CN212994128U - 低温等离子食物处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温等离子食物处理系统，包括：低温等离子产生器、输送线、供气系统及电源，该低温等离子产生器设置于输送线上部，该供气系统与低温等离子产生器连接，该电源与低温等离子产生器、输送线及供气系统电性连接；据此，应用低温等离子对食物进行杀菌处理，可使食物能保留原有的外观、味道、质感和营养成分，并且可以延长食物的保质期。

Description

低温等离子食物处理系统

技术领域

本实用新型涉及食物加工领域，尤其涉及一种对食物进行低温杀菌且不影响食物质量的低温等离子食物处理系统。

背景技术

在现今的食品加工领域，针对干性固体状食品的杀菌方法并不多。而对于食品制造商而言，最大的挑战是如何以安全高效的方法对食品进行杀菌，从而延长包装食品的保质期。目前应用较为广泛的食品杀菌方法包括：加热杀菌法、化学剂杀菌法、辐射杀菌法(γ-射线、微波、红外线等)、过滤除菌法以及加热与其他手段相结合的杀菌法。上述传统的杀菌方法中大多数方法会通过不同程度的加热主导或辅助进行杀菌处理，但高温会使食品的营养流失，甚至改变食品的味道和质感，降低食品的价值；而化学剂杀菌法虽然是一种低温杀菌法，但其所使用的化学药剂通常会在食品中有残留，此会影响食品的味道，且长期食用该种杀菌方法处理的食品会对人体的健康造成负面影响。因此，食品制造业界急需一种能够于常温下在短时间内降低食品上的细菌含量，并保持食品原有的营养价值和味道的技术，从而确保食品的品质并延长食品的保质期。

实用新型内容

本技术方案所要解决的技术问题在于如何在非加热的条件下对食物进行高效的杀菌处理，同时确保食物原有的营养价值和味道，并能够延长食物的保质期。

为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种低温等离子食物处理系统，其包括：低温等离子产生器、输送线、供气系统及电源，其中该低温等离子产生器设置于输送线上部，该供气系统与低温等离子产生器连接，该电源与低温等离子产生器、输送线及供气系统电性连接。据此，设置于输送线上部的低温等离子产生器可释放出低温等离子，并通过低温等离子静电场对食物上的细菌进行分解与击破，且不产生温度的变化，以此确保处理后的食物能够保留原有的外观、味道、质感和营养成分。

作为本技术方案的另一种实施，该低温等离子产生器包括至少一组低温等离子产生单元，每组低温等离子产生单元由多个低温等离子产生单元构成。以此可根据待杀菌食物的尺寸而调整低温等离子产生器杀菌的范围。

作为本技术方案的另一种实施，该低温等离子产生单元包括：筒状的绝缘壳体、棒状的内电极及环绕状的外电极，该绝缘壳体具有供电口，且该绝缘壳体两端具有位置相对的供气口和等离子出口，该供气口与供气系统连接，该内电极设置于绝缘壳体内，且内电极的轴线与供气口和等离子出口的中心线共线，该外电极环绕设置于绝缘壳体的筒壁外侧面，电源分别与外电极以及通过供电口与内电极电性连接。据此可使低温等离子产生单元高效地产生并释放低温等离子。

作为本技术方案的另一种实施，低温等离子食物处理系统还包括：处理箱及抽气系统，该处理箱的下侧面为开口，以此使处理箱罩设于输送线上部，该处理箱相邻于输送线两端的两个侧面分别开设有入口和出口，处理箱的内部空间被划分为相邻入口的入口抽气区、相邻出口的出口抽气区以及位于入口抽气区与出口抽气区之间的主处理区，低温等离子产生器安装于位于主处理区的处理箱的内侧，该抽气系统安装于位于入口抽气区及出口抽气区的处理箱上部的外侧并与处理箱内部相通，电源与抽气系统电性连接。处理箱可使杀菌处理空间较为封闭，确保低温等离子产生器所产生的低温等离子能够集中于杀菌处理空间内并高效地杀菌；此外，抽气系统能够将低温等离子产生器产生低温等离子时附带产生的副生气体如臭氧等从处理箱内抽出，以免其影响处理箱内杀菌处理进程，并且防止其从处理箱内泄漏出而对附近操作人员或周围环境造成危害。

作为本技术方案的另一种实施，低温等离子食物处理系统还包括：升降平台，该低温等离子产生器安装于升降平台，而电源与升降平台电性连接，该升降平台设置为能够调节低温等离子产生器与食物之间的距离。以此，可根据待杀菌处理食物的高度而灵活调节低温等离子产生器的高度，以满足不同高度食物的杀菌处理需求。

