具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图2、图2A所示，本发明设计的一种利用大气压低温等离子体的射流单元与利用化学消毒液的涂覆单元相结合进行的食品外包装消毒装置，由包装箱传输单元2、图像与定位采集单元3、化学消毒液的涂覆单元4和大气压低温等离子体的射流单元 5构成。本发明可用于食品包装箱外表面病原微生物的消杀，也可用于其他包装箱外表 面病原微生物的消杀。

借助本发明设计的食品外包装消毒装置进行的消毒方法，先借助化学消毒液涂覆， 实现对包装箱底部面板的病原微生物的消杀，再借助大气压低温等离体射流的电子束， 实现对包装箱的上面板、前面板、后面板、左面板和右面板的五个方位的消杀。

本发明提出的大气压低温等离子体射流与化学消毒液涂覆相结合的食品外包装消毒 方法通过以下途径实现：

消毒装置由低温等离子体射流消毒单元和化学消毒单元两部分构成。其中，低温等 离子体射流消毒单元由通道式消毒机及外置的气体供给设备构成。化学消毒液消毒单元 由部分浸泡于消毒液的传送滚轮和消毒液储存容器组成。消毒作业时，包装箱先由传送滚轮传送至紧近通道式消毒机入口的液毒液消毒单元，对包装箱的底面进行消毒。具体 做法是，滚轮先旋转浸没于盛有化学消毒液的容器并粘附消毒液，然后利用滚轮旋转与 包装箱底面接触的机会，将滚轮表面粘附的消毒液涂覆到包装箱的底面，如此循环往复， 实现对所有通过消毒装置的包装箱进行底部面板消毒处理。兼顾包装箱底部消毒和减少 消毒液自然挥发的需求，滚轮宽度尺寸设计为600mm，即可以处理最大宽度为600mm 的包装箱。同时，滚轮一侧设置限位盖板，当包装箱宽度小于600mm时，限位盖板起 引导包装箱进入消毒区和减少消毒液自然挥发的双重作用。

离开化学消毒液消毒单元的包装箱被传送至低温等离子体射流消毒机，对包装箱的 顶面和侧面进行消毒。具体做法是，包装箱进入消杀机后，先利用测距仪检测射流模块与包装箱顶面和左、右两个侧面的距离，并借助定位调节机构使射流模块与包装箱顶面 和左、右两个侧面的距离维持在10mm至30mm之间。然后，开启气阀和高压供电 产生速度为1.0m/s至3.0m/s的低温等离子体射流，在10s至20s时间内，完成 对包装箱顶面和左、右侧面的消毒。然后，包装箱被另一组传送滚轮传送前行，此传送 滚轮与上一组传送滚轮成90℃。与上一组传送滚轮相类似，包装箱进入此传送滚轮之后， 也是先利用测距仪检测射流模块与包装箱左、右两个侧面(在上一组传送滚轮上为前、 后两个侧面)的距离，并借助定位调节机构使射流模块与包装箱顶面和左、右两个侧面 的距离维持在10mm至30mm之间。然后，开启气阀和高压供电产生速度为1.0m/s 至3.0m/s的低温等离子体射流，在10s至20s时间内，完成对包装箱左、右两个侧 面(在上一组传送滚轮上为前、后两个侧面)的消毒。

食品外包装箱1

在本发明中，为了清楚地说明对食品外包装箱1各个面板的消毒处理，将食品外包装箱1分为六个面板进行详细说明。如图2所示，食品外包装箱1上设有上面板、底部 面板、前面板、后面板、左面板和右面板。

包装箱传输单元2

在本发明中，参见图1所示的包装箱传输单元2，是用于将食品外包装箱1沿X轴 方向进行推进传送的机构。所述包装箱传输单元2至少包括有第一级传送带传输单元7 和第二级传送带传输单元6，且第一级传送带传输单元7与第二级传送带传输单元6的 结构是相同的。第一级传送带传输单元7安装于化学消毒液的涂覆单元4之前；第二级 传送带传输单元6安装于化学消毒液的涂覆单元4之后，且第二级传送带传输单元6的 上方安装有大气压低温等离子体的射流单元5。

