一种基于等离子体技术的食品杀菌装置

1.本发明涉及食品杀菌技术领域，尤其涉及一种基于等离子体技术的食品杀菌装置。


背景技术：

2.食品杀菌是以食品原料、加工品为对象，通过对引起食品变质的主要因素(微生物)进行杀菌及除菌，达到食品品质的稳定化，有效延长食品的保质期，并以此降低食品中有害细菌的存活数量，避免活菌的摄入引起人体感染，防止预留在食品中的细菌毒素对人体安全产生威胁。
3.对食品及其原材料所采取的灭菌方法主要包括：热力灭菌、辐射灭菌、超声波灭菌、环氧乙烷灭菌、低温甲醛蒸汽灭菌及浸泡灭菌等，其中，在进行浸泡灭菌时所采用的灭菌剂包括戊二醛、二氧化氯、过氧乙酸和过氧化氢等。这些灭菌方法存在许多条件的限制，在实际应用中，往往会对环境造成危害，存在灭菌时间过长、灭菌温度过高，致使食品出现营养流失，难以确保食品的品质。
4.等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。物质在等离子体状态下，会发生一系列的物理和化学变化，如电子交换、电子能量转换、分子碰撞及化学解离与重组等，这些变化使得电离气体云产生的电子、离子和中子组合成带电云状物质，这些带电云状物质含有分子、激发态原子、亚稳态原子、自由基等粒子以及紫外线、γ射线、β射线等。基于等离子体的物理特性，等离子体技术在空气净化领域得到广泛的应用，而在用作食品杀菌时，需要对杀菌的液体进行汽化和等离子体化，这不仅操作繁琐，而且受到环境限制，难以确保杀菌的液体的利用率，并确保对食品的杀菌效果，从而等离子体技术在食品杀菌领域并未得到广泛应用。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种基于等离子体技术的食品杀菌装置，用以解决现有的等离子技术在用作食品杀菌时，难以确保杀菌的液体的利用率，并确保对食品杀菌效果的问题。
6.本发明实施例提供一种基于等离子体技术的食品杀菌装置，包括：灭菌室，所述灭菌室的室壁上形成有进料口和出料口；等离子体发生器，所述等离子体发生器设置于所述灭菌室内；汽化装置，所述汽化装置用于将灭菌室内用作食品杀菌的液体从液态汽化为气态；连续输送装置，所述连续输送装置的输入端连接所述进料口，所述连续输送装置的输出端连接所述出料口。
7.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述汽化装置包括抽真空装置，所述抽真空装置用于对所述灭菌室抽真空；所述灭菌室内用作食品杀菌的液体包括过氧化氢液体，相应地，所述灭菌室连接过氧化氢供给装置。
8.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述过氧化氢供给装置包括：接液盘，所述接液盘安装于所述灭菌室内；储液罐，所述储液罐内用于储存过氧
化氢液体；注液泵，所述注液泵用于将所述储液罐内的过氧化氢液体泵送至所述接液盘。
9.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述灭菌室内还设置有温控装置，所述温控装置通讯连接所述抽真空装置。
10.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述灭菌室的室壁上还装有通气接口，所述通气接口处装有控制阀与过滤装置。
11.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述等离子体发生器包括：电极圈，所述电极圈以预设间距安装于所述灭菌室的内侧壁上；射频电源，所述射频电源的正、负极对应连接所述电极圈上的两个接线端。
12.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述连续输送装置为网带输送机。
