。然而，即使当在DBD系统中不存在清楚的增压室时(例如图1D和1E中所示的)，HVCP和反应性气体也可在电介质附近产生。在一些配置中，可使用多个电极例如3-10个电极、4-8个电极或者5-7个电极，其中在每对相邻的电极之间有一个或多个居间电介质且任选地形成多个增压室，例如图1F中所示的那样(其中可使用框架80保持各电极-电介质组件(例如40、20和40)以限定各增压室(50))；这样的布置容许较大量的HVCP的产生和由此反应性气体的产生，同时维持电极之间的合适距离且保持所述系统紧凑。所述DBD系统的配置导致在电极之间形成的任何丝状放电(filamentary discharge)的电流的限制，以防止高电流电弧的形成。在优选的布置中，第一电极完全封闭在电介质中，且第二电极接地。
所述电极可由任何导电材料例如金属形成。电介质可由任何绝缘材料 (电介质材料)(例如陶瓷、玻璃、有机材料或塑料)、包括多种组成的多层形成。电介质或电介质的不同层的厚度应选择成限制可在电极之间形成的任何丝状放电的电流。对电介质层的材料的选择可对反应性气体的组成有影响。
当电极平行时的相邻电极之间的距离或当电极不平行时的相邻电极之间的最短距离优选地为至多30cm(或12英寸)，且优选地为至少0.5cm(或 0.25英寸)，例如1-10cm或2.5-6cm(或1-2英寸)，包括2、3、4、5、6、7、 8和9cm。高电压源产生如下电压：至多500kV、更优选地30kV-150kV、包括40、50、60、70、80、90、95、100、110、120、130和140kV；具有至多1000Hz、更优选地10-100Hz、例如50-60Hz频率。也可使用随时间变化的(即脉冲的)DC电源。尽管为了方便首先选择频率(例如，可从市政电网获得50或60Hz AC电源)，但是选择电压以保证HVCP的产生。
工作气体和工作气体混合物的不同选择将影响通过HVCP产生的反应性气体中存在的物种。可用于制备HVCP的气体的实例包括氧气(O2)；氮气 (N2)；水蒸气(H2O)；惰性和稀有气体例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)和六氟化硫(SF6)；氢气(H2)；二氧化碳(CO2)和一氧化碳 (CO)；卤素和类卤素例如氟(F2)、氯(Cl2)、溴(Br2)和氰((CN)2)；酸性气体例如硫化氢(H2S)、氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)和硫化羰(COS)；氨(NH3)；肼(H4N2)；三氟化氮(NF3)；二氧化氯(ClO2)；烃例如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)和乙炔(H2C2)；醇例如甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)；和其混合物。优选的气体包括空气和MA65(65％O2、30％CO2和5％N2的混合物)。增加气体中的水蒸气的量可用于减少反应性气体中存在的臭氧。增加稀有气体例如氦气的量可用于降低产生HVCP所需的电压。用于制备HVCP的气体的压力方便选择成环境或大气压力，但是可使用其它压力例如10-50000托、更优选地 100-1000托、例如760托(大气压力)。
所述反应性气体包含各种各样的反应性和受激的物种，且反应性气体总是包含至少一种(且典型地多于一种)不存在于工作气体中的反应性和/或受激的物种。当所述工作气体包含氧(例如O2、CO2和/或H2O)时，臭氧可形成；然而，单独的臭氧的存在无法解释反应性气体的性质和反应，且反应性气体除任何臭氧(其可存在或可不存在于反应性气体中)之外还总是包含其它反应性和受激的物种。除臭氧之外，可存在于反应性气体中的其它反应性和受激的物种包括：单线态氧气(1O2)和其它受激的分子物种(振动受激的分子和电子受激的原子和/或分子，例如O2、H2、N2、CO、CO2、H2O、He、Ne、Ar、 Kr和Xe)、羟基自由基(HO·)、氮氧化物(例如N2O、NO、NO2、NO3、N2O3、 N2O4和N2O5)、过氧化氢(H2O2)、超氧化氢(HO2)、HNOx物种(例如HNO4、 HNO3和HNO)、原子自由基(例如O、F、Cl、N和H)、和分子自由基(例如烃自由基，其还可包含氧、氮、氟和氯的一种或多种)。优选地，反应性气体除臭氧和NO2(或N2O4)(其可存在或可不存在)之外还具有至少一种另外的反应性和/或受激的物种。不同于HVCP，反应性气体不是等离子体且不包含自由电子。优选地，所述反应性气体包含以上列出的至少2种不同的反应性和/或受激的物种、更优选地以上列出的至少3种不同的反应性和/或受激的物种、甚至更优选地以上列出的至少4种不同的反应性和/或受激的物种、和最优选地以上列出的至少5种不同的反应性和/或受激的物种，包括以上列出的2-10种或3-8种或4-6种不同的反应性和/或受激的物种。
