一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置及方法

摘要

本发明属于食品保鲜领域，公开一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置，包括：包装盒、机柜、等离子体发生器、壳体、传送装置和置物架，其中：等离子体发生器包括：平行电极、放电介质、放电区、电极引出线、变压器和脉冲电源；传送装置包括运输带和轮毂，轮毂固定在机柜的两头，电机带动轮毂转动；变压器包括高压出线端和散热管；散热管位于变压器的外侧，高压出线端通过电极引出线连接平行电极；包装盒位于机柜的后方，置物架位于机柜的前方，变压器位于机柜的一侧，机柜上方安装有壳体。本发明灭菌过程在常温常压下进行，等离子体对食品品质影响小，能有效延长易腐保质期。本发明还公开一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法。

说明书

技术领域

本发明涉及食品保鲜领域，特别涉及一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置及方法。

技术背景

易腐包装食品主要包含果蔬和水产品，果蔬具有丰富的维生素、矿物质和维生素，但果蔬的生产具有较强的季节性和区域性极易腐败变质；水产品含有丰富的氨基酸和不饱和脂肪酸而且脂肪含量相对较低深受人们的喜爱，而水产品中水分和蛋白质含量较高，极易在微生物和内源酶的作用下腐败变质，造成的人力财力等损耗较高。这类食品包装的目的是为了保护食品在流通和储存过程中的质量，并且防止其变质、损坏或受到外部污染。封袋后进行杀菌，使食品不再与外界环境进行接触，减少污染的风险。

目前，针对易腐食品保鲜技术主要有冷藏法、保鲜剂法、辐照法等，冷藏保鲜由于其保藏温度不足以使微生物完全被抑制；保鲜剂存在残留问题，有着潜在的安全风险，可能会对人体造成一定的危害；辐照法剂量难以控制，会造成一定程度的放射性污染，另外紫外线会造成食品中某些蛋白质的变性，甚至会对身体造成伤害。而低温等离子体技术，一种简单易行、低能耗的技术，可以被用于密封易腐包装食品材料中产生等离子体进而灭活微生物，效率高、作用时间短。此外，这种方法易于扩展到连续的食品工业加工操作单元，并可以防止包装材料的污染，更加有效地延长易腐食品的货架期，另外对真菌等有较强的消减作用以及能够降解农药残留，使包装食品更加绿色安全。

目前专利CN210382453U(参见苏州丰源宝农业科技有限公司的中国实用新型专利申请“一种连续果蔬保鲜等离子体处理设备”，公开日为2020年4月24日)公开了一种连续果蔬保鲜等离子体处理设备，但其设备在果蔬由第一滚轮排掉落到第二滚轮排过程中会对果蔬造成机械损伤。专利CN110946178A(参见大连理工大学的中国发明专利申请“一种大气压低温等离子体水果保鲜装置”，公开日为2020年4月3日，公开号为CN110946178A)公开了一种大气压低温等离子体水果保鲜装置，但其设备通过调节底座高度借助果蔬重力实现果蔬的运输，过程麻烦且效果不佳。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明提供一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置。

本发明还提供一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置，包括：包装盒、机柜、等离子体发生器、壳体、传送装置和置物架，其中：

等离子体发生器包括：平行电极、放电介质、放电区、电极引出线、变压器和脉冲电源，其中：电极引出线连接平行电极，平行电极内侧固定有放电介质，放电区处于放电介质之间，放电区内有运输带；

传送装置包括运输带和轮毂，轮毂固定在机柜的两头，电机带动轮毂转动，进而带动运输带的循环运动；传送装置位于平行电极的中间且固定在机柜上；

变压器包括高压出线端和散热管；散热管位于变压器的外侧，高压出线端通过电极引出线连接平行电极；

包装盒位于机柜的后方，置物架位于机柜的前方，变压器位于机柜的一侧，机柜上方安装有壳体。

优选地，等离子体发生器采用介质阻挡放电等离子体激发器，平行电极安装在机柜两侧，通过电极引出线连接变压器与脉冲电源。

优选地，平行电极材料包括铜、不锈钢或铝合金。

优选地，平行电极长150mm，宽30mm，厚20mm。

优选地，脉冲电源采用输出电压为0-50kV，脉宽为1-20μs，频率为20-50kHz的微秒脉冲电源。

优选地，放电区位于两平行电极之间，放电区为长150mm，宽400mm的矩形空腔。

优选地，放电介质为石英玻璃或环氧树脂，厚3mm。

优选地，机柜的尺寸为1500mm×60mm×500mm，壳体的尺寸为1000mm×60mm×400mm。

优选地，机柜下面安装有滑轮。

一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法，包括：

S1、启动运输装置，将易腐包装食品经传送装置在运输带上运输；

S2、启动等离子体发生器，使等离子体激发装置对易腐包装食品中的空气及平行电极间的空气产生等离子体；

S3、易腐包装食品经等离子体处理过后运输到料盘，进入下一步工序。

本发明的优点及有益效果包括：

(1)本发明利用运输带运输包装食品经过等离子体发生器的两平行电极间，平行电极之间对包装材料中空气以及两平行电极间的空气激发产生等离子体活性成分，对食品进行灭菌以达到保鲜的效果，同时对包装材料进行杀菌，防止对食品造成二次污染，灭菌过程在常温常压下进行，等离子体对食品品质影响小，有效延长易腐保质期。

(2)本发明采用运输带、轮毂的传送装置，运输过程稳定、安全且高效，实现了易腐包装食品在生产线中的连续大规模杀菌保鲜处理。

(3)本发明的易腐食品保鲜装置，主要针对易腐包装食品的保鲜，对易腐食品进行杀菌处理的同时，对包装材料也进行杀菌处理，避免了食品因包装材料的污染以及外界环境的二次污染。

