CN103884147B - 一种具有消毒和保鲜功能的低温保藏设备 - Google Patents

Abstract

本低温保藏设备包括低温保藏空间11，12，13.电子发射组件2、致冷系统、电气系统及箱体或壳体。电子发射组件发射电子形成一定密度荷负电纳米粒子，保藏空间处于消毒状态；附着于保藏物表面的荷负电纳米粒子与水分子结合，在保藏物表面形成水化膜，保持了保藏物水份，并杀灭保藏物表面细菌和病毒，保持了保藏物的新鲜和提高保藏时间；将现低温保藏设备保藏温度提高，降能耗，并可根据实际需要选择最合适温度，由于提高了保藏温度，更有利于选择不会对大气臭氧层造成破坏的致冷剂。可将低温保藏设备和各种不同温度消毒设备一体化。对现有各种低温保藏设备参数，结构及其整体布局进行根本的变革，实现节能、环保和提高性能，并能开拓各个领域用途。

Description

一种具有消毒和保鲜功能的低温保藏设备

技术领域

本发明涉及一种低温保藏设备，尤其涉及一种既具有消毒功能、又能对存储的物品具有保鲜的功能；因用了荷负电纳米粒子所以能在生活、医疗，食品、科技、工农生产等多个领域实现多种用途和功效的低温保藏设备。

背景技术

目前全世界所使用的各类低温保藏设备，包括家用冰箱、冷冻、冷藏库、各种低温储运、销售用的低温保藏设备以及在医疗领域、工、农业生产、科学研究所采用的低温保藏设备，其作用是：在低温下造成部分细菌的死亡；同时利用低温保藏来控制和抑制保藏物中细菌的生长和繁殖。但是，实质上在低温保藏的物品中，仍存在大量的细菌，有些低温微生物甚至在负20℃以下，仍能生长繁殖，例如在冷冻区保存的各种肉制品，仍有可能被嗜冷细菌和嗜冷霉菌的繁殖引起变质，从而缩短这些食品的保存期。除此之外，目前所有低温保藏设备还存在两个方面的问题，一是冷冻物造成冰晶体直接破坏食物的营养和口感；二是冷藏物水份的流失也直接造成营养成分被破坏和口感下降。例如蔬菜和水果在普通低温设备——冰箱中保藏时，由于水份的流失和细菌大量繁殖，保存期短。为此，采用简单、安全、可靠的方法，克服目前低温保藏存在的问题，就成为低温保藏设备发展最重要的问题。

发明内容

本发明的目的就是：创造出一种对保藏空间消毒；使保藏物保存的时间延长，避免营养流失，并能保持食品的新鲜和口感。由于这种新型保藏设备具有消毒功能，从而在家庭生活以及医学领域、工、农业生产和各项科学研究领域中发挥更大的作用，使低温保藏设备实现多种用途的目的。

虽然在“荷负电钠米粒子产生装置和方法”的专利中提到荷负电纳米粒子能使细菌和病毒消亡，但将荷负电纳米粒子引入到一个新的领域——食品工艺学及低温保藏领域，则完全是两回事，首先要回答将荷负电纳米粒子引入到低温保藏设备能起到什么作用？这些作用是否克服和改善了目前世界上低温保藏设备存在的问题？进而需要回答，在低温保藏设备的保藏空间中荷负电纳米粒子密度达到多少值才能对低温保藏空间消毒和对保藏物起到灭菌和保鲜作用？根据不同的低温保藏设备或装置采用怎样的结构布局、工作参数才能使低温保藏设备或装置达到消毒和保鲜的要求？这些问题得到回答，才能创造出具有消毒和保鲜功能的低温保藏设备。这些问题不仅仅在“荷负电纳米粒子产生装置和方法”的专利中没有回答，目前世界上没有任何资料和实践提及将荷负电纳米粒子引入到低温保藏设备中，提高低温保藏设备的功能，必须依靠创新实践的研究，才能回答上述问题。

本发明是这样实现的：本发明将荷负电纳米粒子引入低温保藏设备中，这种低温保藏设备由隔热保温材料组成，各类移动式或固定式设备中的各种温度的保藏空间、致冷系统、电子发射组件、电气系统及箱体或壳体组成。在低温保藏空间引入电子发射组件，它由电子发射极、发射窗、外壳及相应的各种零件组成，并通过导线与其相关的电源和控制部件相连，这些相关的电源和控制部件是电气系统的一个组成部分。

