一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置和方法

1.本发明涉及一种等离子处理装置，特别涉及一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置。


背景技术：

2.随着市场需求的增加，我国果蔬产量不断增加，果蔬品种多种多样。新鲜的果蔬含水量高，对产地也有需求，易受季节性影响，在常温下长期储存容易导致营养流失，腐烂变质，特别是热敏性的蔬菜产品，使得果蔬的保存变得十分困难。因此将新鲜的果蔬加工成果蔬干，这样大大延长了果蔬保存的时间，也不会造成营养流失。但在风干过程中，可能会导致一些病菌附着在蔬菜干表面，若在食用时未及时处理干净，就会导致病菌进入到胃肠道从而引起急性肠胃炎，造成腹部疼痛，对人体健康造成严重损害。
3.在长期的灭菌过程中，人们发明了多种蔬菜干灭菌方法，具体分为物理和化学两种方法。包括高温蒸汽灭菌、辐照法灭菌以及臭氧灭菌。现有方法虽在一定程度上可以减少病菌的残留，但也会存在灭菌不彻底、资源浪费以及影响蔬菜干口味的问题。主要由于以下两个方面：1.蔬菜干表面不平整具有褶皱，现有的灭菌方法难以全面处理；2.现有的灭菌方法和手段具有处理时间长，成本高，处理过程繁琐，易受实验条件影响，易造成试剂残留。
4.专利公开号cn111328870a的专利中中采用紫外线和二氧化钛灭菌溶液相结合的方式，虽然起到了一定的灭菌效果，但由于经过紫外线照射后会对食物产生一定的氧化，从而会影响食物的口味，并且紫外线在固体中的穿透力有限，一旦遇到堆叠的固体，其杀菌效果不是很理想。另外试剂的残留，不易清除可能会给人体造成一定的损伤。
5.专利公开号cn212393740u的专利中利用臭氧灭菌，臭氧本身具有刺激性且对环境具有危害，一般不适用于食品处理。
6.专利公开号cn110870521a的专利中将等离子体和机械结构相结合的方式，对食品起到均匀处理的效果，但整体装置结构较为复杂，且需要较高能量驱动，不能很好的起到节能的目的。