还可将所述反应性气体捕获和储存在容器中以在以后使用。优选地，所储存的反应性气体在其产生后的24小时以内、更优选地12小时以内、最优选地6小时以内、甚至更优选地3小时以内被用来处理产品或表面。
所述反应性气体还可通过例如使用液氮作为冷却剂或者使用液氦作为冷却剂冷却至极低温度进行捕获和储存。所述反应性气体当在这样的低温下捕获和储存时，可储存延长的时间段、例如1天至6周和可能更长。可使用用于储存其它液化的或固化的气体的容器、例如玻璃或金属容器。
反应性气体处理系统包括DBD系统或储存的反应性气体、和处理室。反应性气体处理系统还包括用于如下的装置、机构(机理)、或配置(构造)：其使反应性气体移动远离DBD系统(其产生HVCP，这进而产生反应性气体) 或远离具有储存的反应性气体的容器，且进入或遍及所述处理室；这可为在 DBD系统和处理室之间的流体连接。优选地，所述处理室未被密封；这样的未被密封的室将包括具有气体出口的处理室。优选地，所述处理室具有至少28升(或1立方英尺)的体积、更优选地至少1立方米和甚至更优选地至少 8立方米的体积。处理室的实例包括房间、仓室(bin)、谷物干燥机、筒仓(silo)、罐(tank)和运送容器。
可使用反应性气体系统通过如下来实施处理产品和/或表面的方法：(从储存的反应性气体、或者通过使用DBD系统产生HVCP)供应反应性气体，和将反应性气体分配到处理室中或遍及处理室。用于使反应性气体移动的装置、机构或配置的实例包括对流、气体通路或气体管线、鼓风机、和将流动的或加压的工作气体供应到DBD系统。优选地，所述处理方法不使通过反应性气体处理的产品或表面加热(即，其温度不升高)超过40℃、更优选地不超过20℃、甚至更优选地不超过10℃、且最优选地不超过5℃、例如产品或表面没有加热。用反应性气体的处理是非热加工方法。优选地，产品或表面在所述方法期间不暴露于通过HVCP所产生的辐射(例如UV光)。任选地，可使用空气、加工气体、或另外的气体(例如稀有气体或氮气)将反应性气体从处理室冲洗出，或者可对所述处理室进行抽真空。所述方法可任选地重复 1、2、3或更多次，以对产品或表面提供多重处理。任选地，产品在用反应性气体处理之后可被密封到容器中和/或被冷冻。优选地，待处理的产品在处理期间不被密闭在被密封或实质上密封的容器、例如具有至多10加仑或至多6加仑体积的容器中。优选地，不在被密封的容器、例如具有至多10加仑或至多6加仑体积的容器内部产生HVCP。
由HVCP产生的反应性气体通过扩散或气体传送而被输送远离HVCP 的产生地点(以避免产品或表面直接暴露于HVCP)。优选地，等离子体和待处理的产品或表面之间的距离为至少5cm的距离，例如至少10cm、至少 50cm、和至少1米(或3.28英尺)，更优选地至少3米，例如3-300米，包括 5、10、20、30、40和50米。在大多数配置中，容许反应性气体在它与待处理的产品或表面接触时流动，尽管也可产生反应性气体并将其传送到处理产品或表面的地点，而且将所述气体约束在处理位置一段时间。将反应性气体传送至与产品或表面接触的位置的流速的实例包括10-3000米/分钟、30-2500 米/分钟和1000-2000米/分钟，例如50、100、200、300、400、500、750和 1500米/分钟。容许所述反应性气体接触产品或表面至少1秒，例如至少2 秒、至少10秒、至少30秒、至少1分钟、至少10分钟、至少30分钟、至少35分钟、至少1小时、至少6小时、或至少12小时。接触时间的实例包括1秒-12小时、10秒-1小时、1分钟-35分钟，包括5秒、15秒、2分钟、 5分钟、20分钟、35分钟、40分钟、2小时、3小时、4小时和5小时。
