基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统

1.本实用新型涉及食品冷链技术领域，尤其涉及一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统。


背景技术：

2.食品冷链是指易腐食品从产地收购或捕捞之后，从产品加工、贮藏、运输、分销、零售，直至到达消费者手中，其各个环节始终处于产品所必需的低温环境下，以保证食品质量安全，减少损耗，防止污染的特殊供应链系统。
3.食品冷链在物流环节存在病毒传播的潜在风险。食品速冻库中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等致病菌也是潜在的食品安全风险，而食品冷链本身的低温环境有助于病毒和细菌的保存。与此同时，在对食品冷加工过程中，食品内部会产生尺寸较大的冰晶，导致食品的细胞膜破裂，最终致使食品产生较大的汁液流失，严重影响到食品的品质和货架期。
4.然而，现有的食品加工设备只能实现食品冻结或食品杀菌消毒的单一功能，不能对食品同时进行杀菌消毒和冷加工，从而不仅难以确保食品安全，也难以确保食品的品质和货架期。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，用以解决现有的食品加工设备不能对食品同时进行杀菌消毒和冷加工的问题。
6.本实用新型提供一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，包括：等离子体发生器、电场发生装置及制冷系统；等离子体发生器用于产生作用于食品的等离子体；电场发生装置用于产生作用于所述食品的电场；制冷系统用于向所述食品所在的环境输送制冷气体。
7.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述等离子体发生器包括相对布置的第一极板与第二极板；所述电场发生装置包括相对布置的第三极板与第四极板，所述第三极板与所述第四极板之间用于放置所述食品，所述第三极板的中部和/或所述第四极板的中部预留有间隙，所述间隙内布设所述等离子体发生器；所述制冷气体通过所述第一极板与所述第二极板之间的极板间隙输入至所述第三极板与所述第四极板之间的极板间隙。
8.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述第一极板与所述第二极板之间及所述第三极板与所述第四极板之间均连接第一高压电源，所述第一极板与第二极板之间的极板间距小于所述第三极板与所述第四极板之间的极板间距。
9.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述第一极板与所述第二极板相对侧的板面上形成有第一绝缘层，所述第一高压电源包括交流电源或直流脉冲电源。
10.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述电场发生装置包括多个，并沿着所述第三极板或所述第四极板的长度方向依次排布，所述第三极板与所述第四极板之间的极板间隙装有沿所述长度方向布置的食品输送带或食品搁置架。
11.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述第一极板与所述第二极板形成于预留有间隙的所述第三极板和/或所述第四极板上，所述第一极板及所述第二极板与其对应的所述第三极板或所述第四极板之间形成圆弧状的弯折部。
12.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述等离子体发生器与所述电场发生装置集成为一体，并包括：第五极板与第六极板；所述第五极板与所述第六极板之间连接第二高压电源，所述第五极板与所述第六极板之间用于放置所述食品，所述制冷气体输入至所述第五极板与所述第六极板之间的极板间隙。
13.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述第五极板与所述第六极板相对侧的板面上形成有第二绝缘层，所述第二高压电源包括交流电源或直流脉冲电源。
14.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述制冷系统包括制冷机组与风道，所述制冷机组的出风端与所述风道的一端连通，所述风道内安装所述等离子体发生器与所述电场发生装置。
15.根据本实用新型提供的一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，所述制冷气体包括空气、氩气、氦气、氮气及氧气当中的任一种。
16.本实用新型提供的基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，通过设置等离子体发生器、电场发生装置及制冷系统；在制冷系统向食品所在的环境输送制冷气体，以对食品进行冻结时，基于等离子体发生器与电场发生装置的有机结合，不仅可通过等离子体发生器产生的等离子体对食品进行等离子杀菌消毒，也可以基于电场发生装置产生作用于食品的电场，对食品的冻结过程进行优化，抑制食品内部冰晶生长，获得均匀分布的冰晶，提升食品的品质，有效延长食品的货架期，尤其适用于对禽畜、水产品、蔬果等食品的冷冻加工。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型提供的等离子体发生器与电场发生装置的第一种布置结构示意图；
