[發明專利]一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌裝置

有效

• 申請號: 202011270523.X
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112425709B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 萬良淏;姚俊;徐龍;萬京林
• 申請（專利權）人: 南京蘇曼等離子科技有限公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;A23L3/015;A23L3/32
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 李維朝

本發明公開了一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌裝置，屬于變頻器電源電路技術領域。本發明的一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌裝置，外殼內前部設置有變頻器、第一級電感、電動調壓器、交流接觸器和固態繼電器，外殼后部設置有變壓器，體積較大的變壓器設置在外殼的內側，體積較小的變頻器、第一級電感、電動調壓器、第二級電感、交流接觸器和固態繼電器位于外殼的外側，便于安裝和拆卸，也便于觀察各結構的工作情況；變頻器外接第一級電感，使得輸出電壓可控，調制波中的諧波分量抑制，頻譜擴展，使得進入調壓模塊的諧波電流穩定。

技術領域

本發明涉及變頻器電源電路技術領域，更具體地說，涉及一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌裝置。

背景技術

等離子體是物質存在的第四種狀態。它由電離的導電氣體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、負離子、激發態的原子或分子、基態的原子或分子以及光子。

低溫等離子體空間富集的離子、電子、激發態原子、分子及自由基均為活性粒子，易于和材料表面發生反應。因而在滅菌、表面改性、薄膜沉積、刻蝕加工、器件清洗等領域得到廣泛應用。

高壓電場低溫等離子體冷殺菌是目前國際上一種新型的食品冷殺菌技術，2009年由美國普渡大學發起研究，通過激發食品周圍介質氣體產生光電子、離子、活性自由基團等與微生物表面接觸導致其細胞破壞而達到殺菌效果。2012年美國農業部(QSARU,USDA–ARS)開始研究開發介質阻擋放電低溫等離子體冷殺菌試驗裝置，研究生鮮雞肉等冷殺菌保鮮效能特性，在生鮮肉等生鮮食品中取得良好殺菌效果。近3年，日本、韓國等也開始研究低溫等離子體冷殺菌技術。但目前國際關于高壓電場低溫等離子體食品上冷殺菌研究還局限在殺菌效能特性及機理的實驗室研究階段。

等離子體滅菌技術是新一代的高科技滅菌技術，它能克服現有滅菌方法的一些局限性和不足之處，提高消毒滅菌效果。

與目前廣泛采用的熱殺菌技術比較，低溫等離子體冷殺菌技術是食品冷殺菌保鮮包裝技術的重要突破。對包裝產品殺菌處理不會產生二次污染；等離子體來源于包裝內部氣體，不會產生化學殘留，安全性高；盡管使用的電壓非常高，但電流微小、殺菌過程很短不會產生熱量，且能耗很低、操作簡便等。因此，高壓電場低溫等離子體冷殺菌作為一種新的冷殺菌方式，特別適用于對熱敏感食品(如生鮮畜禽魚類肉制品及調理產品、新鮮果蔬及鮮切菜等)冷殺菌。

生鮮調理食品市場消費所占比例越來越大，其貨架期短導致浪費嚴重；傳統商業殺菌技術對生鮮產品風味顏色、感官品質等有較大影響，高壓電場低溫等離子體冷殺菌作為一種國際新興的非熱殺菌技術，具備的高效自動化、冷殺菌無殘留、低碳綠色等優勢。

本技術還可應用到生產流水線上對產品進行消毒滅菌處理。低溫等離子體包含帶電粒子、高能電子以及電中性的活性粒子，如自由基、激發態原子和分子等。等離子體由高電壓放電產生，伴隨著復雜的物理化學效應，在與微生物作用時體現出了快速高效的滅菌能力，同時等離子體中的活性粒子與物質接觸后會很快被材料吸附，吸附后駐留在材料上持續起到滅菌作用，是目前最有前途的殺菌消毒技術，在環境、生物、醫療等領域有廣泛的應用前景。

隨著變頻器技術的普及，變頻器的應用也越來越廣泛，主要涉及的領域是電機調速的基礎電源，來滿足電機調速的要求。但是由于變頻器是由交流-直流-交流(調制波)等電路構成的，其輸出電壓的波形為脈沖方波，且諧波成分多，電壓和頻率同時按比例變化，不可分別調整，常規下作用是通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備，不符合作為驅動功率放電的電源使用的，但其作為電源電路的拓展領域在目前不能得到廣泛的應用。

比如，名為“一種基于Dspace的船舶岸電系統故障診斷平臺”的中國發明專利申請(申請號：201910052776.0，申請日：2019年1月21日)，該申請案公開了岸電系統單元，岸電系統單元包括交流電源、變壓器、變頻器、濾波裝置、功率補償裝置、并網裝置、斷路器，其中采用的濾波裝置為電容。電容濾波外特性較差，有電流沖擊，尤其是啟停階段，很可能造成后續電路過載，損壞電路。

發明內容