13.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述连续输送装置包括多条，并在所述灭菌室内从上往下依次分层排布，位于最上层的所述连续输送装置的输入端连接所述进料口，位于最下层的所述连续输送装置的输出端连接所述出料口，相邻两层的所述连续输送装置对应首、尾连接。
14.根据本发明一个实施例的基于等离子体技术的食品杀菌装置，所述进料口设置有第一自动门，所述出料口设置有第二自动门；和/或，还包括：提升机，所述提升机的输出口对应连接所述进料口。
15.本发明实施例提供的一种基于等离子体技术的食品杀菌装置，通过将等离子体发生器与汽化装置有机结合，对用于食品杀菌的液体，可在同一个灭菌室内对其进行汽化和等离子体化，以便与输送中的食品充分接触并进行杀菌，不仅操作便捷，不受外界环境因素影响，有效提高了对杀菌液体的利用率，而且保证了灭菌所需的等离子体的浓度，达到了较好的食品杀菌效果，整个杀菌处理无需人工介入，可有效防止对食品带来二次污染。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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他的附图。
17.图1是本发明实施例提供的一种基于等离子体技术的食品杀菌装置的结构示意图；
18.图2是本发明实施例所示的过氧化氢供给装置的结构示意图。
19.图中，1、灭菌室；2、第一自动门；3、第二自动门；4、提升机；5、网带输送机；6、收料仓；7、等离子体发生器；8、过氧化氢供给装置；81、接液盘；82、注液泵；83、储液罐；9、抽真空装置；10、通气接口；11、温控装置；12、风送装置。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人
员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.参见图1，本实施例提供了一种基于等离子体技术的食品杀菌装置，灭菌室1；等离子体发生器7，等离子体发生器7设置于灭菌室1内；汽化装置，汽化装置用于将灭菌室1内用作食品杀菌的液体从液态汽化为气态。
23.具体的，本实施例提供的食品杀菌装置，通过将等离子体发生器7与汽化装置有机结合，对用于食品杀菌的液体，可在同一个灭菌室内对其进行汽化和等离子体化，以便与食品充分接触并进行杀菌，不仅操作便捷，不受外界环境因素影响，有效提高了对杀菌液体的利用率，而且保证了灭菌所需的等离子体的浓度，达到了较好的食品杀菌效果。
24.在此应指出的是，本实施例所示的等离子体发生器7可直接采用本领域所公知的等离子体电极组件，可将等离子体电极组件设计为相对设置的阳极板与阴极探针集束，阴极探针集束包括多根阴极探针，并与阳极板的端面垂直相对设置，从而可基于等离子体电极组件与环境相互作用而产生的等离子体对食品进行杀菌、消毒。
25.本实施例所示的用作食品杀菌的液体包括过氧化氢、次氯酸、过氧醋酸等。由于过氧化氢成本低廉，并在对食品杀菌后直接产生无毒无公害的氧气和水，从而本实施优选该液体为过氧化氢液体，并将灭菌室连接过氧化氢供给装置，从而过氧化氢液体在灭菌室1内汽化为气态后，可直接在等离子体发生器7的作用下生成过氧化氢等离子体，以对食品进行杀菌消毒。
26.如图1所示，本实施例所示的汽化装置包括抽真空装置9，抽真空装置9用于对灭菌室1抽真空，在通过抽真空装置9对灭菌室1进行抽真空处理后，灭菌室1内部空间会形成低压，甚至负压环境，在低压作用下，过氧化氢供给装置8向灭菌室1输送的液态的过氧化氢会汽化为过氧化氢气体，并向灭菌室1扩散，从而在启动等离子体发生器7后，等离子体发生器7会在灭菌室1内产生放电区间，对过氧化氢气体进行放电，以此产生过氧化氢等离子体，从而可通过氧化氢等离子体对食品进行杀菌消毒。
