專利名稱：安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮裝置，利用臭氧和兩金屬板之間的高壓靜電場，使果蔬活性發(fā)生變化，從而可抑制果蔬衰老，延長果蔬保藏期，同時還能給果蔬滅菌、降解有機毒物和充上負離子。
背景技術：
據(jù)幾年前統(tǒng)計資料，我國果蔬每年在貯藏、運輸和銷售過程中的損失巨大，水果損失25 % 30 %，蔬菜損失30 % 40 %，年損失總值達750億元以上。之所以造成這么巨大損失，其主要原因是沒有解決保鮮問題。當今已有不少保鮮技術在逐步使用逐步改進之中，如氣調(diào)保鮮、減壓保鮮、臭氧保鮮、高溫處理保鮮以及保鮮膜法和使用涂膜保鮮劑、防腐劑、吸附型保鮮劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等等，但這些保鮮技術離成本低、簡便、不影響果蔬品質，尚有很大差距。今在《高壓靜電保鮮技術》這本文獻資料的啟示下，運用物理學和化學上的一些基本知識，把臭氧發(fā)生器與高壓靜電場組裝在一起，設計了 “安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱”，它的功能和特點如下:1、能抑制果蔬本身釋放的催熟劑一內(nèi)源乙烯，推遲果蔬呼吸高峰的到來，而延長保藏期。2、能給果蔬充上負離子，使果蔬變成富含電子的負離子果蔬，把促使果蔬衰老的自由基抵消。此外，負離子果蔬人體攝入后，能防病治病促進健康長壽。3、能使組成果蔬的細胞周圍的水，緊緊吸附在細胞壁上，而失去流動性和溶解性。因此，能有效保持果蔬中的水分，維持果蔬的硬度和外觀品質。4、能改變果蔬內(nèi)酶的活性，使營養(yǎng)物質，如維生素C、可溶性糖等，都比未經(jīng)處理的對照組高。5、屬于微能技術,耗電極省,用來供應靜電場的電流強度,僅在O 10微安之間。6、安全衛(wèi)生，無二次污染。7、臭氧對微生物、細菌、病毒等的殺滅率高，因此防腐效果也很好。8、臭氧能把農(nóng)藥殘留降解。

發(fā)明內(nèi)容
安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，包含有高壓直流電源、果蔬加工區(qū)、臭氧發(fā)生器以及絕緣外箱等。所述果蔬加工區(qū)是采用并聯(lián)的幾對平行的上、下金屬板組成，其中上面金屬板的下面，緊貼著絕緣性能良好的塑料板。把上面的金屬板與電源的正極相接，作為陽極；把下面的金屬板與電源的負極相連，作為陰極，并與敷設良好的地線相接。于是當電源供電時，在上面金屬板與下面金屬板之間便形成靜電場，果蔬就放在下面金屬板的板面上。據(jù)幾年來世界各地科學家的實踐經(jīng)驗，這個靜電場的電場強度一般都采用60000伏特/米 100000伏特/米。如果上、下金屬板的間距是20厘米，則兩板間所加的電勢差就需用12000伏特 20000伏特。處理時間有30分鐘到數(shù)小時不等，也有每天處理2小時的，如今對各種果蔬能獲得最佳保鮮效果，所需的時間和電場強度正在探求之中。至于高壓靜電場對果蔬保鮮作用的原理，是利用物理學基本靜電現(xiàn)象章節(jié)中，兩平行板間的電場強度E與兩板之間的電勢差U和兩板之間距離d的關系:E = U/d，作為設計高壓靜電場的依據(jù)，即以加大兩板間的電勢差U，或減小兩板間的距離d，或加大兩板間的電勢差U，同時又減小兩板間的距離d，來増大電場強度E。E = F/q(q為放在電場中某點的電荷的大小，F(xiàn)為該電荷q所受電場的作用力，E即為該點的電場強度)，為電場強度的定義式。