一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物毒素的降解装置，特别是涉及一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置，该装置同时利用臭氧与紫外线处理物料，从而降解物料中生物毒素。

背景技术：

全球每年约有25％的农作物果实遭受真菌及其毒素污染，约有2％的农作物果实因污染严重而失去营养和经济价值。我国的南方粮食产区主要集中于高温或高湿区域，受真菌毒素的污染比较严重，其中小麦、玉米和花生最容易受到污染而产生大量的DON、AFB1和ZEN(玉米赤霉烯酮)等毒素，从而对人和动物的健康带来严重的安全隐患。

臭氧和紫外线具有很强的氧化能力，在杀菌的同时可以破坏生物毒素，这两种处理方法没有任何残留，对人畜无害，而且操作简便，处理速度快，是解决农产品中霉菌毒素的最有效手段。虽然臭氧或紫外线在水处理和食品加工等行业有较多的应用研究。如中国实用新型专利032739893公开一种自来水专用的滤水器，包括滤芯组、输送管、臭氧混合器、汽化器、紫外线装置及臭氧产生器，该滤芯组可对水液先行过滤净化，之后，接设于输送管上的臭氧产生器所制造的臭氧将随水流而送至输送管内，并借由臭氧混合器将臭氧与水液混合形成臭氧水，以对水液进行杀菌解毒，然后再送入汽化器内过滤净化，再送至紫外线装置中处理残留的毒素，从而输出无菌纯净的臭氧水。但是该技术臭氧和紫外线是分别处理，没有发挥两者的协同作用，而且是针对水处理，利用的是臭氧与水混合产生的作用。

又如中国发明专利申请2013104798340公开了一种紫外光-微臭氧工艺消除水体中藻毒素的装置及方法；该装置包括气系统和水系统，所述的气系统包括由硅胶管依次连接的无油气泵，空气干燥装置，空气过滤装置和高强紫外-微臭氧反应器；所述的水系统包括由硅胶管依次连接的进水泵，高强紫外-微臭氧反应器和出水泵；高强紫外-微臭氧反应器中设置一灯体呈球形的高强度紫外灯；该方法将经干燥、过滤处理后的空气通入高强紫外-微臭氧反应器，将待处理水样由进水泵通入高强紫外-微臭氧反应器，水样在高强紫外-微臭氧反应器中同时受到紫外辐射和臭氧的协同处理；该实用新型适合受藻毒素污染的水源水处理。但是该技术高强紫外-微臭氧反应器也是臭氧与水混合产生的作用，待处理的物料与臭氧和紫外接触相对容易。

目前还没有适合于处理农产品中生物毒素的产业化装置，同时利用臭氧和紫外线来降解农产品中生物毒素的装置就更少。针对目前农产品及食品原料中生物毒素超标的问题，开发一种能够有效降解农产品及食品原料中ZEN、DON和AFB1的新方法和新设备对于提高农产品附加值及保护人畜安全具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供处理成本低，可实现循环处理的一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置，可将毒素降低到较低水平，满足安全的需要，以解决农产品及食品原料中生物毒素超标的问题。

本实用新型目的通过如下技术方案实现：

一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置，包括臭氧发生器、臭氧储罐、喂料器、紫外灯、臭氧自动检测仪、搅龙和传送器；所述搅龙由变速电机、搅龙外壳和搅拌轴组成，搅龙外壳为空心结构，搅拌轴与变速电机连接，搅拌轴为带有螺旋结构的转轴；搅龙至少为两个；每个搅龙的搅龙外壳一端都设有喂料器，另一端都设有出料口，一个搅龙的出料口与传送器进口连接，传送器的出口与另一个搅龙的喂料器连接；每个搅龙的搅龙外壳上部都间隔安装多个可拆卸的灯座，灯座上安装紫外灯；臭氧发生器与臭氧储罐连接，臭氧储罐通过管道与间隔设置在搅龙外壳上的臭氧输气管开关连接；搅龙的搅龙外壳上安装有臭氧自动检测仪。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的搅龙外壳为空心的筒体结构或者空心的方形结构。