技术实现要素：

7.1.所要解决的技术问题：在延长蔬菜干保质期的同时，如何进行高效灭菌，降低成本，不影响蔬菜干口味。
8.2.技术方案：为了解决以上问题，本发明提供了一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，包括蔬菜干灭菌装置，所述蔬菜干灭菌装6分别和进料仓和储料仓连接，所述蔬菜干灭菌装置6是等离子处理装置，包括高压电极、第一接地电极，所述高压电极和电源连接，所述高压电极是多根条状金属条，相邻两根条状金属条之间相隔一定距离，各个金属条通过铜箔条连接，所述多根条状金属条紧贴石英玻璃套管内壁表面，所述第一接地电极是和石英玻璃管同轴的圆柱形，所述圆柱形内部为空心，一端封闭，另一端通过进气孔和气泵连接，
所述圆柱形壁上每间隔一定距离开有气孔。
9.石英玻璃管外表面紧贴一圈第二接地电极。
10.所述第二接地电极为黄铜片。
11.所述蔬菜干灭菌装置设置在升降支架上，所述升降支架包括底座，所述底座上平行设有两个支撑，每个所述支撑中设有内凹圆，所述的内凹圆和石英玻璃管刚好接触。
12.所述第一接地电源的一端是被上密封盖密封，所述上密封盖上有一条宽槽口，用来将高压电极处的铜箔条引出并与电源接通，所述上密封盖的四周和石英玻璃管连接。
13.所述上密封盖表面有两根固定柱，表面较为粗糙。通过皮带与电机相连，通过电机驱动皮带带动整个石英玻璃套管，从而使蔬菜干灭菌装置正反旋转。
14.所述储料仓材质是聚苯乙烯，高度80cm~100cm，底部为半径30cm~50cm，所述储料仓内下方设有一个不锈钢网罩，底部有出气孔，半径为1~3cm。
15.所述进料仓与下部设有不锈钢输送器，所述蔬菜干灭菌装置的进料处处设置有下密封盖，所述下密封盖是透明的绝缘材料，同时下密封盖是可以拆卸的。
16.所述金属条的材质为黄铜，厚度为0.1-0.3mm，宽度为4~8mm，且每隔15~20mm放置一个；所述第一接地电极材质为不锈钢，长度为180-250mm，半径为8-16mm，每间隔15-20mm开孔，孔径大小为4-8mm；所述石英玻璃管厚度为0.5~1.5mm，长度为200~300mm，所述铜箔条长度为125mm~130mm。
17.本发明还提供了一种使用如所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置的使用方法，包括以下步骤：步骤s01：通过控制器控制进料仓，将进料仓中未处理的蔬菜干通过下方的输送器输送到蔬菜干灭菌装置中；在输送过程中，将升降支架后端升至一定角度让未处理的蔬菜干慢慢滑落至蔬菜干灭菌装置的前端。
18.步骤s02：铺平蔬菜干。
19.步骤s03：接通电源，给第一接地电极和第二接地电极接地，给金属条接上高压，并调节参数。
20.步骤s04：通过控制器控制气泵往蔬菜干灭菌装置中通入一定流速的空气，然后通入的气流从第一接地电极上的气孔吹向蔬菜干，等离子体在石英玻璃管内部产生。
21.步骤s05：随后启动电机，使蔬菜干灭菌装置以一定速度旋转，带动其中的蔬菜干旋转。
22.步骤s06：待蔬菜干灭菌完毕后，通过控制器控制储料仓，将处理好的蔬菜干，吸入其中，储料仓装满后，通过侧面的仓门将储料仓内部清空，从而继续向其输送灭菌后的蔬菜干。
23.3.有益效果：本发明在垂直空间上，增加了处理时的放电体空间，增大了蔬菜干处理的数量，同时也获得了更加均匀的处理效果；在电极上开孔，通过控制气体流速大小使蔬菜干翻面同时利于活性粒子及长寿命粒子在蔬菜干表面扩散，从而达到全方位无死角的对蔬菜干表面进行灭菌，达到较好的效果；本发明涉及的基于dbd等离子体进行蔬菜干灭菌的装置和方法，通过电极的布置方式，在处理仓内产生了更多的活性物质，降低了放电的初始电压同时也获得更好的灭菌效果和更低能耗。
附图说明
24.图1是装置的系统组成示意图。
25.图2是蔬菜干灭菌装置结构剖视图。
26.图3是蔬菜干灭菌装置结构示意图。
27.图4是蔬菜干具体灭菌流程图。
28.图5是升降支架结构示意图。
29.图6是第一接地电极结构示意图。
30.图7是金属条、铜箔条和第二接地电极示意图。
31.图8是蔬菜干灭菌装置部分结构分解示意图。
32.附图标记说明：1.控制器；2.气泵；3.电机；4.储料仓；5.进料仓；6.蔬菜干灭菌装置,7.升降支架； 61.上密封盖；62.金属条；63.第一接地电极；64.石英玻璃管；65. 铜箔条；66.下密封盖；67.第二接地电极； 68.进气孔；69.气孔；70.排气孔； 71.支撑；72..底座；8.电源。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明。
34.如图1所示，本发明一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置包括控制器1、气泵2、电机3、储料仓4、进料仓5、蔬菜干灭菌装置6及底部的升降支架7，所述蔬菜干灭菌装置6分别和进料仓5和储料仓4连接。