进行消毒时，食品外包装箱1借助包装箱传输单元2实现沿X轴方向运动。

第一级传送带传输单元7

参见图2、图2A所示，第一级传送带传输单元7包括有第一电动机、第一工作皮 带、主动传送轮7A、从动传送轮7B、传送支架7C。第一电动机的输出轴上安装有主动 传送轮7A，主动传送轮7A与多个从动传送轮7B之间活动套接的是第一工作皮带，主 动传送轮7A与从动传送轮7B安装在传送支架7C上。在第一电动机的驱动下，带动主 动传送轮7A旋转，进而带动第一工作皮带转动，第一工作皮带的转动带动了多个从动 传送轮7B跟随运动，从而将食品外包装箱1运输至化学消毒液的涂覆单元4的入口处。

在本发明中，第一级传送带传输单元7选用西门子PLC1200多级传送带系统。

第二级传送带传输单元6

参见图2、图2A、图4所示，第二级传送带传输单元6包括有第二电动机、第二 工作皮带、主动传送轮6A、从动传送轮6B、传送支架6C。第二电动机的输出轴上安装 有主动传送轮6A，主动传送轮6A与多个从动传送轮6B之间活动套接的是第二工作皮 带，主动传送轮6A与从动传送轮6B安装在传送支架6C上。在第二电动机的驱动下， 带动主动传送轮6A旋转，进而带动第二工作皮带转动，第二工作皮带的转动带动了多 个从动传送轮6B跟随运动，经化学消毒液的涂覆单元4处理后的食品外包装箱1由第 二级传送带传输单元6进行运输。

在本发明中，第二级传送带传输单元6选用西门子PLC1200多级传送带系统。

图像与定位采集单元3

参见图1、图2、图2A所示，图像与定位采集单元3由摄像机3A和测距仪3B组 成。摄像机用于采集食品外包装箱1的图像信息。测距仪3B用于采集食品外包装箱1 在工作皮带上的工作位置信息。

在本发明中，第一级传送带传输单元7、化学消毒液的涂覆单元4、大气压低温等离子体的射流单元5和第二级传送带传输单元6上都分别安装有摄像机和测距仪。

化学消毒液的涂覆单元4

参见图2、图2A、图3所示，化学消毒液的涂覆单元4包括有第一醮药滚轮驱动 电机、第二醮药滚轮驱动电机、第一醮药滚轮4A、第二醮药滚轮4B和化学消毒液储存 容器4C。

第一醮药滚轮驱动电机的输出轴上安装有DA联轴器，所述DA联轴器的另一端安装在第一醮药滚轮4A的左端的端部。

第二醮药滚轮驱动电机的输出轴上安装有DB联轴器，所述DB联轴器的另一端安装在第二醮药滚轮4B的左端的端部。

化学消毒液储存容器4C一方面用于放置化学消毒液；另一方面用于安装和支撑第一醮药滚轮4A和第二醮药滚轮4B。

化学消毒液储存容器4C的一侧面板上设有DA轴承安装孔4C1和DC轴承安装孔4C3；DA轴承安装孔4C1中安装有DA深沟球轴承4A1，DA深沟球轴承4A1套接在 第一醮药滚轮4A的右端；DC轴承安装孔4C3中安装有DC深沟球轴承4A3，DC深 沟球轴承4A3套接在第二醮药滚轮4B的右端；

化学消毒液储存容器4C的另一侧面板上设有DB轴承安装孔4C2和DD轴承安装 孔4C4；DB轴承安装孔4C2中安装有DB深沟球轴承4A2，DB深沟球轴承4A2套接 在第一醮药滚轮4A的左端，且第一醮药滚轮4A的左端的端部通过联轴器与第一醮药滚 轮驱动电机的输出轴进行安装，实现第一醮药滚轮驱动电机驱动第一醮药滚轮4A旋转； DD轴承安装孔4C4中安装有DD深沟球轴承4A4，DD深沟球轴承4A4套接在第二醮 药滚轮4B的左端，且第二醮药滚轮4B的左端的端部通过联轴器与第二醮药滚轮驱动电 机的输出轴进行安装，实现第二醮药滚轮驱动电机驱动第二醮药滚轮4B旋转。

