淺析家用電冰箱除菌保鮮技術(shù)的應(yīng)用

劉世敏 袁佳星 袁洪波

（1.河南新飛制冷器具有限公司 新鄉(xiāng) 453002； 2.河南大學(xué)邁阿密學(xué)院 開封 475000）

引言

物品保鮮就是保持物品的新鮮（俗語是東西不壞）。在很早以前，人們就認(rèn)識到低溫可以保鮮，所以冬天把肉類放在室外、放在雪堆里等。我們現(xiàn)在的當(dāng)前家庭使用的家用電冰箱就是提供一個低溫的環(huán)境，便于人們夏天貯藏食品，為居家生活提供方便。隨著人們物質(zhì)文化生活的不斷提高，對保鮮的要求也越來越多，不再僅僅是東西不腐敗，同時還要滿足食品不失水、不變質(zhì)、不滋生細(xì)菌和霉菌等等。

1 定溫保鮮技術(shù)

由高效變頻壓縮機(jī)、超保溫發(fā)泡材料、多氣囊門封、多間室等組成的冰箱，能夠利用定溫保鮮技術(shù)來降低冷藏室內(nèi)貯藏溫度，并減小溫度波動，減慢酶的活性從而降低呼吸作用的速率，以降低有機(jī)物分解的速度；恒定的低溫阻礙細(xì)菌的繁殖，減緩食物的腐敗，實現(xiàn)果蔬保鮮的效果。定溫保鮮是抑制微生物生長最有效和最安全的方法，可以滿足不同食物對各自最佳定溫貯存條件的需要。這種保鮮技術(shù)的優(yōu)點是成本比較低，易于實現(xiàn)；缺點是保鮮時間短。保鮮示意圖見圖1。

2 O3除菌保鮮技術(shù)

通過波長約為185 nm的紫外線，照射空氣中的氧氣，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕?qiáng)效殺菌作用的臭氧，利用臭氧殺滅細(xì)菌，減少細(xì)菌對食品的分解，使食品的保鮮更長久。臭氧滅菌有三種方式：

1）臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部降解葡萄糖所需的酶，使TCA循環(huán)無法進(jìn)行，導(dǎo)致細(xì)菌滅活；

2）破壞細(xì)胞器和DNA、RNA，使細(xì)菌的新陳代謝受損，導(dǎo)致細(xì)菌死亡；

3）透過細(xì)胞膜組織，侵入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)菌發(fā)生畸變而死亡。

3 （·OH）除菌保鮮技術(shù)（高效觸媒）

通過紫外燈管產(chǎn)生紫外光，當(dāng)波長為300～400 nm的紫外線照射在作為光催化劑的納米TiO2上時，通過光催化反應(yīng)，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的氫氧自由基（·OH）活性物質(zhì)，達(dá)到光催化降解有機(jī)物、殺菌的效果；同時，通過獨特的循環(huán)風(fēng)扇系統(tǒng)、輻射對流，將其送往冷藏室的各個角落，達(dá)到立體抗菌效果；紫外燈管產(chǎn)生的紫外線破壞細(xì)菌DNA結(jié)構(gòu)，殺滅細(xì)菌或使其喪失活性，延長食物的保鮮期。觸媒塊多空疏松，能分解、吸附蔬菜、瓜果釋放的烯烴催熟劑，防止果蔬過熟腐爛。

參照《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002版），檢測光催化技術(shù)方案對冰箱中微生物的凈化效果。分別以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為測試微生物，檢測對象包括冰箱上中下層空間，檢測時間為24 h。重復(fù)測試三次，每次實驗間隔不低于24 h。檢測數(shù)據(jù)見（表1），二氧化鈦觸媒的除菌率達(dá)80 %以上[4]。

4 負(fù)離子加O3除菌保鮮技術(shù)

圖1 保鮮示意圖

圖2 臭氧斷鏈原理

表1 冰箱（?OH）除菌保鮮技術(shù)除菌性能測試結(jié)果

表2 負(fù)離子和臭氧組合殺菌數(shù)據(jù)

負(fù)離子釋放3.5 KV高壓電離空氣產(chǎn)生負(fù)離子，其與細(xì)菌結(jié)合時會產(chǎn)生巨大能量，結(jié)合后，使細(xì)菌產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的改變或能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，改變細(xì)菌結(jié)構(gòu)以除滅細(xì)菌。空氣分子在高電壓的作用下被電離所產(chǎn)生的自由電子大部分被氧氣所獲得，通常把空氣負(fù)離子統(tǒng)稱為“負(fù)氧離子”。僅僅靠負(fù)氧離子殺滅細(xì)菌，需要比較高的濃度，所以利用負(fù)離子和O3相結(jié)合的技術(shù)除菌，經(jīng)過多次試驗，得出最佳性價比的優(yōu)選方案（表2）。

