一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置的製造方法
2023-12-03 16:22:46
專利名稱:一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置。其特徵是，主要由液哨超聲、環繞式超聲換能器、紫外光發生器、臭氧曝氣頭、循環水系統、蓋板、凹槽形工作內腔和可視化操作界面組成；中間為凹槽形工作內腔，環繞式超聲換能器以均勻間距分布在內腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方；環形紫外燈在內腔下壁外圈，內圈為均勻間隔分布的多個臭氧曝氣頭；循環水系統中，四向閥在內腔下壁中心位置，與下水管道聯通，通過管道與水泵相連接；蓋板位於水槽上方，尺寸與凹槽形工作內腔相同；可視化操作界面位於裝置外側。
【專利說明】
一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置
技術領域
[0001]本實用新型發明涉及一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，尤其是將超聲波、紫外線和臭氧功能集於一身，適用於農產品表面農藥殘留成分的快速降解與清洗殺菌裝置。
【背景技術】
[0002]農產品中農藥殘留的常見處理方法主要包括臭氧降解、微生物降解等。微生物降解是指通過微生物的酶促作用和非酶促作用來降解農藥殘留，最終將農藥完全降解或分解成小分子量的無毒或毒性較小的化合物的方法。其最主要優勢是無毒、無二次汙染。學術與工業界已經在農藥降解菌的富集分離、降解途徑、降解酶以及微生物降解領域開展了大量研究。然而，由於此類技術要求高、生產投入成本高，難以廣泛應用。特別是，由於農藥廢水中化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，簡稱COD)濃度高、毒性大、可生化性差，微生物對環境變化極其敏感，故用生物法來降解農藥殘留只適於特定種類農藥，進一步限制了該方法的發展。
[0003]國內外報導的主要有以下四種降解方式:(I)超聲清洗。超聲空化可在液體內的某一區域形成局部的暫時負壓區，產生空穴或氣泡，這些氣泡處於非穩定狀態，在局部微小區域產生很大的壓力，並把聚集起來的聲場能量在液體中極小空間內迅速釋放，形成高溫(可達5000K以上)、高壓(可達5 X 17Pa)以及強衝擊波和射流等。超聲清洗利用空化泡在液體中破裂產生的微射流和高壓的衝擊力，無需加入輔助洗潔劑，即可剝離被清洗物表面的汙物，是一種完全綠色無二次汙染的物理清洗法。(2)超聲降解。由於超聲波在液體中的波長為0.015cm?10cm，遠大於分子尺寸，因此它對農藥廢水的處理並非簡單的聲波振動作用，主要是空化效應、熱效應、自由基效應、等離子化學和高級氧化作用、機械作用等。(3)超聲臭氧協同。臭氧是一種強氧化劑，具有較高的還原電位，在水中發生還原反應，產生氧化能力極強的單原子氧(O)和羥基自由基。通過打斷連接鍵和基團氧化的雙重作用使得物質的分子結構發生徹底改變，從而起到解毒、降低農藥殘留的作用。因臭氧在常溫下大約30min就會變成氧氣回歸自然，而無任何殘留和汙染。理論證明，超聲臭氧協同可使農藥降解率顯著提高，反應速率遠大於兩者單獨作用的速率之和。(4)紫外線輔助降解農殘。主要依靠中波紫外線(253.7nm波長)照射產生的化學效應，使農藥主要組成物質雙鍵斷裂，苯環開環，破壞構成農藥成分的有機碳及其它元素間的結合。
[0004]目前，現有超聲波清洗設備採用的頻率段的超聲波對蔬果作用幾分鐘後會明顯損傷表皮，導致營養成分流失;臭氧降解農藥是一種公認的無二次汙染的方法;紫外線去除農產品表面農藥殘留的定量研究尚處於探索階段。國內市場上還沒有結合以上三種技術優勢的果蔬清洗裝置。本實用新型根據以上理論提出一種超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，對果蔬表面的農藥殘留具有很好的去除效果。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型將超聲波、紫外線和臭氧功能集於一身，提供適用於蔬菜水果表面農藥殘留降解、殺菌的裝置，目的在於解決現有傳統設備對果蔬有損傷，清洗/消毒效率低、時間長、清洗方式單一和使用不便利等問題。尤其是，該裝置不含有毒、有害的物質，無需化學清洗劑，也不產生廢氣和廢渣，不會造成二次汙染。本實用新型在技術上存在明顯優勢。