(4)本发明的易腐食品保鲜装置，采用低温等离子体进行处理，处理过程在常温常压下进行，对食品品质影响小，保持绿色原生态，等离子体还能降解食品表面的残留药剂，延长食品的保质期。

(5)本发明的易腐食品保鲜装置采用运输带、轮毂的传送装置，运输过程稳定、安全且高效，实现了易腐包装食品在生产线中的连续大规模杀菌保鲜处理，另外装置底部安装有滑轮，装置移动灵活且方便，为工业生产提供了便利条件。

(6)本发明的易腐食品保鲜装置采用脉冲式等离子体激发器，脉冲电源能提供较高的功率密度，产生具有高反应效率的大气压等离子体，并且反应体系接近于室温，避免过热带来的不良影响。

附图说明

图1为一个实施例中基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置结构示意图之一。

图2为一个实施例中基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置结构示意图之二。

图3为一个实施例中等离子体发生器示意图。

图4为一个实施例中包装煮制即食对虾经保鲜装置处理后贮藏过程中菌落总数的变化结果图。

图5为一个实施例中包装草莓经保鲜装置处理后贮藏过程中腐烂率的变化结果图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、2所示，一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜装置包括：包装盒1、机柜9、等离子体发生器、壳体8、传送装置和置物架10，其中：

等离子体发生器如图3所示包括：平行电极11、放电介质12、放电区13、电极引出线14、变压器6和脉冲电源，其中：电极引出线14连接平行电极11，平行电极11内侧固定有放电介质12，放电区13处于放电介质12之间，放电区13内有运输带2。

传送装置包括运输带2和轮毂3，轮毂固定在机柜的两头，电机带动轮毂转动，进而带动运输带的循环运动，实现易腐包装食品由包装盒1运输到置物架10，实现传输易腐包装食品；传送装置位于平行电极的中间且固定在机柜上。

变压器6包括高压出线端5和散热管7。散热管位于变压器的外侧，高压出线端通过电极引出线连接平行电极。

包装盒位于机柜的后方，置物架10位于机柜的前方，变压器位于机柜的一侧，机柜上方安装有壳体。机柜9下面安装有滑轮4。

在一个优选的实施例中，等离子体发生器采用介质阻挡放电等离子体激发器，平行电极安装在机柜两侧，通过电极引出线连接变压器与脉冲电源。平行电极材料包括铜、不锈钢或铝合金。平行电极长150mm，宽30mm，厚20mm。

脉冲电源采用输出电压为0-50kV，脉宽为1-20μs，频率为20-50kHz的微秒脉冲电源，处理4-5min可以达到良好的保鲜效果。

等离子体发生器的放电介质位于平行电极的内侧。放电区位于两平行电极之间，放电区为长150mm，宽400mm的矩形空腔。

运输带宽度为3-4cm，材料为橡胶。

放电介质为石英玻璃或环氧树脂，厚3mm，位于平行电极的内侧。

机柜的尺寸为1500mm×60mm×500mm，壳体的尺寸为1000mm×60mm×400mm。

一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法，包括：

S1、启动运输装置，将易腐包装食品经传送装置在运输带上运输；

S2、启动等离子体发生器，使等离子体激发装置对易腐包装食品中的空气及平行电极间的空气产生等离子体；

S3、易腐包装食品经等离子体处理过后运输到料盘，进入下一步工序。

实施例2

本实施例以真空包装的煮制即食虾仁保鲜为例进行说明。具体地：

一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法，包括：

步骤1)：启动运输装置，将真空包装的煮制即食虾仁经传送装置在运输带上运输；

步骤2)：启动等离子体发生器，使其对包装材料中的空气以及平行电极间的空气产生等离子体；

步骤3)：真空包装的煮制即食虾仁经等离子体处理过后运输到料盘，进入下一步二次包装工序。

启动运输装置和等离子体发生器，当运输带传送包装虾仁经过平行电极间时，平行电极之间对包装材料中空气以及两平行电极间的空气激发产生等离子体活性成分，对虾仁进行灭菌以达到保鲜的效果，同时对包装材料进行杀菌，防止对虾仁造成二次污染。选取一定量的包装虾仁作为对照组，选取同批次等量的包装虾仁作为实验组，实验组的包装虾仁在30kV条件下处理5min，对照组不进行任何处理，将两组包装虾仁置于室温下储藏。分别测定储藏0、15、30、45、60、75、90天后虾仁的菌落总数，结果如图4所示，可证明低温等离子体杀菌效果显著，有效延长煮制即食虾仁的货架期。

实施例3

本实施例以袋装草莓保鲜为例进行说明。具体地：

一种基于低温等离子体的易腐包装食品保鲜方法，包括：

步骤1)：启动运输装置，将袋装草莓经传送装置在运输带上运输；

步骤2)：启动等离子体发生器，使其对包装材料中的空气以及平行电极间的空气产生等离子体；

步骤3)：袋装草莓经等离子体处理过后运输到料盘，进入下一步二次包装工序。

启动运输装置和等离子体发生器，当运输带传送袋装草莓经过平行电极间时，平行电极之间对包装材料中空气以及两平行电极间的空气激发产生等离子体活性成分，对草莓进行灭菌以达到保鲜的效果，同时对包装材料进行杀菌，防止对草莓造成二次污染。选取一定量的包装草莓作为对照组，选取同批次等量的包装草莓作为实验组，实验组的包装草莓在30kV条件下处理5min，对照组不进行任何处理，将两组包装草莓置于室温下储藏。分别测定储藏0、1、3、5、7天后草莓的腐烂率，结果如图5所示，可证明低温等离子体杀菌效果显著，有效延长包装草莓的货架期。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。