CN109287058A - 一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，包括电极组件和传动机构。所述电极组件与传动机构相连接，包括上下并列设置的上电极和下电极；下电极为固定的地电极，上电极为高压电极并由传动机构控制上升或下降来调控上电极和下电极之间的距离。通过上述结构方式，本发明将被处理的食品包装盒（袋）放置在上电极和下电极之间，通过高压电源的输入，使上电极和下电极之间产生高压电场，激发包装内部介质气体产生等离子体而达到杀菌效果，可从结构方式上满足高压电场低温等离子体冷杀菌的连续间隙操作和安全屏蔽要求，为高压电场低温等离子体冷杀菌装备及生产线开发提供核心技术装置。
Description
技术领域
本发明涉及食品装备技术的领域，尤其涉及一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置。
背景技术
高压电场低温等离子体冷杀菌技术是食品冷杀菌保鲜包装技术的重要突破。此技术可与MAP气调保鲜包装技术完美结合，低温等离子体对包装产品进行杀菌处理，不会产生二次污染；产生杀菌作用的等离子体来源于包装内部气体，不会产生化学残留，安全性高；尽管使用的电压非常高，但电流微小、杀菌处理过程很短不会产生热量、没有温升，且能耗很低、操作简便等。因此，低温等离子体杀菌技术作为一种新的冷杀菌方式，别适用于对热敏感食品（如生鲜畜禽鱼类肉制品及调理产品、新鲜果蔬及鲜切菜等）冷杀菌。这些特点对生鲜调理及其热敏性食品的大规模开发，具有关键的技术突破、巨大的开发空间和良好前景。
现有技术：
发明专利201410347682.3公开了一种生鲜肉高压电场等离子体协同纳米光催化杀菌保鲜方法，采用的等离子体冷杀菌的结构装置较为简单：包括电压调控器、高压电场发生器、上电极、下电极和绝缘护板，在上下电极中间放置经MAP包装后的生鲜肉；包装盒的上表面与上电极之间设有上绝缘护板，包装盒的下表面与下电极之间设有下绝缘护板；绝缘护板为聚丙烯或聚乙烯板，上层护板的厚度为1.3-1.8mm，下层护板的厚度为1.8-3.5mm。此结构装置是高压电场等离子体冷杀菌的简易装置，仅仅适应实验室简单的包装食品冷杀菌试验，不能满足实验室高效安全的多参数调控及濒繁的食品冷杀菌试验试要求，更不能满足食品自动化规模化冷杀菌生产线要求。
发明专利ZL201510182548.7的公开了一种等离子体协同纳米材料光催化的包装内冷杀菌方法，通过等离子体激发在包装内部产生的光能来激发纳米材料，达到等离子体与纳米材料光催化的协同效果；但是其操作难度过于复杂，不能适应对批量食品进行等离子体冷杀菌的要求。
申请号为201510765160.X的发明专利公开了一种基于金纳米颗粒协同高压电场等离子体的冷杀菌方法，申请号为201710286620.X的发明专利公开了“一种高压电场低温等离子体***激发装置的构建”；
结合上述，低温等离子体的激发***结构有多种形式，***的结构和材料性质对其形成等离子体的方式和强度具有决定作用。介质阻挡（DBD）激发***装置的电极材料和介质阻挡绝缘板对形成等离子体强度及杀菌效能特性具有决定影响，是激发介质气氛形成低温等离子体的关键部件。发明专利ZL 201410347682.3披露的DBD低温等离子体冷杀菌激发装置中，采用的介质阻挡绝缘板是高聚合度的聚丙烯或聚乙烯板，这两种材料介电常数较低，影响高压电场激发介质气体形成低温等离子体的杀菌效果。因此，改善高压电场低温等离子体激发装置的材料和结构设计，是提高低温等离子体杀菌效果的技术关键；同时，设计研制高压电场低温等离子体冷杀菌核心技术装置，满足实验室濒繁的食品冷杀菌高效安全试验试要求，及多参数调控自动化规模化食品冷杀菌生产线要求，是目前急待需要解决的技术瓶颈。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，将被处理的食品包装盒（袋）放置在上电极和下电极之间，通过高压电源的输入，使上电极和下电极之间产生高压电场，激发包装内部介质气体产生等离子体而达到杀菌效果，可从结构方式上满足高压电场低温等离子体冷杀菌的连续间隙操作和安全屏蔽要求，为高压电场低温等离子体冷杀菌装备及生产线开发提供核心技术装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，包括电极组件和传动机构，所述电极组件与传动机构相连接，包括上下并列设置的上电极和下电极，由传动机构控制上升或下降来调控上电极和下电极之间的距离。
