浅析家用电冰箱除菌保鲜技术的应用

刘世敏 袁佳星 袁洪波

（1.河南新飞制冷器具有限公司 新乡 453002； 2.河南大学迈阿密学院 开封 475000）

引言

物品保鲜就是保持物品的新鲜（俗语是东西不坏）。在很早以前，人们就认识到低温可以保鲜，所以冬天把肉类放在室外、放在雪堆里等。我们现在的当前家庭使用的家用电冰箱就是提供一个低温的环境，便于人们夏天贮藏食品，为居家生活提供方便。随着人们物质文化生活的不断提高，对保鲜的要求也越来越多，不再仅仅是东西不腐败，同时还要满足食品不失水、不变质、不滋生细菌和霉菌等等。

1 定温保鲜技术

由高效变频压缩机、超保温发泡材料、多气囊门封、多间室等组成的冰箱，能够利用定温保鲜技术来降低冷藏室内贮藏温度，并减小温度波动，减慢酶的活性从而降低呼吸作用的速率，以降低有机物分解的速度；恒定的低温阻碍细菌的繁殖，减缓食物的腐败，实现果蔬保鲜的效果。定温保鲜是抑制微生物生长最有效和最安全的方法，可以满足不同食物对各自最佳定温贮存条件的需要。这种保鲜技术的优点是成本比较低，易于实现；缺点是保鲜时间短。保鲜示意图见图1。

2 O3除菌保鲜技术

通过波长约为185 nm的紫外线，照射空气中的氧气，使其转变为具有强效杀菌作用的臭氧，利用臭氧杀灭细菌，减少细菌对食品的分解，使食品的保鲜更长久。臭氧灭菌有三种方式：

1）臭氧能氧化分解细菌内部降解葡萄糖所需的酶，使TCA循环无法进行，导致细菌灭活；

2）破坏细胞器和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢受损，导致细菌死亡；

3）透过细胞膜组织，侵入细胞内，使细菌发生畸变而死亡。

3 （·OH）除菌保鲜技术（高效触媒）

通过紫外灯管产生紫外光，当波长为300～400 nm的紫外线照射在作为光催化剂的纳米TiO2上时，通过光催化反应，产生具有极强氧化能力的氢氧自由基（·OH）活性物质，达到光催化降解有机物、杀菌的效果；同时，通过独特的循环风扇系统、辐射对流，将其送往冷藏室的各个角落，达到立体抗菌效果；紫外灯管产生的紫外线破坏细菌DNA结构，杀灭细菌或使其丧失活性，延长食物的保鲜期。触媒块多空疏松，能分解、吸附蔬菜、瓜果释放的烯烃催熟剂，防止果蔬过熟腐烂。

参照《消毒技术规范》（2002版），检测光催化技术方案对冰箱中微生物的净化效果。分别以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试微生物，检测对象包括冰箱上中下层空间，检测时间为24 h。重复测试三次，每次实验间隔不低于24 h。检测数据见（表1），二氧化钛触媒的除菌率达80 %以上[4]。

4 负离子加O3除菌保鲜技术

图1 保鲜示意图

图2 臭氧断链原理

表1 冰箱（•OH）除菌保鲜技术除菌性能测试结果

表2 负离子和臭氧组合杀菌数据

负离子释放3.5 KV高压电离空气产生负离子，其与细菌结合时会产生巨大能量，结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，改变细菌结构以除灭细菌。空气分子在高电压的作用下被电离所产生的自由电子大部分被氧气所获得，通常把空气负离子统称为“负氧离子”。仅仅靠负氧离子杀灭细菌，需要比较高的浓度，所以利用负离子和O3相结合的技术除菌，经过多次试验，得出最佳性价比的优选方案（表2）。

单一的负离子、臭氧除菌实验数据见（表3）[5]。

表3 负离子、臭氧除菌数据

5 光合生鲜技术

绿色植物生长并不需要可视光中所有波长的光波，而是高效吸收部分波长的光。红光（625～636 nm）与蓝光（465～476 nm）两个波长区域的光谱能量值最接近光合作用的效率曲线。橙光（580～610nm）使蔬菜的叶绿素活性化，促进还原糖的生成，提高其维生素C的含量。紫外线光波（370～400 nm），这部分紫外线光波能够增加蔬菜中的多酚含量，该物质具有较强的抗氧化作用。

根据光合作用原理，通过电子LED光波发生器产生红光、蓝光，释放仿自然光波，让采摘后的果蔬继续光合作用，增加水果蔬菜的叶绿素、维生素C的含量，维持蔬菜的良好口感。光和生鲜技术的实验数据见（表4）。

6 除菌保鲜技术的应用

为了使家用电冰箱的除菌保鲜效果达到比较理想的效果，除采用上述几种技术的组合外，还应考虑冰箱结构的实际情况。有些角落或相对狭小的空间，易滋生细菌，我们要采取一些针对措施：门封采用含抗菌剂（一般是银离子，重金属离子可以使蛋白质变性，使细菌的失去活性）的塑胶门封，箱胆、门胆搁架等也添加抗菌剂，使细菌不易生存；使用异味净化触媒网，通过“吸附+催化分解”过程，将与之接触的异味分子在吸附的同时被有效催化分解为无毒、无害的小分子，彻底净化异味，有效避免冰箱内的二次污染。

图3 太阳光与植物的生长关系

表4 光和生鲜技术的实验数据

无霜冰箱的风口设计应充分考虑间室结构，使得循环风顺畅，不留死角，立体循环除菌含有臭氧、氢氧自由基、负离子的空气经出风口送到冷藏室的整个空间中，不但实现了对食品表面的细菌除菌；还对漂浮在空气中的细菌除菌，净化冷藏室中的空气；同时也对冷藏室的内胆、隔架等部件的表面除菌。除菌保鲜装置通常放在出风口的风道内，既美观，效果又好。

图4 第三方检测报告

直冷冰箱的除菌保鲜技术应用，应考虑以下几点：

1）因其内部没有风道，只能靠空气的冷热自然对流，流动慢，易产生死角。

2）没有化霜功能，比较潮湿，这些情况有利于细菌生长，给冰箱除菌保鲜带来难度。我们可以通过增加臭氧浓度、负离子浓度、高效触媒面积、光合二极管的数量、增加循环风扇等手段来实现杀灭细菌的效果，以满足GB 21551.4-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 电冰箱的特殊要求》的要求，除菌装置一般放在照明盒里，加强对流的风扇也可以装在这个位置。

应用上述技术，产品的除菌效果明显，除菌率99.50 %以上，远高于标准规定值。下图是利用负离子、光和生鲜、臭氧、高效触媒等技术的除菌冰箱，委托第三方机构检测的数据。

7 结论

家电产品的除菌保鲜技术是成熟的，关键在于如何实现它的最佳性价比，设计出质优价廉的产品。直冷冰箱与无霜冰箱在选用除菌保鲜方案时，要考虑两类产品的差异，直冷冰箱相对风冷冰箱的内胆、搁架应添加适量纳米抗菌剂，增加臭氧浓度、负离子密度、光和生鲜的数量等，以达到最佳除菌保鲜效果。臭氧浓度高时，对人体健康产生有害影响，臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响，较高浓度的臭氧对植物也是有害的。在满足除菌保鲜效果的前提下，尽量降低臭氧的浓度。