專利名稱:一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置。其特征是，主要由液哨超聲、環(huán)繞式超聲換能器、紫外光發(fā)生器、臭氧曝氣頭、循環(huán)水系統(tǒng)、蓋板、凹槽形工作內(nèi)腔和可視化操作界面組成；中間為凹槽形工作內(nèi)腔，環(huán)繞式超聲換能器以均勻間距分布在內(nèi)腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方；環(huán)形紫外燈在內(nèi)腔下壁外圈，內(nèi)圈為均勻間隔分布的多個(gè)臭氧曝氣頭；循環(huán)水系統(tǒng)中，四向閥在內(nèi)腔下壁中心位置，與下水管道聯(lián)通，通過(guò)管道與水泵相連接；蓋板位于水槽上方，尺寸與凹槽形工作內(nèi)腔相同；可視化操作界面位于裝置外側(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種用于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于一身，適用于農(nóng)產(chǎn)品表面農(nóng)藥殘留成分的快速降解與清洗殺菌裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的常見(jiàn)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(guò)微生物的酶促作用和非酶促作用來(lái)降解農(nóng)藥殘留，最終將農(nóng)藥完全降解或分解成小分子量的無(wú)毒或毒性較小的化合物的方法。其最主要優(yōu)勢(shì)是無(wú)毒、無(wú)二次污染。學(xué)術(shù)與工業(yè)界已經(jīng)在農(nóng)藥降解菌的富集分離、降解途徑、降解酶以及微生物降解領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究。然而，由于此類技術(shù)要求高、生產(chǎn)投入成本高，難以廣泛應(yīng)用。特別是，由于農(nóng)藥廢水中化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，簡(jiǎn)稱COD)濃度高、毒性大、可生化性差，微生物對(duì)環(huán)境變化極其敏感，故用生物法來(lái)降解農(nóng)藥殘留只適于特定種類農(nóng)藥，進(jìn)一步限制了該方法的發(fā)展。
[0003]國(guó)內(nèi)外報(bào)道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(nèi)的某一區(qū)域形成局部的暫時(shí)負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生空穴或氣泡，這些氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，在局部微小區(qū)域產(chǎn)生很大的壓力，并把聚集起來(lái)的聲場(chǎng)能量在液體中極小空間內(nèi)迅速釋放，形成高溫(可達(dá)5000K以上)、高壓(可達(dá)5 X 17Pa)以及強(qiáng)沖擊波和射流等。超聲清洗利用空化泡在液體中破裂產(chǎn)生的微射流和高壓的沖擊力，無(wú)需加入輔助洗潔劑，即可剝離被清洗物表面的污物，是一種完全綠色無(wú)二次污染的物理清洗法。(2)超聲降解。由于超聲波在液體中的波長(zhǎng)為0.015cm?10cm，遠(yuǎn)大于分子尺寸，因此它對(duì)農(nóng)藥廢水的處理并非簡(jiǎn)單的聲波振動(dòng)作用，主要是空化效應(yīng)、熱效應(yīng)、自由基效應(yīng)、等離子化學(xué)和高級(jí)氧化作用、機(jī)械作用等。(3)超聲臭氧協(xié)同。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，具有較高的還原電位，在水中發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧(O)和羥基自由基。通過(guò)打斷連接鍵和基團(tuán)氧化的雙重作用使得物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生徹底改變，從而起到解毒、降低農(nóng)藥殘留的作用。因臭氧在常溫下大約30min就會(huì)變成氧氣回歸自然，而無(wú)任何殘留和污染。理論證明，超聲臭氧協(xié)同可使農(nóng)藥降解率顯著提高，反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于兩者單獨(dú)作用的速率之和。(4)紫外線輔助降解農(nóng)殘。主要依靠中波紫外線(253.7nm波長(zhǎng))照射產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)，使農(nóng)藥主要組成物質(zhì)雙鍵斷裂，苯環(huán)開(kāi)環(huán)，破壞構(gòu)成農(nóng)藥成分的有機(jī)碳及其它元素間的結(jié)合。
[0004]目前，現(xiàn)有超聲波清洗設(shè)備采用的頻率段的超聲波對(duì)蔬果作用幾分鐘后會(huì)明顯損傷表皮，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)成分流失;臭氧降解農(nóng)藥是一種公認(rèn)的無(wú)二次污染的方法;紫外線去除農(nóng)產(chǎn)品表面農(nóng)藥殘留的定量研究尚處于探索階段。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有結(jié)合以上三種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的果蔬清洗裝置。