今把E = F/q改寫成F = q.E，就顯示，任何電荷在電場中所受到的力，與該電荷所處的電場強度大小成正比。果蔬含大量水分，而水是具有永久偶極的極性分子，當沒有電場存在時是不規(guī)則地排列著，在電場的作用下，就以它們偶極本身的相反電荷的一端轉向電場，即水分子的負極端轉向電勢高的極板，正極端轉向電勢低的極板。所處的電場強度増強，則水分子的極性也愈強。由于偶極的相同電荷的一端相斥，而相異電荷相吸，于是在電場力的作用下，果蔬中的水分子，從可以向各方向的不規(guī)則運動，而變成被束縛狀態(tài)的趨向有序排列，果蔬的活性就發(fā)生了變化，而起到良好保鮮的效果。把臭氧發(fā)生器安裝在高壓靜電場保鮮箱內(nèi)，是既方便且又有十分重要的作用。由于高壓靜電場保鮮，設置了高壓直流電源，而這個高壓直流電源，也正適合于用耒作為臭氧發(fā)生器制取臭氧的電源。因此，只要在箱內(nèi)適當位置，設置2塊金屬平行板，一塊接電源正極為陽極；另一塊接電源負極為陰極，并在朝向陽極板板面的陰極板上，制成有幾排釘尖垂直于板面的金屬釘。在調(diào)節(jié)好陰極板與陽極板的距離后，接上高壓直流電源便能制取臭氧。制取臭氧就利用箱內(nèi)空氣中的氧來制取。若保鮮箱的容積是100立升，則其中氧就占21立升，應用化學計赫方法，就可知道其就擁有質量約為30克的氧。據(jù)文獻資料，在100立升的保鮮箱內(nèi)進行殺菌消毒.所需要的臭氧僅僅是在0.5克以下，因此，箱內(nèi)消耗的氧氣很少，也就用不著另外再供應氧氣或空氣。臭氧是一種強氧化劑，早在100年前，臭氧已被認定具極強的殺菌能力，爾后證實，一般使用臭氧保持0.045mg/L 0.45mg/L剩余03，只需2分鐘就能達剄高效消毒。若初始O3超過lmg/L，經(jīng)I分鐘接觸，細菌病毒去除率可達到99.9%。果蔬腐爛，是細菌作用所致。因此，臭氧對果蔬防腐保鮮具有極其重要的作用。到了二十世紀末，又被一致確認，用臭氧還可消除果蔬呼吸釋放出耒的乙烯、乙醇、乙醛等有害氣體，特別是能消除對果蔬起催熟作用的乙烯，這對保鮮也是起到非常重要的作用。此外，臭氧可氧化分解水體中的氰化物、硫化氫、亞硝酸鹽及含氮有機物，包括腐植質、胺類、硝基化合物等。并能降解果蔬中的有機氯、有機磷農(nóng)藥殘留。為了給果蔬充上電子，使食用后在人體內(nèi)具抵消致病致癌的自由基。其方法是只要把果蔬保鮮架上用來放置果蔬的陰極板，與接地良好的地線相連就可以了。這是由于果蔬含有大量水分，水分子是極性分子，是弱電解質，在強電場作用下，水的電離度増大，有更多的氫離子(tf)和氫氧根離子(OHO電離出來，而且氫離子(H+)在電場力的作用下移向陰極板，這時陰極板上的電勢就比大地的電勢高，于是在陰極板上，與從大地傳導上來的電子發(fā)生還原反應，放出氫氣，S卩2H>2e——。而氫氧根離子(0H_)在電場力的作用下，向陽極板移動，但因隔著空間和絕緣板，不能離開果蔬而到達陽極板發(fā)生氧化反應。顯然，隨著陰極板上反應不斷進行，果蔬內(nèi)的氫離子(H+)不斷減少，在果蔬內(nèi)負離子數(shù)比正離子數(shù)就逐漸增多，果蔬便成為富含電子的果蔬。與此同時，如果在果蔬中含有重金屬離子，則也會與氫離子(H+) —樣，在電場力的作用下移向陰極板，并在陰極板上獲得電子而析出重金屬。因此，這個保鮮裝置，也有去除會使人體細胞失去活性的重金屬離子的作用。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱外形示意圖。圖2是安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱內(nèi)部結構和線路聯(lián)接示意圖。