一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔的制作方法

本发明涉及一种低温等离子体杀菌处理系统的杀菌处理腔，具体是一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔。

背景技术：

随着生活水平的日益提高，人们对食品质量需求愈趋升高。为保持食品感官和营养价值的最小损耗，非热杀菌技术开始被广泛的应用于食品加工中，低温等离子体(ntp)杀菌技术是比较具有潜力的非热力杀菌技术之一。ntp杀菌处理技术具有高效、低温、对营养物质破坏小、低能耗等优点，而且相比于其他非热力杀菌技术，最为明显的优势是可以直接对密封包装的食品进行杀菌处理，吸引了越来越多的关注和研究，成为一种具有广阔前景的新型食品加工方法。

一个完整的ntp杀菌处理系统主要包括四个部分：高压脉冲发生器、处理腔、物料输送系统、辅助监测系统。处理腔是ntp杀菌系统的重要组成部分，用来装载待处理物料和存放电极，并且在常温常压下给处理腔直接施加高压脉冲电场产生等离子体。ntp杀菌处理腔一般由2个电极构成。

针对低温等离子体杀菌处理腔的研究表明，处理腔内的等离子体能量密度与极板之间的电势差成正比，但是由于极板结构形状的原因，例如电极轮廓为矩形、多边形等非圆滑过渡的曲线，当所施加的电压达到一定数值时，在电极尖端部分电场强度非常集中，极易使空气击穿，发生电火花放电，威胁到人身安全；另一方面，电极边缘的电场强度分布过于集中，该处离子的能量密度远高于等离子体主要的产生区域，等离子体能量密度分布不均匀，既造成电场能量的浪费，又影响杀菌效果。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔。

本发明采取的技术方案步骤如下：

一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔，它由金属高压电极板、上极板绝缘体卡套、金属接地电极板以及下极板绝缘体卡套组成，其特征在于：金属高压电极板与金属接地电极板平行安装形成处理腔。

金属高压电极板和金属接地电极板的边缘分别镶嵌有绝缘体材料，即上极板绝缘体卡套和下极板绝缘体卡套，这样可以有效地削弱电极边缘的尖峰电场，使处理腔内部获得较为均匀的电场强度分布。

本发明与现有技术相比，优点在于：对于不同轮廓形状的电极而言，边缘嵌入绝缘体的电极结构都能有效地削弱尖峰电场，提高处理腔内电场强度分布的均匀性，不仅能减小由于局部电场强度过高引起电火花放电的可能性，而且有利于提高能量利用率，这对于提高ntp杀菌处理腔的安全操作性、能量利用率和杀菌效果具有积极作用。

附图说明

图1是本发明以矩形轮廓电极为例的处理腔示意图；

图2是本发明以矩形轮廓电极为例的处理腔纵向剖面图；

图3为电极边缘未镶嵌绝缘体的处理腔的电场强度分布图；

图4为本发明的处理腔内部电场强度分布图；

图5为电极边缘未镶嵌绝缘体的处理腔沿电极对角线的电场强度分布图；

图6为本发明的处理腔沿电极对角线的电场强度分布图。

附图标记说明：1—金属高压电极板、2—上极板绝缘体卡套、3—金属接地电极板、4—下极板绝缘体卡套。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施方式对本发明作进一步说明。

这里的所有附图及说明都以矩形轮廓电极的处理腔为例，但是本发明所述处理腔的电极轮廓形状不仅限于矩形，其他轮廓形状的电极同样适用。

如图1所示，本发明提供的一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔由金属高压电极板(1)、上极板绝缘体卡套(2)、金属接地电极板(3)以及下极板绝缘体卡套(4)组成，金属高压电极板(1)与金属接地电极板(3)平行安装形成处理腔。金属高压电极板(1)和金属接地电极板(3)的边缘分别镶嵌有上极板绝缘体卡套(2)、下极板绝缘体卡套(4)。

图2是本发明的低温等离子体杀菌处理腔的纵向剖面图，金属电极与绝缘体之间贴合紧密。金属电极板材料采用不锈钢316l，绝缘体材料采用聚四氟乙烯或者乙丙橡胶。金属高压电极板(1)接入高压脉冲电源的正极，金属接地电极板(3)接入高压脉冲电源的负极，使处理腔在常温常压的条件下产生等离子体，然后对处理腔内部的物料进行杀菌处理。

对于电极边缘未嵌入绝缘体的处理腔，如图3和图5所示，是在电极间距为70mm、工作电压为10kv的情况下获得的处理腔的电场分布情况，其电极边缘出现的尖峰电场非常明显，这种高强度电场集中分布在处理腔局部区域的情况不利于实际应用。而如图4和图6所示，对于本发明的杀菌处理腔，金属电极形状尺寸与图3、图5所述处理腔相同，并且电极间距同样为70mm、工作电压一致为10kv的条件下，处理腔内的高强度电场集中分布在处理腔中心区域，获得的电场强度分布则较为均匀，有效地削弱了电极边缘的尖峰电场。通过对比，这种电极边缘镶嵌绝缘体的杀菌处理腔能很好地改善电场的分布情况，为提高ntp杀菌处理腔的安全操作性、能量利用率和杀菌效果提供了可能。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用于限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种电极边缘镶嵌绝缘体的低温等离子体杀菌处理腔，该低温等离子体杀菌处理腔的两个金属电极板边缘镶嵌有绝缘体材料，可以有效地削弱电极边缘的尖峰电场，使处理腔内部获得较为均匀的电场强度分布，不仅能降低发生电火花放电的可能性，保证操作安全性，而且有利于提高能量利用率，改善杀菌效果。

技术研发人员：平雪良;高庆学;王娟娟;蒋毅
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2017.05.31
技术公布日：2017.11.17