35.所述蔬菜干灭菌装置6是等离子处理装置，如图2和图3所示，包括高压电极、第一接地电极，所述高压电极和电源8连接，所述高压电极是多根条状金属条62，相邻两根条状金属条62之间相隔一定距离，各个金属条通过铜箔条65连接，所述多根条状金属条62紧贴石英玻璃套管64内壁表面，所述第一接地电极63是和石英玻璃管同轴的圆柱形，如图6所示，所述圆柱形内部为空心，一端封闭，另一端通过进气孔68和气泵2连接，所述圆柱形壁上每间隔一定距离开有气孔69。在第一接地电极63上开孔，石英玻璃管64的底部开有排气孔70，通过控制气体流速大小使蔬菜干翻面，同时有利于活性粒子及长寿命粒子在蔬菜干表面扩散，从而达到全方位无死角对蔬菜干表面灭菌，达到较好的灭菌效果.在一个实施例中，其中上密封盖61是绝缘材质的圆环，外部半径为20mm~40mm，内部半径8~16mm，内部刚好和第一接地电极63相配合，用来将外部空间与放电空间相隔开，起到密封作用，在一个实施例中，金属条62的材质为黄铜，厚度为0.1-0.3mm，宽度为4~8mm且每隔15~20mm放置一个，用来当作高压电极；第一接地电极63是长度为180~250mm，半径8-16mm的圆柱，用来作为接地电极，内部是空心的方便通入气体，且该电极上每间隔15~20mm进行开孔，孔径的大小为4~8mm，在第一接地电极63上开孔，通过控制气体流速大小使蔬菜干翻面同时利于活性粒子及长寿命粒子在蔬菜干表面扩散，从而达到全方位无死角的对蔬菜干表面进行灭菌，达到较好的效果。
36.通过电极布置方式，降低了放电的初始电压，同时形成体-面放电模式，增加了处理空间、产生了更多的活性物质、获得了更好的灭菌效果和灭菌的均匀性，同时也增加了蔬菜干处理的容量，降低能耗。
37.在一个实施中，第一接地电极63底部是密封的，主要目的是保证通入的气体从两边的孔中流出，第一接地电极63顶部与气泵2相连；金属条62与第二接地电极67之间的是石英玻璃管64，如图7和图8所示，可选用石英等材料，厚度为0.5~1.5mm，长度为200mm~300mm，条状电极62紧贴石英玻璃套管64内壁表面；上下放电空间是对称的，放电间距为8~12mm，待处理的蔬菜干放置于第一接地电极63和外玻璃套管64之间的空间中。在石英玻璃管64外表面紧贴一圈接地电极67材质为黄铜片，长度为140~250mm，厚度为0.1mm。
38.通过电极布置方式，降低了放电的初始电压、同时形成体-面混合放电模式，增加了处理空间、产生了更多的活性物质、获得了更好的灭菌效果和灭菌的均匀性，同时也增加了蔬菜干处理的容量，降低了能耗。
39.在一个实施例中，储料仓4材质是聚苯乙烯，高度80cm~100cm，底部为半径30cm~50cm的储存罐来存储处理后的蔬菜干。
40.在一个实施例中，储料仓4内部有一个不锈钢网罩，半径为30cm~50cm，用来进行气固分离的，底部有出气孔，半径为1~3cm，内部的气体从该出气孔中流入外部空间。
41.在一个实施例中，进料仓5与下部的不锈钢输送器是一体的，通过输送器的推动将未处理的蔬菜干送入到蔬菜干灭菌装置6中，从而进行灭菌操作。
42.在一个实施例中，所述蔬菜干灭菌装置6的进料处设置有下密封盖66，所述下封面盖66是透明的绝缘材料。同时下密封盖66是可以拆卸的，便于往仓内部添加待处理的蔬菜干。
43.在整个灭菌过程中，在金属条62、第二接地电极67及石英玻璃管64之间形成面放电，在金属条62和第一接地电极63形成体放电，该种结构设计既降低了dbd等离子体放电的起始电压，又增加了处理时的放电体空间，进而增加了整体处理仓内的放电强度同时也提升了蔬菜干的处理容量，在气流和机械转动的辅助下也获得了更加均匀的处理效果。同时在石英玻璃管64与第二接地电极67之间产生更多的活性物质，大大提高了灭菌效果。通过改变通入气体的流速，使得待处理的蔬菜干翻面，从而达到全面无死角的灭菌。同时装置整体结构简单，操作便捷，成本不高。
44.在一个实施例中，所述蔬菜干灭菌装置6设置在升降支架7上，所述升降支架7包括底座72，所述底座72上平行设有两个支撑71，每个所述支撑71中设有内凹圆，所述的内凹圆和石英玻璃管64刚好接触。
45.在一个实施例中，所述第一接地电极63的一端是被上密封盖61密封，所述上密封盖61的四周和石英玻璃管64连接。
46.上密封盖61表面有两根固定柱，表面较为粗糙。通过皮带与电机3相连，通过电机3驱动皮带带动整个玻璃套管64，从而使蔬菜干灭菌装置6以一定的速度正反旋转，带动其中的蔬菜干形成旋转灭菌，从而获得更加全面且充分的灭菌效果。
47.本发明还提供一种种使用所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置的使用方法，如图4所示，首先通过控制器1控制进料仓5，将进料仓中未处理的蔬菜干通过底部的输送器送至蔬菜干灭菌装置6中。这时未处理的蔬菜干会堆叠在灭菌装置的尾部，等离子体无法渗透至蔬菜干表面进行有效灭菌，导致灭菌效果不理想。可启动升降支架7，具体结构如图5所示，由支架71和底座72组成。使其前端与后端形成一定的倾斜角度，使蔬菜干缓慢滑至等离子体灭菌装置6靠近上密封盖61一端，这样使得蔬菜干平铺开来，等离子体可
以有效渗透至蔬菜干表面，大大提高灭菌效果。然后回归水平状态，以便于下一步旋转灭菌处理。
48.本发明提供了一种基于dbd等离子体进行蔬菜干灭菌的装置，利用低温等离子体产生的高能电子、活性物质，例如活性氧、自由基等物质替代传统的紫外线以及臭氧灭菌的方法，从而实现对蔬菜干的灭菌。整个装置结构简单，从而降低了灭菌的成本。