27.进一步的，本实施例所示的抽真空装置9包括真空泵，真空泵可通过抽真空管路连通灭菌室1，在真空泵的吸气侧的抽真空管路上装有第三控制阀，在真空泵的出气侧也装有过滤装置。其中，对于第三控制阀与真空泵的工作状态，均可通过与抽真空装置9相应的气压控制模块进行实时控制。
28.如图1所示，基于上述实施例的改进，本实施例中灭菌室1内还设置有温控装置11，其中，温控装置11可以采用本领域所公知的电加热器，温控装置11还可包括温度传感器及相应的温控模块，可通过温度传感器实时采集灭菌室1内的温度，温控模块基于温度传感器的温度反馈，可通过闭环调节的方式控制电加热器的加热功率，以使得灭菌室1的内部环境维持在预设的温度。
29.在此，可将温控装置11相应的温控模块与抽真空装置9相应的气压控制模块通讯连接，以对灭菌室1内的温度和气压进行综合调控，基于温控装置11对灭菌室1内的温度控制和抽真空装置9对灭菌室1进行抽真空的综合作用，可促使过氧化氢溶液更加高效地汽化
为过氧化氢气体。由于过氧化氢液体的汽化和等离子体化都在灭菌室1内进行，液态的过氧化氢只需经一次汽化，即可提供灭菌室1灭菌所需的过氧化氢等离子体，从而大大提高了过氧化氢的利用率，保证了灭菌所需要的过氧化氢等离子体的浓度。
30.进一步的，本实施例可在灭菌室1的室壁上安装通气接口10，通气接口10处装有第一控制阀与过滤装置。如此，当食品在灭菌室1内完成灭菌消毒后，可打开第一控制阀，外部的空气可在灭菌室1内、外压差的作用下，在经过过滤装置的过滤处理后，直接通过通气接口10进入至灭菌室1内，直至灭菌室1内恢复标准大气压，此时，过氧化氢等离子体在对食品进行杀菌消毒后，转变成可直接排放的清洁环保的水和氧气，灭菌结束，可将食品从灭菌室1的出料口输出。
31.进一步的，本实施例所示的等离子体发生器7包括：电极圈，电极圈以预设间距安装于灭菌室1的内侧壁上；射频电源，射频电源的正、负极对应连接电极圈上的两个接线端。
32.具体的，本实施例所示的电极圈为环形结构，并与灭菌室1的其中一个竖直截面或水平截面相应的内侧壁相适配。电极圈所选用的材质为金属网，该金属网的网孔直径为5-8mm。电极圈与灭菌室1的内侧壁相绝缘，并且电极圈与灭菌室1的内侧壁间隔的距离具体可设置为10-20mm。在电极圈上设置有多个接线端，可将射频电源的正、负极对应连接电极圈上的其中两个接线端。基于射频电源所输出的高压脉冲电压，可使得电极圈与灭菌室1的内侧壁之间形成放电区间，以对过氧化氢气体电离，生成过氧化氢等离子体。
33.进一步的，如图2所示，本实施例所示的过氧化氢供给装置8包括：接液盘81，接液盘81安装于灭菌室1内，并位于等离子体发生器7的放电区间；储液罐83，储液罐83内用于储存过氧化氢液体；注液泵82，注液泵82用于将储液罐83内的过氧化氢液体泵送至接液盘81，其中，储液罐83与注液泵82均设置于灭菌室1外。
34.具体的，本实施例通过将接液盘设置于等离子体发生器7的放电区间，使得接液盘内的过氧化氢液体在汽化为过氧化氢气体后，便于过氧化氢气体直接在放电区间相应的高压电场的作用下产生过氧化氢等离子体。在此，可在接液盘内均布网孔，以大幅度提升过氧化氢液体的汽化效率。与此同时，可通过输液管路依次连通储液罐、注液泵及接液盘，可在输液管路上安装第二控制阀，以控制向接液盘输送过氧化氢液体。
35.如图1所示，基于上述实施例的改进，本实施例中灭菌室1的室壁上形成有进料口和出料口；灭菌室1内装有连续输送装置，连续输送装置的输入端连接进料口，连续输送装置的输出端连接出料口。
36.具体的，本实施例所示的连续输送装置可以为本领域所公知的皮带式输送机、链板式输送机、网带输送机当中的任意一种或多种的组合，以对食品进行输送。由于考虑到在对食品进行杀菌过程中，确保食品与等离子体进行全方位、无死角地接触，在一方面连续输送装置可以为具有多种空间排布形式的结构设计，以确保食品在输送过程中进行翻滚或多次转移，以便食品与等离子体的有效接触，在另一方面，连续输送装置进一步可优选为网带输送机5，确保在输送时对食品存放的各个方位无过多的异物遮挡，以便食品与等离子体的有效接触面积。