在本发明中，第一醮药滚轮驱动电机驱动第一醮药滚轮4A做旋转运动时，在第一醮药滚轮4A的外部会粘上化学消毒液；第二醮药滚轮驱动电机驱动第二醮药滚轮4B做 旋转运动时，在第二醮药滚轮4B的外部会粘上化学消毒液；粘有化学消毒液的第一醮 药滚轮4A和第二醮药滚轮4B与食品外包装箱1的底部面板接触，在电机带动醮药滚 轮推进的过程中达到对食品外包装箱1的底部面板的消毒。

本发明设计的化学消毒液的涂覆单元4中传送滚轮(第一醮药滚轮4A和第二醮药滚轮4B)的下半部分先浸没于盛有消毒液的化学消毒液储存容器4C中粘附消毒液。然 后，在滚轮驱动电机带动滚轮沿射流单元方向滚动推进包装箱向前运动的过程中，将消 毒液涂覆在包装箱的底部面板上。该消毒液的有效成分为过氧化氢、过氧乙酸、二氧化 氯、氧化电位水或次氯酸钠，溶剂为水。消毒液的浓度为1％～10％。

大气压低温等离子体的射流单元5

参见图2、图2A、图3、图4、图4A、图4B、图5、图5A、图5B所示，大气压 低温等离子体的射流单元5包括有外置的高压电源、外置的气源供给设备、射流上框架 5A、射流右框架5B、射流左框架5C和大气压低温等离子体射流集成化模块5D。射流 上框架5A、射流右框架5B和射流左框架5C的结构相同，且射流上框架5A、射流右 框架5B和射流左框架5C搭建为通道式结构。每一个射流框架的方格中都安装有大气压 低温等离子体射流集成化模块5D。

在本发明中，射流上框架5A、射流右框架5B、射流左框架5C和大气压低温等离 子体射流集成化模块5D安装在外壳体8内。外壳体8的进口端采用软质的片状塑料薄 板阻挡空气进入，外壳体8的出口端也设有片状塑料薄板。

外置的高压电源提供的是采用高频交流、正负直流或脉冲电源作为供电电源，将电 源的高压端接入高压放电反应器的放电极(即钨钢实心铁棒51A)进行气体放电。

外置的气源供给设备提供的气体种类为氩气、氮气或空气，通过放电区(即间隔腔51E)时，高压放电激活气体形成等离子体，因此放电区之后的气流为含有等离子体组 分的氩气、氮气或空气。

参见图4A所示，射流左框架5C上设有多个方格5C1，所述方格5C1用于安装大 气压低温等离子体射流集成化模块5D。

参见图5所示的大气压低温等离子体射流集成化模块5D的结构图，图中大气压低温等离子体射流集成化模块5D是在射流箱壳体5D1中阵列排布有多支介质阻挡放电反 应器51。

参见图5A所示的介质阻挡放电反应器51的结构图，图中，介质阻挡放电反应器 51包括有钨钢实心铁棒51A、石英管51B、接地铜管51C和固定铁片51D。钨钢实心 铁棒51A通过电缆与外置的高压电源连接。钨钢实心铁棒51A作为金属放电极。接地 铜管51C作为金属接地极。放电极设置在石英管51B的中心，接地极紧贴石英管51B 的外表面，气流从石英管内壁与放电极之间的间隔腔51E通过。介质阻挡放电反应器 51为针－环介质阻挡结构，即钨钢实心铁棒51A为针，钨钢实心铁棒51A与石英管51B 之间形成的间隔腔51E为环，介质阻挡放电反应器51的出口端为射流头，所述射流头 出现射的是等离子束流。

石英管51B上设有气源通孔51B1和EA中心通孔51B2。气源通孔51B1用于与 外部的气源供给设备通过软管连通。EA中心通孔51B2用于放置钨钢实心铁棒51A， 且钨钢实心铁棒51A与石英管51B之间有间隔腔51E。所述间隔腔51E用于传输气源。

