本發(fā)明涉及一種低溫等離子體殺菌處理系統(tǒng)的殺菌處理腔，具體是一種圓角矩形輪廓-球形曲面電極的低溫等離子體殺菌處理腔。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)食品質(zhì)量需求愈趨升高。為保持食品感官和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最小損耗，非熱殺菌技術(shù)開(kāi)始被廣泛的應(yīng)用于食品加工中，低溫等離子體(ntp)殺菌技術(shù)是比較具有潛力的非熱力殺菌技術(shù)之一。ntp殺菌處理技術(shù)具有高效、低溫、對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞小、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，而且相比于其他非熱力殺菌技術(shù)，最為明顯的優(yōu)勢(shì)是可以直接對(duì)密封包裝的食品進(jìn)行殺菌處理，吸引了越來(lái)越多的關(guān)注和研究，成為一種具有廣闊前景的新型食品加工方法。

一個(gè)完整的ntp殺菌處理系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：高壓脈沖發(fā)生器、處理腔、物料輸送系統(tǒng)、輔助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。處理腔是ntp殺菌處理系統(tǒng)的重要組成部分，用來(lái)裝載待處理物料和存放電極，并且在常溫常壓下給處理腔直接施加高壓脈沖電場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生等離子體對(duì)處理腔內(nèi)的物料進(jìn)行殺菌處理。ntp殺菌處理腔一般由2個(gè)電極構(gòu)成。

針對(duì)低溫等離子體殺菌處理腔的研究表明，處理腔內(nèi)的等離子體能量密度與極板之間的電勢(shì)差成正比，但是由于極板結(jié)構(gòu)形狀的原因，例如電極輪廓為矩形、多邊形等非圓滑過(guò)渡的曲線(xiàn)，當(dāng)所施加的電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在電極尖端部分電場(chǎng)強(qiáng)度非常集中，極易使空氣擊穿，發(fā)生電火花放電，威脅到人身安全；另一方面，電極邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度分布過(guò)于集中，該處離子的能量密度遠(yuǎn)高于等離子體主要的產(chǎn)生區(qū)域，等離子體能量密度分布不均勻，既造成電場(chǎng)能量的浪費(fèi)，又影響殺菌效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種圓角矩形輪廓-球形曲面電極的低溫等離子體殺菌處理腔。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案步驟如下：

一種圓角矩形輪廓-球形曲面電極的低溫等離子體殺菌處理腔，它由金屬高壓電極板、金屬接地電極板組成，金屬高壓電極板與金屬接地電極板平行放置形成處理腔。金屬高壓電極板和金屬接地電極板相對(duì)的表面為球形曲面，且它們的輪廓在水平方向上的投影都為圓角矩形。這樣可以使高強(qiáng)度電場(chǎng)集中分布在處理腔的中心區(qū)域，并在一定程度上削弱電極邊緣的尖峰電場(chǎng)，能提供較為理想的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：在“圓角矩形輪廓-球形曲面”電極結(jié)構(gòu)組成的低溫等離子體殺菌處理腔內(nèi)部，高強(qiáng)度電場(chǎng)集中分布在處理腔中心區(qū)域，且在該區(qū)域內(nèi)部的分布較均勻，這對(duì)于提高能量利用率和殺菌效果是有利的；另一方面，該結(jié)構(gòu)僅在電極的四個(gè)頂角附近存在尖峰電場(chǎng)，所以尖峰電場(chǎng)分布區(qū)域的面積比純矩形電極的要小，這能在一定程度上減小發(fā)生電擊穿的可能性。該新型低溫等離子體殺菌處理腔具有性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以保證操作安全性，有利于提高能量利用率，改善殺菌效果，為低溫等離子體殺菌處理技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用提供了一種思路。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的低溫等離子體殺菌處理腔的示意圖(線(xiàn)框顯示)；

圖2為本發(fā)明的低溫等離子體殺菌處理腔的側(cè)視圖(線(xiàn)框顯示)；

圖3為低溫等離子體殺菌處理系統(tǒng)的示意圖；

圖4為普通平板電極結(jié)構(gòu)處理腔的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖；

圖5為本發(fā)明的低溫等離子體殺菌處理腔的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1—金屬高壓電極板、2—金屬接地電極板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種圓角矩形輪廓-球形曲面電極的低溫等離子體殺菌處理腔由金屬高壓電極板(1)、金屬接地電極板(2)組成，金屬高壓電極板(1)與金屬接地電極板(2)平行放置形成處理腔。如圖2所示，金屬高壓電極板(1)和金屬接地電極板(2)相對(duì)的表面為球形曲面。兩個(gè)金屬電極板的輪廓在水平方向的投影為圓角矩形，其中金屬高壓電極板的尖銳邊緣進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡箞A角處理。

金屬電極板的材料采用不銹鋼316l。圖3是ntp殺菌處理系統(tǒng)的示意圖，將金屬高壓電極板(1)接入高壓脈沖電源的正極，金屬接地電極(2)接入高壓脈沖電源的負(fù)極，在常溫常壓下，處理腔內(nèi)產(chǎn)生等離子體，對(duì)處理腔內(nèi)的食品或非食品物料進(jìn)行殺菌處理。

對(duì)普通平板電極結(jié)構(gòu)處理腔和本發(fā)明處理腔的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析，圖4、圖5分別是它們?cè)谪Q直方向?qū)ΨQ(chēng)中心面上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布情況，可以發(fā)現(xiàn)在基本條件—工作電壓10kv、金屬電極板間距70mm以及輪廓形狀尺寸相同時(shí)，對(duì)比普通平板電極結(jié)構(gòu)的處理腔，本發(fā)明的電極邊緣的尖峰電場(chǎng)被明顯地削弱了，而且處理腔內(nèi)高強(qiáng)度電場(chǎng)集中分布在處理腔的中心區(qū)域。這不僅能降低發(fā)生電火花放電的可能性，保證操作安全性，而且有利于提高能量利用率，改善殺菌效果。該新型低溫等離子體殺菌處理腔具有性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，為低溫等離子體殺菌處理技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用提供了一種思路。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用于限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種圓角矩形輪廓?球形曲面的低溫等離子體殺菌處理腔，該殺菌處理腔的兩個(gè)金屬電極板相對(duì)的表面為球形曲面，金屬電極板的輪廓在水平方向上的投影為圓角矩形。該殺菌處理腔可以使高強(qiáng)度的電場(chǎng)集中分布在處理腔的中心區(qū)域，并在一定程度上削弱電極邊緣的尖峰電場(chǎng)，使處理腔內(nèi)部獲得較為理想的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。這不僅能降低發(fā)生電火花放電的可能性，保證操作安全性，而且有利于提高能量利用率，改善殺菌效果。該新型低溫等離子體殺菌處理腔具有性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，為低溫等離子體殺菌處理技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用提供了一種思路。

技術(shù)研發(fā)人員：平雪良;高慶學(xué);王娟娟;蔣毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.31
技術(shù)公布日：2017.09.15