本實(shí)用新型根據(jù)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(duì)果蔬表面的農(nóng)藥殘留具有很好的去除效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型將超聲波、紫外線和臭氧功能集于一身，提供適用于蔬菜水果表面農(nóng)藥殘留降解、殺菌的裝置，目的在于解決現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)果蔬有損傷，清洗/消毒效率低、時(shí)間長(zhǎng)、清洗方式單一和使用不便利等問(wèn)題。尤其是，該裝置不含有毒、有害的物質(zhì)，無(wú)需化學(xué)清洗劑，也不產(chǎn)生廢氣和廢渣，不會(huì)造成二次污染。本實(shí)用新型在技術(shù)上存在明顯優(yōu)勢(shì)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0007]—種用于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(huán)繞式超聲換能器、紫外光發(fā)生器、臭氧曝氣頭、循環(huán)水系統(tǒng)、蓋板、凹槽形工作內(nèi)腔和可視化操作界面；中間為凹槽形工作內(nèi)腔，環(huán)繞式超聲換能器以均勻間距分布在內(nèi)腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方;環(huán)形紫外燈在內(nèi)腔下壁外圈，內(nèi)圈為均勻間隔分布的多個(gè)臭氧曝氣頭;循環(huán)水系統(tǒng)中，四向閥在內(nèi)腔下壁中心位置，與下水管道聯(lián)通，通過(guò)管道與水栗相連接;蓋板位于水槽上方，尺寸與凹槽形工作內(nèi)腔相同；可視化操作界面在裝置外側(cè)。
[0008]優(yōu)選的，超聲波裝置由環(huán)繞式超聲波換能器、電源、時(shí)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(jī)程序化設(shè)定，功率在O?800W之間能連續(xù)調(diào)節(jié);根據(jù)超聲波空化效應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式，最佳頻率為160KHz。
[0009]優(yōu)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(fā)生器位于水槽下壁外圈，使用的波長(zhǎng)為365nm，功率為200W。
[0010]優(yōu)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于水槽的下壁內(nèi)圈，可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL。
[0011 ]優(yōu)選的，所述的循環(huán)水系統(tǒng)由四向閥、循環(huán)水栗、排水閥和水管組成；四向閥在內(nèi)腔下壁中心位置，與下水管道聯(lián)通，通過(guò)管道與水栗相連接。
[0012]優(yōu)選的，所述的可視化操作界面，外置于主體設(shè)備側(cè)面，并可自由移動(dòng)位置，由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸摸屏所構(gòu)成;通過(guò)可視化操作界面可實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲功率、間歇時(shí)間、紫外工作時(shí)間、反應(yīng)溫度進(jìn)行編程式控制，并能顯示體系內(nèi)水中殘留的農(nóng)藥量。
[0013]主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):
[0014](I)超聲波利用空化效應(yīng)將蔬果表面污物與農(nóng)藥殘留剝落，臭氧的強(qiáng)氧化性可以將水中和蔬果表面的農(nóng)藥殘留降解;同時(shí)，兩者還起到相互促進(jìn)的作用，在一定程度上提高清洗和降解效率?，F(xiàn)有“超聲波+臭氧”式的蔬果清洗機(jī)，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(bǔ)了這一技術(shù)環(huán)節(jié)上的缺陷。
[0015](2)本裝置的超聲振板采用全新的環(huán)繞式超聲換能器排布設(shè)計(jì)，相比于現(xiàn)有產(chǎn)品中的單個(gè)換能器式的超聲波振板，其具有聲場(chǎng)均勻、清洗效果好的優(yōu)點(diǎn)。頻率為160kHz的超聲換能器，可減小由于超聲波損傷蔬果表面而導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)流失，還兼顧了清洗效果與農(nóng)藥降解效果。
[0016](3)市場(chǎng)上的清洗設(shè)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(duì)一般家庭或者餐廳來(lái)說(shuō)并不經(jīng)濟(jì)適用。本裝置依據(jù)家庭洗菜池尺寸設(shè)計(jì)，采用投入式安裝，最大程度保留現(xiàn)有的洗菜習(xí)慣，易操作和使用。
[0017](4)可實(shí)現(xiàn)電腦自動(dòng)控制超聲、臭氧和紫外光單獨(dú)及協(xié)同處理。通過(guò)視頻畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程。功率人為設(shè)定，溫度實(shí)時(shí)顯示、頻率微機(jī)跟蹤、故障自動(dòng)報(bào)警。
【附圖說(shuō)明】

[0018]圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I是液哨超聲，2是環(huán)繞式超聲換能器(超聲振板)，3是紫外光發(fā)生器，4是循環(huán)水栗，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(nèi)腔，10是可視化操作界面。
【具體實(shí)施方式】
[0019]—種用于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(huán)繞式超聲換能器(2)，紫外光發(fā)生器(3)，循環(huán)水栗(4)，排水閥(5)，四向閥(6)，臭氧曝氣頭(7)，蓋板(8)，凹槽狀工作內(nèi)腔(9)和可視化操作界面(10)。