技术特征：
1.一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，包括蔬菜干灭菌装置（6），所述蔬菜干灭菌装置（6）分别和进料仓（5）和储料仓（4）连接，其特征在于：所述蔬菜干灭菌装置（6）是等离子处理装置，包括高压电极、第一接地电极，所述高压电极和电源（8）连接，所述高压电极是多根条状金属条（62），相邻两根条状金属条（62）之间相隔一定距离，各个金属条通过铜箔条（65）连接，所述多根条状金属条（62）紧贴石英玻璃套管（64）内壁表面，所述第一接地电极（63）是和石英玻璃管同轴的圆柱形，所述圆柱形内部为空心，一端封闭，另一端通过进气孔（68）和气泵（2）连接，所述圆柱形壁上每间隔一定距离开有气孔（69）。2.如权利要求1所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：石英玻璃管（64）外表面紧贴一圈第二接地电极（67）。3.如权利要求2所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述第二接地电极（67）为黄铜片。4.如权利要求1所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述蔬菜干灭菌装置（6）设置在升降支架（7）上，所述升降支架（7）包括底座（72），所述底座（72）上平行设有两个支撑（71），每个所述支撑（71）中设有内凹圆，所述的内凹圆和石英玻璃管（64）刚好接触。5.如权利要求1-4任一项所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述第一接地电源（63）的一端是被上密封盖（61）密封，所述上密封盖（61）上有一条宽槽口，用来将高压电极处的铜箔条（65）引出并与电源（8）接通，所述上密封盖（61）的四周和石英玻璃管（64）连接。6.如权利要求5所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述上密封盖（61）表面有两根固定柱，表面较为粗糙，通过皮带与电机（3）相连，通过电机（3）驱动皮带带动整个石英玻璃套管（64），从而使蔬菜干灭菌装置（6）正反旋转。7.如权利要求1-4任一项所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述储料仓（4）材质是聚苯乙烯，高度80cm~100cm，底部为半径30cm~50cm，所述储料仓（4）内下方设有一个不锈钢网罩，底部有出气孔，半径为1~3cm。8.如权利要求1-4任一项所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述进料仓（5）与下部设有不锈钢输送器，所述蔬菜干灭菌装置（6）的进程处设置有下密封盖（66），所述下封面盖（66）是透明的绝缘材料，同时下密封盖66是可以拆卸的。9.如权利要求1-4任一项所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属条（62）的材质为黄铜，厚度为0.1-0.3mm，宽度为4~8mm，且每隔15~20mm放置一个；所述第一接地电极（63）材质为不锈钢，长度为180-250mm，半径为8-16mm，每间隔15-20mm开孔，孔径大小为4-8mm；所述石英玻璃管（64）厚度为0.5~1.5mm，长度为200~300mm，所述铜箔条（65）长度为为125mm~130mm。10.一种使用如权利要求1-9任一项权利要求所述的适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置的使用方法，包括以下步骤：步骤s01：通过过控制器（1）控制进料仓（5），将进料仓中（5）未处理的蔬菜干通过下方的输送器输送到蔬菜干灭菌装置（6）中；在输送过程中，将升降支架（7）后端升至一定角度让未处理的蔬菜干慢慢滑落至蔬菜干灭菌装置（6）的前端；步骤s02：铺平蔬菜干；
步骤s03：接通电源（8），给第一接地电极（63）和第二接地电极（67）接地，给金属条（62）接上高压，并调节参数；步骤s04：通过控制器（1）控制气泵（2）往蔬菜干灭菌装置（6）中通入一定流速的空气，然后通入的气流从第一接地电极（63）上的气孔（69）吹向蔬菜干，等离子体在石英玻璃管（64）内部产生；步骤s05：随后启动电机（3），使蔬菜干灭菌装置（6）以一定速度旋转，带动其中的蔬菜干旋转；步骤s06：待蔬菜干灭菌完毕后，通过控制器（1）控制储料仓（4），将处理好的蔬菜干，吸入其中，储料仓（4）装满后，通过侧面的仓门将储料仓内部清空，从而继续向其输送灭菌后的蔬菜干。

技术总结
本发明提供了一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置和方法，高压电极是多根条状金属条，相邻两根条状金属条之间相隔一定距离，多根条状金属条紧贴石英玻璃套管内壁表面，第一接地电极是和石英玻璃管同轴的圆柱形，圆柱形内部为空心，一端封闭，另一端和气泵连接，圆柱形壁上每间隔一定距离开气孔。石英玻璃管外表面紧贴一圈第二接地电极。本发明提供了一种适用于蔬菜干表面灭菌的等离子体处理装置，利用低温等离子体产生的高能电子、活性物质，例如活性氧、自由基等物质替代传统的紫外线以及臭氧灭菌的方法，从而实现对蔬菜干的灭菌。整个装置结构简单，从而降低了灭菌的成本。成本。成本。


技术研发人员：刘诗筠 赵鸿健 梅丹华 方志
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/31