圖3是臭氧發(fā)生器結構示意圖。圖1-3中1-插頭，2-原線圈，3-原線圈，4-低壓輸出副線圈，5-高壓直流電源，6-整流器，7-定時器，8-指不燈，9_電磁鐵，10-銜鐵，11-彈黃，12-指不燈，13-電磁鐵，14-果蔬加工區(qū)，15-金屬板，16-絕緣塑料板，17-金屬板，18-絕緣塑料板，19-金屬板，20-絕緣塑料板，21-金屬板，22-絕緣支架，23-地線，24-大地，25-箱內(nèi)照明燈，26-電磁繼電器，27-彈簧，28-銜鐵，29-臭氧發(fā)生器，30-電磁繼電器，31 -整流器，32-高壓輸出副線圈，33-變阻器，34-定時器，35-門動開關，36-保險絲，37-總開關，38-果蔬，39-箱門，40-絕緣外箱，41-門動開關安裝處，42-臭氧發(fā)生器防護籠，43-窺視窗，44-臭氧發(fā)生器接陰極板之引出線，45-臭氧發(fā)生器之陰極板，46-陰極板放電針，47-介電體，48-臭氧發(fā)生器之陽極板，49-臭氧發(fā)生器接陽極板之引出線。由此可見，制造安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱所需材料非常簡單。如高壓直流電源(5)和與其相關所有之零部件:包含插頭(I)、定時器(7)、定時器(34)、電磁繼電器(26)、電磁繼電器(30)、箱內(nèi)照明燈(25)、變阻器(33)、總開關(37)，地線(23)，臭氧發(fā)生器接陰極板之引出線(44)以及臭氧發(fā)生器接陽極板之引出線(49)等，在市場上都極易采購得到。指示燈(8)和指示燈(12)就采用價廉物美的發(fā)光二極管。至于門動開關(35)，可仿照常見的微波爐或電冰箱制作，使箱門(39)關閉時，高壓直流電源(5)對果蔬加工區(qū)(14)供電，當箱門(39)開啟時即切斷電源，便可保證安全操作。臭氧發(fā)生器之陰極板(45)和臭氧發(fā)生器之陽極板(48)，可以用不銹鋼片制作，陰極板放電針(46)可用小鋼針制得。介電體(47) —般采用硼玻璃，或用介電常數(shù)比較大的材料制得，其厚度約1-3_。臭氧發(fā)生器防護籠(42)可用幾條不銹鋼絲編成，窺視窗(43)可以開得大一些，采用有機玻璃，由此觀察臭氧發(fā)生器運作時呈現(xiàn)的藍紫色電暈，如果出現(xiàn)電弧或沒有電暈，則屬于異常，可立即用變阻器(33)進行調(diào)整。當門動開關(35)開啟，或門動開關(35)閉合而定時器(34)置于零，箱內(nèi)照明燈(25)都是會亮著，這就顯示果蔬加工區(qū)內(nèi)沒有高壓電，就起到了對果蔬加工區(qū)內(nèi)靜電場存在與否的監(jiān)視作用。在箱內(nèi)照明燈(25)亮著時，就可透過窺視窗(43)來察看箱內(nèi)安放的果蔬，如果打開箱門(39)察看，在箱內(nèi)已制成的臭氧(O3)就要逸出到箱外，影響果蔬加工。至于絕緣外箱(40)的設計，首先要把安全放在第一位，要選用優(yōu)質絕緣材料，再考慮使用方便和美觀。下面通過實施例作進一步說明:用插頭(I)接上市電，閉合總開關(37)，這時，若開啟箱門(39)，即門動開關(35)打開，高壓直流電源(5)就因斷電而不運作，電磁繼電器(26)中，因無電流通過電磁鐵
(13)，所以銜鐵(28)不能被電磁鐵(13)吸弓丨，銜鐵(28)而受彈簧(27)的拉力作用把B2、B2接通，形成:在插頭(I)-總開關(37)-保險絲(36)-銜鐵(28)-照明燈(25)-插頭(I)的迴路上有電流通過，箱內(nèi)便被照明燈(25)照亮，而果蔬加工區(qū)(14)上沒有電，操作人員可以安全地存放或提取果蔬。如果把插頭⑴接上市電，閉合總開關(37)，這時若閉合箱門(39)，即門動開關(35)閉合，并把定時器(34)設置于需用高壓直流電的時間，這時整個線路的運作情況是:I在插頭(I)-總開關(37)-保險絲(36)-門動開關(35)-定時器(34)-變阻器