[0006]本實用新型的技術方案:
[0007]—種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，主要包括:液哨超聲、環繞式超聲換能器、紫外光發生器、臭氧曝氣頭、循環水系統、蓋板、凹槽形工作內腔和可視化操作界面；中間為凹槽形工作內腔，環繞式超聲換能器以均勻間距分布在內腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方;環形紫外燈在內腔下壁外圈，內圈為均勻間隔分布的多個臭氧曝氣頭;循環水系統中，四向閥在內腔下壁中心位置，與下水管道聯通，通過管道與水慄相連接;蓋板位於水槽上方，尺寸與凹槽形工作內腔相同；可視化操作界面在裝置外側。
[0008]優選的，超聲波裝置由環繞式超聲波換能器、電源、時間控制顯示器和功率控制顯示器組成;超聲波功率和頻率由控制主機程序化設定，功率在O?800W之間能連續調節;根據超聲波空化效應動力學公式，最佳頻率為160KHz。
[0009]優選的，所述的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，紫外光發生器位於水槽下壁外圈，使用的波長為365nm，功率為200W。
[0010]優選的，所述的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，臭氧曝氣頭以均勻間隔排布於水槽的下壁內圈，可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL。
[0011 ]優選的，所述的循環水系統由四向閥、循環水慄、排水閥和水管組成；四向閥在內腔下壁中心位置，與下水管道聯通，通過管道與水慄相連接。
[0012]優選的，所述的可視化操作界面，外置於主體設備側面，並可自由移動位置，由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸控螢幕所構成;通過可視化操作界面可實現對超聲功率、間歇時間、紫外工作時間、反應溫度進行編程式控制，並能顯示體系內水中殘留的農藥量。
[0013]主要技術創新點:
[0014](I)超聲波利用空化效應將蔬果表面汙物與農藥殘留剝落，臭氧的強氧化性可以將水中和蔬果表面的農藥殘留降解;同時，兩者還起到相互促進的作用，在一定程度上提高清洗和降解效率。現有「超聲波+臭氧」式的蔬果清洗機，臭氧利用率偏低，一方面降低了氧化消毒效果，一方面增加了臭氧排入大氣的可能性。本裝置彌補了這一技術環節上的缺陷。
[0015](2)本裝置的超聲振板採用全新的環繞式超聲換能器排布設計，相比於現有產品中的單個換能器式的超聲波振板，其具有聲場均勻、清洗效果好的優點。頻率為160kHz的超聲換能器，可減小由於超聲波損傷蔬果表面而導致的營養流失，還兼顧了清洗效果與農藥降解效果。
[0016](3)市場上的清洗設備一般容量較大，一次清洗所使用的臭氧含量以及功耗都很大，對一般家庭或者餐廳來說並不經濟適用。本裝置依據家庭洗菜池尺寸設計，採用投入式安裝，最大程度保留現有的洗菜習慣，易操作和使用。
[0017](4)可實現電腦自動控制超聲、臭氧和紫外光單獨及協同處理。通過視頻畫面實時監測反應過程。功率人為設定，溫度實時顯示、頻率微機跟蹤、故障自動報警。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。其中，I是液哨超聲，2是環繞式超聲換能器(超聲振板)，3是紫外光發生器，4是循環水慄，5是排水閥，6是四向閥，7是臭氧曝氣頭，8是蓋板，9是凹槽狀工作內腔，10是可視化操作界面。
【具體實施方式】
[0019]—種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置。如圖1所示，主要包括液哨超聲(I)，環繞式超聲換能器(2)，紫外光發生器(3)，循環水慄(4)，排水閥(5)，四向閥(6)，臭氧曝氣頭(7)，蓋板(8)，凹槽狀工作內腔(9)和可視化操作界面(10)。