37.与此同时，通过将连续输送装置的输入端连接进料口，连续输送装置的输出端连接出料口，则便于食品在从进料口进入灭菌室1内后，在连续输送装置的输送下进行杀菌处理，并直接从出料口输出，整个过程的杀菌处理效率高，无需人工介入，可有效防止对食品
带来二次污染。
38.在进一步的优选实施例中，本实施例所示的连续输送装置为网带输送机5，网带输送机5包括多条，并在灭菌室1内从上往下依次分层排布，位于最上层的网带输送机5的输入端连接进料口，位于最下层的网带输送机5的输出端连接出料口，相邻两层的网带输送机5对应首、尾连接。
39.具体的，本实施例所示的进料口位于灭菌室1的顶部，出料口位于灭菌室1的底部。同时，本实施例所示的网带输送机5设置有三条，并在灭菌室1内依次呈上、中、下三层分布，网带输送机5既可呈水平布置，又可呈倾斜布置，在此不作具体限定，其中，位于上层的网带输送机5的输入端对应设置于进料口的下侧，其输出端靠近位于中层的网带输送机5的输入端上侧，位于中层的网带输送机5的输出端靠近位于下层的网带输送机5的输入端上侧，位于下层的网带输送机5的输出端连接收料仓6，收料仓6与灭菌室1的出料口相对应。
40.如图1所示，基于上述实施例的改进，本实施例中灭菌室1的进料口设置有第一自动门2，灭菌室1的出料口设置有第二自动门3；和/或，还包括：提升机4，提升机4的输出口对应连接灭菌室1的进料口。
41.具体的，本实施例所示的第一自动门2与第二自动门3均可由门板、导向机构及伸缩驱动机构组成，门板与导向机构相配合，并可沿着导向机构的引导方向移动，伸缩驱动机构的固定端连接灭菌室1的外室壁，伸缩驱动机构的伸缩端连接门板，从而基于伸缩驱动机构的伸缩动作，可驱动门板沿着预设的方向移动。
42.与此同时，本实施例所示的提升机4设置于灭菌室1的一侧，提升机4可将食品提升至灭菌室1的上侧，并在提升机4的输出口处将食品从进料口直接投放至灭菌室1内的网带输送机5上。
43.另外，还应指出的是，本实施例还可在灭菌室1内设置风送装置12，通过风送装置12的风送作用，可加速灭菌室1内气流的流动，如此不仅确保了灭菌室1内过氧化氢液体的汽化和等离子体化，而且还确保了过氧化氢等离子体充分与食品相接触，使得灭菌更加彻底，达到较好的灭菌效果。
44.综上所述，本实施例所示的食品杀菌装置的具体工作过程，可参照如下步骤：
45.首先，打开灭菌室1的第一自动门2，开启提升机4，将需要灭菌的物品或食品放置在提升机4的传送带上，并通过提升机4输送至灭菌室1内的网带输送机5上。
46.然后，启动灭菌室1内的温控装置11，使得灭菌室1内的温度达到预设温度范围。
47.接着，开启第三控制阀，起动真空泵，对灭菌室1抽真空，在灭菌室1内的气压达到设定压力时，开启第二控制阀，起动注液泵，以向灭菌室1内的接液盘输送过氧化氢液体，过氧化氢液体将在灭菌室1内的环境温度和低压的共同作用下汽化为过氧化氢气体，并扩散到整个灭菌室1内。
48.接着，在经过预设的时间后，启动等离子体发生器7，对灭菌室1内的过氧化氢气体进行放电，产生过氧化氢等离子体，同时开启网带输送机5，食品依次经过上、中、下三层网带输送机5，输送至收料仓6，在此过程中，食品均匀地且全方位地与灭菌介质(过氧化氢等离子体)接触，并进行灭菌处理。
49.最后，在经过预设的灭菌时间后，打开第一控制阀，使外界空气经过过滤装置进入灭菌室1内，直至灭菌室1内的压强恢复至一个大气压，经过杀菌处理后的过氧化氢转变成
水和氧气，灭菌工作结束，此时，打开第二自动门3，取出被灭菌的食品或物品。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。