本發(fā)明涉及一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，屬于粉末產(chǎn)品殺菌。

背景技術(shù)：

1、食品中存在大量固體粉末狀的產(chǎn)品，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、貯藏過(guò)程中都存在極大的染菌風(fēng)險(xiǎn)。細(xì)菌中所含的致病菌，例如蠟樣芽孢桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等；霉菌中存在大量腐敗菌，例如曲霉菌、青霉菌等。這些微生物都對(duì)固體粉末狀產(chǎn)品的品質(zhì)、風(fēng)味產(chǎn)生巨大威脅，甚至對(duì)人體健康產(chǎn)生極大危害。因此急需一種能夠在最大程度范圍內(nèi)保留產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的微生物進(jìn)行殺滅的方法。

2、現(xiàn)今工廠對(duì)食品固體粉末狀產(chǎn)品多采用輻照、微波等傳統(tǒng)殺菌方法，而新型技術(shù)有等離子體、脈沖電場(chǎng)等，在殺菌效果上表現(xiàn)優(yōu)良。

3、在封閉空間內(nèi)，通過(guò)等離子體發(fā)生器對(duì)所存在的氣體進(jìn)行電離，產(chǎn)生的等離子體中含有大量的帶電粒子、活性氮氧粒子、激發(fā)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)的粒子以及少量的紫外線，活性粒子成分會(huì)與微生物組織發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)及刻蝕作用，導(dǎo)致其微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變或能量的轉(zhuǎn)換，從而致使微生物死亡，實(shí)現(xiàn)良好殺菌的作用。深紫外是指波長(zhǎng)在200nm～350nm的光線，能直接作用于微生物的dna和蛋白質(zhì)，改變了dna的遺傳特性，抑制其增殖功能并剝奪其傳染性，使其“失活”。

4、上述兩種技術(shù)均已經(jīng)分別獨(dú)立地被應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，如食品原材料、食品添加劑、食品包裝材料的消毒滅菌，以確保食品安全，但是，單獨(dú)使用等離子體射流，限制了待處理物體的尺寸和樣品的處理量，其殺菌效果需依靠活性粒子，但是產(chǎn)生的紫外線輻射通常較弱，在滅菌過(guò)程中無(wú)法起到較優(yōu)的作用；而僅使用深紫外波長(zhǎng)短，能量高，易對(duì)人體存在潛在危害且只能作用于物體表面，存在殺菌死角。

5、目前，利用等離子體射流與深紫外裝置結(jié)合對(duì)粉末狀食品的殺菌處理的案例并不多見(jiàn)，當(dāng)然，市面上也有利用兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合進(jìn)行殺菌的設(shè)備，但都存在殺菌效果不佳的缺陷以及難以應(yīng)用于粉末狀食品的技術(shù)問(wèn)題。例如cn115644243a、cn114938559a等所使用的低溫等離子體技術(shù)，其中雖然包含了紫外線光子，但紫外線來(lái)殺滅細(xì)菌所需功率密度至少為mw·s/cm2的量級(jí)，因此難以憑借等離子體中的紫外線光子達(dá)到殺菌效果。再例如cn216985789u和cn220833706u已經(jīng)嘗試將等離子體與深紫外技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，但是兩者運(yùn)用場(chǎng)景較少，局限性較強(qiáng)，前者僅是對(duì)扶梯扶手進(jìn)行消毒，殺菌等級(jí)和安全性要求遠(yuǎn)低于食品殺菌，并且該裝置僅是對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)簡(jiǎn)單的疊加組合；后者應(yīng)用于空氣消毒，憑借靜電吸附作用固定病毒雜質(zhì)方便深紫外工作，但對(duì)于粉狀物質(zhì)而言，極易因靜電而粘附結(jié)塊，不利于食品的品質(zhì)控制以及后續(xù)的儲(chǔ)藏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，包括：

2、氣氛供給組件，包括鼓風(fēng)機(jī)、連接鼓風(fēng)機(jī)的氣體輸入管，所述氣體輸入管連接氣瓶組；

3、等離子體發(fā)生組件，包括連接所述鼓風(fēng)機(jī)的等離子體發(fā)生裝置和高壓電源，所述等離子體發(fā)生裝置包括框架、安裝于框架側(cè)部的風(fēng)扇、安裝于框架內(nèi)部的成陣列平行排布的射流體；

