反應性氣體、其產生系統和使用其的產品處理技術方案

本發明專利技術涉及反應性氣體、其產生系統和使用其的產品處理。一種用反應性氣體處理產品或表面的方法，其包括：通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離HVCP至少5cm；隨后，使所述產品或表面與所述反應性氣體接觸。所述HVCP不與所述產品或表面接觸。

Reactive gas, its producing system, and product processing using the same

The present invention relates to reactive gas, a production system thereof, and a product process using the same. A method of reactive gas treatment products or surfaces including: by forming a high voltage by cold plasma working gas (HVCP) and reactive gas; conveying the reactive gas from at least HVCP 5cm; subsequently, the product or the surface and the reactive gas contact. The HVCP is not in contact with the product or surface.

【技術實現步驟摘要】
反應性氣體、其產生系統和使用其的產品處理
技術介紹
生物去污和滅菌具有包括醫療設備和裝置滅菌、食品制造和儲藏、以及消費品的制備在內的寬系列的應用。目前使用化學品、熱、高能量電子束、和X-射線或γ-射線輻射系統來滅菌。這些系統各自由于成本、效率、無移動性、電功率要求、有毒廢物、個人危害性(personalhazard)和滅菌或去污所需的時間而有折衷(trade-off)。已經使用等離子體來去污和滅菌。等離子體，是區別于氣體、液體和固體的第四種狀態的物質，其可通過放電、例如通過氣體的放電而產生。盡管全部等離子體包含電子、離子和中性物種，但是取決于用于制備等離子體的氣體的組成以及用于產生等離子體的裝置的電氣和結構配置，它們將具有不同的性質。一種類型的等離子體為高電壓冷等離子體(high-voltagecoldplasma，HVCP)，其可使用電介質阻擋物放電(介質阻擋放電，dielectricbarrierdischarge)(DBD)系統制備。HVCP可通過DBD系統、使用優選30kV-500kV的電壓、典型地在50Hz或60Hz的頻率下使用氣體的非平衡擊穿(分解，breakdown)而制備。HVCP尚未像其它類型的等離子體(例如熱等離子體或RF等離子體)那樣得以充分研究。因此，目前不存在解釋這些等離子體、或在這樣的等離子體中產生的各種受激的和反應性物種的性質的理論。在過去的十年里，已經進行了HVCP的實驗考察以研究這種等離子體。已經研究了材料對HVCP的直接暴露。尤其相關的是，將生物產品和污染物暴露于HVCP的研究，其中生物產品密封于包裝內部且HVCP在包裝內部產生。在這樣的研究中，包裝的食品例如農產品(produce)和其它材料在短的時間段內進行滅菌。包裝內部的產品與等離子體直接接觸。由于所述包裝是密封的，在等離子體中產生的反應性氣體在長時期內(無限地，indefinitely)保持與產品接觸、不被稀釋或分散，且包裝的產品免于再污染，急劇地延長產品例如水果和蔬菜的貯藏壽命。參見例如美國專利公開，Pub.No.2013/0189156和2014/0044595，兩者均屬于Keener等人。
技術實現思路
在第一方面中，本專利技術為用反應性氣體處理產品的方法，其包括通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少5cm；隨后，使產品與所述反應性氣體接觸。所述HVCP不與所述產品接觸。在第二方面中，本專利技術為減少谷物上的真菌毒素(霉菌毒素，mycotoxin)的方法，其包括通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少3米；隨后，使谷物與所述反應性氣體接觸。在第三方面中，本專利技術為對表面進行醫學滅菌的方法，其包括通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；和使表面與所述反應性氣體接觸。所述HVCP不與所述表面接觸，且所述表面為密閉空間的表面或密閉空間中的設備的表面，其中所述密閉空間具有至少8立方米的體積。在第四方面中，本專利技術為用反應性氣體處理產品或表面的方法，其包括提供具有儲存的通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生的反應性氣體的容器；和使產品或表面與所述反應性氣體接觸。所述反應性氣體包括不同于臭氧的至少一種反應性或受激的物種。在第五方面中，本專利技術為用反應性氣體處理產品或表面的系統，其包括：(1)電介質阻擋物放電(DBD)系統，和(2)流體連接到所述DBD系統的處理室。所述處理室具有至少1立方米的體積。定義本文中描述的全部電流均是交流電(交流)，其以均方根(RMS)伏特(V)和千伏(kV)詳細說明。百分比(％)氣體組成是體積百分比。冷等離子體是指具有比用于制備該等離子體的氣體(即工作氣體)的溫度高至多40℃的溫度、更優選地比用于制備該等離子體的氣體的溫度高至多20℃的溫度的等離子體。高電壓冷等離子體(HVCP)是指使用電介質阻擋物放電(DBD)系統、使用至多500kV的電壓、以至多到1000Hz的頻率制備的冷等離子體，其由具有10-50000托例如760托(大氣壓力)壓力的氣體制備。HVCP不是熱等離子體，不是微波等離子體，而且不是射頻(RF)等離子體。HVCP等離子體在非平衡擊穿條件下制備。反應性氣體是指這樣的氣體：其通過HVCP產生、包括受激的和化學反應性物種但是不包括在0.2秒或更短內散逸(dissipate)的那些物種。反應性氣體的組成由于受激的物種散逸和反應性氣體內的化學反應進行將隨時間改變。反應性氣體為可從產生HVCP的DBD系統離開的氣體。反應性物種或受激的物種如果可使用光譜法檢測到，則被認為存在于反應性氣體中。電介質阻擋物放電(DBD)或DBD系統是指具有被電介質阻擋物分開的至少兩個電極的系統，且可具有更多電極，其中電介質阻擋物存在于各電極之間，以防止通過放電在氣體中產生的電荷到達電極。DBD系統中的相鄰電極之間的最短距離優選地為至多30cm(或12英寸)，且優選地為至少0.5cm(或0.25英寸)。優選地，DBD系統配置成在產生HVCP的條件下操作。DBD系統的實例示于圖1A、1B、1C、1D、1E和1F中；優選地，所述電極通過直接在所述電極之間的間隙或增壓室(高壓腔，plenum)隔開，如圖1A、1B、1C和1F中所示的。工作氣體和工作氣體混合物是指用于形成等離子體的氣體。包裝(package)是指具有至多6加侖(或22.7升)的體積的容器。被密封或實質上密封是指包裝或容器內部的氣體如果沒有受到干擾則保持在包裝或容器內部且不流動或擴散出包裝或容器達至少24小時。滅菌或滅菌的是指醫學滅菌或醫學滅菌的，其是指進行(或者已經進行)足以使產品或表面上或中的活的萎縮芽孢桿菌(Bacillusatrophaeus)孢子的數量按照1x10-6減少的處理，如果這樣的孢子已經存在的話。罐裝(canning)滅菌或罐裝滅菌的是指進行(或者已經進行)足以使產品或表面上或中的活的肉毒桿菌(Clostridiumbotulinum)孢子的數量按照1x10-12減少的處理，如果這樣的孢子已經存在的話。大腸桿菌(E.coli)巴氏滅菌的是指進行(或者已經進行)足以使產品或表面上或中的活的大腸桿菌(Escherichiacoli)O157:H7的數量按照1x10-5減少的處理，如果這樣的細菌已經存在的話。利斯特氏菌(Listeria)巴氏滅菌的是指進行(或者已經進行)足以使產品或表面上或中的活的單核細胞增生利斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)的數量按照1x10-5減少的處理，如果這樣的細菌已經存在的話。沙門氏菌(Salmonella)巴氏滅菌的是指進行(或者已經進行)足以使產品或表面上或中的活的腸沙門氏菌腸亞種腸炎血清型(Salmonellaentericasubsp.entericaserovarenteritidis)的數量按照1x10-5減少的處理，如果這樣的細菌已經存在的話。措辭“包含太多的真菌毒素而不能用作US標準的人類食品”是指所稱的產品包含超過20十億分率(ppb)的黃曲霉毒素(aflatoxin)、超過1000ppb的脫氧瓜萎鐮菌醇(deoxyn本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用反應性氣體處理產品的方法，包括：通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少5cm；隨后使所述產品與所述反應性氣體接觸；其中所述HVCP不與所述產品接觸。

