本發(fā)明涉及一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌激發(fā)裝置，具體涉及高壓電場低溫等離子體冷殺菌系統(tǒng)激發(fā)裝置的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，屬于食品裝備
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：等離子體的激發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有多種形式，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和材料性質(zhì)對其形成等離子體的方式和強(qiáng)度具有決定作用。介質(zhì)阻擋系統(tǒng)(dbd)激發(fā)裝置的電極材料和介質(zhì)阻擋絕緣板對形成等離子體強(qiáng)度及殺菌效能特性具有決定作用，是影響激發(fā)帶電粒子形成等離子體及其非彈性碰撞形成放電、熄滅、重新放電循環(huán)的關(guān)鍵部件。發(fā)明專利zl201410347682.3(生鮮肉高壓電場等離子體協(xié)同納米光催化殺菌保鮮方法)披露的dbd低溫等離子體冷殺菌激發(fā)裝置中，沒有明確所用電極材料；目前采用的鋁合金材料在高壓電場條件下表面氧化嚴(yán)重而影響使用壽命；采用的介質(zhì)阻擋絕緣板是高聚合度的聚丙烯或聚乙烯板，這兩種材料介電常數(shù)較低，在較高電壓下才能激發(fā)形成離子體來實現(xiàn)殺菌效果。如果提高絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，在高電壓條件下，可阻止上、下兩個阻隔板被擊穿，提高殺菌效果。因此，改善高壓電場低溫等離子體激發(fā)裝置的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計，是等離子體實現(xiàn)高性能冷殺菌效果的技術(shù)關(guān)鍵。另外，dbd激發(fā)裝置結(jié)構(gòu)上下兩個平行電極和介質(zhì)阻擋絕緣板及包裝盒之間若有間隙，則間隙之間的氣體就被激發(fā)并消耗能量，從而減弱包裝內(nèi)部的等離子體形成。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌激發(fā)裝置，該裝置提高了高壓電場低溫等離子體的冷殺菌效能和裝置元器件的使用壽命。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌激發(fā)裝置，該裝置包括電壓調(diào)控器；上、下電極和上、下介質(zhì)阻擋絕緣板；在上下電極之間放置密封樣品；密封樣品的上表面與上電極之間設(shè)有上絕緣板，密封樣品的下表面與下電極之間設(shè)有下絕緣板，該裝置所使用的電極材料為鋁、銅或銅鋁合金材料，介質(zhì)阻擋絕緣板是酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，且電極表面涂膜一層聚四氟乙烯涂層。在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：銅鋁合金材料中銅的比例為20～35％。在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：電極形狀是圓盤狀，直徑為100～200mm；電極圓盤截面圓角半徑為10～18mm，表面的粗糙度均為1.6～3.2。在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：介質(zhì)阻擋絕緣板的材料為酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，介電常數(shù)為3.2～5.0，擊穿電壓在13kv/mm以上。在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：上下兩個平行電極和介質(zhì)阻擋絕緣板無間隙緊密接觸，兩個絕緣板之間的距離根據(jù)需要殺菌包裝盒的高度可調(diào)整。在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：介質(zhì)阻擋絕緣板的厚度為1～6mm。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用導(dǎo)電良好材料作為激發(fā)電極與介電常數(shù)較高的絕緣材料(酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂)構(gòu)建dbd低溫等離子體激發(fā)裝置，降低介質(zhì)阻擋絕緣板的厚度，縮小平行電極之間的距離，提高低溫等離子體的激發(fā)強(qiáng)度，增強(qiáng)殺菌效果。附圖說明圖1是本發(fā)明中高壓電場低溫等離子體冷殺菌系統(tǒng)激發(fā)裝置示意圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：一種高壓電場低溫等離子體冷殺菌激發(fā)裝置，該裝置包括電壓調(diào)控器；上、下電極和上、下介質(zhì)阻擋絕緣板；在上下電極之間放置密封樣品；密封樣品的上表面與上電極之間設(shè)有上絕緣板，密封樣品的下表面與下電極之間設(shè)有下絕緣板，該裝置所使用的電極材料為鋁、銅或銅鋁合金材料，介質(zhì)阻擋絕緣板是酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，且電極表面涂膜一層聚四氟乙烯涂層。銅鋁合金材料中銅的比例為20～35％。電極形狀是圓盤狀，直徑為100～200mm；電極圓盤截面圓角半徑為10～18mm，表面的粗糙度均為1.6～3.2。介質(zhì)阻擋絕緣板的材料為酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，介電常數(shù)為3.2～5.0，擊穿電壓在13kv/mm以上。上下兩個平行電極和介質(zhì)阻擋絕緣板無間隙緊密接觸，兩個絕緣板之間的距離根據(jù)需要殺菌包裝盒的高度可調(diào)整。