一种基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置

技术领域

本发明属于食品干燥杀菌技术领域，具体涉及一种基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置。

背景技术

干燥杀菌是现代农业产业和模式升级的驱动力。食品安全和营养品质至关重要，通过对食品的干燥和杀菌，不仅可以得到符合要求的食品，而且可以避免食品的霉变。自然晾晒完全依赖自然条件，在阴雨潮湿天气下是不能正常进行干燥的，因此会导致工作的连续性差、食品品质不稳定，且容易受到外界环境的污染；而以低温热风干燥为主的现代干燥技术，不仅干燥时间长，在干燥过程中还无法解决杀菌问题，造成干燥品质降低。

在此背景下，近年来出现了高压电场干燥技术，主要利用高电场下的“浅川效应”原理进行冷干燥，常用的结构有针板结构和线板结构，但是这种装置的缺点在于产生等离子体不均匀且面积较小，另外产生的等离子体连续性较差，目前能够连续工作的技术和装备甚少，成为了该技术的瓶颈。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置，以解决现有技术中无法在大气压空气中产生均匀、稳定、大面积的等离子体，即产生等离子体连续性较差而导致的干燥杀菌效果差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置，包括沿面介质阻挡放电结构、食品传送结构、控制系统和支撑架；

所述沿面介质阻挡放电结构设置于支撑架上方，用于产生沿面等离子体，包括阻挡介质板，分别粘附在阻挡介质板上、下表面的上电极和下电极，上电极暴露于空气中，下电极采用绝缘胶带覆盖；

食品传送结构包括网格状传送带，其设在所述沿面介质阻挡放电结构的上方，使得向上电极两侧扩散的等离子体能够作用于食品；

控制系统包括高压电源控制柜和控制系统控制柜，二者均置于支撑架内，上电极作为高压电极，连接外界交流电源的高压端，下电极作为接地电极，连接地线，由高压电源控制柜控制。

优选地，所述上电极和下电极均为长方形铜箔电极，长方形铜箔电极的四个角均为弧形，上电极和下电极的长度相等，上电极的宽度远小于下电极的宽度。

优选地，所述网格状传送带的长度大于阻挡介质板的宽度。

网格状传送带设在所述沿面介质阻挡放电结构的上方以传送朝向所述上电极两侧的食品，使得向上电极两侧扩散的沿面等离子体作用于所述食品。

优选地，所述食品传送结构还包括与网格状传送带相连的振动分料斗，振动分料斗的进料端设有进料斗。

振动分料斗速度可控地将食品导向所述传送带上。

进一步优选地，在振动分料斗内表面嵌设若干条凸起的导料肋板。

进一步优选地，在振动分料斗上还设有激励器，激励器与控制系统控制柜相连。

优选地，所述网格状传送带两侧有网格状遮挡带，防止食品掉落。

优选地，所述网格状传送带与上电极平行，且上电极与网格状传送带之间的水平距离可调，调节范围在放电区到迁移区。

进一步优选地，所述支撑架包括设置在阻挡介质板底部四周的支撑腿，在相邻支撑腿之间设有一根横杆即作为滑轨与滑槽配合使用，在其中一侧的滑轨上设有能够沿着滑轨水平横移的滑槽，网格状传送带一端的传送辊与该滑槽相连，滑槽通过在滑轨上移动带动网格状传送带水平横移。

高压电源控制柜和控制系统控制柜均设置在与上述的一侧滑轨相邻的横杆上，固定在此处能够节省装置空间，且连接方便。

优选地，所述食品传送结构设有两套，对称分布于沿面介质阻挡放电结构两侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置，采用的沿面介质阻挡放电结构具有产生等离子体更均匀、高效、大面积的优点，沿面介质阻挡放电的电极分布在介质板上下两侧，放电沿着介质板上表面进行，带电粒子在电场力作用下运动，通过与中性粒子进行碰撞将动量传递给周围的空气，产生电流体动力效应使空气加速，在暴露电极两侧诱导产生气流，称为离子风。由于沿面介质阻挡放电强度显著高于电晕放电，并且具有放电稳定、不易向电弧转化等优点。沿面放电可以在介质表面产生较大面积的均匀等离子体层，并将电能直接转化为空气动力；等离子体中不仅含有大量高能活性粒子，且伴随强劲的离子风，能够加速食品干燥的同时进行高效杀菌，实现干燥杀菌一体化，并确保食品品质的稳定或提升，因为伴随强劲的离子风，所以在干燥的同时可以不加额外的抽风装备。此装置在食品干燥杀菌方面具有潜在的应用价值，将推动食品干燥业的装置升级换代，驱动我国由传统农业迈向科技前沿的智能时代。

附图说明

图1为实施方式中基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置示意图；

图2为实施方式中所示设备的沿面介质阻挡放电等离子体发生装置示意图；

图3为实施方式中所示设备的网格状传送带示意图；

图4为实施方式中所示设备的振动分料斗示意图。

图5为实施方式中所示设备的滑槽滑轨结构示意图。

其中：1-上电极，2-下电极，3-阻挡介质板，4-绝缘胶带，5-滑槽，6-滑轨，7-网格状传送带，8-振动分料斗，9-激励器，10-进料斗，11-高压电源控制柜，12-控制系统控制柜，13-网格状遮挡带，14-导料肋板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，一种基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置，包括沿面介质阻挡放电结构、食品传送结构、控制系统和支撑架；