优选地，所述的喂料器为振动喂料器。

优选地，所述的传送器为斗式提升机。

优选地，所述的灯座通过螺钉固定在搅龙外壳上。

优选地，所述的振动喂料器的上方设有水管或蒸汽管，便于增加物料湿度，以提高降解生物毒素的效果。

优选地，所述的搅龙的个数优选为2个，两个搅龙上下布置，相距3-5m。

优选地，所述的两个搅龙的结构相同，长度相等。

优选地，所述的臭氧输气管开关为3-6个。

优选地，所述的搅龙外壳为封闭式空心结构。

本实用新型物料在搅龙中被输送的同时，受到臭氧熏蒸和紫外线照射，当物料从搅龙一端传至另外一端时，在搅龙搅拌作用下，物料被连续翻动，可以充分与紫外线和臭氧接触，从而提高生物毒素降解效率，在毒素含量较低的情况下经一段处理即可达到要求；在毒素含量较有高的情况下，需要对物料进行多次处理，从一段搅龙出来的物料经斗式提升机提升进入另一段搅龙中，经紫外线和臭氧处理后又回到第一段搅龙，如此经过自动循环，从而最终将生物毒素降解到安全水平。

通过控制振动喂料器的振动频率控制下料速度，同时在下料口的出口端装上阀门，可以手动控制物料投料速度。在搅龙内装上臭氧浓度自动检测仪，以检测搅龙中臭氧浓度，臭氧供应量由臭氧发生器及储罐控制。搅龙的转速由变速电机控制，可根据物料中毒素含量确定物料在搅龙中的停留时间。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型利用臭氧处理与紫外照射的协同作用来氧化生物毒素(如DON(脱氧雪腐镰刀菌烯醇)和AFB1(黄曲霉毒素B1))并破坏其结构，物料中的生物毒素降解速度快，可以将毒素降低到较低水平，满足安全的需要；解决了污染农产品或食品原料中多种生物毒素降解难、耗时长、物料不均匀、能耗高等问题，尤其是解决现有技术难以将毒素降低到较低水平的难题。

2、本实用新型可以根据物料处理量来设计搅龙的规格和尺寸，可以通过调节搅龙的转速来调节物料在搅龙中的停留时间，绞龙的应用在保证物料沿搅拌轴轴向传送的同时，不停转动和翻动物料，内外物料不停变换，同时实现了低成本快速循环处理。

3、本实用新型待处理物料利用搅龙和斗式提升机的输送，可以实现连续化和自动化的运转，物料可以在整个反应体系中自动循环，直到毒素降解到安全水平，工作效率大大提高。

4、紫外照射处理只能降解物料表面的毒素，传统紫外照射方法处理时，物料一般处于静止状态，降解毒素的效率低；本实用新型中物料处于运动状态，便于紫外线照射以及与臭氧的充分接触，从而加速毒素的降解。

5、本实用新型设备拆装方便，处理成本低，不需要将待处理物料加入溶液中，便于应用和推广。

附图说明

图1为本实用新型一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置的结构示意图；

图2为图1中搅龙A-A剖开后的上视图；

图中示出：臭氧发生器1、臭氧储罐2、变速电机3、喂料器4、紫外灯5、臭氧输气管开关6、灯座7、臭氧自动检测仪8、搅龙9、传送器10、搅龙外壳11和搅拌轴12。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1、图2所示，一种臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置，包括臭氧发生器1、臭氧储罐2、喂料器4、紫外灯5、臭氧自动检测仪8、搅龙9和传送器10；搅龙9由变速电机3、搅龙外壳11和搅拌轴12组成，搅龙外壳11为空心结构，优选为空心的筒体结构或者空心的方形结构，搅拌轴12与变速电机3连接，搅拌轴为带有螺旋结构的转轴；搅龙9至少为两个；每个搅龙9的搅龙外壳11一端都设有喂料器4，另一端设有出料口，一个搅龙9的出料口与传送器10进口连接，传送器10的出口与另一个搅龙9的喂料器4连接；每个搅龙9的搅龙外壳11上部都间隔安装多个可拆卸的灯座7，灯座7上安装紫外灯5；臭氧发生器1与臭氧储罐2连接，臭氧储罐2通过管道与间隔设置在搅龙外壳11上的臭氧输气管开关6连接，将臭氧输入搅龙9的搅龙外壳11内；搅龙9的搅龙外壳11上安装有臭氧自动检测仪8，用于检测臭氧浓度。