图2是用反应性气体连续处理产品或表面的反应性气体处理系统200的示意性图示。所述系统包括用于产生HVCP以产生反应性气体210的DBD 系统206。所述反应性气体沿着气体通路208流入处理室216中且然后流出气体出口222。待处理的或具有待处理的表面的产品214在其进料到处理室中、和传送器218上时可储存在给料斗212中，传送器218使所述产品移动通过处理室和进入接收仓室220中，所述接收仓室220用于保持已经与反应性气体接触之后的产品。还示出了提供由其形成HVCP的工作气体的气体来源202例如气罐、和向DBD系统供应工作气体的气体管线204。所述反应性气体在其流动通过所述系统时可用另外的工作气体稀释。所述反应性气体从DBD系统至处理室的输送是借助DBD系统(因工作气体的引入而处于较高压力)和处理室(由于气体出口而处于较低压力)之间的压力差。任选地，所述气体出口可通过第二气体管线连接回到所述DBD系统，从而容许工作气体和任何残留的反应性气体的再循环。任选地，所述DBD系统可位于处理室的内部，避免了对气体通路的需要。在一种变型中，工作气体可为空气，且反应性气体的输送可通过位于气体通路中的鼓风机(其将反应性气体吹入处理室中)或者DBD系统的后部的鼓风机(其吹扫空气通过DBD系统)而导致。任选地，传送器可在筛网(screen)上输送产品以保证反应性气体与产品的全部表面接触。此外，产品可在多个传送器上移动通过处理室，其中当产品从第一传送器移动到第二传送器时其翻转变向(shift around)，保证反应性气体与产品的全部表面接触。在另一变型中，通过使用储存的反应性气体作为气体来源和将反应性气体直接输送到处理室，可消除所述DBD系统。可使用各种各样不同的传送器例如可渗透的带式传送器、螺杆、隧道式干燥机、谷物干燥机或圆柱体干燥机。
图3是用反应性气体间歇处理产品或表面的反应性气体处理系统300的示意性图示。所述系统包括用于产生HVCP以产生反应性气体的DBD系统 306。所述反应性气体沿着气体通路308和312流入处理室302且然后通过气体通路316流出，通过任选的产品回收捕集器(trap)318，沿着气体通路320 且通过气体出口324流出。反应性气体和工作气体的一些或全部可通过任选的气体通路304再循环回到DBD系统。反应性气体和工作气体由鼓风机310和322推进通过所述系统。待处理的或具有待处理的表面的产品314存在于处理室中；如所示的，所述反应性气体通过处理室的底部进料以由所述反应性气体和所述产品引起流化床，从而保证处理产品的全部表面。所述产品回收捕集器可用于捕获离开处理室且进入气体通路的任何产品，且使其返回到处理室。所述处理室可为所示的系统中的筒仓；其它处理室包括流化床、机械流化床和仓室。所述反应性气体在其流动通过所述系统时可用另外的工作气体稀释。如所示的，所述工作气体可为空气，但是任选地，气体通路304 可连接至用于将工作气体供应到DBD系统的气体来源。在另一变型中，DBD 系统可被消除且被储存的反应性气体所替代。
任何产品或表面均可用所述反应性气体处理，以对产品或其表面进行灭菌(医疗灭菌或罐装灭菌)或巴氏灭菌(沙门氏菌巴氏灭菌、利斯特氏菌巴氏灭菌或大肠杆菌巴氏灭菌)，和/或除去污染物例如毒素。产品的实例包括新鲜食品(例如水果、蔬菜、谷物、豆子(bean)、种子、肉、乳制品、蛋、和香料或佐料)，海产食品(鱼和有壳的水生动物(shellfish)，和它们的部分)，预制食品，冷冻食品，在包装之前的加工食品(水、饮料、婴儿食品、液蛋(liquid eggs)、果汁、面粉、油、营养品、维生素、保健品和烘焙食品)，经包装的产品(用于处理包装的外部)，动物饲料，罐头，瓶子，塑料容器，食品容器，烹饪用具和器皿(utensil)；丸，胶囊，单位剂型和粉末；在使用前和使用后两者的医疗装置和医疗设备；实验室玻璃和塑料器具；陶瓷产品；金属产品；以及皮革和木制产品。
如果通过用反应性气体处理未达到活的微生物(或微生物孢子)的足够减少，则可进行连续处理直至实现期望的减少，例如足以实现医疗灭菌或罐装灭菌。例如，可进行1-10次处理，或者可进行2-9次处理，包括3、4、5、 6、7或8次处理。类似地，还可延长处理时间。优选地，重复用反应性气体的处理，直至实现医疗灭菌或罐装灭菌，或者实现沙门氏菌巴氏灭菌、利斯特氏菌巴氏灭菌或大肠杆菌巴氏灭菌。
对于灭菌或巴氏灭菌，如果通过用反应性气体处理未达到毒素(例如真菌毒素或黄曲霉毒素)的足够减少，则可进行连续处理直至实现期望的减少。例如，可重复所述处理直至实现如下的减少：至少50％减少、至少90％减少、至少1x 10-1减少、至少1x 10-2减少、或者甚至至少1x 10-3减少。