作为本技术方案的另一种实施，该抽气系统是由抽风机与过滤器连接构成。以此可将附带产生的副生气体如臭氧等从处理箱内抽出的同时，对其进行过滤，以消除其有害性。

作为本技术方案的另一种实施，该供气系统包括：气源、流量器及调压器，其中该气源、流量器及调压器是通过气体管路依序连接，且调压器通过气体管路与低温等离子产生器连接。据此，操作人员可由流量器清楚地了解气源向低温等离子产生器输送气体的流量，并可通过调压器控制输送至低温等离子产生器的气体压力，进而控制低温等离子产生器产生低温等离子的数量。

附图说明

图1为本技术方案的低温等离子食物处理系统的一实施例的示意图；

图2为本技术方案的低温等离子食物处理系统的处理箱出入口一实施例的示意图；

图3A为低温等离子产生器包括8组低温等离子产生单元的结构示意图；

图3B为低温等离子产生器包括6组低温等离子产生单元的结构示意图；

图3C为低温等离子产生器包括1组低温等离子产生单元的结构示意图；

图4为本技术方案中的低温等离子产生单元的结构示意图；

图5为本技术方案中的低温等离子食物处理系统的抽风系统结构示意图；

图6A为低温等离子食物处理系统的升降平台结构一实施例的示意图；

图6B为低温等离子食物处理系统的升降平台结构另一实施例的示意图；

图7为本技术方案应用低温等离子处理食物的方法的流程图。

附图中的符号说明：

1 输送线；2 处理箱；21 入口抽气区；22 出口抽气区；23 主处理区；31 入口抽气口；32 出口抽气口；4 电源；5 低温等离子产生器；51 低温等离子产生单元；511 绝缘壳体；512 供电口；513 供气口；514 等离子出口；515 内电极；516 外电极；517 绝缘支架；61气源；62 流量器；63 调压器；64 气体管路；7升降平台。

具体实施方式

有关本技术方案的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本技术方案加以限制。

本技术方案提供了一种对食物进行低温杀菌且不影响食物质量的低温等离子食物处理系统及低温等离子处理食物的方法。其中该低温等离子食物处理系统主要应用于处理已包装或未包装的固体食物，以低温等离子静电场对细菌进行分解与击破，达到杀菌效果和延长食物的保质期。其中该低温等离子处理食物的方法不利用高温，因此杀菌处理后的食物能够保留原有的外观、味道、质感和营养成分。

本技术方案中产生低温等离子的方式为介质阻挡放电法，其是指绝缘介质处于放电空间中所产生的一种非平衡态的气体放电现象，该绝缘介质所起的作用是防止产生电弧放电或者火花放电。介质阻挡放电法具有大空间内放电均匀和高气压运行稳定的特点，其电极没有直接和放电气体接触，因而可避免电极受腐蚀的问题。此外，介质阻挡放电法的电子密度非常高，常压下即可生成大体积的低温等离子，而且其可以在很宽的电压、频率和气压范围内产生低温等离子，也因此可以产生足够多的低温等离子以对所照射的食物进行杀菌处理，并可达到较佳的杀菌效果。在本技术方案中应用介质阻挡放电法产生低温等离子的部件为低温等离子产生器。

本技术方案的一实施例提供了一种低温等离子食物处理系统，其包括：低温等离子产生器、输送线、供气系统及电源，其中该低温等离子产生器设置于输送线上部，该供气系统与低温等离子产生器连接，该电源与低温等离子产生器、输送线及供气系统电性连接。该供气系统向低温等离子产生器供给压缩空气或者有助于产生低温等离子的惰性气体，而设置于输送线上部的低温等离子产生器可将被送入的压缩空气或该惰性气体释放出低温等离子，并通过低温等离子静电场对其下方食物上的细菌进行分解与击破，且不产生温度的变化，以此确保处理后的食物能够保留原有的外观、味道、质感和营养成分。

