传统消毒柜的工作原理以及蒸汽消毒柜的设计研究

传统消毒柜的工作原理以及蒸汽消毒柜的设计研究

林文灿

身份证号码：44010619771026xxxx

摘要：目前市面上出现的消毒柜主要有两种，一种为高温杀菌的消毒柜，另一种为臭氧紫外线杀菌的消毒柜。高温杀菌的消毒柜由于单纯依靠装在腔体内的发热管提供温度，导致腔体内的温度很难做到均匀，因此杀菌效果并不理想。而臭氧紫外线杀毒的消毒柜，对于用紫外线消毒的柜，其紫外线容易被餐具吸收，导致杀毒效果不好，而用臭氧杀毒的消毒柜，其臭氧在达到一定浓度的话，会使人感到不适。针对以上问题，本文分别对这些传统的消毒柜原理进行简单的说明，并重点介绍另一种新型的消毒柜—蒸汽消毒柜。

关键词：高温消毒柜，蒸汽消毒柜，蒸汽发生器，发热管

引言：随着人们生活水平的不断提高，城镇化的不断扩大，消毒柜已成为广大家庭厨房的必需品之一，人们使用它来为家里的餐具进行烘干消毒，甚至也用来对婴幼儿用品进行消毒。

一、不同消毒方式的消毒柜工作原理：

1、高温消毒柜的工作原理：

这是一种物理消毒方式，通过高温直接杀灭或消除餐具上的细菌，达到无害化。其工作原理是利用安装在消毒柜腔体内的发热管（可以是石英管或卤素管等），通过热辐射的方式，经过控温装置的控制，使消毒柜腔体内的温度迅速达到120℃以上，并维持15分钟左右，从而对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌等进行杀灭，并对乙肝表面抗原进行破坏。缺点是，由于使用热辐射方式，导致腔体内的温度很难达到均匀，必然导致一些餐具消毒不充分，另外，由于使用高温，只适合放陶瓷，玻璃器具，和不锈钢等耐高温的餐具。

2、臭氧消毒柜的工作原理：

这是一种化学消毒方式，利用臭氧直接破坏细菌表面抗原而使细菌死亡。其原理是：利用高压放电把空气中的氧气转化为臭氧，臭氧释放出的原子态氧可迅速穿透细胞的细胞膜，与细胞酶发生不可逆转的氧化反应，使细胞死亡。原子态氧与病毒的蛋白膜发生氧化作用，使病毒迅速死亡。当消毒室内的臭氧浓度达到13.6mg/立方米时，再维持半个小时即可杀灭大肠杆菌。臭氧消毒的优点是可对不耐温的食具进行消毒，缺点是难以杀灭金黄色葡萄球菌，和破坏乙肝表面抗原，消毒效果相对高温消毒低点。一般说来，消毒柜内的臭氧浓度越大，相对温度越高，杀菌效果越好。但浓度过大时，会使人的呼吸有不适感，所以要控制在一个安全限度内，另外臭氧有很好的还原性，产生20min后可自动还原成氧气，所以不会对人产生伤害。还可以起到保鲜的作用。

3、紫外线低温杀毒：

利用紫外线灯管通电，产生波长240—260nm之间的紫外线辐射强度达到70uw/c㎡，时间持继25min，其原理是：紫外线管在工作时会产生两种不同的光，一种为可见光，即我们看到的“蓝光”另一种肉眼无法看到的不可见光，主要是指两种波长不同的射线，一种波长为253.7射线，对微生物有杀灭作用。其优点是耗能低，技术成熟，能有效杀死肝炎病毒，金黄色葡萄球菌等有害病毒细菌，特别适合对竹木类、塑料类等不耐高温的餐具进行消毒和烘干。但缺点是紫外线不能直接照射的地方是无法达到消毒效果的，所以国家标准规定，由于紫外线极易被餐具吸收反射，单一杀毒效果并不好，因此不能作为一种单一的消毒方式用来对食具进行消毒，通常情况下，其经常跟臭氧消毒的方式组合在一起。

二、蒸汽消毒柜的研究：

1、蒸汽消毒柜的工作原理；

在干燥的条件下，微生物的耐热力强，必须长时间高热才能达到灭菌的效果。而湿热蒸汽的潜力大，穿透力强，可以使蛋白质、原生质胶体变性凝固，并破坏它们的酶系统，当蒸汽进入细胞内凝结成水后，又能够放出潜在热量提高温度，更增强了杀菌力，从而达到杀菌消毒的作用。

2、各种细菌病毒在高温蒸汽下的存活情况：

我们通过相关的实验确认，当消毒柜腔体温度在80℃，湿度在85%以上并维持15min以上时，其灭菌效果非常好，如下图：

3、蒸汽消毒柜几个工作阶段设置：

根据上表的实验数据，我们为蒸汽消毒柜的工作过程设计了四个阶段，分别是预热，喷蒸汽，烘干，冷却。为了满足这四个阶段的相关要求，分别在腔体内布置了发热管，蒸汽发生器，搅拌风扇和排气装置等元器件。

（1）预热阶段：在此阶段，腔体内的发热管和搅拌风扇开始工作，并让腔体迅速升到70℃的高温（温度太低，灭菌效果差，温度过高，会影响后续喷蒸汽后腔体内的湿度保持时间），搅拌风扇会让腔体内的温度更加均匀；此阶段是为了保证后阶段的蒸汽不会被冷凝挂在腔体壁上并让腔体内的温度达到灭菌的要求。

（2）蒸汽喷射阶段：当消毒柜腔体温度到达到70℃时，布置在消毒柜内的蒸汽发生器就开始工作，并连续性喷出蒸汽；同时，发热管和风扇继续工作，让腔体内的温度继续增高，确保消毒柜腔体内的温度在80℃-90℃，湿度在80%-100%之间，且能保持15分钟以上。

（3）烘干阶段：当蒸汽喷完，就可以开始启动烘干阶段，让腔体内的温度断续保持在85℃-90℃之间。在烘干的初始阶段，腔体内的湿度还能继续保持一段时间，随着时间的增加，腔体内的湿气会通过排气装置慢慢排除到腔体外，湿度会越来越低，直到腔体内的餐具干燥为止。

（4）冷却阶段：在此阶段，搅拌风扇继续处于工作状态下，通过风扇的搅拌，可以让腔体内的热气经过排气装置跟外部空气交换，从而可以使腔体温度快速冷却到50℃-55℃之间，便于用户可以尽快使用消毒柜内的餐具，并且不会烫伤手。

4、蒸汽消毒的优点：

（1）蒸汽消毒是4种常用消毒方法中，最好的一种消毒方法；根本不需要用臭氧和红外线辅助消毒，蒸汽对人和环境，是最具绿色环保的介质，即安全可靠又无味无毒。

（2）高温蒸汽散热均匀，杀菌消毒无死角，杀菌效果远远超过国家标准合格要求，达到100%。杀菌后餐具表面光洁，无油渍，无异味，干燥。

（3）可以适应陶瓷、玻璃、聚酯、竹木、橡胶材质的任何餐具，经过蒸汽高温杀菌后不变形、不爆裂、不氧化、不烧焦、不产生异味。目前市面上的消毒柜做不到。

结束语

蒸汽消毒是一种清洁的消毒方式，符合中国人的传统生活习惯，其灭菌效果比起其他的几种方式都要好，如使用纯净水或蒸馏水作为蒸汽，不会在餐具上留下水垢，其用户体验效果更好，并且能提高消毒柜的使用寿命。

参考文献：

（1）陈浩，新型高温消毒柜的设计研究《中国新技术新产品》，2013.

（2）GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全通用要求》