产品、房间和容器的表面可用反应性气体处理以除臭、除去害虫和昆虫、除去或杀灭霉菌、灭菌、巴氏灭菌、漂白、和破坏毒素例如生物毒素和农药。所述反应性气体还可用于处理废水、废气(例如汽车尾气)，对油进行化学改性，和使酶变性。
水果(例如水果的部分和水果干)和种子(例如种子的部分；谷物例如小麦、水稻和玉米；豆类例如豌豆、豆子、小扁豆、大豆和花生；以及坚果例如腰果、澳洲坚果、榛子、栗子、橡子、杏仁、山核桃、开心果、胡桃和巴西坚果)、尤其是被真菌毒素例如黄曲霉毒素所污染的那些是优选的产品，因为所述反应性气体能够破坏这样的毒素，从而使这样的先前不适合于人类或动物消费(consumption)的产品可用于这样的用途。可通过与反应性气体的接触而清除或减少的毒素的实例包括：黄曲霉毒素(例如黄曲霉毒素B1、B2、 G1和G2)、脱氧瓜萎镰菌醇(例如15-乙酰基脱氧瓜萎镰菌醇和3-乙酰基脱氧瓜萎镰菌醇)、赭曲毒素A、T2毒素、HT-2毒素、玉米赤霉烯酮和伏马菌素 (例如伏马菌素B1、B2和B3)。下表表明了在US和欧洲(EU)多种真菌毒素这样的量：高于该量时产品不适合于用作人类食品或动物饲料。可使用反应性气体处理、包括重复的反应性气体处理以除去足够的真菌毒素而将不适合于用作人类食品或动物饲料的产品转变成适合于用作人类食品或动物饲料的产品。
图4是用于对密闭空间(例如房间、运送容器、拖车或冷藏货车)处理设备和/或表面的反应性气体处理系统的示意性图示。在处理室400(在这里为密闭空间)内有用于产生HVCP以产生反应性气体408的DBD系统406。鼓风机410用来将反应性气体分配遍及所述密闭空间。还示出了待处理的产品或表面，其包括待用反应性气体处理的密闭空间的壁或内表面，任选的设备 414、例如医疗设备(例如手术仪器、面罩、辅助呼吸设备和生命征兆监测器)、和/或任选的表面412例如手术台。任选地，可使用支撑物402将DBD系统安装到密闭空间的顶部或侧面，或者可将DBD系统放置到密闭空间的地面上。任选地，工作气体供应源(supply)可通过连接至气体供应源(未示出)的气体管线404供应。替代地，密闭空间可填充有工作气体。在另一配置中，DBD 系统可由储存的反应性气体所替代。
实施例
以下实施例是显示其中使用HVCP产生反应性气体的反应性气体的效果和性质的试验系统。在典型的系统中，将增大规模以实现工业上显著量的产品的处理。全部HVCP使用60Hz电源产生。
实施例1：处理全玉米以减少微生物负荷(load)，模拟短持续时间的反应性气体暴露
将100g的全玉米放置在Polypropylene(PP)Container(型号 9100AB)-尺寸37.0cm x 35.5cm x 5.2cm(L x W x H)中。将所述放置到由B2630高阻挡膜构成的手袋(附袋，second bag)-尺寸40.0cm x 47.0cm(L x W)的内部。将各袋子用作为填充气体的MA65(65％O2、30％CO2、5％N2)冲洗(充溢)3分钟(37L/分钟)和然后密封。然后，将所述袋子放置到DBD系统内两个4电极组(每个电极：铝，15.24cm直径，总共8 个电极-4个顶部，4个底部)之间以在所述袋子内产生HVCP，但是其不与中的全玉米接触。对于全玉米样品，处理时间为5分钟和15分钟且功率消耗为280-290瓦特。电极之间的高度(间隙)为5.2cm。HVCP在95kV 下以1.0-1.5mA的安培数形成。使用电介质阻挡物来调节所述袋子内的等离子体场的特性：(1)砧板(品牌，37cm x 29cm x 2cm)；(2)设置在顶部电极组上的普列克斯玻璃(plexiglass)阻挡物；和(3)114L和/或151L搬运箱(tote)的搬运箱盖子(BellaTM品牌)(每个袋子上面两个和下面一个)，以对阻挡物容量进行额外的表面积扩张(extension)。这些电介质阻挡物容许由HVCP 进行最佳的反应性气体产生。
借助Short-Term Detector管(Draeger Safety AG&Co.KGaA，Luebeck，Germany)测量臭氧和氮氧化物。在处理完成之后立即打开所述袋子且用新鲜气体冲洗所述样品以除去任何残留的反应性气体，除了一个处理 5分钟的样品以外，且其在打开之前容许反应性气体在被密封的袋子中保留 24小时。