【技術特征摘要】
2015.10.23 US 14/921,9101.用反應性氣體處理產品的方法，包括：通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少5cm；隨后使所述產品與所述反應性氣體接觸；其中所述HVCP不與所述產品接觸。2.權利要求1的方法，其中所述輸送為輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少1米。3.權利要求1的方法，其中所述產品在接觸期間未被密封或實質上密封在包裝的內部。4.權利要求1的方法，其中：所述輸送為輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少1米，且所述產品在接觸期間未被密封或實質上密封在包裝的內部。5.權利要求4的方法，其中所述輸送為輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少3米，且所述產品通過所述接觸進行醫學滅菌。6.權利要求5的方法，其中所述產品包括食品。7.權利要求5的方法，其中所述產品包括谷物。8.權利要求5的方法，其進一步包括在1秒-12小時之后，將所述反應性氣體從與所述產品的接觸中除去。9.權利要求5的方法，其中所述反應性氣體包括不同于臭氧的至少一種反應性或受激的物種。10.權利要求5的方法，其中所述工作氣體包括MA65。11.減少水果或種子上的真菌毒素的方法，其包括：通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；輸送所述反應性氣體遠離所述HVCP至少3米；隨后使所述水果或種子與所述反應性氣體接觸。12.權利要求11的方法，其中所述水果或種子通過所述接觸進行醫學滅菌。13.權利要求11的方法，其中所述工作氣體包括MA65。14.權利要求11的方法，其中所述反應性氣體包括不同于臭氧的至少一種反應性或受激的物種。15.權利要求11的方法，其中所述水果或種子為全玉米或全小麥。16.權利要求11的方法，其中以所述水果或種子在流化床中進行所述接觸。17.權利要求11的方法，其進一步包括在35分鐘-12小時之后將所述反應性氣體從與所述水果或種子的接觸中除去。18.權利要求11的方法，其中在所述方法之前，所述水果或種子包含太多的真菌毒素而不能用作US標準的人類食品，且在所述接觸之后，所述水果或種子適合于用作US標準的人類食品。19.權利要求11的方法，其中以所述水果或種子在傳送器上移動進行所述接觸。20.權利要求11的方法，其中所述接觸在具有至少1立方米的體積的處理室中進行。21.權利要求11的方法，其中所述水果或種子上存在的真菌毒素的量減少至少50％。22.權利要求11的方法，其中所述水果或種子上存在的真菌毒素的量減少至少90％。23.對表面進行醫學滅菌的方法，其包括：通過由工作氣體形成高電壓冷等離子體(HVCP)而產生反應性氣體；和使所述表面與所述反應性氣體接觸；其中所述HVCP不與所述表面接觸；且其中所述表面是密閉空間的表面或密閉空間中的設備的表面，其中所述密閉空間具有至少8立方米的體積。24.權利要求23的方法，其中所述表面的至少一部分距離所述HVCP至少1米。25.權利要求23的方法，其中所述表面的至少一部分距離所述HVCP至少3米。26.權利要求25的方法，其進一步包括在1秒-12小時之后將所述反應性氣體從與所述表面的接觸中除去。27.權利要求25的方法，其中所述工作氣體包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KM基納，MA霍克沃爾特，
申請(專利權)人：納諾嘉德技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國,US