一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌方法技术

本发明专利技术提出了一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌方法，基于一清洗杀菌装置，该装置包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；该方法包括以下步骤：步骤一、喷淋漂洗；步骤二、微纳米氧化性气核与溶液充分混合；步骤三、超声波协同氧化性气核清洗灭菌处理；步骤四、溢水口排污；步骤五、二次喷洗；步骤六、清洗完成。本发明专利技术的清洗灭菌工艺可有效融合微纳米氧化性气核灭菌和超声波灭菌清洗，使处理效果更彻底，不仅能有效清油去污，还能去除果蔬表面的残留农药，杀灭细菌，微纳米气核为超声空化作用提供了更多的气泡核，有效降低了液体的空化阈值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌方法
本专利技术涉及功率超声波应用
，特别涉及一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌方法。
技术介绍
超声波清洗已广泛应用于诸多领域，特别是对于一些表面比较复杂的工件，例如一些表面凹凸不平、有盲孔的机械零部件，再例如一些特别小而对清洁度有较高要求的产品，如：钟表和精密机械的零件、电子元器件、电路板组件等，使用超声波清洗能使这些工件或产品的清洁度达到很理想的效果。此外，超声波也是一种有效的辅助灭菌方法，已经成功用于废水处理、饮用水消毒等领域，在液体食品灭菌中的应用也有较多的应用，如啤酒、橙汁、酱油等。一般认为，超声波具有的清洗和杀菌效力主要由其产生的空化作用所引起的。超声波处理过程中，当高强度的超声波在液体介质中传播时，产生纵波，从而产生交替压缩和膨胀的区域，这些压力改变的区域易引起空穴现象，并在介质中形成微小气泡核。微小气泡核在绝热收缩及崩溃的瞬间，会瞬间产生高温高压和微射流。空化泡溃灭的微射流不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的。这种高温高压效应，也会使液体中某些细菌和病毒中的蛋白失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破损。然而，单一的超声清洗灭菌存在作用范围有限，清洗灭菌不彻底等问题。研究表明，在超声清洗灭菌过程中，通入臭氧等气体可有效提高清洗灭菌效果，但仍存在清洗灭菌效率低、不彻底、能量损耗大等问题。目前，超声设备中加入普通的臭氧等气泡直径一般在0.5mm～5mm，为毫米量级的大气泡，在超声场作用下，该类气泡以发生稳态空化为主，气泡在水中持续震荡，阻碍了声能量的传播，同时，气泡的振动也会消耗声能量。另一方面，超声辐射下会增加氧化性气泡上升的速度，气泡上升在液体表面破裂，带走了大量的声能量。因此，在超声场中加入普通的气泡会增加声能损耗，削弱超声空化效应。此外，超声波清洗时会使水温升高，气体在水中的溶解度降低，提高了液体的空化阈值。另外，超声辐射会加速气泡上升并在液体表面破灭逸散，导致灭菌气泡在液体中的作用时间减少，在一定程度上削弱灭菌作用。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提出一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌方法，基于一清洗杀菌装置，该装置包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；其中，微纳米氧化性气核发生系统包括氧化性气体供给模块、其他气体供给模块、气体浓度混合与控制模块、微纳米气泡发生模块；超声波系统包括超声波换能器和超声波发生模块，超声波换能器粘贴在灭菌清洗槽底部，并通过电线与超声波发生模块连接；气体浓度混合与控制模块的进气口与氧化性气体供给模块和其他气体供给模块的出气口通过输气管相连接，气体浓度混合与控制模块将氧化性气体与空气或者其他气体混合产生具有所需浓度的氧化性气体流，气体浓度混合与控制模块的出气口通过输气管与微纳米气泡发生模块连接；微纳米气泡发生模块分别通过液体管道和气液混合体管道与灭菌清洗槽连接，液体管道口设置在清洗槽侧壁底部，气液混合体管道口设置在清洗槽侧壁上侧；灭菌清洗槽内的液体通过液体管道输出到微纳米气泡发生模块，微纳米气泡发生模块通过气液混合体管道向灭菌清洗槽输出含有微纳米气泡的气液混合液；灭菌清洗槽侧壁上设置喷头，由进水电磁阀控制喷水；排水口设置在灭菌清洗槽底部，由出水电磁阀控制排水；灭菌清洗槽侧壁上还设置有液位传感器，用于监测水位高度，将水位信息传送到控制系统；控制系统对超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统以及进出水系统进行控制；所述微纳米气泡发生模块生成的微纳米气核的粒径小于10um，所述氧化性气体供给模块供应单一氧化性气体或者多种氧化性气体的混合气体，所述其他气体供给模块供应空气、或者单一惰性气体、或者多种惰性气体的混合气体、或者空气与一种或多种惰性气体的混合