4、深紫外組件，包括連接所述等離子體發(fā)生裝置且內(nèi)置有深紫外照燈的轉(zhuǎn)鼓、連接轉(zhuǎn)鼓的數(shù)顯控制裝置，所述轉(zhuǎn)鼓具有進(jìn)料口、出料口和抽氣口，所述抽氣口連接抽氣管，允許殺菌過(guò)程中氣瓶組產(chǎn)生的氣體依次經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)、等離子體發(fā)生裝置、轉(zhuǎn)鼓后由抽氣管流通至外界環(huán)境形成外循環(huán)氣流。

5、進(jìn)一步地，所述抽氣管連接所述抽氣口和所述鼓風(fēng)機(jī)；所述氣瓶組包括空氣氣瓶、n2氣瓶、co2氣瓶、ar氣瓶，所述空氣氣瓶、n2氣瓶、co2氣瓶、ar氣瓶能夠分別獨(dú)立供給空氣、n2、co2、ar并通過(guò)氣體輸入管供給至鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)，允許殺菌過(guò)程中所述氣體依次經(jīng)過(guò)等離子體發(fā)生裝置、轉(zhuǎn)鼓后由抽氣管回流至鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)氣流。

6、進(jìn)一步地，所述框架具有傾斜向下設(shè)置的氣體接入管，所述氣體接入管連接所述鼓風(fēng)機(jī)；當(dāng)氣流進(jìn)入等離子體發(fā)生裝置時(shí)，氣流中的氣體分子會(huì)被加諸高壓電，通過(guò)高壓電將能量注入到氣體分子，從分子中逃逸出的電子變成自由電子，這些自由電子繼續(xù)從電場(chǎng)中獲得能量，通過(guò)碰撞產(chǎn)生更多的電子和離子，改變氣體分子的電特性，從而形成電離的氣體，即等離子體氣氛；允許射流體裝置將等離子體氣氛噴射出去，繼而進(jìn)入傳輸管路。

7、進(jìn)一步地，所述射流體裝置包括絕緣介質(zhì)管、套設(shè)于絕緣介質(zhì)管外部的絕緣電極、套設(shè)于絕緣介質(zhì)管內(nèi)部的高壓電極，該結(jié)構(gòu)能夠確保等離子體反應(yīng)過(guò)程中的安全性。

8、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述射流體裝置成平行陣列的排布形式，不僅能夠減少線損、占用較少空間面積，還能便于日常檢修維護(hù)。

9、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述等離子體發(fā)生組件的電壓和功率分別設(shè)置為18kv和20kw。

10、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)鼓為陀螺形結(jié)構(gòu)且內(nèi)壁設(shè)置有深紫外照燈，所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部還設(shè)置有連接所述抽氣口的濾芯，所述濾芯與抽氣口的連接處設(shè)置有軸承和密封件，所述濾芯不會(huì)隨轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

11、進(jìn)一步地，所述出料口設(shè)置有手動(dòng)蝶閥，方便出料。

12、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)鼓的速率設(shè)置為150轉(zhuǎn)/min。

13、本發(fā)明還提供基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置對(duì)牛磺酸粉末殺菌處理的應(yīng)用，循環(huán)氣流的速率控制為40l/min。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、1、本發(fā)明通過(guò)氣氛供給組件、等離子體發(fā)生組件、深紫外組件的聯(lián)合設(shè)置構(gòu)成專用于粉末狀食物的殺菌裝置，可以能夠形成內(nèi)、外兩種循環(huán)模式的氣流，使得處理粉末狀食品時(shí)不再局限于狹小的放電間隙，大大增加了物料的處理量和簡(jiǎn)化了設(shè)備的復(fù)雜性；同時(shí)，破除了等離子體射流和深紫外裝置原本僅能作用于粉狀食品表面的局限性，使得等離子體射流和深紫外裝置能夠作用于粉狀食品的內(nèi)部，配合轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)式的設(shè)計(jì)，最大程度上發(fā)揮深紫外表面殺菌效果，極大的增加了等離子體氣氛與粉末之間的接觸面積，避免粉末因靜電作用而吸附結(jié)塊，避免存在殺菌死角，提高殺菌效率。

16、3、本發(fā)明相較于低壓等離子體所必備的昂貴真空系統(tǒng)，采用的大氣壓下的等離子體射流能夠在開(kāi)放空間應(yīng)用，不會(huì)對(duì)人體造成任何電傷害和安全危險(xiǎn)，降低了設(shè)備的成本和使用費(fèi)用。

