臭氧的氣體電暈放電制備及食品加工廠臭氧應(yīng)用系統(tǒng)

引言

    臭氧是一種淡藍(lán)色，有特殊魚腥味的氣體，在常溫下可自行分解出氧原子。研究證實(shí)，臭氧是已知最強(qiáng)的氧化劑之一。其強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中呈現(xiàn)出奇特的消毒、滅菌等作用，可以消除和殺滅空氣中、水中、食物中的有毒物質(zhì)和細(xì)菌，可廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)的消毒、滅菌等工序中。常見的大腸桿菌、類鏈球菌、綠膿桿菌、金黃葡萄球菌、霉菌等，在臭氧的環(huán)境中15min，其殺滅率即達(dá)到99％以上。將臭氧溶于水中可形成臭氧水，臭氧水對各種微生物均有極強(qiáng)的滅菌作用，臭氧在水中不穩(wěn)定，時刻發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生十分活潑，具有強(qiáng)氧化作用的單原子氧，臭氧化物離子團(tuán)，過氧嚄臭氧發(fā)生器。電暈放電法產(chǎn)生臭氧的基本原理是臭氧發(fā)生器由一對電極、介電體與放電氣隙構(gòu)成。當(dāng)外加交流高壓與兩個電極時，由于高速電子與氧分子碰撞，在外界高能量的作用下，氣隙中發(fā)生電暈放電，帶氧的氣體被電離，間隙中的含氧離子化濃度大幅度增長率加，氧離子與氧分子相互之間反應(yīng)形成臭氧，其反應(yīng)過程如下：

O2+高能量電子—一2O+低能電子

O+O2+M一O3+M+熱

反應(yīng)式中的M是間隙中的其它氣體分子，臭氧的生成也是一個熱反應(yīng)過程，因此反應(yīng)中產(chǎn)生熱量。采用電暈放電原理制造的臭氧發(fā)生器是目前應(yīng)用最廣，單機(jī)臭氧量最大，生產(chǎn)量最大的臭氧發(fā)生裝置，相對能耗較低。該單機(jī)臭氧量已經(jīng)達(dá)到300kg／h，能耗氧氣源為6kWh- 7kWh(kg03)，空氣源約為14kg03-16kg03。臭氧制備設(shè)備的核心是臭氧發(fā)生器。除此之外，還包括電源、控制系統(tǒng)、高頻震蕩電路、高頻高壓發(fā)生器、氣源(空氣或02)、冷卻系統(tǒng)等。根據(jù)不同的使用場合，還包括一些周邊技術(shù)。其工作過程見圖l的工作框圖。圖l中直流穩(wěn)壓電源向高頻震蕩電路和高頻高壓發(fā)生器供電，再經(jīng)高頻高壓電路升壓后向臭氧發(fā)生器提供電壓。臭氧發(fā)生器不斷產(chǎn)生出大量臭氧。

食品加工廠臭氧應(yīng)用系統(tǒng)

1 食品行業(yè)應(yīng)用臭氧的目的

    食品行業(yè)應(yīng)用臭氧的目的有三個方面：殺滅微生物一殺菌消毒；氧化分解有機(jī)或無機(jī)物污染氣味一除臭凈化；分解果蔬代謝產(chǎn)物，抑制后熟過程一保鮮。三方面的應(yīng)用基礎(chǔ)均依賴于臭氧的強(qiáng)氧化性能和不穩(wěn)定易分解的特性。

2 臭氧應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計

    食品加工廠中應(yīng)用臭氧的場合很多，它可貫穿于原料、貯存、加工、包裝、污水處理等整個生產(chǎn)管理的全過程，只有這樣才能保證食品的安全衛(wèi)生。可以講，臭氧在食品加工廠各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用綜合起來就是一個系統(tǒng)工程。針對食品加工廠的具體情況，我們設(shè)計了一個食品加工廠臭氧應(yīng)用系統(tǒng)。

    由于食品加工廠的各生產(chǎn)管理場所均要使用臭氧氣體，所以就有必要建立一個臭氧產(chǎn)生站，它所生產(chǎn)的臭氧氣體通過管道輸向各使用單位。輸送的管道及器件應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料制作，管路中的密封件應(yīng)采用抗氧化的特制硅橡膠。臭氧產(chǎn)生站的主要設(shè)備有空氣壓縮機(jī)、干燥過濾系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、03產(chǎn)生機(jī)及儲氣罐等。為保證安全生產(chǎn)03，臭氧產(chǎn)生站的生產(chǎn)設(shè)備及管理工作應(yīng)按高壓空氣站的安全規(guī)則進(jìn)行嚴(yán)格管理。另外由于臭氧是不能像其它工業(yè)氣體那樣貯存長期使用，因此要求臭氧產(chǎn)生站的生產(chǎn)模式應(yīng)是按食品廠生產(chǎn)的要求配合生產(chǎn)臭氧，做到邊生產(chǎn)使用。應(yīng)指出的是臭氧產(chǎn)生站向各單位所提供的是含有臭氧的高壓空氣，并非是純臭氧氣體。

    在食品加工廠采用臭氧水進(jìn)行殺菌消毒的場所也很多，因而應(yīng)使用由臭氧產(chǎn)氣站提供的臭氧氣體建立一個臭氧水生產(chǎn)場，向廠內(nèi)應(yīng)用臭氧水的單位提供臭氧水，這個臭氧水也應(yīng)是現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)供。在食品清洗車間采用臭氧直接通入清洗的水槽中，對魚、肉、水果、蔬菜等進(jìn)行清洗，以殺死這些食品原料中的細(xì)菌，病毒，并分解有毒物質(zhì)。在食品加工車間采用的是將臭氧直接釋放到空氣中的方法，使整個空間及該空間中物品的周圍充滿臭氧氣體，在臭氧強(qiáng)氧化作用下，達(dá)到消毒殺菌的目的。在加工車間使用臭氧的一個重要問題是確定開始供給殺菌的目的。在加工車間使用時加工車間內(nèi)的細(xì)菌處于最低狀態(tài)。一般可供車間臭氧兩小時，封閉分解兩小時，那么在工人上班前4小時給加工車間供給臭氧消毒最合適，這樣即達(dá)到殺菌、消毒的效果，又使上班的工人嗅不到明顯的臭氧味。若因需要非得在有人的環(huán)境下進(jìn)行消毒工序時，則應(yīng)在車間的局部密封室內(nèi)進(jìn)行，不得使臭氧泄漏到車間的其它部位，否則當(dāng)車間的臭氧超過允許濃度時，對人身不利，極易對人的呼吸道造成危害。