WO2013117067A1 - 一种利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法及装置 - Google Patents

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sealed container
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gas
sterilization
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吴焕松
吴江
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Wu Huansong
Wu Jiang
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/14—Production of inert gas mixtures; Use of inert gases in general

Definitions

  • the present invention relates to the field of protection of cultural relics and the like, and particularly relates to a product that is filled with a closed container by using oxygen after sterilization, and protects the cultural relics and the like stored in the closed container to be long.
  • a protective gas preparation method and protection device that is free from damage during the time.
  • a method for preparing a protective gas by air deoxygenation sterilization which uses a calcined solid reducing agent to consume oxygen in the air and burns the bacteria and all microorganisms at a high temperature. After the generated gas is purified, an "oxygen-free sterile matte space" is formed in the sealed container.
  • the air in the sealed container is drawn into a sealed roasting chamber for roasting, deoxidizing and sterilizing, and then purifying and filling into the seal.
  • performing a cyclic oxygen sterilization and purifying, forming an "oxygen-free sterile matte space" in the sealed container comprising the following steps:
  • the oxygen-deficient air is passed into the water to cool, and the impurities are removed to generate room temperature anoxic air;
  • the air in the sealed container is continuously calcined by the above steps to become an oxygen-free sterile gas
  • the solid reducing agent in step B is: one of or a mixture of F, Al, and C.
  • the solid reducing agent in the step B is activated carbon.
  • the solid reducing agent in the step B is an aluminum rod.
  • step B when the air pressure in the sealed container is less than a standard atmospheric pressure, appropriate air is supplied into the baking chamber.
  • step G when the oxygen content in the sealed container is less than 5 ppm, the standard is reached.
  • the present invention also provides an apparatus for preparing an "oxygen-free sterile matte space" by air deoxygenation sterilization, which comprises a sealed container filled with air, a gas pump, a roasting chamber, a cooling water washing tank, and a water vapor separation. , laminar flow hoods, valves and pipes.
  • the sealed container is sequentially connected to the baking chamber, the cooling water washing pool, the water gas separator and the laminar flow hood through the pipeline, and the air pump is disposed on the pipeline between the sealed container and the baking chamber; outside the baking chamber A solid reducing agent and a heating device are disposed; the pipe end of the cooling water washing tank connected to the other end of the baking chamber is disposed in the water and connected to the inlet end of the water gas separator. The other gas outlet of the water gas separator is connected to the laminar flow hood and the sealed container.
  • the laminar flow hood converts the rapidly turbulent airflow into a layer of vertical airflow into the sealed container.
  • the first valve and the second valve are respectively disposed in the pipeline connecting the sealed container and the air pump, the roasting chamber, the cooling water washing pool, the water gas separator, and the gas laminar flow hood; .
  • a pressure balance pipeline that replenishes the calcining chamber with air when the air pressure in the sealed container is less than 1 standard atmospheric pressure, and the pressure balance pipeline passes A third valve is in communication with the firing chamber.
  • the method and the device for purifying the oxygen in the air by sterilizing the solid reducing agent and purifying the gas remaining after the oxygen is consumed the "oxygen-free sterile"
  • the light space “has the end of life, the material is unchanged” characteristics are used to protect various substances, and the product structure is simple and reliable.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus of the present invention.
  • Embodiment 1 is shown in FIG.
  • the present embodiment is a method for preparing an "oxygen-free sterile matte space" by air deoxygenation sterilization, and a device for realizing the method, the device comprising a sealed container filled with air 1, a baking chamber 3, and a cooling water washing tank 4 , the water gas separator 5, the gas laminar flow hood 6, etc., the sealed container 1, the baking chamber 3, the cooling water washing tank 4, the water gas separator 5, the gas laminar flow hood 6 are connected by the pipe 7; in order to ensure the gas in the sealed container 1.
  • the roasting chamber 3, the cooling water washing tank 4, the water gas separator 5, and the gas laminar flow hood 6 are flowed, and the air pump 2 is disposed on the pipe 7 between the sealed container 1 and the baking chamber 3;
  • the gas is controlled, and a first valve 8 and a second valve 9 are respectively disposed on the pipes between the sealed container 1, the air pump 2, the baking chamber 3, the cooling water washing tank 4, the water gas separator 5, and the gas laminar flow hood 6. .