[0020]其中，超聲波裝置由環(huán)繞式超聲波換能器、電源、時(shí)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(jī)程序化設(shè)定，功率在O?800W之間能連續(xù)調(diào)節(jié)，頻率在160KHz左右范圍內(nèi)可調(diào)；紫外光發(fā)生器位于水槽下壁外圈，使用的波長(zhǎng)為365nm，功率為200W;臭氧曝氣頭以均勻間隔排布于水槽的下壁內(nèi)圈，可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL;循環(huán)水栗在底部，由溫度控制顯示器、時(shí)間顯示控制器、液哨超聲和循環(huán)栗組成；可視化操作界面，外置于主體設(shè)備側(cè)面，所述可視化操作界面可在所述主體設(shè)備側(cè)面自由移動(dòng)，由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸摸屏所構(gòu)成;通過(guò)可視化操作界面可實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲頻率、功率、間歇時(shí)間、紫外工作時(shí)間、反應(yīng)溫度進(jìn)行可編程式控制，并能顯示體系內(nèi)水中殘留的農(nóng)藥量。
[0021]裝置具有廣泛的應(yīng)用前景，特別適用于農(nóng)產(chǎn)品表面農(nóng)藥殘留成分的快速降解與清洗殺菌。下面結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容和效果。
[0022]實(shí)施例1
[0023]水果表面農(nóng)藥殘留的高效降解
[0024]采用自主研發(fā)的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合的槽形裝置，首次實(shí)現(xiàn)了水果表面農(nóng)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(nèi)腔，所述凹槽形工作內(nèi)腔尺寸為長(zhǎng)為100?150cm、寬為40?60cm、高為40?60cm，然后加自來(lái)水直至液面高于水果后。(2)通過(guò)可視化操作界面上的電路控制，打開(kāi)環(huán)繞式超聲換能器與液哨超聲，將超聲振板的振動(dòng)頻率設(shè)置為160kHz，同時(shí)打開(kāi)紫外燈(波長(zhǎng)為235nm，設(shè)置功率為200W)與臭氧曝氣頭(設(shè)置濃度為10-50mg/L)，清洗時(shí)間為30min。通過(guò)可視化操作界面的顯示了解水中剩余的甲胺磷與敵敵畏濃度。結(jié)束后打開(kāi)排水閥，將水排出。(3)關(guān)閉蓋板，再次打開(kāi)臭氧曝氣頭，以濃度為lOml/s的流速通臭氧30min。最后，打開(kāi)蓋板，取出水果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置；其特征在于，主要由液哨超聲、環(huán)繞式超聲換能器、紫外光發(fā)生器、臭氧曝氣頭、循環(huán)水系統(tǒng)、蓋板、凹槽形工作內(nèi)腔和可視化操作界面組成；中間為凹槽形工作內(nèi)腔，環(huán)繞式超聲換能器以均勻間距分布在內(nèi)腔四周，兩枚液哨超聲排布在水槽壁偏上方;環(huán)形紫外燈在內(nèi)腔下壁外圈，內(nèi)圈為均勻間隔分布的多個(gè)臭氧曝氣頭;循環(huán)水系統(tǒng)中，四向閥在內(nèi)腔下壁中心位置，與下水管道聯(lián)通，通過(guò)管道與水栗相連接;蓋板位于水槽上方，尺寸與凹槽形工作內(nèi)腔相同；可視化操作界面在裝置外側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，凹槽形工作內(nèi)腔尺寸為長(zhǎng)為100?150cm、寬為40?60cm、高為40?60cm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，超聲波裝置由環(huán)繞式超聲波換能器、電源、時(shí)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(jī)程序化設(shè)定，在O?800W之間能連續(xù)調(diào)節(jié);頻率為160KHz。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，紫外光發(fā)生器位于水槽下壁外圈，使用波長(zhǎng)為365nm，功率為200W。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，臭氧曝氣頭可通入臭氧的濃度為10-50mg/mL。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，循環(huán)水系統(tǒng)由四向閥、循環(huán)水栗、排水閥和水管組成；四向閥在內(nèi)腔下壁中心位置，與下水管道聯(lián)通，通過(guò)管道與水栗相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于果蔬清洗的超聲輔助紫外線、臭氧組合裝置，其特征在于，可視化操作界面外置于主體設(shè)備側(cè)面，并由10寸液晶大屏幕和高靈敏觸摸屏所構(gòu)成；通過(guò)可視化操作界面可實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲功率、間歇時(shí)間、紫外工作時(shí)間、反應(yīng)溫度進(jìn)行編程式控制，并能顯不內(nèi)水中殘留的農(nóng)藥量。
【文檔編號(hào)】A23N12/02GK205727947SQ201520886501
【公開(kāi)日】2016年11月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日
【發(fā)明人】唐少春, 李天煜, 張瑞琪, 游聆藝, 樊宗薦, 蔣翔
【申請(qǐng)人】南京大學(xué)