所述沿面介质阻挡放电结构设置于支撑架上方，包括阻挡介质板3，分别粘附在阻挡介质板3上、下表面的上电极1和下电极2，上电极1暴露于空气中，下电极2采用绝缘胶带4覆盖；该结构能够产生向上电极1两侧扩散的沿面等离子体；

上电极1作为高压电极，连接外界交流电源的高压端，下电极2作为接地电极，与地线连接，由高压电源控制柜11控制；变频电机(驱动传送带)和开关连接至控制系统控制柜。传送带的快慢通过变频电机控制其速度大小，开关为传送结构运营的开关。

食品传送结构包括网格状传送带7，其设在所述沿面介质阻挡放电结构的上方以传送朝向所述上电极1两侧的食品，使得向上电极1两侧扩散的沿面等离子体作用于所述食品。

控制系统包括高压电源控制柜11和控制系统控制柜12，二者均置于支撑架内，上电极1作为高压电极，连接外界交流电源的高压端，下电极2作为接地电极，连接地线，由高压电源控制柜11控制。所述食品传送结构还包括与网格状传送带7相连的振动分料斗8，振动分料斗8，其速度可控地将食品导向所述传送带7上。

参见图2，所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述上电极1、下电极2分别对称粘在阻挡介质板3的上表面和下表面，且下电极2被绝缘胶带4覆盖。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述上电极1、下电极2的长度相等、上电极1的宽度远小于下电极2。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，上电极1和下电极2所采用的铜箔电极为长方形且四个顶角为弧形，以防止产生尖端放电。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述传送带7长度不小于阻挡介质板3的有效宽度。

参见图3，所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述传送带7为网格状，且两侧有网格状遮挡带13，防止食品掉落。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述传送带7与上电极1平行，且上电极1与传送带7的水平间距可通过滑槽5调节。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述水平间距的调节范围在放电区到迁移区。

所述的基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置中，所述传送带7的进料端设有振动分料斗8，所述振动分料斗8与激励器9连接，所述激励器9连接至控制系统12；

参见图4，所述振动分料斗8内嵌若干个凸起的导料肋板14；

在所述振动分料斗8的进料端设有进料斗10；

所述激励器9的频率可调。

参见图5，所述滑轨6上设有能够沿着滑轨6水平横移的滑槽5。

为了进一步理解本发明，食品干燥杀菌装置包括用于产生等离子体的沿面介质阻挡放电结构，该结构分为三层，中间为绝缘电介质材料，作为阻挡介质板3，上、下表面为铜箔，作为上电极1、下电极2，上电极1暴露在空气中，下电极2使用绝缘胶带4覆盖，用于产生均匀的等离子体。

本发明进一步的改进在于，介质阻挡放电结构采用沿面介质阻挡放电，用于产生大面积、均匀扩散的等离子体，并伴随强劲的离子风。

本发明进一步的改进在于，在沿面介质阻挡放电结构左、右两侧都设有一套食品传送结构，保证食品得到连续处理。

本发明进一步的改进在于，沿面介质阻挡放电结构与网格状传送带7的水平间距可调，具有处理不同食品干燥杀菌的能力。

在一个实施例中，干燥杀菌装置中，上电极1、下电极2分别用于连接高压侧与接地侧，将装有食品的网格状传送带7置于沿面介质阻挡放电结构两侧，施加电压，在上电极1两侧产生沿面等离子体，并伴随强劲的离子风，作用于水果或蔬菜等食品上，进行干燥杀菌。

在一个实施例中，干燥杀菌装置包括用于产生等离子体的沿面介质阻挡放电结构、滑槽5、滑轨6、网格状传送带7、振动分料斗8、激励器9、进料斗10、高压电源控制柜11、控制系统控制柜12。沿面介质阻挡放电结构由三部分组成，阻挡介质板3采用绝缘电介质材料，上、下表面分别粘有铜箔制成的上电极1和下电极2，上电极1暴露在空气中，下电极2使用绝缘胶带4覆盖，用于产生均匀的等离子体。同普通的介质阻挡放电结构相比，本发明所采用的沿面介质阻挡放电结构具有产生等离子体更均匀、高效、大面积的优点，且伴随强劲的离子风，干燥杀菌效果也随之显著提升。

本发明公开的上述基于沿面介质阻挡放电等离子体的食品干燥杀菌装置的使用方法，包括：

根据食品性质的不同，通过滑槽5在滑轨6上的横向平移来调节上电极1与传送带7的水平间距；连接电路：上电极1连接交流电源的高压端，下电极2接地。大气压静态环境下，启动交流电源，在介质板3上表面产生等离子体；所述食品通过进料斗10进入，并通过振动分料斗8承载在所述网格状传送带7上，使得向上电极1两侧扩散的沿面等离子体作用于所述食品以干燥杀菌。

本装置能够在室温下实现高效干燥、杀菌，大幅缩短处理时间，能够连续处理，能耗低，成本低，使用方便、环保等显著优势。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。