  • a pressure equalizing pipe 10 for replenishing air is disposed in front of the baking chamber 3, and the pressure equalizing pipe 10 communicates with the baking chamber 3 through the third valve 11, when the sealed container 1 has a low air pressure
  • the third valve 11 is opened at a standard atmospheric pressure, and the air enters the baking chamber 3 through the pressure equalization pipe 10 from the outside to perform oxygen sterilization, and then enters through the cooling water washing tank 4, the water gas separator 5, and the gas laminar flow hood 6.
  • the gas in the sealed container 1 is circulated through the air pump 2, the baking chamber 3, the cooling water washing tank 4, the water gas separator 5, and the gas laminar flow hood 6, and in the sealed container 1, the micro-oxygen detection table can be
  • the oxygen content in the sealed container 1 was measured, and when the trace oxygen meter showed less than 5 ppm, the circulation was stopped to complete the gas making task.
  • a solid reducing agent and a heating device are disposed inside and outside the firing chamber 3;
  • the reducing agent is mainly composed of a metal such as iron, aluminum or other combustible materials such as carbon, or a mixture of these reducing agents, and activated carbon is used in the embodiment.
  • the heating unit heats these reducing agents to 350 degrees, maximizing oxygen consumption and sterilization.
  • the pipe end of the cooling water washing tank 4 connected to the other end of the baking chamber 3 is disposed in the water, and is connected to the water gas separator 5 to be disposed on the water surface; the temperature of the gas passing through the baking chamber 3 is relatively high, and after being washed by the cooling water, The soluble substance is dissolved in water and the temperature is lowered to room temperature.
  • the high-temperature solid reducing agent such as C or metal
  • the high-temperature reducing agent such as C or metal
  • the high-temperature reducing agent in the baking chamber 3 is calcined after adding the flowing air, so that the oxygen in the air rapidly reacts with the high-temperature reducing agent.
  • C0 2 , CO or metal oxide is formed, and the product is blown away by the flowing gas, and at the same time, organic substances, bacteria (aeophilic bacteria, anaerobic bacteria), viruses, all microorganisms, odors, corrosive dust and the like are removed at high temperatures.
  • the roasting chamber is energized and preheated into the working state.
  • the baking chamber is a stainless steel tube, and the tube is equipped with an electric heating device, and the tube is filled with carbon (deoxidizer), and preheated to 350 Q C;
  • the air pump draws air from the sealed container into the firing chamber for roasting, and the oxygen and bacterial impurities in the flowing gas stream are removed and heated.
  • the high-temperature residual gas after deodorization and sterilization is further advanced and enters the cooling water washing tank.
  • the hot gas of the high-temperature gas is taken away by the cooling water to room temperature, and the reaction product, ash, acid, and hydrazine
  • the gas coming out of the water will also have small water droplets and water vapor on the surface of the pool, and the water separator will be removed by the water separator to enter the gas laminar flow hood and straight into the sealed container through the laminar flow hood.
  • the oxygen content in the sealed container is reduced.
  • the air pump continuously feeds the gas in the sealed container into the baking chamber, the oxygen content in the sealed container becomes less and less.
  • the trace oxygen meter shows less than 5 ppm, it means that it is equivalent to the anaerobic state, and the air pump and the baking chamber stop working. All valves are closed and the unit completes the process of manufacturing an "oxygen-free sterile matte space".
  • the third valve 11 is a one-way valve: when the oxygen in the air becomes oxides and ash, impurities and the like are dissolved in the water, causing a negative pressure in the closed system
  • the third valve 11 works, and the outside air enters the baking chamber to participate in the roasting, achieving internal and external pressure balance, and the sealing system has no pressure.