在本发明一个较佳实施例中，所述传动机构包括主动线性滑台、从动线性滑台、传送带和横梁，所述主动线性滑台和从动线性滑台分别竖向设置在相对侧位置，主动线性滑台和从动线性滑台内侧均对应设置有同步带轮，所述传送带活动绕装在两个同步带轮之间，所述横梁活动设置在主动线性滑台和从动线性滑台之间的中部。
在本发明一个较佳实施例中，所述传动机构还包括伺服电机，所述伺服电机设置在主动线性滑台的下端，由伺服电机驱动横梁随主动线性滑台和从动线性滑台上下移动。
在本发明一个较佳实施例中，所述横梁采用聚丙烯PP材料制成。
在本发明一个较佳实施例中，所述上电极包括高压电极、固定框架、上介质阻挡绝缘板、安装板和高压线接柱，所述上介质阻挡绝缘板内嵌在固定框架内，所述上介质阻挡绝缘板中间位置的顶部向下开设一上凹槽，高压电极设置于上介质阻挡绝缘板的上凹槽内，所述安装板设置在固定框架和上介质阻挡绝缘板的上端，所述高压线接柱竖向设置在安装板的中间位置，其中，所述高压线接柱的下端向下延伸与高压电极连接，高压线接柱的上端向上延伸至横梁的上端。
在本发明一个较佳实施例中，所述上介质阻挡绝缘板的材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂或环氧树脂，凹槽部分的介质阻挡绝缘板厚度1.8-2.5mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述高压电极、固定框架、上介质阻挡绝缘板和安装板之间均为密封设置。
在本发明一个较佳实施例中，所述上电极的两端分别与主动线性滑台和从动线性滑台之间的安全屏蔽距离为220mm-260mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述下电极包括地电极、安装底板和下介质阻挡绝缘板，所述安装底板中间位置的顶部向下开设有一下凹槽，所述下凹槽的底面向下设置有接地螺柱，所述地电极设置于安装底板的下凹槽内并与接地螺柱相连接，所述下介质阻挡绝缘板设置在地电极的上端，其中，下介质阻挡绝缘板材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂或环氧树脂，厚度为3.0-4.5mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述地电极、安装底板和下介质阻挡绝缘板之间均为密封设置。
本发明的有益效果是：本发明的高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置， 将被处理的食品包装盒（袋）放置在上电极和下电极之间，通过高压电源的输入，使上电极和下电极之间产生高压电场，激发包装内部介质气体产生等离子体而达到杀菌效果，可从结构方式上满足高压电场低温等离子体冷杀菌的连续间隙操作和安全屏蔽要求，为高压电场低温等离子体冷杀菌装备及生产线开发提供核心技术装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1 是本发明高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置的一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是图1中上电极的组装结构示意图；
图3是图1中下电极的组装结构示意图；
附图中的标记为：1、电极组件，2、传动机构，3、上电极，4、下电极，21、主动线性滑台，22、从动线性滑台，23、传送带，24、横梁，25、同步带轮，26、伺服电机，31、高压电极，32、固框架，33、上介质阻挡绝缘板，34、安装板，35、高压线接柱，36、上凹槽，37、导柱，41、电极，42、安装底板，43、下介质阻挡绝缘板，44、下凹槽，45、接地螺柱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例包括：
实施例一：