喂料器4优选为振动喂料器。传送器10优选为斗式提升机。臭氧输气管开关6优选为3-6个；搅龙9的个数优选为2个，2个搅龙9上下布置，相距3-5m。两个搅龙结构相同，长度相等。

灯座7优选通过螺钉固定在搅龙外壳11上；搅龙外壳11优选为封闭式空心结构。振动喂料器4的上方优选设有水管或蒸汽管，以调节物料的湿度。

现有的紫外照射处理装置只能降解物料表面的毒素，传统紫外照射方法处理时，物料一般处于静止状态，降解毒素的效率低。现有的臭氧处理装置主要是与将臭氧加入水中，通过水溶液中的臭氧与处理对象接触，对于不宜溶解在水中的物理处理受到限制。

有单独使用臭氧处理来进行干燥物料脱毒的研究，在一个容器中通入臭氧，然后搅动物料，使臭氧与物料接触。这类设备的缺点是物料不容易与物料进行充分接触，物料处理量小，搅动物料所需要的能耗大。

也可以根据中国实用新型专利申请2013104798340设计一个高强紫外-微臭氧反应器，实现紫外和臭氧一同处理物料，但没有搅龙配合，物料翻动和传送无法实现，一方面毒素降解效率受到严重影响，另一方面难以实现自动化，毒素降解效果难以保证。而且还要特别说明的是，中国实用新型专利申请2013104798340虽然涉及紫外和臭氧同时集成在一个设备中，但是强调的高强紫外-微臭氧，对臭氧和紫外的协同配合存在认识误区，也许该技术还主要停留在臭氧通过水溶液作用待处理物料上，与本实用新型的思路还是有较大差距。

本实用新型臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置充分发挥改造后搅龙输送和翻动物料的优势，以及臭氧和紫外光的协同配合作用；搅龙在保证物料沿搅拌轴12轴向传送的同时，不停转动和翻动物料，内外物料不停变换，物料始终处于运动状态，便于紫外线照射以及与臭氧同时与内外物料充分接触，保证臭氧和紫外光同时降解物料的毒素，加速毒素的降解，并可以通过调节搅龙的转速来调节物料在搅龙中的停留时间，提高生物毒素降解的效率的同时保证毒素降解的效果。

本实用新型物料利用搅龙和斗式提升机的输送，物料可以在整个反应体系中自动循环，直到毒素降解到安全水平，可以低成本实现连续化和自动化的运转，工作效率大大提高，整个设备结构简单，制备成本低，具有极高的实用性。

实施例1

在搅龙外壳11的上部开孔，安装灯座7，确定后在灯座7上安装紫外灯5，通过螺钉将紫外灯灯座固定在搅龙外壳11上，同时封闭搅龙外壳。振动喂料器4的上方可安装水管以调节物料的湿度。开启紫外灯、臭氧发生器、搅龙电机和通气管道，将毒素污染面粉(也可以是麸皮、白扁豆花等)从振动喂料器4开始喂料，下方搅龙中的物料经斗式提升机带入上方搅龙中的振动喂料器，上方搅龙中的物料正好落入下方搅龙中的振动喂料器，如此循环。毒素降解合格后可通过下方搅龙的出料口出料。两个搅龙的长度均为10米，分别安装8组紫外灯。