接地铜管51C上设有EB中心通孔51C1。EB中心通孔51C1用于放置石英管51B， 且石英管51B的外壁与接地铜管51C的内壁贴合套接在一起。

固定铁片51D上设有EC中心通孔51D1。EC中心通孔51D1用于钨钢实心铁棒 51A的一端穿过。

在本发明设计的大气压低温等离子体的射流单元5为通道式，通道的顶面和左右侧 面设有多个相互独立供气、供电的大气压低温等离子体射流集成化模块5D，通道内也安装有摄像机、测距仪，用于观察和检测包装箱在通道内的状况(比如距离、速度)。射 流与大气相通，压力与大气几乎相同；等离子体产生于高压气体放电，温度与大气接近； 在高压放电产生的离子风和后续气流驱动作用下气流从放电区(即间隔腔51E)排出， 形成射流。经大气压低温等离子体射流集成化模块5D出射的射流保持与包装箱外表面 的距离在10mm至30mm之间。

为了更直观的了解本发明设计的大气压低温等离子体的射流单元5的结构，参见图 4B所示的箱式结构的大气压低温等离子体的射流单元5，图中，模块化的大气压低温等离子体射流集成化模块5D通过矩形支撑架50B进行安装，将摄像机50D的测距仪50E 也安装在矩形支撑架50B上，皮带50C置于下方，矩形支撑架50B的外部是箱式壳体 50A。高压电源为每个大气压低温等离子体射流集成化模块5D中的介质阻挡放电反应 器51中的钨钢实心铁棒51A提供高压电极电压。

配备降解臭氧的食品外包装消毒组合装置(简称折叠式消杀装置)

参见图6、图6A所示，在本发明中，为了实现大型场景下对大批量的食品外包装 箱进行无死角消杀，采用X轴段消杀单元与Y轴段消杀单元的折叠式分布的配备降解臭 氧的食品外包装消毒组合装置(简称折叠式消杀装置)。

所述的X轴段消杀单元由包装箱传输单元2、图像与定位采集单元3、化学消毒液的涂覆单元4和大气压低温等离子体的射流单元5构成。

所述的Y轴段消杀单元由臭氧分解催化单元9、Y轴向大气压低温等离子体射流单元10、气体净化单元11和Y轴向传送带传输单元12构成。所述的Y轴向大气压低温 等离子体射流单元10由射流框架10A和Y轴向大气压低温等离子体射流集成化模块 10D构成。

Y轴向大气压低温等离子体射流集成化模块10D与大气压低温等离子体射流集成化 模块5D的结构是相同的。

Y轴向传送带传输单元12与第一级传送带传输单元7的结构是相同的。

在X轴段消杀单元中的大气压低温等离子体的射流单元5和第二级滚轮传输单元6与Y轴段消杀单元的外部均设有外壳体8进行包围。射流上框架5A处的壳体部分与射 流上框架5A之间安装有横梁8A，利用横梁8A支撑起部分外壳体8。

本发明设计的折叠式消杀装置，为了节约占地面积，采用如图6、图6A所示的折 叠式分布。另一方面，为了防止大批量的食品外包装箱在无死角消杀过程中会产生臭氧， 为了避免臭氧污染，在外壳体8上设置了气体净化单元11，实现臭氧分解后的净化气体 通过外排管道11A排出。

本发明设计的折叠式消杀装置，为了保护食品外包装箱1在皮带传输过程中，不会离开第一级传送带传输单元7、第二级传送带传输单元6和Y轴向传送带传输单元12， 采用了两侧设置导送板的结构。A导送板13A与B导送板13B相对设置，C导送板13C 与D导送板13D相对设置。

气体净化单元11

参见图6、图6B、图6C所示，气体净化单元11包括有外排管道11A和气体净化 器11B。外排管道11A的一端固定安装在外壳体8上。气体净化器11B通过下翻边11B4 固定安装在外壳体8上。气体净化器11B置于外排管道11A内。