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Abstract

一种利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法，该方法采用焙烧固体还原剂消耗空气中氧气和高温烧死歼灭细菌病毒及一切微生物并将生成的气体净化后、在密封容器内形成"无氧无菌无光空间"。同时还提供了一种利用空气除氧灭菌制备"无氧无菌无光空间"的装置，该装置包括充满空气的密封容器、气泵、焙烧室、冷却水洗池、水气分离器、气体层流罩、阀门和管道。通过焙烧固体还原剂消耗尽密封容器内空气中的氧气和高温灭菌，并对消耗了氧气后剩余的气体进行净化的方法和装置，所产生的是"无氧无菌无光空间"，具有"生命终止、物质不变"特性用于保护物质，产品结构简单可靠。

Description

一种利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法及装置 技术领域
[0001] 本发明涉及文物等物质进行保护的领域， 特别涉及一种品利用空气通过除氧灭菌后 充入封闭容器中， 对保存于封闭容器内的文物等物进行保护， 使其在长时间内免于损坏的一 种保护气体制备方法和保护装置。
背景技术
[0002] 众所周知， 我们是生活在 "有氧有菌有光空间 "里， 现实的空间是： 生机勃勃和疯 狂腐烂二者并存， 生死轮廻、 物质在循环利用之中； 而在 "无氧无菌无光空间"里， 则是： 说
生命终结和停止腐烂二者并存， 性状定格、 物质在停滞不变之中， 即 "生命终止， 物质不 变"。 因此物质腐败变质主要因素是 "有氧有菌有书光"； 物质不腐败变质 （保鲜保质） 主要因 素是 "无氧无菌无光"， 据此常理， 发明 "生命终止， 物质不变" 的特殊空间用于保护各种 物质。
发明内容
[0003] 本发明的发明目的是提供一种利用空气除氧灭菌制备制备保护气体的方法及装置。
[0004] 首先本发明为了实现其发明目的， 提供了一种利用空气除氧灭菌制备保护气体的方 法， 该方法采用焙烧固体还原剂消耗空气中的氧气和高温烧死歼灭细菌病毒及一切微生物并 将生成的气体净化后、 在密封容器内形成 "无氧无菌无光空间"。
[0005] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 将密封容器内的空气 抽入到密封的焙烧室内进行焙烧除氧灭菌、 净化后充入到所述的密封容器内， 进行循环除氧 灭菌净化， 在所述的密封容器内形成 "无氧无菌无光空间"， 包括以下步骤：
A、 利用气泵将密封容器内的空气抽入到密封焙烧室；
B、 在焙烧室内将固体还原剂焙烧氧化除氧灭菌生成缺氧空气；
C、 将缺氧空气通入水中冷却， 并除去杂质后， 生成室温的缺氧空气；
D、 将室温的缺氧空气进行水气分离后充入到层流罩与所述的密封容器联体；
E、 将无水的室温缺氧空气通过层流罩作用， 形成一层层垂直方式气流充入到所述的密封容 器里；
F、 密封容器内空气经上述步骤的不断循环焙烧， 变成无氧无菌的气体；
G、 测量密封容器中气体的含氧量， 如果达到标准， 则结束， 便与密封容器组成 "无氧无菌 无光的空间"， 否则转入步骤 A。 [0006] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 步骤 B 中的固体还原 剂为： F、 Al、 C中的一种或者几种的混合。
[0007] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 步骤 B 中的固体还原 剂为活性碳。
[0008] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 步骤 B 中的固体还原 剂为铝棒。
[0009] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 步骤 B 中， 当密封容 器中气压小于一个标准大气压时， 向焙烧室内补入适当的空气。
[0010] 进一步的， 上述的利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法中： 步骤 G 中当密封容器 内的氧气含量小于 5ppm时为达到标准。
[0011] 本发明还提供了一种利用空气除氧灭菌制备 "无氧无菌无光空间" 的装置， 该装置包 括充满空气的密封容器、 气泵、 焙烧室、 冷却水洗池、 水气分离器、 层流罩、 阀门和管道。 所述的密封容器与焙烧室、 冷却水洗池、 水气分离器、 层流罩通过管道依次连通， 在密封容 器与焙烧室之间的管道上设置所述的气泵； 在所述的焙烧室内外设置固体还原剂和加热装 置； 所述的冷却水洗池一端连接到焙烧室另一端的管道口设置在水中， 连接到水气分离器进 气一端。 所述的水气分离器另一出气端连接到层流罩与密封容器连体。 所述的层流罩把快速 紊乱气流转变成一层层垂直方式气流充入密封容器。
