[发明专利]大气压等离子体射流杀菌消毒装置及方法

说明书

本发明公开了大气压等离子体射流杀菌消毒装置及方法，该装置由大气压等离子体射流发生器和三维非平面基底组成，三维非平面基底上设有用于容纳待杀菌物体的凹坑，凹坑具有用于反射大气压等离子体射流的倾斜面，可使大气压等离子体射流反射不同角度，通过增加待杀菌物体表面的大气压等离子体射流暴露面积，从而增强等离子体对物体的杀菌效率。通过设计具有不同倾斜角度的凹坑构建不同类型的基底，可显著提升实际生活中大气压等离子体射流对不同物体的杀菌效率。本发明绿色环保，方便快捷、方法简单，在食品杀菌方面具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及杀菌消毒设备技术领域，具体涉及一种大气压等离子体射流杀菌消毒装置及方法。

背景技术

大气压低温等离子体是气体在大气压条件下被高压电离产生的温度趋于常温的等离子体。由于等离子体中富含羟基自由基、活性氮及活性氧等成分，常用于材料改性、杀菌等领域的研究。与传统的物理、化学及生物杀菌方法相比，等离子体具有活性物质温度低且存在时间较短等优点，不会影响被处理物的理化性质，也不会带来环境污染残留等问题。研究人员已从等离子体处理时的参数、气体类别、菌种、食品种类等方面进行了大量的研究，对等离子体产生及杀菌机制、杀菌效果的了解逐渐深入。用于杀菌研究的大气压低温等离子体主要有介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)和大气压等离子体射流(Atmosphere Pressure Plasma Jet，APPJ)两种产生方式。与DBD相比，APPJ具有操作简便、无需真空环境等优点，现阶段已广泛应用于蔬菜、水果、蛋类、肉类、果汁等食品的杀菌研究，在取得显著杀菌效果的同时也保全了食品的理化性质。

然而，现阶段APPJ杀菌技术主要基于二维平面杀菌的相关研究。待处理食品原料直接置于平面基底上，通过APPJ暴露来实现对食品上微生物的杀灭。但是，在食品加工过程中，往往面对的是形态各异的立体样本，仅仅基于现有技术无法达到最佳的杀菌效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种大气压等离子体射流杀菌消毒装置，本发明的目的之二在于提供利用上述大气压等离子体射流杀菌消毒装置进行杀菌消毒的方法，增强等离子体对物体的杀菌效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、大气压等离子体射流杀菌消毒装置，所述装置包括大气压等离子体射流发生器和基底，所述大气压等离子体射流发生器位于基底上方，所述基底为三维非平面基底，所述基底上设有用于容纳待杀菌物体的凹坑。

本发明中优选的，所述凹坑具有用于反射大气压等离子体射流的倾斜面。

本发明中优选的，所述凹坑的倾斜面与水平面之间的夹角为10～90°。

本发明中优选的，所述挡板由聚合物材料制成。

2、使用大气压等离子体射流杀菌消毒装置进行杀菌消毒的方法，将待杀菌物体置于基底上并且使待杀菌物体位于凹坑内，大气压等离子体射流从上方照射到待杀菌物体顶面，并且大气压等离子体射流被凹坑的倾斜面反射到待杀菌物体侧面。

本发明中优选的，所述大气压等离子体射流的出口至待杀菌物体顶端的距离为0.5～8cm，大气压等离子体射流的功率为200～2000W，杀菌时间为3～300s。

本发明中优选的，所述大气压等离子体射流以惰性气体或混合气体作为气源，压缩至0.1～1.0MPa压强范围内，气体流速为24～48L/min。

本发明的有益效果在于：本发明首次根据等离子体喷头的结构设计了三维非平面基底，基底上设有用于容纳待杀菌物体的凹坑，凹坑具有用于反射大气压等离子体射流的倾斜面，可使APPJ反射不同角度，通过增加待杀菌物体表面的APPJ暴露面积，从而增强等离子体对物体的杀菌效率。通过设计具有不同倾斜角度的凹坑构建不同类型的基底，可显著提升实际生活中APPJ对不同物体的杀菌效率。本发明绿色环保，方便快捷、方法简单，在食品杀菌方面具有很大的应用潜力。