总的好氧细菌菌落形成单位(CFU/g)通过使用用于好氧细菌的胰蛋白酶大豆琼脂(TSA，Difco品牌,Becton,Dickinson and Company(BD)，Sparks， MD)的标准平板涂布法(spread plate methodology)而测定。将用于好氧恢复 (recovery)的标准TSA平板在37℃下培养24小时。在于室温(22℃)下24小时后反应性气体处理和储存之后，使用无菌清洗(0.1％的胨)通过如下而从各自的食品产品恢复微生物种群：在无菌过滤器细菌分离器(stomacher)袋中搅动1分钟以从产品表面除去微生物。通过搅动(手工摇动和涡动)的清洗只容许外部恢复，而没有因细菌分离可从内部实体(fresh)引入的另外的细菌干扰的可能。来自稀释剂的恢复可通过进行系列稀释和平板计数而获得。在将所述平板在37℃下培养24小时之后对微生物菌落进行计数。全部的微生物方法均根据美国食品和药品管理，细菌分析手册(U.S.Food and Drug Administration,Bacteriological Analytical Manual)(BAM：Bacteriological Analytical Manual，第八次编辑，最终版本：2001年1月25日)进行。全玉米的样品通过如下从相同的全玉米样品收集：将样品细分，以及在处理之前和之后分析样品，以获得在玉米上的微生物负荷的差异性减少。
下表总结了来自该实验的结果。表中的“温度”表示电极的温度。使用连续处理的额外减少可用来实现如预期一样大的减少。
表1：HVCP工艺参数：95kV多电极设置，MA65气体类型，100g样品量的全玉米粒
实施例2：处理全小麦以减少微生物负荷，模拟短的反应性气体暴露
100g的全小麦代替全玉米，且重复在实施例1中进行的实验和测量。下表总结了来自该实验的结果。表中的“温度”表示电极的温度。使用连续处理的额外减少可用来实现如预期一样大的减少。
表2：HVCP工艺参数：95kV的多电极设置，MA65气体类型，100g 的全小麦粒样品
实施例3：用于显示减少的包含真菌毒素的已知参照样品的处理
将50克的具有已知浓度的真菌毒素的由Trilogy Analytical Laboratory，Washington，MO供应的天然污染的多毒素玉米产品(Reference Material，产品#：TR-MT500，批次#：MTC-9999E)放置于 Polypropylene(PP)Container(型号9100AB)-尺寸37.0cm x 35.5cm x 5.2cm (L x W x H)中。将所述放置于由B2630高阻挡膜构成的手袋-尺寸40.0cm x 47.0cm(L x W)内。将各袋子用作为填充气体的空气(22％的O2，78％的N2)或MA65(65％的O2，30％的CO2，5％的N2)冲洗3分钟(37L/分钟)和然后密封。在一些实验中使用的气体的增湿使用鼓泡进行(导致约 60％湿度)。然后将所述袋子放置在DBD系统内两个4电极组(每个电极：铝， 15.24cm直径，总共8个电极-4个顶部，4个底部)之间，以在所述袋子内产生HVCP，但是其不与中的产品接触。在100kV下以0.6-1.8mA的安培数跨越全部样品形成HVCP。使用电介质阻挡物调节所述袋子内部的等离子体场特性：(1)砧板(品牌，37cm x 29cm x 2cm)；(2)设置在顶部电极组上的普列克斯玻璃阻挡物；和(3)114L和/或151L的搬运箱的搬运箱盖子(BellaTM品牌)(每个袋子上面两个和下面一个)，以对阻挡物容量进行额外的表面积扩张。将全部产品样品处理30分钟的处理时间，且然后在室温 (22℃)条件下储存进行24小时后处理。在24小时的储存之后，将全部试验样品和对照送到Trilogy Analytical Laboratory，Washington，MO进行完全真菌毒素平板分析(panel)(#6)。
下列两个表显示来自这些实验的结果。在表中，“ND”是指“没有检测到”。在表3中，参照中的总毒素为40.67ppm，而在处理之后总量仅为13.00 ppm，导致68％的总减少。在表4中，参照中的总毒素为45.97ppm，而在处理之后总量仅为23.75ppm，导致48％的总减少。使用连续处理的额外的减少可用来实现如期望一样大的减少。
表3：使用MA65工作气体和100kV 30分钟的真菌毒素减少结果
表4：使用空气工作气体在100kV下30分钟的真菌毒素减少结果
实施例4：反应性气体的产生和输送