[0012] 进一步的， 上述的装置中： 在连接所述的密封容器与气泵、 焙烧室、 冷却水洗池、 水气分离器、 气体层流罩的管道中分别设置有第一阀门、 第二阀门。
[0013] 进一步的， 上述的装置中： 还包括当所述的密封容器中的气压小于 1 个标准大气压 时， 向所述的焙烧室中补充空气的压力平衡管道， 所述的压力平衡管道通过第三阀门与所述 的焙烧室连通。
[0014] 本发明的技术方案中， 通过培烧固体还原剂消耗空气中的氧气和灭菌， 并对消耗了 氧气后剩余的气体进行净化的方法和装置， 所产生的 "无氧无菌无光空间" 倶有 "生命终 结、 物质不变"特性用于保护各种物质， 产品结构简单可靠。
[0015] 下面结合附图对本发明进行详细描述。
附图说明
[0016] 附图 1为本发明装置方框图。
[0017] 图中： 1、 密封容器， 2、 气泵， 3、 焙烧室， 4、 冷却水洗池， 5、 水气分离器， 6、 气体层流罩， 7、 管道， 8、 第一阀门， 9、 第二阀门， 10、 压力平衡管道， 11、 第三阀门。 具体实施方式
[0018] 实施例 1 如图 1 所示。 本实施例是一种利用空气除氧灭菌制备 "无氧无菌无光空 间" 的方法， 以及实现该方法的装置， 该装置包括充满空气的密封容器 1、 焙烧室 3、 冷却 水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6等， 由管道 7将密封容器 1、 焙烧室 3、 冷却水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6连通； 为了保证气体在密封容器 1、 焙烧室 3、 冷却水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6之间流动， 在密封容器 1与焙烧室 3之间的管道 7上设置 所述的气泵 2; 为了对流动的气体进行控制， 在密封容器 1、 气泵 2、 焙烧室 3、 冷却水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6之间的管道上分别设置有第一阀门 8、 第二阀门 9。 为了保 证密封容器 1内的气压保持在一个标准大气压， 在焙烧室 3前面设置有补充空气的压力平衡 管道 10， 压力平衡管道 10通过第三阀门 11与焙烧室 3连通， 当密封容器 1气压低于 1个 标准大气压时第三阀门 11打开， 空气从外界通过压力平衡管道 10进入焙烧室 3进行除氧灭 菌， 然后通过冷却水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6进入到密封容器 1 中， 密封容器 1 内的气体经过气泵 2、 焙烧室 3、 冷却水洗池 4、 水气分离器 5、 气体层流罩 6循环处理 后， 在密封容器 1中、 微氧检测表可以测量出密封容器 1中氧气含量， 当微量氧表显示小于 5ppm时停止循环， 完成制气任务。
[0019] 在焙烧室 3 内外设置固体还原剂和加热装置； 还原剂主要有金属如铁、 铝或者其它 可燃物如碳等， 或者这些还原剂的混合， 本实施例中使用活性碳， 也可以使用铝棒。 加热装 置将这些还原剂加热到 350度， 最大限度地消耗氧气和灭菌。
[0020] 冷却水洗池 4一端连接到焙烧室 3另一端的管道口设置在水中， 连接到水气分离器 5 设置在水面； 经过焙烧室 3的气体温度比较高， 经过冷却水洗后， 将其中的可溶性物质溶合 水中、 温度降到室温。
[0021] 本装置的工作过程： 在密封系统中， 焙烧室 3内的高温固体还原剂 （如 C或金属）， 在加入流动空气后进行焙烧， 使空气中的氧气迅速与高温还原剂反应， 生成 C02、 CO 或金 属氧化物， 生成物被流动气体吹走， 同时高温除去有机物、 细菌 （嗜氧菌、 厌氧菌）、 病 毒、 一切微生物、 污秽异味、 带有腐蚀性尘埃等杂质。 成为 "高温无氧无菌洁净空气"， 继 续前进通过冷却水洗池 4， 在冷却水洗池 4的池水中得到冷却和洗涤， 成了 "室温无氧无菌 洁净空气"， 再经过水气分离器 5， 成为 "无水室温无氧无菌的洁净空气"经过气体层流罩 6 通入密封容器 1。 开始时密封容器 1 内空气只有部分参加焙烧， 经过不断循环焙烧， 很快把 密封容器 1 内氧气耗尽细菌杀灭， 使整个密封容器 1充满 "无氧无菌的洁净空气"， 加上密 封容器 1不能进光， 密封容器 1就成一个 "无氧无菌无光空间"。 [0022] 工作歩骤：
1.首先把第一第二阀门全部打开；
2.焙烧室通电预热进入工作状态。 焙烧室是不锈钢管， 管外装有电热器件， 管内装满炭 （脱 氧剂）， 预热到 350QC;