电子发射组件中的电子发射极是相对于保藏设备之外的地电位、唯一的和具有一定电位的电极，只对低温保藏空间发射电子；电子发射极可以由单个或多个同电位电极组成；电子发射极可以用不同的材料(如用各种金属或合金或碳素材料或复合材料或其它发射电子的材料)做成；电子发射极可以由各种不同的形状(如针状、尖锐状、丝状、棒状、锯齿状、板状等)组成；电子发射极可以根据需要，设计成不同的结构和尺寸，而具有不同的电位，相对于设备之外的地电位，电子发射极的电位处于负2kv至负35kv之间。电子发射组件中的电子发射极发射的电子与保藏空间中的氧分子、二氧化碳分子、水蒸气分子或与这些分子组成的分子团或与这些分子和空气中的其它分子组成的纳米级分子团相结合，形成荷负电纳米粒子，分布于保藏空间；根据低温保藏空间不同的容积、形状和尺寸以及具有不同温度的低温保藏空间，布局不同数量的电子发射组件以及布局不同结构、形状和尺寸的电子发射组件；各自独立的低温保藏空间充满的荷负电纳米粒子的密度达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³，相应的保藏空间处于消毒状态。使低温保藏空间充满一定密度的荷负电纳米粒子，被保藏的物品处于充满荷负电纳米粒子环境的包围之中。所述的电子发射组件，根据低温保藏设备的需要以及低温保藏空间的结构、尺寸和形状，配置不同数量、结构和尺寸的电子发射组件。所述的电子发射极发射电子在保藏空间形成荷负电纳米粒子，以一定密度分布于低温保藏空间和作用于保藏物表面，使保藏空间处于消毒状态；同时荷负电纳米粒子与保藏物表面的水分子结合，在保藏物表面形成水化膜，保持了保藏物的水份；附着于保藏物表面的荷负电纳米粒子杀灭保藏物表面的细菌和病毒。根据实际需求和应用领域并结合保藏设备的致冷剂，选择保藏设备的最佳参数、温度及其容积、结构和尺寸的组合，适应日常生活、医疗、食品、科研、工、农生产各领域制成各种特殊的、专用的、不同温度、不同结构的低温保藏设备达到降低能耗，延长低温保藏时间的目的。

本发明相较于现有技术的积极效果在于：低温保藏空间是消毒空间；降低了保藏物水份的流失，改善保藏物的营养和口感；杀灭保藏物表面的细菌和病毒。由于同时对低温保藏空间及保藏物实现了上述三个综合作用，保藏空间的温度不再受上述主要因素的限制，可以重新匹配各类保藏物保藏空间的温度，并相应提高各类保藏物保藏空间的温度，并且可以根据实际需要选择最合适的温度，从而降低保藏设备的能耗；由于提高了低温保藏空间的温度，更有利于低温保藏设备选择无氟、安全、低廉的新致冷剂。

研究表明，电子发射组件采用隧道效应发射电子，与目前的低温保藏设备相匹配，是最适用的技术。在保藏空间充满的荷负电纳米粒子密度达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³相应的保藏空间处于消毒状态；由于附着于保藏物表面的荷负电纳米粒子具有结合力，吸引着保藏物表面的水分子，附着在其周围，这是一种特殊的水合现象，使水分子在保藏物的表面形成水化膜，不易受温度的影响而轻易移动，能很好的保持保藏物表面的水份；附着于保藏物表面的荷负电纳米粒子，同时杀灭保藏物表面的细菌和病毒。根据低温保藏空间的容积、形状和尺寸布局不同结构和数量的电子发射组件，使各自独立的低温保藏空间充满的荷负电纳米粒子的密度达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³。现在电子发射组件的能耗低于3瓦(W)，这个能耗主要是电子线路元件的损耗，进一步技术改进，还将大大降低这个能耗值。

带有电子发射组件的低温保藏设备，保藏空间为消毒区，荷负电纳米粒子不仅不污染环境，与之相反，有益人体健康。小于等于10⁸个/cm³的空间内是消毒无菌区；荷负电纳米粒子与保藏物表面的水分子相结合，在保藏物表面出现水化膜现象，这些水分子不易受周围温度的变化而任意移动或蒸发，将冷藏空间的温度从4℃至5℃提高到6℃至9℃仍能很好地保持各种保藏实物的水份，直接影响各种食物的保鲜效果，其保鲜效果超过目前市售冰箱带有负3℃至0℃的保藏容积区，同时还进一步增加了食品保鲜时间。

例如冰箱冷冻室分别为负5℃和负12℃两个保藏空间，可以根据不同的物品和情况，分别存放于不同温度的冷冻空间中，已经冷冻的食品(包括各种肉)或冰激凌等食品可以改放或直接存放于负5℃冷冻空间，新的需要冷冻的食品放入负12℃冷冻空间冷冻。虽然取消了速冻和深冻，带有电子发射组件的冷藏空间，新鲜食品进入无菌保藏空间，在冷冻的过程中食品表面已经被灭菌，其保鲜和保藏效果仍然大大优于目前市售的各式冰箱。

带有电子发射组件的冰箱，由于提高了冷藏空间和冷冻空间的温度，能耗至少比市售冰箱低30％以上，由于低温冷藏设备温度提高，也更有利选择新的冰箱或其它低温冷藏设备的致冷剂，为进一步消除碳化物对大气臭氧层的破坏做出贡献。