气体；所述方法利用超声空化效应和超声波引起的高速振荡以及氧化性微纳米气核进行清洗灭菌操作，包括以下步骤：步骤(一)，控制进水电磁阀和出水电磁阀开启，超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统不开启，在水压作用下，灭菌清洗槽壁上配置的喷头对清洗物进行喷淋漂洗；步骤(二)，出水电磁阀关闭，进水电磁阀继续开启，液位传感器检测到指定液位时，关闭进水电磁阀，开启微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口，在预设时间内循环处理灭菌清洗槽内的溶液，实现微纳米氧化性气核与溶液充分混合；步骤(三)，当灭菌清洗槽内溶液的氧化性气体含量达到指定要求后，启动超声波发生模块，同时保持微纳米氧化性气核发生系统开启，循环处理槽内溶液，维持溶液中的气体含量；超声空化和微纳米氧化性气核协同作用，达到预设时间后，关闭超声波发生模块和微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口；步骤(四)，打开进水电磁阀，喷头向灭菌清洗槽中喷入干净水源，液位升高后将漂浮在液面上的污物从溢流口直接排出；步骤(五)，打开出水电磁阀开始排水，同时保持进水电磁阀开启，进行二次喷淋漂洗；步骤(六)，第二次喷淋漂洗结束，进水电磁阀关闭，清洗完成。可选地，在所述步骤(一)之前，需要提前在所述控制系统上设定喷淋漂洗时间、微纳米氧化性气核与溶液充分混合时间、超声波协同氧化性气核清洗灭菌处理时间、溢水口排污时间和二次喷淋时间，以及处理过程中的液位高度。可选地，所述步骤(二)中，微纳米氧化性气核与溶液混合时间需根据槽内溶液的体积、微纳米气泡发生模块的循环速度以及溶液中所需的氧化性气体浓度共同确定。可选地，所述步骤(二)中，还包括：采用0.5mm～5mm大气泡对灭菌清洗槽供应第一预设时间，第一预设时间是所述预设时间总用时的20％～40％，然后，微纳米气泡发生模块再产生微纳米气核对灭菌清洗槽供应第二预设时间，第一预设时间与第二预设时间之和是所述预设时间的总用时。可选地，当需要产生0.5mm～5mm大气泡时，控制系统控制微纳米气泡发生模块停止对氧化性气体流与液体切割，通过气体供给部进入到微纳米气泡发生模块的气体流与通过液体管道进入到微纳米气泡发生模块的液体流混合后，直接通过气液混合体管道输送到灭菌清洗槽中。可选地，当需要产生0.5mm～5mm大气泡时，将气体浓度混合与控制模块的输出口通过输气管直接连接到灭菌清洗槽，直接对清洗液输入氧化性气体流。可选地，所述方法还包括多种清洗灭菌处理模式；模式一：关闭微纳米气泡发生模块，单独进行超声波清洗灭菌处理；模式二：同时开启微纳米气泡发生模块和超声波发生模块，进行超声波协同微纳米氧化性气核清洗灭菌处理；模式三：关闭超声波发生模块，单独进行微纳米氧化性气核灭菌处理；根据需求，选择单一的处理模式；或者，选择三种处理模式依次进行，并控制三种模式处理的时间和顺序；或者，选择模式一和模式三交替进行。可选地，所述模式三中，还包括毫米级氧化性气核与微纳米氧化性气核交替灭菌处理，产生0.5mm～5mm大气泡对灭菌清洗槽供应第三预设时间，第三预设时间是模式二总用时的20％～40％，然后，微纳米气泡发生模块再产生微纳米气核对灭菌清洗槽供应第四预设时间，第三预设时间与第四预设时间之和是所述模式二的总用时。可选地，在所述步骤(三)后，若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌方法，其特征在于，基于一清洗杀菌装置，该装置包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；其中，微纳米氧化性气核发生系统包括氧化性气体供给模块、其他气体供给模块、气体浓度混合与控制模块、微纳米气泡发生模块；超声波系统包括超声波换能器和超声波发生模块，超声波换能器粘贴在灭菌清洗槽底部，并通过电线与超声波发生模块连接；气体浓度混合与控制模块的进气口与氧化性气体供给模块和其他气体供给模块的出气口通过输气管相连接，气体浓度混合与控制模块将氧化性气体与空气或者其他气体混合产生具有所需浓度的氧化性气体流，气体浓度混合与控制模块的出气口通过输气管与微纳米气泡发生模块连接；微纳米气泡发生模块分别通过液体管道和气液混合体管道与灭菌清洗槽连接，液体管道口设置在清洗槽侧壁底部，气液混合体管道口设置在清洗槽侧壁上侧；灭菌清洗槽内的液体通过液体管道输出到微纳米气泡发生模块，微纳米气泡发生模块通过气液混合体管道向灭菌清洗槽输出含有微纳米气泡的气液混合液；灭菌清洗槽侧壁上设置喷头，由进水电磁阀控制喷水；排水口设置在灭菌清洗槽底部，由出水电磁阀控制排水；灭菌清洗槽侧壁上还设置有液位传感器，用于监测水位高度，将水位信息传送到控制系统；控制系统对超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统以及进出水系统进行控制；所述微纳米气泡发生模块生成的微纳米气核的粒径小于10um，所述氧化性气体供给模块供应单一氧化性气体或者多种氧化性气体的混合气体，所述其他气体供给模块供应空气、或者单一惰性气体、或者多种惰性气体的混合气体、或