本發(fā)明的目的是對高壓電場低溫等離子體激發(fā)系統(tǒng)的電極與阻隔材料進(jìn)行設(shè)計，通過優(yōu)選絕緣板介電常數(shù)、厚度及電極材料，在已有的專利(zl201410347682.3生鮮肉高壓電場等離子體協(xié)同納米光催化殺菌保鮮方法)基礎(chǔ)上對等離子體激發(fā)系統(tǒng)材料進(jìn)行改進(jìn)，明確電極成分、阻隔材料本身的介電常數(shù)與厚度，影響低溫等離子體激發(fā)形成的重要因素。本專利實施例及對比例中等離子體發(fā)生裝置的阻隔材料參數(shù)如下：參數(shù)環(huán)氧樹脂聚丙烯酚醛樹脂聚四氟乙烯酚醛樹脂(含玻璃纖維)介電常數(shù)3.52.34.826實施例樣品按照如下步驟操作：包裝盒充入空氣密封，密封后的包裝盒作為樣品置于等離子體系統(tǒng)中進(jìn)行處理，測定處理包裝內(nèi)部的等離子體形成強(qiáng)度。對比例1：樣品包裝密封后不進(jìn)行等離子體處理，待實施例被處理結(jié)束后，先檢測包裝內(nèi)等離子體形成強(qiáng)度。實施例1等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用鋁質(zhì)材料，介質(zhì)阻擋絕緣板分別選用上述介電常數(shù)為3.5、2.3、4.8、2、6的材料，絕緣板厚度為2mm,處理電壓為20kv/cm，處理時間為60s。處理結(jié)束先檢測包裝內(nèi)的臭氧含量。實施例2等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用銅質(zhì)材料，介質(zhì)阻擋絕緣板分別選用上述介電常數(shù)為3.5、2.3、4.8、2、6的材料，絕緣板厚度為2mm,處理電壓20kv/cm，處理時間為60s，處理結(jié)束先檢測包裝內(nèi)的臭氧含量。實施例3等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用鋁質(zhì)材料，絕緣板分別選用介電常數(shù)3.5的材料，絕緣板的厚度為1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm和6mm，處理條件同實施例1，處理結(jié)束測定等離子體形成強(qiáng)度。實施例4等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用銅質(zhì)材料，絕緣板分別選用介電常數(shù)3.5的材料，絕緣板的厚度為1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm和6mm，處理條件同實施例1，處理結(jié)束測定等離子體形成強(qiáng)度。實施例5等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用鋁質(zhì)材料，絕緣板分別選用不同介電常數(shù)的材料，絕緣板的厚度為2mm，處理電壓8kv/cm、15kv/cm、20kv/cm、30kv/cm，處理時間60s，處理結(jié)束測定等離子體形成強(qiáng)度。實施例6等離子體激發(fā)系統(tǒng)電極選用鋁質(zhì)與銅鋁合金材料，合金比例以占銅質(zhì)量的百分比20％、30％和40％。絕緣板分別選用介電常數(shù)3.5的材料，絕緣板的厚度為2mm，處理電壓20kv/cm，處理時間45s，處理結(jié)束測定等離子體形成強(qiáng)度。性能測定1、絕緣材料介電常數(shù)對等離子體形成強(qiáng)度的影響表1實施例中等離子體形成強(qiáng)度(以臭氧含量間接表示)臭氧(o3)和氮氧化物(nox)，這兩種物質(zhì)是等離子體中的主要活性成分，對等離子體的殺菌效果其決定性作用，因此，用這兩物質(zhì)的含量反應(yīng)等離子體的形成強(qiáng)度。表1中顯示介電常數(shù)越高的絕緣材料作為阻隔系統(tǒng)，越有利于臭氧(o3)和氮氧化物(nox)的形成，即等離子體形成強(qiáng)度越高。當(dāng)介電常數(shù)升高到一定程度(超過5)，在相同條件下(電壓和時間)，等離子體的形成強(qiáng)度變化不大，沒有明顯的升高。實施例1、2中選用的電極材料分別是鋁和銅，結(jié)果顯示鋁材質(zhì)的電極更有利于等離子體的形成。2、絕緣板厚度對等離子體強(qiáng)度的影響表2絕緣板厚度對等離子體強(qiáng)度的影響表2中數(shù)據(jù)顯示，絕緣板的厚度增加減弱了等離子體的主要活性成分(o3和nox)的生成量，即減弱了等離子體的生成強(qiáng)度。當(dāng)絕緣板厚度為2mm時，等離子體的生成強(qiáng)度最高，表明此厚度，有利于激發(fā)形成高強(qiáng)度的等離子體。3、激發(fā)電壓對等離子體生成強(qiáng)度的影響表3激發(fā)電壓在不同介電常數(shù)絕緣板激發(fā)形成等離子體強(qiáng)度表3中數(shù)據(jù)顯示使用不同介電常數(shù)絕緣材料作為阻隔板時，30kv/cm電壓處理組與20kv/cm處理組的等離子體形成強(qiáng)度相近，20kv/cm與15kv/cm處理組的等離子體生成強(qiáng)度相似，8kv/cm電壓激發(fā)等離子體的形成強(qiáng)度略低于其它高電壓組。介電常數(shù)在一定范圍內(nèi)增加，能夠提高等離子體的生成強(qiáng)度。盡管電壓越高生成的等離子體強(qiáng)度大，但是考慮到高電壓的實際操作與能量消耗的問題，低電壓在實際實施運用中更有利。因此，在等離子體生成強(qiáng)度效果差異不明顯的情況下，選在使用較低的激發(fā)電壓。4、電極成分變化對等離子體生成強(qiáng)度的影響表4不同電極成分對等離子體生成強(qiáng)度的影響表4中數(shù)據(jù)顯示不論是鋁電極還是銅電極對等離子體形成具有良好的激發(fā)作用，當(dāng)使用銅鋁合金材料作為電極時，合金銅占比30-40％激發(fā)形成等離子體強(qiáng)度較高，當(dāng)合金比例超過40％，在相同條件下，等離子體形成強(qiáng)度明顯降低。即使用銅鋁合金(合金比例不超過40％)作為電極，對等離子體的形成強(qiáng)度具有良好的作用效果。當(dāng)前第1頁12