(33)-原線圈(2)-插頭(I)的迴路上有電流通過。2在插頭(I)-總開關(37)-保險絲(36)-門動開關(35)-定時器(34)-原線圈
(3)-插頭(I)的迴路上有電流通過。3在低壓輸出副線圈(4)-整流器(6)-低壓輸出副線圈(4)的迴路上有電流通過。4在高壓輸出副線圈(32)-整流器(31)-高壓輸出副線圈(32)的迴路上有電流通過。5在整流器(6)-指示燈(12)-整流器(6)的迴路上有電流通過。6在整流器(6)-電磁鐵(13)-整流器(6)的迴路上有電流通過。7在整流器(6)-定時器(7)-指示燈(8)-整流器(6)的迴路上，有電流通過。8在整流器(6)-定時器(J)-電磁鐵(9)-整流器(6)的迴路上，有電流通過。從這些迴路上便可看出，當門動開關(35)閉合時，若定時器(34)導通，則銜鐵
(28)被電磁鐵(13)吸引，彈簧(27)被拉長，弋為兩點間就導通。于是金屬板(15)和金屬板(19)便接上了高壓電源(5)的正極，金屬板(17)和金屬板(21)便接上了高壓電源(5)的負極，金屬板(15)與金屬板(17)之間和金屬板(19)與金屬板(21)之間就形成靜電場。若定時器(34)置于零，則銜鐵(28)被彈簧(27)拉回，弋、^兩點間就斷路。這時民&兩點間導通，照明燈(25)發(fā)光，果蔬加工區(qū)(14)就沒有高壓電。這時，透過窺視窗(43)看到箱內(nèi)照明燈(25)亮著，就可知道定時器(34)是置于零。也可察看一下箱內(nèi)安放著哪些果蔬，如果打開箱門(39)察看，則在箱內(nèi)若已經(jīng)有臭氧(O3)制造出來的話，臭氧(O3)就要逸出到箱外，影響保鮮加工。果蔬經(jīng)靜電場作用，果蔬內(nèi)所含的水，電離度增大，氫離子(H+)和氫氧根離子(0H_)増加，它們受電場力的作用，氫離子(H+)移向金屬板(17)或金屬板(21)，并與大地
(24)通過地線(23)傳導上來的電子發(fā)生還原反應，即2 Γ+2￡_^Η| ;氫氧根離子(0Η_)
受空間和絕緣板(16)或絕緣板(20)的阻隔而不能離開果蔬而到達金屬板(15)或金屬板
(19)發(fā)生氧化反應。于是果蔬內(nèi)負離子多于正離子，便成了負離子果蔬。如果果蔬內(nèi)含重金屬離子，因它們都帶正電荷，在電場力的用下，也移向金屬板
(17)或金屬板(21)，與從大地(24)通過地線(23)傳導上來的電子發(fā)生還原反應，而在金屬板(17)或金屬板(21)上析出。
臭氧發(fā)生器(31)是安置在被稱為臭氧發(fā)生器防護籠(42)內(nèi)，如果需制取臭氧，只要在插頭(I)接上市電后，把總開關(37)合上，把箱門(39)關上，定時器(34)置于果蔬加工區(qū)(14)所需形成靜電場的較長的時間。再把定時器(7)從O設置調(diào)到所需時間，在整流器(6)-定時器(7)-指示燈(8)-整流器(6)和整流器(6)-定時器(J)-電磁鐵(9)-整流器(6)的迴路上就有電流通過，這時，指示燈⑶發(fā)出亮光，電磁鐵(9)便把銜鐵(10)吸弓丨，把彈簧(11)拉長，銜鐵(10)離開BpB1兩接觸點，便與ApA1兩點接通，于是臭氧發(fā)生器(31)便開始運作。關于臭氧發(fā)生器(31)制作的一些必要須知:1、臭氧的產(chǎn)率與電極電壓成正比。2、臭氧的產(chǎn)率與介電體的介電常數(shù)成正比，與介電體厚度成反比，一般采用I 3mm厚硼玻璃作為介電體。3、要控制好兩極間的距離，使其形成均勻的藍紫色電暈，不能出現(xiàn)電弧，這可通過窺視窗(43)觀察和調(diào)節(jié)變阻器(33)來實現(xiàn)。有資料介紹，尖端狀電極在20000伏特，相距