将具有1/8”内径的1/4”直径聚丙烯管用彼此隔开180度的两根规格20 的绝缘线装配。所述线的总长为五英尺。将各线的一个脚使用聚氯乙烯收缩套管(tubing)附着到聚丙烯管。将该设备用两个竖直的支撑物放置在架子中以使其离地悬挂。将所述套管连接至具有旋转流量计以测量经过所述管的气体的流量的压缩气体罐。将阀和取样阀安置在该DBD系统的排出口以测量如下的臭氧的量，所述臭氧是作为除臭氧之外还产生的其它反应性和受激的物种的替代物而产生的。所产生的臭氧的量借助Short-TermDetector 管(Draeger Safety AG&Co.KGaA，Luebeck，Germany)进行测量。在该实验中所使用的工作气体为压缩空气。使用两个不同的流速以确定流速是否会影响反应性和受激的物种的产生速率。气体流速使用旋转流量计测量，而且还通过填充附着到取样阀的100ml注射器所需的时间测量。在30分钟时间，进行三次不同的测量，以确定平均臭氧产生速率。产生HVCP的条件对于使用7瓦特功率的两个实验(30kV)是相同的。下表总结了来自该实验的结果。
表5：反应性气体的产生和输送
。

Claims (14)

1.用反应性气体处理产品的系统，其包括：
(1)电介质阻挡物放电系统，和
(2)流体连接到所述电介质阻挡物放电系统的处理室，所述处理室具有至少1立方米的体积。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统包括：
(i)由电介质完全密闭的第一电极，和
(ii)电接地的第二电极，
(iii)交流(AC)电压源，
并且在第一电极和第二电极之间存在增压室。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统包括：
(a)多个第一电极，和
(b)各自在两个第一电极之间的多个第二电极，所述多个第一电极的数量与所述多个第二电极的数量相同或者比所述多个第二电极的数量多一个，
(c)在各相邻的第一电极和第二电极之间的至少一个电介质阻挡物，
并且各相邻的第一电极和第二电极形成增压室。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统和所述处理室之间的距离为至少3米。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述处理室具有至少8立方米的体积。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括在所述处理室内部的传送器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括用于将反应性气体从所述电介质阻挡物放电系统输送至所述处理室的鼓风机。
8.用反应性气体处理表面的系统，其包括：
(1)电介质阻挡物放电系统，和
(2)流体连接到所述电介质阻挡物放电系统的处理室，所述处理室具有至少1立方米的体积。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统包括：
(i)由电介质完全密闭的第一电极，和
(ii)电接地的第二电极，
(iii)交流(AC)电压源，
并且在第一电极和第二电极之间存在增压室。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统包括：
(a)多个第一电极，和
(b)各自在两个第一电极之间的多个第二电极，所述多个第一电极的数量与所述多个第二电极的数量相同或者比所述多个第二电极的数量多一个，
(c)在各相邻的第一电极和第二电极之间的至少一个电介质阻挡物，
并且各相邻的第一电极和第二电极形成增压室。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述电介质阻挡物放电系统和所述处理室之间的距离为至少3米。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述处理室具有至少8立方米的体积。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于进一步包括在所述处理室内部的传送器。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于进一步包括用于将反应性气体从所述电介质阻挡物放电系统输送至所述处理室的鼓风机。
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