3.开动气泵， 制造循环流动气流。 气泵抽取密封容器内空气进入焙烧室参加焙烧， 流动气流 中的氧气和细菌杂质被除去， 同时也被加热。 这些除氧灭菌除杂后的高温剩余气体， 继续前 进， 进入冷却水洗池， 高温气体的热卡被冷却水带走成室温， 反应生成物、 灰烬、 酸、 硷
(如果有） 等便溶合水中， 从水中出来的气体还会带有池水面上的小水滴和水蒸气， 通过水 气分离器除掉水分进入气体层流罩经层流罩直入密封容器， 使密封容器内的氧气含量减少。 随着气泵不断把密封容器内气体送入焙烧室， 密封容器内的氧气含量就越来越少， 当微量氧 表显示小于 5ppm时， 说明相当于无氧状态， 气泵和焙烧室停止工作， 二个阀门全部关闭， 装置完成一次制造 "无氧无菌无光空间"过程。 要说明一下第三阀门 11 的作用， 第三阀门 11 为单向阀： 当空气中氧气变成氧化物和灰烬、 杂质等溶合在水中时， 造成封闭系统负压
(小于 O.lMPa), 此时第三阀门 11 工作， 外面空气进入焙烧室参加焙烧， 达到内外压力平 衡， 密封系统无压力。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法， 其特征在于： 该方法采用焙烧固体还原剂 消耗空气中的氧气和灭菌并将生成的气体净化后与密封容器形成 "无氧无菌无光的空间"。
2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于： 将密封容器内的空气抽入到密封的焙烧室内 进行焙烧除氧灭菌、 净化后充入到所述的密封容器内， 进行循环除氧灭菌净化， 在所述的密 封容器内形成 "无氧无菌无光空间"， 包括以下步骤：
A、 利用气泵将密封容器内的普通空气抽入到密封焙烧室；
B、 在焙烧室内将固体还原剂焙烧氧化除氧灭菌生成缺氧空气；
C、 将缺氧空气通入水中冷却， 并除去杂质后， 生成室温的缺氧空气；
D、 将室温的缺氧空气进行水气分离后充入到气体层流罩 （FFU), 层流罩与所述的密封容器 连体；
E、 将无水的室温缺氧空气通过层流罩作用， 形成一层层垂直方式气流充入到所述的密封容 器里；
F、 密封容器内空气经上述步骤的不断循环焙烧， 变成无氧无菌的气体；
G、 测量密封容器中气体的含氧量， 如果达到标准， 则结束， 便与密封容器构成 "无氧无菌 无光的空间"， 否则转入步骤 A。
3. 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于： 步骤 B中的固体还原剂为： F、 Al、 C中的一 种或者几种的混合。
4. 根据权利要求 3 所述的一种利用空气除氧灭菌制备 "无氧无菌无光空间" 的方法， 其特 征在于： 步骤 B中的固体还原剂为活性碳。
5. 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于： 步骤 B中的固体还原剂为铝棒。
6. 根据权利要求 2至 5任一所述的方法， 其特征在于： 步骤 B中， 当密封容器中气压小于 1个标准大气压时， 向焙烧室内补入适当的空气。
7. 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于： 步骤 G中当密封容器内的氧气含量小于 5ppm 时为达到标准。
8. 一种根据权利要求 1 利用空气除氧灭菌制备保护气体的方法的装置， 包括充满空气的密 封容器 （1 )， 其特征在于： 还包括气泵 （2)、 焙烧室 （3 )、 冷却水洗池 （4)、 水气分离器
(5)、 气体层流罩 （6)、 阀门和管道；
所述的密封容器 （1 ) 与焙烧室 （3)、 冷却水洗池 （4)、 水气分离器 （5 ) 通过管道 （7 ) 依 次连通， 在密封容器 （1 ) 与焙烧室 （3) 之间的管道 （7) 上设置所述的气泵 （2);
在所述的焙烧室 （3) 内外设置固体还原剂和加热装置；
权 利 要 求 书
所述的冷却水洗池 （4) 一端连接到焙烧室 （3) 另一端的管道口设置在水中， 连接到所述的 水气分离器 （5) 设置在水面。
9. 根据权利要求 8 所述的一种利用空气除氧灭菌制备 "无氧无菌无光空间" 的装置， 其特 征在于： 在连接所述的密封容器 （1 ) 与气泵 （2)、 焙烧室 （3 )、 冷却水洗池 （4)、 水气分 离器 （5)、 气体层流罩 （6) 的管道中分别设置有第一阀门 （8)、 第二阀门 （9)。
10. 根据权利要求 8或 9所述的一种利用空气除氧灭菌制备 "无氧无菌无光空间" 的装置， 其特征在于： 还包括当所述的密封容器中的气压小于 1 个标准大气压时， 向所述的焙烧室
(3) 中补充空气的压力平衡管道 （10)， 所述的压力平衡管道 （10) 通过第三阀门 （11 ) 与 所述的焙烧室 （3) 连通。
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