15.5_為擊穿時距胃y利用這一數(shù)據(jù)可以進行參考和估算。參考資料《高壓靜電保鮮技術》生吉萍申琳主編化學工業(yè)出版社《普通物理學》原蘇聯(lián)福里斯季莫列娃著商務印書館《電化學基礎》高穎鄔冰主編化學工業(yè)出版社《水處理新技術 原理與應用》苑寶玲王洪杰主編化學工業(yè)出版社。
權利要求
1.一種安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，包含設有連接市電的插頭(I)、總開關(37)、保險絲(36)、門動開關(35)、定時器(34)、變阻器(33)、高壓直流電源(5)、定時器(7)、指示燈(8)、電磁繼電器(30)、指示燈(12)、電磁繼電器(26)、金屬板(15)、絕緣塑料板(16)、金屬板(17)、絕緣塑料板(18)、金屬板(19)、絕緣塑料板(20)、金屬板(21)、絕緣支架(22)、地線(23)、箱內(nèi)照明燈(25)、絕緣外箱(40)、臭氧發(fā)生器防護籠(42)、窺視窗(43)、臭氧發(fā)生器(29)等。
2.根據(jù)權利要求1所述的安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，其特征在于金屬板(15)和金屬板(19)都與高壓直流電源(5)之整流器(31)輸出端的正極相連；金屬板(17)和金屬板(21)都與整流器(31)輸出端的負極相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，其特征在于金屬板(17)和金屬板(21)通過地線(23)與大地(24)相連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，其特征在于在金屬板(15)下面緊貼著一塊絕緣塑料板(16);在金屬板(19)下面也緊貼著一塊絕緣塑料板(20)。
5.根據(jù)權利要求1所述的安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電果蔬保鮮箱，其特征在于絕緣外箱(40)上設有窺視窗(43)。
6.根據(jù)權利要求1所述的安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電果蔬保鮮箱，其特征在于高壓直流電源(5)之原線圈(2)的前面設置了變阻器(33)。
全文摘要
安裝有臭氧發(fā)生器的高壓靜電場果蔬保鮮箱，包含有高壓直流電源、臭氧發(fā)生器、有陰極板和陽極板的果蔬加工區(qū)以及絕緣外箱等。它利用強電場和臭氧的作用，使果蔬發(fā)生活性的變化，從而延緩果蔬后熟期，同時殺滅了微生物、細菌、病毒，對致病致癌的有機毒物進行降解，降低了腐爛率，并還提高了總糖量、還原糖、有機酸、維生素C等等的含量，以及給蔬果充上負離子，使果蔬品質有很大提高。本保鮮技術的保鮮效果明顯，是屬微能技術，可節(jié)省大量能源，操作方便，無二次污染，不言而喻，這項技術具有巨大的開發(fā)價值。
文檔編號B65D85/50GK103193033SQ20121002106
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權日2012年1月9日
發(fā)明者孫友誼 申請人:桂雷珠