气体净化器11B由空心圆柱体11B1、过滤芯11B3、上纱网11B2和下纱网11B5 构成。过滤芯11B3置于上纱网11B2与下纱网11B5之间，且外部是空心圆柱体11B1。 所述的过滤芯11B3为活性炭制成的多孔结构体。

臭氧分解催化单元9

参见图6、图6A所示，臭氧分解催化单元9包括有由支撑框架9A和催化材料9B， 所述的催化材料9B置于支撑框架9A的每一个方格中。所述的催化材料9B为锂钾锰复 合氧化物催化剂。

应用本发明设计的折叠式消杀装置进行消杀作业的处理方法步骤有：

(A)，将食品外包装箱1放置于第一级传送带传输单元7的皮带上，且位于A导 送板13A与B导送板13B之间；

(B)，由第一级传送带传输单元7中的第一电动机驱动传送轮运动，使食品外包 装箱1被传输至化学消毒液的涂覆单元4；

食品外包装箱1在第一级传送带传输单元7中的运动通过摄像机和测距仪进行检测；

(C)，食品外包装箱1经过化学消毒液的涂覆单元4的醮药滚轮时，在食品外包 装箱1的底部面板上粘上消毒液；醮药滚轮在滚动过程中从化学消毒液储存容器中醮上 消毒液，包装箱1在醮药滚轮上方通过时，醮药滚轮上的化学消毒液被涂覆在包装箱1 的底面，从而实现对包装箱底面消杀。

(D)，食品外包装箱1经化学消毒液的涂覆单元4后进入到大气压低温等离子体 的射流单元5的入口处；在大气压低温等离子体的射流单元5内，左侧低温等离子体射 流模块与顶部低温等离子体射流模块可上下移动，右侧低温等离子体射流模块根据测距 仪测得的包装箱1宽度水平移动，使包装箱1左侧面与左侧低温等离子体射流模块、包 装箱1右侧面与右侧低温等离子体射流模块之间的距离维持在10～30mm，从而实现 对包装箱1两个侧面的消杀。与此同时，借助顶部测距仪检测包装箱1的高度，顶部低 温等离子体射流模块根据测距仪测得的包装箱1高度联动左侧低温等离子体射流模块和 顶部低温等离子体射流模块上下移动，使包装箱1顶面与顶部低温等离子体射流模块之 间的距离维持在10～30mm，从而实现对包装箱1顶面的消杀。

(E)，在第二级传送带传输单元6的作用下将包装箱1A送入Y轴向传送带传输 单元12，Y轴向传送带传输单元12与第二级传送带传输单元6之间成90℃。因此，原 来包装箱1的前、后两个面转变为左、右两个侧面。类似地，Y轴向传送带传输单元12 将组合消毒后食品外包装箱1A传递到C导送板13C和D导送板13D之间，借助D导 送板13D将包装箱1推向C导送板13C。

(F)，Y轴向传送带传输单元12将组合消毒后食品外包装箱1A送至测距仪位置， 利用测距仪确定已旋转90℃的组合消毒后食品外包装箱1A的宽度。

(G)，Y轴向传送带传输单元12将组合消毒后食品外包装箱1A往前传递，在臭 氧分解催化单元9与Y轴向大气压低温等离子体射流单元10的作用下，实现对旋转90 ℃之后组合消毒后食品外包装箱1A两个侧面的消杀。

如此包装箱连续不断地送行消毒，借助大气压低温等离子体射流与化学涂覆相结合 的方法，可实现包装箱全部6个面的无死角消杀。

实施例1

实施例1为图4、图4B所示的一种低温等离子体射流的食品外包装直通式消杀装置，由包装箱传输单元2、图像与定位采集单元3、化学消毒液的涂覆单元4和大气压 低温等离子体的射流单元5构成。包装箱传输单元2选用电机驱动滚轮带动皮带传输方 式进行运输包装箱，化学消毒液的涂覆单元4选用敷毡滚轮。实施例1采用低温等离子 体射流结合底面涂刷化学药剂的消杀方式，即利用敷毡滚轮在下部涂刷消毒液，实现箱 体底面消杀，消杀机架腔体的顶面和侧面布置了多个大气压低温等离子体射流集成化模 块5D，每个模块由多个射流头并联交错排列。