考虑到低温等离子产生器在产生低温等离子的同时也会释放出副生气体如臭氧等，因此在本技术方案的另一实施例中，如图1所示，该低温等离子食物处理系统还包括：处理箱2及抽气系统，该抽气系统包括位于处理箱2上部两侧的入口抽气口31和出口抽气口32，该处理箱2的下侧面为开口，以此使处理箱罩设于输送线1上部，结合图2所示，该处理箱2相邻于输送线1两端的两个侧面分别开设有入口211和出口221，该处理箱2的内部空间被划分为相邻入口的入口抽气区21、相邻出口的出口抽气区22以及位于入口抽气区21与出口抽气区22之间的主处理区23，该低温等离子产生器5安装于位于主处理区23的处理箱2的内侧，该抽气系统安装于位于入口抽气区21及出口抽气区22的处理箱2上部的外侧并与处理箱2内部相通，该电源4还与抽气系统电性连接。通过处理箱2的设置可使杀菌处理空间较为封闭，以确保低温等离子产生器5所产生的低温等离子能够集中于杀菌处理空间内并高效地杀菌。此外，抽气系统能够将低温等离子产生器5产生低温等离子时附带产生的副生气体如臭氧等经由入口抽气口31和出口抽气口32从处理箱2内抽出，以免其影响处理箱2内杀菌处理进程，并且防止其从处理箱2内泄漏出而对附近操作人员或周围环境造成危害。另外，该入口和出口均可设置有自动控制开闭的封闭门，如图2所示的入口封闭门212和出口封闭门222以确保处理箱2内杀菌处理空间的密闭性，并防止副生气体如臭氧等的泄漏，通常该副生气体如臭氧等的密度及分子质量均小于空气中组成物的密度及分子质量，因此该副生气体如臭氧等会集中于处理箱2内的上部空间中，该入口和出口的开设高度会与处理箱2上部保留有高度差，以此可防止处理箱2内上部空间中副生气体由入口或出口处泄露。此外，该电源4及相关元器件如开关、保险等也可集成安装于该处理箱2上。

更具体而言，该低温等离子产生器5包括至少一组低温等离子产生单元，每组低温等离子产生单元由多个低温等离子产生单元51构成。如图3A至3C所示，每组低温等离子产生单元是由10个低温等离子产生单元51构成，如图3A所示，该低温等离子产生器5包括了8组低温等离子产生单元，如图3B所示，该低温等离子产生器5包括了6组低温等离子产生单元，如图3C所示，该低温等离子产生器5包括了1组低温等离子产生单元，该低温等离子产生单元的组数越多，产生的低温等离子数量也就越多，随之杀菌处理范围也就越大，在本技术方案中该杀菌处理范围被定义为该主处理区23。据此，可根据待杀菌食物的尺寸而调整低温等离子产生器杀菌处理范围。

如图4所示，本技术方案中的该低温等离子产生单元51包括：筒状的绝缘壳体511、棒状的内电极515及环绕状的外电极516，其中该绝缘壳体511具有供电口512，且该绝缘壳体511两端具有位置相对的供气口513和等离子出口514，该供气口513与供气系统连接，该内电极515设置于绝缘壳体511内，且内电极515的轴线与供气口513和等离子出口514的中心线共线，该外电极516环绕设置于绝缘壳体511的筒壁外侧面，电源分别与外电极516以及通过供电口512与内电极515电性连接。于本技术方案中，该绝缘壳体511可为石英玻璃管，该内电极515可为钼丝，该外电极516可为周向环绕于该石英玻璃管管臂外的不锈钢丝或是套设于管臂外的不锈钢网格套，另外，在该绝缘壳体511内部还可设置有绝缘支架517以固定该内电极515，但本技术方案不以此为限。由供气系统将压缩空气或者有助于产生低温等离子的惰性气体由供气口513注入至石英玻璃管内，并在内、外电极515、516形成的电场下释放出低温等离子和副生气体，且在注入气压的作用下由等离子出口514喷射而出。

如图5所示，在本技术方案中，该抽气系统是由抽风机34与过滤器33连接构成，该连接为一体的抽风机与过滤器的数量可为两部，并分别安装于入口抽气区21及出口抽气区22的处理箱2上部的外侧且通过入口抽气口31及出口抽气口32而与处理箱2内部相通；另外，该连接为一体的抽风机与过滤器的数量也可为一部，且可安装于处理箱2上部的外侧或分离安装于处理箱2之外，并通过气体管路分别与入口抽气区21及出口抽气区22相通，对此本技术方案不进行限定，而该抽风机与过滤器的类型及连接方式均为现有技术，本技术方案对此也不进行限定。据此该抽气系统可将附带产生的副生气体如臭氧等从处理箱内抽出的同时，并对其进行过滤处理，以消除其有害性。如图1所示，该供气系统包括：气源61、流量器62及调压器63，其中该气源61、流量器62及调压器63是通过气体管路64依序连接，且调压器63通过气体管路64与低温等离子产生器5连接。如同该抽气系统的安装方式，该供气系统可安装于处理箱2的外侧，但也可分离安装于处理箱2之外，对此本技术方案不进行限定。该气源61可向该低温等离子产生器5供给压缩空气或者有助于产生低温等离子的惰性气体，操作人员可由流量器62清楚地了解气源61向低温等离子产生器5输送气体的流量，并可通过调压器63控制输送至低温等离子产生器5的气体压力，进而控制低温等离子产生器5产生低温等离子的数量，而该气源61、流量器62及调压器63的类型及连接方式均为现有技术，本技术方案对此也不进行限定。