[0020]其中，超聲波裝置由環繞式超聲波換能器、電源、時間控制顯示器和功率控制顯示器組成;超聲波功率和頻率由控制主機程序化設定，功率在O?800W之間能連續調節，頻率在160KHz左右範圍內可調；紫外光發生器位於水槽下壁外圈，使用的波長為365nm，功率為200W;臭氧曝氣頭以均勻間隔排布於水槽的下壁內圈，可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL;循環水慄在底部，由溫度控制顯示器、時間顯示控制器、液哨超聲和循環慄組成；可視化操作界面，外置於主體設備側面，所述可視化操作界面可在所述主體設備側面自由移動，由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸控螢幕所構成;通過可視化操作界面可實現對超聲頻率、功率、間歇時間、紫外工作時間、反應溫度進行可編程式控制，並能顯示體系內水中殘留的農藥量。
[0021]裝置具有廣泛的應用前景，特別適用於農產品表面農藥殘留成分的快速降解與清洗殺菌。下面結合具體實例進一步說明本實用新型的技術內容和效果。
[0022]實施例1
[0023]水果表面農藥殘留的高效降解
[0024]採用自主研發的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，首次實現了水果表面農藥殘留(如甲胺磷、敵敵畏)的高效降解。具體步驟如下:(I)將一定量的水果放入凹槽狀工作內腔，所述凹槽形工作內腔尺寸為長為100?150cm、寬為40?60cm、高為40?60cm，然後加自來水直至液面高於水果後。(2)通過可視化操作界面上的電路控制，打開環繞式超聲換能器與液哨超聲，將超聲振板的振動頻率設置為160kHz，同時打開紫外燈(波長為235nm，設置功率為200W)與臭氧曝氣頭(設置濃度為10-50mg/L)，清洗時間為30min。通過可視化操作界面的顯示了解水中剩餘的甲胺磷與敵敵畏濃度。結束後打開排水閥，將水排出。(3)關閉蓋板，再次打開臭氧曝氣頭，以濃度為lOml/s的流速通臭氧30min。最後，打開蓋板，取出水果。
【主權項】
1.一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置；其特徵在於，主要由液哨超聲、環繞式超聲換能器、紫外光發生器、臭氧曝氣頭、循環水系統、蓋板、凹槽形工作內腔和可視化操作界面組成；中間為凹槽形工作內腔，環繞式超聲換能器以均勻間距分布在內腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方;環形紫外燈在內腔下壁外圈，內圈為均勻間隔分布的多個臭氧曝氣頭;循環水系統中，四向閥在內腔下壁中心位置，與下水管道聯通，通過管道與水慄相連接;蓋板位於水槽上方，尺寸與凹槽形工作內腔相同；可視化操作界面在裝置外側。2.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，凹槽形工作內腔尺寸為長為100?150cm、寬為40?60cm、高為40?60cm。3.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，超聲波裝置由環繞式超聲波換能器、電源、時間控制顯示器和功率控制顯示器組成；超聲波功率由控制主機程序化設定，在O?800W之間能連續調節;頻率為160KHz。4.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，紫外光發生器位於水槽下壁外圈，使用波長為365nm，功率為200W。5.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，臭氧曝氣頭可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL。6.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，循環水系統由四向閥、循環水慄、排水閥和水管組成；四向閥在內腔下壁中心位置，與下水管道聯通，通過管道與水慄相連接。7.根據權利要求1所述的一種用於果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特徵在於，可視化操作界面外置於主體設備側面，並由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸控螢幕所構成；通過可視化操作界面可實現對超聲功率、間歇時間、紫外工作時間、反應溫度進行編程式控制，並能顯不內水中殘留的農藥量。
【文檔編號】A23N12/02GK205727947SQ201520886501
【公開日】2016年11月30日
【申請日】2015年11月6日
【發明人】唐少春, 李天煜, 張瑞琪, 遊聆藝, 樊宗薦, 蔣翔
【申請人】南京大學