附图说明

图1是本发明在家用冰箱中带有电子发射组件的剖面结构示意图。

图2是本发明在车载低温冷藏设备中带有电子发射组件的剖面结构示意图。

图3是本发明在大型冷藏库中带有电子发射组件的剖面结构示意图。

具体实施方式：

图1所示的本发明在家用冰箱中带有电子发射组件的剖面结构示意图，与现有市售冰箱不同的是在冷冻和冷藏室都增加了电子发射组件2，带有电子发射组件2的冰箱，有电子发射极发射的电子在保藏空间形成荷负电纳米粒子，荷负电纳米粒子能杀灭细菌和病毒，在荷负电纳米粒子密度达到大于5×10³个/cm³。冰箱的冷冻区11是负8℃至负12℃，冷冻区12是负5℃，冷藏保鲜区13是6℃至9℃；由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器等组成的冰箱致冷系统和冰箱电气系统。由于电子发射组件的发射窗面积在几百立升的冰箱容积中，占有冰箱独立保藏的空间小于0.2升，而且位置都处于保藏空间的角上，只要设计的位置适当，不会造成保藏空间使用的任何影响。图1中可以将低温保藏空间同时作为消毒箱使用，也可将其作为保藏设备和消毒设备一体化的例证，也可以改变保藏空间的温度，使之成为特殊的、专用的消毒箱。

目前市售冰箱冷藏区的温度在4℃至5℃左右，有的冰箱还设有负3℃至0℃保鲜区，由于无灭菌功能，各种食品、蔬菜、水果在保藏区内仍然会引起细菌繁殖，造成各种食品的变质。即使在负18℃至负24℃的冷冻区保存的食物如各种肉和冷冻食品仍然会受嗜冷细菌包括各种嗜冷霉菌的繁殖作用而变质，缩短保藏时间。

图2是本发明在车载低温冷藏设备中带有电子发射组件的剖面结构示意图。它由冷藏或冷冻保藏空间1、电子发射组件2、致冷系统、电气系统、动力系统组成。由于通常的低温保藏空间容积小于50M³至80M³，最大尺寸小于6米，只需配置一台电子发射组件2，如果冷藏车保藏空间1分为冷冻和冷藏两部分，也可分别各装一组电子发射组件2，发射窗面可减小，并用一套电源供给两组电子发射组件2的电子发射极，使各自的保藏空间1荷负电纳米粒子密度达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³，就能达到前面所叙述的功效。

如图3所示的本发明在大型冷藏库中带有电子发射组件的剖面结构示意图。冷藏空间1的尺寸为长24米×宽12米×高4米，在保藏空间宽12米的两侧各布局8台共16台电子发射组件2，可共用一套电源供电；每台电子发射组件2发射窗面的面积小于25×50cm²，使冷藏库保藏空间1荷负电纳米粒子密度达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³就能达到前述的低温保藏功效。

综上说明低温保藏箱、保藏车和保藏库可以布局不同的电子发射组件2的结构和数量，就能实现本发明的目的。保藏空间最大尺寸小于6米和低温保藏空间容积不超过50M³至80M³布局一台电子发射组件2；电子发射组件2发射窗面积小于25×50cm²。对于低温保藏空间远小于50M³的家用电冰箱，可以减小电子发射组件2发射窗面的尺寸和同电位电极的数量。电子发射组件2的电气零部件与低温保藏设备的其它电气很容易匹配组合成为可靠的整体。由于低温保藏空间是消毒空间，可将低温保藏设备同时作为消毒箱或消毒柜或将保藏空间1作为消毒空间使用；或制成各种特殊的、专用的、不同温度和不同结构的消毒保藏设备，应用于日常生活、医疗、食品、科研、工农业生产等多个领域，实现多种用途和功效。

由于本发明的低温保藏空间处于消毒状态；保藏物表面形成水化膜；附着于保藏物表面的荷负电纳米粒子同时杀灭保藏物表面的细菌和病毒。从而使低温保藏空间的温度不再主要受上述因素的限制，可以更多的根据实际需要，并结合保藏设备所选用的致冷剂，选择最佳低温保藏设备的参数、温度和容积、结构的组合。对现有的低温保藏设备进行根本的变革，并达到实现降低能耗，全面提高低温保藏设备性能和实现绿色环保的综合目标。

Claims (3)

1.一种具有消毒和保鲜功能的低温保藏设备，它由隔热保温材料制成，各类移动式或固定式设备中的不同温度的低温保藏空间、制冷系统、电子发射组件、电气系统及箱体或壳体组成，其特征在于：在各种温度的低温保藏空间均配置有相应的电子发射组件；每组电子发射组件包括电子发射极、发射窗、外壳并通过导线与相关电源和控制部件相连；所述的电子发射极是相对于低温保藏设备之外的地电位唯一的和具有一种电位的电极，处于负2KV至负35KV之间；所述的电子发射极由单个或多个同电位电极组成，通过隧道效应只对相应的低温保藏空间发射电子。

2.如权利要求1所述的低温保藏设备，其特征在于：所述的电子发射组件中的电子发射极用金属或碳素或复合材料制成尖锐状或锯齿状或板状。

3.如权利要求1或2所述的低温保藏设备，其特征在于：根据低温保藏空间的容积、形状和尺寸以及具有不同温度的低温保藏空间，布局不同数量的电子发射组件，其中电子发射极通过隧道效应发射电子形成的荷负电纳米粒子，分布于各自独立的低温保藏空间，充满低温保藏空间的荷负电纳米粒子密度应达到大于5×10³个/cm³、小于等于10⁸个/cm³。