本技术方案中，该低温等离子食物处理系统还可包括：升降平台7，该低温等离子产生器5是安装于升降平台7，而电源4与升降平台7电性连接，该升降平台7设置为能够调节低温等离子产生器5与食物之间的距离，该升降平台7上、下调整的高度可依据处理箱2的高度、容积或食物的高度而定，通常可调整的高度设定为使低温等离子产生器5距输送线1之间的距离为下限不低于4mm，上限不高于250mm。如图1所示，该升降平台7设置于该处理箱2内部的主处理区23，该低温等离子产生器5安装于升降平台7上。具体而言，该升降平台7可为独立设置于该输送线2上部的升降平台7，如图6A所示，其可由支撑立杆711、垂直于支撑立杆且与输送线平行的安装部712以及升降驱动装置713构成，低温等离子产生器安装于该安装部上，并可在升降驱动装置的驱动下沿支撑立杆上下移动；该支撑立杆也可结合于处理箱的内侧壁上，而该升降驱动装置可为由驱动电机与链条及链轮构成的驱动结构或是由驱动电机与齿轮及齿条构成的驱动结构；如图6B所示，该升降平台还可为由穿设于处理箱顶部的伸缩气缸721及其底端固定的安装部722构成的结构，本技术方案对于升降平台的具体结构并不做限定。通过升降平台的设置，本技术方案可根据待杀菌处理食物的高度而灵活调节低温等离子产生器的高度，以满足不同高度食物的杀菌处理需求。

如图7所示，本技术方案提供了一种应用低温等离子处理食物的方法，其步骤包括：将待处理的食物放置于输送线上进行输送；该食物被输送至主处理区时使输送线停止输送；由位于主处理区的输送线上部设置的低温等离子产生器释放低温等离子，在一设定时间内以对食物进行杀菌处理；使输送线恢复输送，将经低温等离子杀菌处理后的食物输送出主处理区；将被杀菌处理后的食物由输送线取下。本技术方案的方法可利用输送线完成食物的杀菌处理操作，其不仅可以确保处理后的食物能够保留原有的外观、味道、质感和营养成分，而且以流水线式的操作方式可以提升食物杀菌处理的自动化程度，进而提升食物杀菌处理的操作效率。

为了提高食物的杀菌处理效率，使产生的低温等离子被集中于杀菌处理空间内，并防止所产生的副生气体如臭氧等影响杀菌处理进程，以及防止副生气体对附近操作人员或周围环境造成危害，本技术方案的步骤还可包括：应用处理箱罩设输送线的上部，其中，该处理箱具有入口和出口，食物经由入口而输送至位于处理箱内部的主处理区进行杀菌处理，被杀菌处理后的食物经由出口输送出处理箱；通过安装于处理箱上部的抽气系统排出并过滤低温等离子产生器释放低温等离子时所产生的副生气体。

另外，为了满足对不同高度食物的杀菌处理的需要，本技术方案的步骤还可包括：根据食物的高度，调节低温等离子产生器与食物之间的距离。

本技术方案的商业应用范围甚广，其商业价值在于能够在非加热条件下延长食物的保质期，降低食物制造商的营运风险及储存成本。在现今的食品加工科技，对于干性固体状食品的杀菌方法不多。对于相关的食品制造商而言，目前最大的挑战是如何以安全高效的方法杀菌，从而延长包装食品的货架期。传统方法普遍通过不同程度的加热来杀菌，高温使食品营养流失，甚至改变味道和质感，降低食品的价值。因此，食品制造业界需要一项技术，能够于常温下在短时间内降低细菌含量，保持原有的营养价值和味道，及延长食品的保质期。本技术方案的低温等离子食物处理系统可以在常温下利用低温等离子杀菌，从而保存食品的营养及保障食品安全，为食品制造业界提升产品商业价值。