一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，包括电极组件1和传动机构2，所述电极组件1与传动机构2相连接，包括上下并列设置的上电极3和下电极4，由传动机构2控制上升或下降来调控上电极3和下电极4之间的距离，以适应不同厚度食品包装件（盒袋）并方便放置，保证上下电极与包装件的紧密接触。
上述中，所述传动机构2包括主动线性滑台21、从动线性滑台22、传送带23和横梁24，所述主动线性滑台21和从动线性滑台22分别竖向设置在相对侧位置，主动线性滑台21和从动线性滑台22内侧均对应设置有同步带轮25，所述传送带23活动绕装在两个同步带轮25之间，所述横梁24活动设置在主动线性滑台21和从动线性滑台22之间的中部。
进一步的，所述传动机构2还包括伺服电机26，所述伺服电机26设置在主动线性滑台21的下端。传动机构2用于控制上电极3的上升与下降，工作时伺服电机26带动主动线性滑台21，并通过同步带轮25和传送带23带动从动线性滑台22，使两套线性滑台同步升降，安装在主动线性滑台21和从动线性滑台22的横梁24即可实现稳定的水平上升和下降。其中，所述横梁24采用PP材料制成。
如图2所示，所述上电极3包括高压电极31、固定框架32、上介质阻挡绝缘板33、安装板34和高压线接柱35，所述上介质阻挡绝缘板33内嵌在固定框架31内，所述上介质阻挡绝缘板33中间位置的顶部向下开设一上凹槽36，高压电极31设置于上介质阻挡绝缘板33的上凹槽36内，所述安装板34设置在固定框架32和上介质阻挡绝缘板33的上端，所述高压线接柱35竖向设置在安装板34的中间位置。本实施例中，所述高压电极31、固定框架32、上介质阻挡绝缘板33和安装板24之间均为密封设置。上介质阻挡绝缘板的材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛树脂或环氧树脂，凹槽部分的介质阻挡绝缘板厚度1.8-2.5mm。
其中，所述高压线接柱35的下端向下延伸与高压电极31连接，高压线接柱35的上端向上延伸至横梁24的上端，由横梁24带动高压线接柱35从而带动整个上电极3的上升或下降。
进一步的，上介质阻挡绝缘板33和安装板34之间还通过导柱37连接，导柱37上套接有弹簧（图未视），弹簧和导柱37的结构可以在高压电极31在接触到被处理食品时有小量的压缩，使得高压电极31与食品之间压实。其中，所述高压电极31的放电方式为介质阻挡放电。
如图3所示，所述下电极4包括地电极41、安装底板42和下介质阻挡绝缘板43，所述安装底板42中间位置的顶部向下开设有一下凹槽44，所述下凹槽44的底面向下设置有接地螺柱45，所述地电极41设置于安装底板42的下凹槽44内并与接地螺柱45相连接，所述下介质阻挡绝缘板43设置在地电极41的上端。本实施例中，所述地电极41、安装底板42和下介质阻挡绝缘板43之间均为密封设置。下介质阻挡绝缘板材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛树脂或环氧树脂，厚度为3.0-4.5mm。
上电极3和下电极4的各个组件均为密封设置，有效的避免了在高压电之下上电极3和下电极4的爬电现象。其中，高压电极31、地电极41均采用铝材料制成，材质更为轻便耐用。
本实施例中，所述上电极3的两端分别与主动线性滑台21和从动线性滑台22之间的安全屏蔽距离为220mm-260mm。由于主动线性滑台21、从动线性滑台22为金属材料制成，上电极3和下电极4在工作中和主动线性滑台21、从动线性滑台22距离过近则会受到影响，从而产生电流，产生危险，本实施例的距离限制则是根据大量实验得出的最优的距离范围，在此距离下设置的主动线性滑台21、从动线性滑台22不会对上电极3和下电极4的工作产生影响，保持工作的顺利进行。
实施例二：介质阻挡绝缘板不同材料介电常数对散装即食槟榔的杀菌效果
散装即食槟榔杀菌试验方法：
散装槟榔经过微生物接种培养后（菌落总数400000），槟榔称取10g左右于包装袋中进行包装，分别用不同介电常数材料作为介质阻挡绝缘板，对散装即食槟榔进行高压电场低温等离子体冷杀菌处理。