控制紫外照射强度800-1200μw/cm²，臭氧浓度为45.00-60mg/L。毒素污染面粉每经过一个搅龙9处理一次设定为1段处理。面粉中DON和AFB1这两种毒素作为控制指标。每次投料100kg，物料在每组搅龙9中的停留时间为10min。在每组搅龙的出料口取样，采用ELISA检测试剂盒检测DON和检测AFB1含量。

DON降解效果分析

原面粉中DON毒素含量为1825.8μg/Kg。分别利用本实用新型臭氧与紫外协同降解生物毒素的装置进行紫外线加臭氧同时处理样品(表中处理方式中的“紫外+臭氧”)、臭氧处理(关闭紫外灯，表中处理方式中的“臭氧”)或紫外线处理(停止臭氧供应，表中处理方式中的“紫外”)。经6段处理(2个搅龙9循环处理物料3次)，每段处理后面粉中DON毒素含量见表1。各段处理后样品中毒素降解率见表2。

从表1和表2中可以看出，在降解的初期，由于面粉表面的毒素含量高，初始降解速率较快，随后呈下降趋势。单独使用紫外或臭氧处理物料时，经过3-4段运行后，其中的毒素降解速率会越来越慢，很难将毒素降解到较低的水平，如基本难以将毒素降低到1000μg/Kg。

表1每段处理后面粉中DON毒素含量

表2各段处理后样品中毒素降解率

紫外加臭氧的处理降解物料中毒素的效果明显优于单独使用紫外或臭氧处理的效果，可在较短的时间内将毒素降解到较低的水平，如将毒素降低到821.6μg/Kg；这是单独使用紫外或臭氧处理时难以达到的。说明本实用新型紫外加臭氧的处理降解物料中毒素经过6次以上循环处理可以降低到很低的水平，随着循环次数的增加，降低效果越显著，进而满足毒素降解的要求，而单独的紫外光或者臭氧处理，即使多次循环处理也难以达到要求。

需要说明的是，紫外线的穿透力很差，臭氧的穿透力也有限，面粉颗粒内部的毒素降解相对较慢。物料静止的情况下，无论是紫外线或臭氧处理时，物料中的毒素分解是极慢的，60min内毒素降解率小于26％。即使使用臭氧和紫外光同时降解物料毒素，如果没有搅龙配合，降解效率都很低，本实用新型突出的特点是通过搅龙的同时传送和翻动物料，极其便利地实现物料的循环处理和显著提升物料毒素降低效果；物料只有在运动的状况下才能使毒素与紫外线或臭氧充分接触，从而达到降解毒素的目的，使用搅龙解决了物料低成本传送和翻动的问题，配合臭氧和紫外光同时处理，实现了良好的效果，成功实现农作物果实低成本毒素处理，是对现有技术尚未有臭氧气态处理物料以及臭氧和紫外协同处理农作物果实的突破。

AFB1降解效果分析

原面粉中AFB1毒素含量为9.5μg/Kg。分别进行紫外线加臭氧同时处理样品、臭氧处理(关闭紫外灯)或紫外线处理(停止臭氧供应)。经6段处理(2个搅龙9循环处理物料3次)，每段处理后面粉中AFB1毒素含量见表3。各段处理后样品中毒素降解率见表4。

表3每段处理后面粉中AFB1毒素含量

表4各段处理后样品中AFB1毒素降解率

对面粉中AFB1毒素处理情况与DON毒素情况基本相似。而且正常小麦面粉中AFB1国家标准限量为5.0μg/Kg。紫外和臭氧处理毒素污染面粉时，30min内降解速率均很高，随后变缓。从表3和表4中可以看出，毒素超标约1倍的面粉经3段处理后,其中的AFB1即可达到国家标准的要求。对于降解单纯AFB1较高的物料，可以选择在30min内完成。

本实用新型可实现同时降解原料中的DON和AFB1等毒素,降解效果明显优于单独使用紫外或臭氧处理的效果，具有降解效率高、能耗低、适应性广等特点。