19.图2是本实用新型提供的基于图1所示的食品冷冻系统的第一种结构示意图；
20.图3是本实用新型提供的基于图1所示的食品冷冻系统的第二种结构示意图；
21.图4是本实用新型提供的等离子体发生器与电场发生装置的第二种布置结构示意图；
22.图5是本实用新型提供的基于图4所示的食品冷冻系统的第一种结构示意图；
23.图6是本实用新型提供的基于图4所示的食品冷冻系统的第二种结构示意图；
24.附图标记：
25.1：等离子体发生器；
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2：电场发生装置；
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3：制冷系统；
26.11：第一极板；
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12：第二极板；
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13：第一绝缘层；
27.101：第五极板；
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102：第六极板；
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103：第二绝缘层；
28.21：第三极板；
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22：第四极板；
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4：食品；
29.31：制冷机组；
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32：风道；
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311：压缩机；
30.312：冷凝器；
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313：节流装置；
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314：蒸发器；
31.315：风扇；
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5：食品输送带；
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6：食品搁置架；
32.7：冷冻柜。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.下面结合图1
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图6描述本实用新型的基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统。
35.本实施例提供了一种基于等离子体杀菌与电场辅助冻结的食品冷冻系统，包括：等离子体发生器1、电场发生装置2及制冷系统3；等离子体发生器1用于产生作用于食品4的等离子体；电场发生装置2用于产生作用于食品4的电场；制冷系统3用于向食品4所在的环境输送制冷气体。
36.具体的，本实施例通过设置等离子体发生器1、电场发生装置2及制冷系统3；在制冷系统3向食品4所在的环境输送制冷气体，以对食品4进行冻结时，基于等离子体发生器1与电场发生装置2的有机结合，不仅可通过等离子体发生器1产生的等离子体对食品4进行等离子杀菌消毒，也可以基于电场发生装置2产生作用于食品4的电场，对食品的冻结过程进行优化，抑制食品内部冰晶生长，获得均匀分布的冰晶，提升食品的品质，有效延长食品的货架期，尤其适用于对禽畜、水产品、蔬果等食品的冷冻加工。
37.在此应指出的是，本实施例所示的制冷系统3包括制冷机组31与风道32，制冷机组31的出风端与风道32的一端连通，风道32内安装本实施例所示的等离子体发生器1与电场发生装置2。其中，本实施例所示的制冷机组31可具体包括由压缩机311、冷凝器312、节流装置313及蒸发器314依次通过冷凝管路连接而成的闭环系统，在蒸发器314的一侧设有风扇315，风扇315的出风侧与风道32的一端连通，以便于将通过蒸发器314形成的制冷气体驱动至风道32内，从而使得制冷气体在等离子体与电场的辅助下对食品4进行冷冻加工。
38.与此同时，本实施例所示的制冷气体包括但不限于空气、氩气、氦气、氮气及氧气。
39.下面结合两种布置形式的等离子体发生器1与电场发生装置2，对本实施例所示的食品冷冻系统进行具体描述。
40.如图1至图3所示，在其中一个具体实施例中，本实施例所示等离子体发生器1与电场发生装置2呈分离式设置。等离子体发生器1包括平行相对布置的第一极板11与第二极板12；电场发生装置2包括平行相对布置的第三极板21与第四极板22，第三极板21与第四极板22之间用于放置食品4。
41.其中，本实施例具体在第三极板21的中部与第四极板22的中部预留有间隙，且第三极板21上的间隙与第四极板22上的间隙呈相对设置，从而在第三极板21的间隙处及第四极板22的间隙处安装的等离子体发生器1也呈相对设置。