杀菌处理条件为：低温等离子体冷杀菌处理30s、间隔90s，处理3次；电压强度：16.5kv/cm，电流：0.9mA；操作间温度：25℃，湿度：55%。
抑菌试验检测结果
散装槟榔杀菌后菌落总数(CFU/g)：
。
综上所述，本发明的高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，将被处理的食品包装盒（袋）放置在上电极和下电极之间，通过高压电源的输入，使上电极和下电极之间产生高压电场，激发包装内部介质气体产生等离子体而达到杀菌效果，可从结构方式上满足高压电场低温等离子体冷杀菌的连续间隙操作和安全屏蔽要求，为高压电场低温等离子体冷杀菌装备及生产线开发提供核心技术装置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，包括电极组件和传动机构，所述电极组件与传动机构相连接，包括上下并列设置的上电极和下电极，由传动机构控制上升或下降来调控上电极和下电极之间的距离。
2.根据权利要求1所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述传动机构包括主动线性滑台、从动线性滑台、传送带和横梁，所述主动线性滑台和从动线性滑台分别竖向设置在相对侧位置，主动线性滑台和从动线性滑台内侧均对应设置有同步带轮，所述传送带活动绕装在两个同步带轮之间，所述横梁活动设置在主动线性滑台和从动线性滑台之间的中部。
3.根据权利要求2所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述传动机构还包括伺服电机，所述伺服电机设置在主动线性滑台的下端，由伺服电机驱动横梁随主动线性滑台和从动线性滑台上下移动。
4.根据权利要求3所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述横梁采用聚丙烯PP材料制成。
5.根据权利要求4所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述上电极包括高压电极、固定框架、上介质阻挡绝缘板、安装板和高压线接柱，所述上介质阻挡绝缘板内嵌在固定框架内，所述上介质阻挡绝缘板中间位置的顶部向下开设一上凹槽，高压电极设置于上介质阻挡绝缘板的上凹槽内，所述安装板设置在固定框架和上介质阻挡绝缘板的上端，所述高压线接柱竖向设置在安装板的中间位置，其中，所述高压线接柱的下端向下延伸与高压电极连接，高压线接柱的上端向上延伸至横梁的上端。
6.根据权利要求5所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述上介质阻挡绝缘板的材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂或环氧树脂，凹槽部分的介质阻挡绝缘板厚度1.8-3.0mm。
7.根据权利要求5所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述高压电极、固定框架、上介质阻挡绝缘板和安装板之间均为密封设置。
8.根据权利要求5所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述上电极的两端分别与主动线性滑台和从动线性滑台之间的安全屏蔽距离为220mm-260mm。
9.根据权利要求1所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述下电极包括地电极、安装底板和下介质阻挡绝缘板，所述安装底板中间位置的顶部向下开设有一下凹槽，所述下凹槽的底面向下设置有接地螺柱，所述地电极设置于安装底板的下凹槽内并与接地螺柱相连接，所述下介质阻挡绝缘板设置在地电极的上端，其中，下介质阻挡绝缘板材料为：介电常数为3.5-5.0的聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂或环氧树脂，厚度为3.0-4.5mm。
10.根据权利要求9所述高压电场低温等离子体冷杀菌核心装置，其特征在于，所述地电极、安装底板和下介质阻挡绝缘板之间均为密封设置。
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