者空气与一种或多种惰性气体的混合气体；所述方法利用超声空化效应和超声波引起的高速振荡以及氧化性微纳米气核进行清洗灭菌操作，包括以下步骤：步骤(一)，控制进水电磁阀和出水电磁阀开启，超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统不开启，在水压作用下，灭菌清洗槽壁上配置的喷头对清洗物进行喷淋漂洗；步骤(二)，出水电磁阀关闭，进水电磁阀继续开启，液位传感器检测到指定液位时，关闭进水电磁阀，开启微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口，在预设时间内循环处理灭菌清洗槽内的溶液，实现微纳米氧化性气核与溶液充分混合；步骤(三)，当灭菌清洗槽内溶液的氧化性气体含量达到指定要求后，启动超声波发生模块，同时保持微纳米氧化性气核发生系统开启，循环处理槽内溶液，维持溶液中的气体含量；超声空化和微纳米氧化性气核协同作用，达到预设时间后，关闭超声波发生模块和微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口；步骤(四)，打开进水电磁阀，喷头向灭菌清洗槽中喷入干净水源，液位升高后将漂浮在液面上的污物从溢流口直接排出；步骤(五)，打开出水电磁阀开始排水，同时保持进水电磁阀开启，进行二次喷淋漂洗；步骤(六)，第二次喷淋漂洗结束，进水电磁阀关闭，清洗完成。...

【技术特征摘要】
1.一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌方法，其特征在于，基于一清洗杀菌装置，该装置包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；其中，微纳米氧化性气核发生系统包括氧化性气体供给模块、其他气体供给模块、气体浓度混合与控制模块、微纳米气泡发生模块；超声波系统包括超声波换能器和超声波发生模块，超声波换能器粘贴在灭菌清洗槽底部，并通过电线与超声波发生模块连接；气体浓度混合与控制模块的进气口与氧化性气体供给模块和其他气体供给模块的出气口通过输气管相连接，气体浓度混合与控制模块将氧化性气体与空气或者其他气体混合产生具有所需浓度的氧化性气体流，气体浓度混合与控制模块的出气口通过输气管与微纳米气泡发生模块连接；微纳米气泡发生模块分别通过液体管道和气液混合体管道与灭菌清洗槽连接，液体管道口设置在清洗槽侧壁底部，气液混合体管道口设置在清洗槽侧壁上侧；灭菌清洗槽内的液体通过液体管道输出到微纳米气泡发生模块，微纳米气泡发生模块通过气液混合体管道向灭菌清洗槽输出含有微纳米气泡的气液混合液；灭菌清洗槽侧壁上设置喷头，由进水电磁阀控制喷水；排水口设置在灭菌清洗槽底部，由出水电磁阀控制排水；灭菌清洗槽侧壁上还设置有液位传感器，用于监测水位高度，将水位信息传送到控制系统；控制系统对超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统以及进出水系统进行控制；所述微纳米气泡发生模块生成的微纳米气核的粒径小于10um，所述氧化性气体供给模块供应单一氧化性气体或者多种氧化性气体的混合气体，所述其他气体供给模块供应空气、或者单一惰性气体、或者多种惰性气体的混合气体、或者空气与一种或多种惰性气体的混合气体；所述方法利用超声空化效应和超声波引起的高速振荡以及氧化性微纳米气核进行清洗灭菌操作，包括以下步骤：步骤(一)，控制进水电磁阀和出水电磁阀开启，超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统不开启，在水压作用下，灭菌清洗槽壁上配置的喷头对清洗物进行喷淋漂洗；步骤(二)，出水电磁阀关闭，进水电磁阀继续开启，液位传感器检测到指定液位时，关闭进水电磁阀，开启微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口，在预设时间内循环处理灭菌清洗槽内的溶液，实现微纳米氧化性气核与溶液充分混合；步骤(三)，当灭菌清洗槽内溶液的氧化性气体含量达到指定要求后，启动超声波发生模块，同时保持微纳米氧化性气核发生系统开启，循环处理槽内溶液，维持溶液中的气体含量；超声空化和微纳米氧化性气核协同作用，达到预设时间后，关闭超声波发生模块和微纳米氧化性气核发生系统及相应的气液混合体管道口；步骤(四)，打开进水电磁阀，喷头向灭菌清洗槽中喷入干净水源，液位升高后将漂浮在液面上的污物从溢流口直接排出；步骤(五)，打开出水电磁阀开始排水，同时保持进水电磁阀开启，进行二次喷淋漂洗；步骤(六)，第二次喷淋漂洗结束，进水电磁阀关闭，清洗完成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(一)之前，需要提前在所述控制系统上设定喷淋漂洗时间、微纳米氧化性气核与溶液充分混合时间、超声波协同氧化性气核清洗灭菌处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗波，高田田，刘晓杨，雷宇奇，赵佳伟，王延奎，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37