实际工作时，利用摄像机与测距仪达到对包装箱位置的监控。顶部射流模块的上下 位置和侧面射流模块的水平位置，依据等离子体射流长度来调节，以确保射流头尽可能靠近消杀对象，实现有效消杀。射流头采用针－环介质阻挡结构，介质阻挡材质为石英 管(外径13mm，内径10mm)，高压电极采用钨钢实心铁棒(直径6mm)，低压电极 采用打孔铜板，介质材料从打孔铜板中穿过。每个射流模块中包含25个射流头(5×5)， 各射流头间距为3mm。使用高压交流电源作为供电电源，使用氩气作为载气，单管氩气 流量为4L/min，高压电极电压为8kV，可实现等离子体射流长度为30mm。不同形状 的冷链食品经过消杀装备后，病原微生物的消杀效率可达到100％。

参见图7所示，大肠杆菌经过24小时培养形成，采用本发明实施例1的装置进行 消杀2s处理，对大肠杆菌的去除率达到100％。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于：

射流头采用环－环介质阻挡结构，介质阻挡材质为石英管(外径5mm，内径3mm)，高压电极和低压电极均采用打孔铜板，其中高压电极位于靠近气源端，石英管从两个铜 板中穿过并固定在射流模块中。每个射流模块中包含25个射流头(5×5)，各射流头间 距为3mm。使用高压脉冲电源作为供电电源，使用氩气作为载气，单管氩气流量为 4L/min，高压电极电压为20kV，输出电源频率为10kHz，可实现等离子体射流长度 为30mm。不同形状的冷链食品经过消杀装备后，病原微生物的消杀效率可达到100％。

实施例3

实施例1为图6所示的一种低温等离子体射流的食品外包装折叠式消杀装置，由包装箱传输单元2、图像与定位采集单元3、化学消毒液的涂覆单元4、大气压低温等离子 体的射流单元5、臭氧分解催化单元9、Y轴向大气压低温等离子体射流单元10、气体 净化单元11和Y轴向传送带传输单元12构成。包装箱传输单元2选用电机驱动滚轮带 动皮带传输方式进行运输包装箱，化学消毒液的涂覆单元4选用敷毡滚轮。实施例3采 用低温等离子体射流结合底面涂刷化学药剂的消杀方式，即利用敷毡滚轮在下部涂刷消 毒液，实现箱体底面消杀，消杀机架腔体的顶面和侧面布置了多个大气压低温等离子体 射流集成化模块5D，每个模块由多个射流头并联交错排列。

实施例3传送式机架系统分为前后两段式，具有可实现包装箱翻转的流转机械。第一段采用全低温等离子体射流消杀包装顶面和侧面。翻转后，第二段消杀未被消杀过的 包装底面。实施例3取消了消毒液槽和敷毡滚轮，使用高压脉冲电源作为供电电源，使 用氩气作为载气，单管氩气流量为2L/min，高压电极电压为20kV，输出电源频率为 10kHz，可实现等离子体射流长度为30mm。不同形状的冷链食品经过消杀装备后，病 原微生物的消杀效率可达到100％。

参见图8所示，金黄色葡萄球菌经过24小时培养形成，采用本发明实施例3的装 置进行消杀2s处理，对金黄色葡萄球菌去除率达到100％。

实施例4：

实施例4与实施例3的区别在于：

射流头采用板－板介质阻挡结构，放电产生等离子的形式为沿面放电，介质阻挡材 质为石英板(厚3mm，长150，宽25)，高压电极和低压电极均采用铜板，石英板与 低压电极贴附，高压电极与石英板的距离为3mm，外部采用聚四氟乙烯材料进行绝缘封 装。使用高压脉冲电源作为供电电源，使用氩气作为载气，单射流头氩气流量为6L/min， 高压电极电压为20kV，输出电源频率为10kHz，可实现等离子体射流长度为30mm。 不同形状的冷链食品经过消杀装备后，病原微生物的消杀效率可达到100％。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以对本 发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。