42.在此应指出的是，本实施例也可单独地在第三极板21的中部或第四极板22的中部预留间隙，并在相应的间隙处安装等离子体发生器1，只要便于制冷系统3所产生的制冷气体能够通过第一极板11与第二极板12之间的间隙进入至第三极板21与第四极板22之间的极板间隙即可。其中，图1中箭头表示制冷气体的通入方向。
43.与此同时，本实施例所示的第一极板11与第二极板12之间及第三极板21与第四极板22之间既可分别连接独立的高压电源，又可共用一套高压电源，在此可不作具体限定。其中，在第一极板11与第二极板12之间设置高压电源，以便于在第一极板11与第二极板12之间产生能够作用于食品4的等离子体，等离子体在制冷气体的驱动下流经食品4的表面时，可对食品4进行杀菌消毒。在第三极板21与第四极板22之间设置高压电源，可在第三极板21与第四极板22之间产生高压电场，以基于高压电场对食品的冻结过程进行优化，抑制食品内部冰晶生长，获得均匀分布的冰晶，提升食品的品质。
44.优选地，本实施例所示的第一极板11与第二极板12形成于预留有间隙的第三极板21和/或第四极板22上，第一极板11及第二极板12与其对应的第三极板21或第四极板22之间形成圆弧状的弯折部。
45.如图1所示，本实施例所示的第三极板21与第四极板22均由两个水平相对设置的单元板组成，在第三极板21的两个单元板之间形成预留间隙，且第三极板21的两个单元板的相对端部分别通过弯折部连接第一极板11与第二极板12，第一极板11与第二极板12均与第三极板21垂直。
46.相应地，在第四极板22的两个单元板之间形成预留间隙，且第四极板22的两个单元板的相对端部同样分别通过弯折部连接第一极板11与第二极板12，第一极板11与第二极板12均与第四极板22垂直。
47.在此，通过将第一极板11及第二极板12分别与第三极板21或第四极板22通过圆弧状的弯折部连接，可防止在高压电场条件下，在弯折部产生尖端放电。
48.由此，基于等离子体发生器1与电场发生装置2的设置结构，本实施例所示的等离子体发生器1与电场发生装置2共用一套高压电源。其中，可在第一极板11与第二极板12之间及第三极板21与第四极板22之间均连接第一高压电源，第一高压电源可具体选用本领域所公知的交流电源或直流脉冲电源。
49.进一步地，本实施例还可设置第一极板11与第二极板12之间的极板间距小于第三极板21与第四极板22之间的极板间距。如此，可使得第一极板11与第二极板12之间产生相对较强的电场，以便在第一极板11与第二极板12之间产生等离子体，用于食品表面的杀菌消毒。
50.与此同时，为了确保在第一极板11与第二极板12之间能够稳定地产生等离子体，
防止出现击穿的现象，本实施例在第一极板11与第二极板12相对侧的板面上设置有第一绝缘层13。其中，第一绝缘层13可由树脂涂覆而成。
51.如图2所示，本实施例所示的电场发生装置2包括多个，并沿着第三极板21或第四极板22的长度方向依次排布，在第三极板21与第四极板22之间的极板间隙装有沿所述长度方向布置的食品输送带5，由食品输送带5对食品4进行连续输送，且在食品4输送的过程中，基于等离子体与电场的辅助作用，对食品4进行冷冻。其中，食品输送带5可具体为网带或带孔板带，以确保制冷气体及等离子体与食品4充分地进行接触。
52.如图3所示，本实施例还可将等离子体发生器1、电场发生装置2及制冷系统3设置于冷冻柜7中。在此场景下，本实施例在第三极板21与第四极板22之间的极板间隙装有沿所述长度方向布置的食品搁置架6，在食品搁置架6上放置食品4，并基于等离子体与电场的辅助作用，对食品4进行冷冻。
53.如图4至图6所示，在另一个具体实施例中，本实施例也可将等离子体发生器1与电场发生装置2集成为一体，并包括：第五极板101与第六极板102；第五极板101与第六极板102之间连接第二高压电源，第五极板101与第六极板102之间用于放置食品4，制冷系统3产生的制冷气体直接输入至第五极板101与第六极板102之间的极板间隙。其中，本实施例所示的第五极板101与第六极板102相对侧的板面上形成有第二绝缘层103，第二高压电源包括交流电源或直流脉冲电源。
54.由于第五极板101与第六极板102之间连接第二高压电源，则在第二高压电源的作用下，既可在第五极板101与第六极板102之间产生作用于食品4上的等离子体，又可在第五极板101与第六极板102之间产生作用于食品4上的高压电场，从而可在等离子体对食品4进行杀菌的同时，还由高压电场对食品4的冻结过程进行优化，以抑制食品内部冰晶生长，获得均匀分布的冰晶，从而大幅度提升食品的品质。
55.如图5所示，本实施例所示的第五极板101与第六极板102之间设置有食品输送带5，由食品输送带5对食品4进行连续输送，且在食品4输送的过程中，基于等离子体与电场的辅助作用，对食品4进行冷冻。其中，食品输送带5可具体为网带或带孔板带，以确保制冷气体及等离子体与食品4充分地进行接触。
56.如图6所示，本实施例还可将等离子体发生器1、电场发生装置2及制冷系统3设置于冷冻柜7中。在此场景下，本实施例在第五极板101与第六极板102之间设置有的食品搁置架6，在食品搁置架6上放置食品4，并基于等离子体与电场的辅助作用，对食品4进行冷冻。
57.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。