17、4、本發(fā)明采用了低溫等離子體射流裝置并利用氣體傳輸管道進(jìn)行過(guò)渡，使得反應(yīng)氣氛溫度適宜，避免因高溫而導(dǎo)致粉末狀食品形態(tài)、活性成分等理化性質(zhì)的改變，同時(shí)可以活化處于休眠狀態(tài)的細(xì)菌，提高殺菌效果。

18、5、本發(fā)明的等離子體氣氛和深紫外結(jié)合具有協(xié)同作用，等離子體氣氛誘導(dǎo)細(xì)胞膜損傷，使深紫外產(chǎn)生的短波紫外線更容易滲透到受損細(xì)胞中，提高殺菌效果，抑制細(xì)菌對(duì)單一場(chǎng)抗性的形成，確保殺菌效果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。同時(shí)，深紫外的應(yīng)用降低了等離子體氣氛使用量，實(shí)現(xiàn)在較低功率下達(dá)到殺菌目的，減少了整體裝置的運(yùn)行成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述抽氣管連接所述抽氣口和所述鼓風(fēng)機(jī)；所述氣瓶組包括空氣氣瓶、n2氣瓶、co2氣瓶、ar氣瓶，所述空氣氣瓶、n2氣瓶、co2氣瓶、ar氣瓶能夠分別獨(dú)立供給空氣、n2、co2、ar并通過(guò)氣體輸入管供給至鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)，允許殺菌過(guò)程中所述氣體依次經(jīng)過(guò)等離子體發(fā)生裝置、轉(zhuǎn)鼓后由抽氣管回流至鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)氣流。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述框架具有傾斜向下設(shè)置的氣體接入管，所述氣體接入管連接所述鼓風(fēng)機(jī)；當(dāng)氣流進(jìn)入等離子體發(fā)生裝置時(shí)，氣流中的氣體分子會(huì)被加諸高壓電，通過(guò)高壓電將能量注入到氣體分子，從分子中逃逸出的電子變成自由電子，這些自由電子繼續(xù)從電場(chǎng)中獲得能量，通過(guò)碰撞產(chǎn)生更多的電子和離子，改變氣體分子的電特性，從而形成電離的氣體，即等離子體氣氛；允許射流體裝置將等離子體氣氛噴射出去，繼而進(jìn)入傳輸管路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述射流體裝置包括絕緣介質(zhì)管、套設(shè)于絕緣介質(zhì)管外部的絕緣電極、套設(shè)于絕緣介質(zhì)管內(nèi)部的高壓電極。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述射流體裝置成平行陣列的排布形式。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述等離子體發(fā)生組件的電壓和功率分別設(shè)置為18kv和20kw。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)鼓為陀螺形結(jié)構(gòu)且內(nèi)壁設(shè)置有深紫外照燈，所述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部還設(shè)置有連接所述抽氣口的濾芯，所述濾芯與抽氣口的連接處設(shè)置有軸承和密封件，所述濾芯不會(huì)隨轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述出料口設(shè)置有手動(dòng)蝶閥。

9.權(quán)利要求8所述的一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)鼓的速率設(shè)置為150轉(zhuǎn)/min。

10.權(quán)利要求1-9任一所述的基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置對(duì)?；撬岱勰⒕幚淼膽?yīng)用，其特征在于，循環(huán)氣流的速率控制為40l/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于等離子體技術(shù)聯(lián)合深紫外的粉末狀食物殺菌裝置，屬于粉末產(chǎn)品殺菌技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)氣氛供給組件、等離子體發(fā)生組件、深紫外組件的聯(lián)合設(shè)置構(gòu)成專用于粉末狀食物的殺菌裝置，使得處理粉末狀食品時(shí)不再局限于狹小的放電間隙，大大增加了物料的處理量和簡(jiǎn)化了設(shè)備的復(fù)雜性；同時(shí)，破除了等離子體射流和深紫外裝置原本僅能作用于粉狀食品表面的局限性，使得等離子體射流和深紫外裝置能夠作用于粉狀食品的內(nèi)部，配合轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)式的設(shè)計(jì)，最大程度上發(fā)揮深紫外表面殺菌效果，極大的增加了等離子體氣氛與粉末之間的接觸面積，避免粉末因靜電作用而吸附結(jié)塊，避免存在殺菌死角，提高殺菌效率。

技術(shù)研發(fā)人員：謝云飛,尤雅,謝清怡,孫懿,于志龍,凌知群
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21