單一的負(fù)離子、臭氧除菌實驗數(shù)據(jù)見（表3）[5]。

表3 負(fù)離子、臭氧除菌數(shù)據(jù)

5 光合生鮮技術(shù)

綠色植物生長并不需要可視光中所有波長的光波，而是高效吸收部分波長的光。紅光（625～636 nm）與藍(lán)光（465～476 nm）兩個波長區(qū)域的光譜能量值最接近光合作用的效率曲線。橙光（580～610nm）使蔬菜的葉綠素活性化，促進(jìn)還原糖的生成，提高其維生素C的含量。紫外線光波（370～400 nm），這部分紫外線光波能夠增加蔬菜中的多酚含量，該物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化作用。

根據(jù)光合作用原理，通過電子LED光波發(fā)生器產(chǎn)生紅光、藍(lán)光，釋放仿自然光波，讓采摘后的果蔬繼續(xù)光合作用，增加水果蔬菜的葉綠素、維生素C的含量，維持蔬菜的良好口感。光和生鮮技術(shù)的實驗數(shù)據(jù)見（表4）。

6 除菌保鮮技術(shù)的應(yīng)用

為了使家用電冰箱的除菌保鮮效果達(dá)到比較理想的效果，除采用上述幾種技術(shù)的組合外，還應(yīng)考慮冰箱結(jié)構(gòu)的實際情況。有些角落或相對狹小的空間，易滋生細(xì)菌，我們要采取一些針對措施：門封采用含抗菌劑（一般是銀離子，重金屬離子可以使蛋白質(zhì)變性，使細(xì)菌的失去活性）的塑膠門封，箱膽、門膽擱架等也添加抗菌劑，使細(xì)菌不易生存；使用異味凈化觸媒網(wǎng)，通過“吸附+催化分解”過程，將與之接觸的異味分子在吸附的同時被有效催化分解為無毒、無害的小分子，徹底凈化異味，有效避免冰箱內(nèi)的二次污染。

圖3 太陽光與植物的生長關(guān)系

表4 光和生鮮技術(shù)的實驗數(shù)據(jù)

無霜冰箱的風(fēng)口設(shè)計應(yīng)充分考慮間室結(jié)構(gòu)，使得循環(huán)風(fēng)順暢，不留死角，立體循環(huán)除菌含有臭氧、氫氧自由基、負(fù)離子的空氣經(jīng)出風(fēng)口送到冷藏室的整個空間中，不但實現(xiàn)了對食品表面的細(xì)菌除菌；還對漂浮在空氣中的細(xì)菌除菌，凈化冷藏室中的空氣；同時也對冷藏室的內(nèi)膽、隔架等部件的表面除菌。除菌保鮮裝置通常放在出風(fēng)口的風(fēng)道內(nèi)，既美觀，效果又好。

圖4 第三方檢測報告

直冷冰箱的除菌保鮮技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)考慮以下幾點：

1）因其內(nèi)部沒有風(fēng)道，只能靠空氣的冷熱自然對流，流動慢，易產(chǎn)生死角。

2）沒有化霜功能，比較潮濕，這些情況有利于細(xì)菌生長，給冰箱除菌保鮮帶來難度。我們可以通過增加臭氧濃度、負(fù)離子濃度、高效觸媒面積、光合二極管的數(shù)量、增加循環(huán)風(fēng)扇等手段來實現(xiàn)殺滅細(xì)菌的效果，以滿足GB 21551.4-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 電冰箱的特殊要求》的要求，除菌裝置一般放在照明盒里，加強(qiáng)對流的風(fēng)扇也可以裝在這個位置。

應(yīng)用上述技術(shù)，產(chǎn)品的除菌效果明顯，除菌率99.50 %以上，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。下圖是利用負(fù)離子、光和生鮮、臭氧、高效觸媒等技術(shù)的除菌冰箱，委托第三方機(jī)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)。

7 結(jié)論

家電產(chǎn)品的除菌保鮮技術(shù)是成熟的，關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)它的最佳性價比，設(shè)計出質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品。直冷冰箱與無霜冰箱在選用除菌保鮮方案時，要考慮兩類產(chǎn)品的差異，直冷冰箱相對風(fēng)冷冰箱的內(nèi)膽、擱架應(yīng)添加適量納米抗菌劑，增加臭氧濃度、負(fù)離子密度、光和生鮮的數(shù)量等，以達(dá)到最佳除菌保鮮效果。臭氧濃度高時，對人體健康產(chǎn)生有害影響，臭氧對眼睛和呼吸道有刺激作用，對肺功能也有影響，較高濃度的臭氧對植物也是有害的。在滿足除菌保鮮效果的前提下，盡量降低臭氧的濃度。