[发明专利]一种圆角矩形轮廓‑球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温等离子体杀菌处理系统的杀菌处理腔，具体是一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔。

背景技术

随着生活水平的日益提高，人们对食品质量需求愈趋升高。为保持食品感官和营养价值的最小损耗，非热杀菌技术开始被广泛的应用于食品加工中，低温等离子体(NTP)杀菌技术是比较具有潜力的非热力杀菌技术之一。NTP杀菌处理技术具有高效、低温、对营养物质破坏小、低能耗等优点，而且相比于其他非热力杀菌技术，最为明显的优势是可以直接对密封包装的食品进行杀菌处理，吸引了越来越多的关注和研究，成为一种具有广阔前景的新型食品加工方法。

一个完整的NTP杀菌处理系统主要包括四个部分：高压脉冲发生器、处理腔、物料输送系统、辅助监测系统。处理腔是NTP杀菌处理系统的重要组成部分，用来装载待处理物料和存放电极，并且在常温常压下给处理腔直接施加高压脉冲电场，进而产生等离子体对处理腔内的物料进行杀菌处理。NTP杀菌处理腔一般由2个电极构成。

针对低温等离子体杀菌处理腔的研究表明，处理腔内的等离子体能量密度与极板之间的电势差成正比，但是由于极板结构形状的原因，例如电极轮廓为矩形、多边形等非圆滑过渡的曲线，当所施加的电压达到一定数值时，在电极尖端部分电场强度非常集中，极易使空气击穿，发生电火花放电，威胁到人身安全；另一方面，电极边缘的电场强度分布过于集中，该处离子的能量密度远高于等离子体主要的产生区域，等离子体能量密度分布不均匀，既造成电场能量的浪费，又影响杀菌效果。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔。

本发明采取的技术方案步骤如下：

一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔，它由金属高压电极板、金属接地电极板组成，金属高压电极板与金属接地电极板平行放置形成处理腔。金属高压电极板和金属接地电极板相对的表面为球形曲面，且它们的轮廓在水平方向上的投影都为圆角矩形。这样可以使高强度电场集中分布在处理腔的中心区域，并在一定程度上削弱电极边缘的尖峰电场，能提供较为理想的电场强度分布。

本发明与现有技术相比，优点在于：在“圆角矩形轮廓-球形曲面”电极结构组成的低温等离子体杀菌处理腔内部，高强度电场集中分布在处理腔中心区域，且在该区域内部的分布较均匀，这对于提高能量利用率和杀菌效果是有利的；另一方面，该结构仅在电极的四个顶角附近存在尖峰电场，所以尖峰电场分布区域的面积比纯矩形电极的要小，这能在一定程度上减小发生电击穿的可能性。该新型低温等离子体杀菌处理腔具有性能优良、结构紧凑、使用方便等优点，可以保证操作安全性，有利于提高能量利用率，改善杀菌效果，为低温等离子体杀菌处理技术的商业化应用提供了一种思路。

附图说明

图1为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的示意图(线框显示)；

图2为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的侧视图(线框显示)；

图3为低温等离子体杀菌处理系统的示意图；

图4为普通平板电极结构处理腔的电场强度分布图；

图5为本发明的低温等离子体杀菌处理腔的电场强度分布图。

附图标记说明：1—金属高压电极板、2—金属接地电极板。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的一种圆角矩形轮廓-球形曲面电极的低温等离子体杀菌处理腔由金属高压电极板(1)、金属接地电极板(2)组成，金属高压电极板(1)与金属接地电极板(2)平行放置形成处理腔。如图2所示，金属高压电极板(1)和金属接地电极板(2)相对的表面为球形曲面。两个金属电极板的轮廓在水平方向的投影为圆角矩形，其中金属高压电极板的尖锐边缘进行适当的倒圆角处理。

金属电极板的材料采用不锈钢316L。图3是NTP杀菌处理系统的示意图，将金属高压电极板(1)接入高压脉冲电源的正极，金属接地电极(2)接入高压脉冲电源的负极，在常温常压下，处理腔内产生等离子体，对处理腔内的食品或非食品物料进行杀菌处理。