本技术方案对食品业界提升食品安全有莫大益处。对于食品生产而言，干性食物如面粉，或新鲜固体状食物如草莓，目前都没有可靠的常温杀菌方法。本技术方案的低温等离子处理技术，不需要加热即可杀菌并减少能源消耗。另外也可减少食品的变质，如水果等热敏感性食品，减少因高温而造成的营养的流失。最后，可在冷冻储存及运输上节省成本，有效延长食品的保存期，提升生产量。与传统的热处理比较，低温等离子杀菌具有对食品中的小分子化合物，如风味化合物、维生素和色素影响较小的特点。

本技术方案具备市场发展潜质。其杀菌效果方面，已有不少实验室做出结论认可，用于食物上的效果也有不错的结果。然而市场上尚未有食品低温等离子杀菌器，所以业界普遍对此技术的认知度比较低。低温等离子杀菌的优点并非传统加热方法可比，因此，本技术方案具备市场发展潜质。

本技术方案具备数个主要的优点。首先，经过低温等离子处理的食品，可省却低温防腐的需要，即节省冷链物流和冷冻储存的成本及所需能源。冷冻成本降低下，不但为业界食品制造商有所得益，最终零售商或超级市场经营者也受益，因此本技术方案具备提升营运利益的潜质。其次，在营养角度来说，由于经过低温等离子处理的食品细菌含量大大减少，因此使用本技术方案的食品可以省却使用防腐剂的需要，迎合消费者对健康饮食的追求，也符合欧盟食品“洁净标签”的市场趋势，增强食品制造商的竞争力。另外，从环保的角度，本技术方案低温等离子食物处理系统只需电源和气源，排出的臭氧经由抽风机及过滤器处理，大幅降低排污成本，符合可持续发展政策。

本技术方案的低温等离子食物处理系统，可更切合食品制造商及中央厨房的要求，配合相关的系统评估和操作培训，有助于促进高压杀菌技术在食品业界的普及，增加成本效益，提升食品安全。

以上仅为本技术方案的较佳实施例，并非用以限定本技术方案的专利范围，其他运用本技术方案的专利构思所做的等效变化，均应属于本技术方案的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种低温等离子食物处理系统，其特征在于，包括：低温等离子产生器、输送线、供气系统及电源，所述低温等离子产生器设置于所述输送线上部，所述供气系统与所述低温等离子产生器连接，所述电源与所述低温等离子产生器、输送线及供气系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，所述低温等离子产生器包括至少一组低温等离子产生单元，每组低温等离子产生单元由多个低温等离子产生单元构成。

3.根据权利要求2所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，所述低温等离子产生单元包括：筒状的绝缘壳体、棒状的内电极及环绕状的外电极，所述绝缘壳体具有供电口，且所述绝缘壳体两端具有位置相对的供气口和等离子出口，所述供气口与所述供气系统连接，所述内电极设置于所述绝缘壳体内，且所述内电极的轴线与所述供气口和等离子出口的中心线共线，所述外电极环绕设置于所述绝缘壳体的筒壁外侧面，所述电源分别与所述外电极以及通过所述供电口与所述内电极电性连接。

4.根据权利要求1所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，还包括：处理箱及抽气系统，所述处理箱的下侧面为开口，以此使所述处理箱罩设于所述输送线上部，所述处理箱相邻于所述输送线两端的两个侧面分别开设有入口和出口，所述处理箱的内部空间被划分为相邻所述入口的入口抽气区、相邻所述出口的出口抽气区以及位于所述入口抽气区与出口抽气区之间的主处理区，所述低温等离子产生器安装于位于所述主处理区的处理箱的内侧，所述抽气系统安装于位于所述入口抽气区及出口抽气区的处理箱上部的外侧并与所述处理箱内部相通，所述电源还与所述抽气系统电性连接。

5.根据权利要求1或4所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，还包括：升降平台，所述低温等离子产生器安装于所述升降平台，所述电源与所述升降平台电性连接，所述升降平台设置为能够调节所述低温等离子产生器与食物之间的距离。

6.根据权利要求4所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，所述抽气系统是由抽风机与过滤器连接构成。

7.根据权利要求1所述的低温等离子食物处理系统，其特征在于，所述供气系统包括：气源、流量器及调压器，所述气源、流量器及调压器通过气体管路依序连接，且所述调压器通过气体管路与所述低温等离子产生器连接。

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