Titanová anoda pro sterilizaci ovoce a zeleniny
Použití titanových anod v oblasti dezinfekce ovoce nabízí nový a efektivní způsob řešení těchto problémů. Titanové anody mají mnoho vynikajících vlastností, díky nimž vykazují jedinečné výhody při dezinfekci ovoce a zeleniny a poskytují účinnější, bezpečnější a ekologičtější dezinfekci ovoce a zeleniny.
- Titanová anoda s iridiovým povlakem
- Titanová anoda potažená platinou
- Titanová anoda s rutheniem
- Titanová anoda s povlakem ze směsného oxidu
- Titanový elektrolytický článek
- Titanová anoda s palladiovým povlakem
- Uhlík-titanová kompozitní anoda
- Kompozitní anoda kov-oxid kovu
Aplikace titanové anody ve sterilizátoru ovoce a zeleniny
Titanová anoda jako nový typ technologie dezinfekce ovoce prokázala velký aplikační potenciál v oblasti dezinfekce ovoce díky mnoha výhodám, jako je vysoká účinnost dezinfekce, bezpečnost a ochrana životního prostředí, úspora energie a vysoká použitelnost. Bezpečnost potravin je zásadní. Ovoce je však extrémně náchylné ke kontaminaci mikroorganismy a zbytky pesticidů během růstu, sklizně, přepravy a skladování. Tradiční metody dezinfekce ovoce mají mnoho omezení. Například chemické dezinfekční prostředky mohou na povrchu ovoce zanechávat škodlivé chemikálie, které ovlivňují jeho kvalitu a bezpečnost. Pouhé mytí vodou je obtížné zcela odstranit odolné znečišťující látky.
Titanová anoda pro sterilizátor
Podle různých povrchových katalytických povlaků lze titanové anody rozdělit na titanové anody uvolňující chlór, titanové anody uvolňující kyslík a titanové anody s funkcí uvolňující chlór i kyslík.
Titanová anoda uvolňující chlór
Povlak se skládá převážně z oxidu ruthenia, který má v elektrolytu nízký přepětí uvolňující chlór, účinně produkuje plynný chlór a následně generuje kyselinu chlornou pro dezinfekci. Jeho vlastnosti jsou vhodné pro případy, kdy je pro dezinfekci potřeba vyrobit velké množství kyseliny chlorné.
Titanová anoda uvolňující kyslík
Povlak obsahuje převážně oxid iridia atd. V elektrolytech bez chloridových iontů nebo s nízkou koncentrací chloridových iontů je přepětí při vývoji kyslíku nízké a hlavní reakce vývoje kyslíku produkuje hydroxylové radikály. Jeho výhodou je, že má významný vliv na odstraňování organických znečišťujících látek a zbytků pesticidů.
Anody uvolňující chlór a kyslík
Titanová anoda má schopnost uvolňovat chlór a kyslík. Za různých elektrolytických podmínek dokáže produkovat odpovídající množství chlóru a kyslíku a také odpovídající silné oxidační látky dle potřeby. Má vysokou přizpůsobivost a dokáže splnit potřeby různých dezinfekčních postupů při ovoci.
Titanová anoda s rutheniem a iridiem má vysokou katalytickou aktivitu pro reakce vývoje chloru i kyslíku. Při nízkém napětí rychle produkuje velké množství chloru a kyslíku a následně generuje kyselinu chlornou a hydroxylové radikály. Je vhodná pro dezinfekci ovoce, jako jsou citrusy se silnou kyselostí a kaki s vysokou zásaditostí. Nevýhodou je vysoká cena.
Titanová anoda s iridiem a tantalovým povlakem vykazuje vynikající katalytický výkon v reakci vývoje kyslíku a účinně produkuje hydroxylové radikály. Má zjevné výhody při odstraňování organických znečišťujících látek a zbytků pesticidů na povrchu ovoce. Ve srovnání s tradičními grafitovými anodami je její spotřeba energie snížena o 20 % – 30 %. Nevýhody: Její výrobní náklady jsou vysoké.
Platinovaná titanová anoda snižuje odpor elektrody a zlepšuje proudovou účinnost, čímž urychluje elektrolytickou reakci. Účinnost je 15 % – 20 %. Její přepětí pro vývoj vodíku je nízké, což snižuje produkci vodíku a zabraňuje jeho rušení v dezinfekčním procesu. Zlepšuje se také efektivní využití anody.
Jak funguje titanová anoda ve sterilizátoru?
Titanová anoda, celý název elektroda s povlakem z oxidu kovu na bázi titanu (MMO). Je založen na titanu a na jeho povrchu je nanesena vrstva oxidového povlaku se specifickými funkcemi. Titan má dobrou mechanickou pevnost a odolnost proti korozi a poskytuje stabilní nosnou strukturu pro povlak. Povlak oxidu kovu na povrchu dodává titanové anodě dobrou vodivost, elektrokatalytický výkon a chemickou stabilitu. Povlak obvykle obsahuje oxidy drahých kovů, jako je ruthenium (Ru), iridium (Ir), platina (Pt) atd. Tyto oxidy drahých kovů mají nízký odpor a vysokou elektrokatalytickou aktivitu, což účinně snižuje přepětí elektrodové reakce a zlepšuje účinnost elektrolýzy. Například u titanové anody s povlakem ruthenia a iridia synergický efekt oxidů ruthenia a iridia umožňuje, aby anoda vykazovala vynikající výkon jak v reakcích vývoje chloru, tak v reakcích vývoje kyslíku.
V oblasti dezinfekce ovoce se titanové anody používají hlavně k dezinfekci elektrolýzou vody za vzniku silných oxidačních látek. Když je titanová anoda připojena ke kladnému pólu zdroje napájení, který slouží jako anoda elektrolytického článku, dochází pod působením elektrického pole k elektrolýze vody a k řadě reakcí. Na povrchu anody se molekuly vody oxidují a dochází k uvolňování kyslíku nebo chloru (v závislosti na tom, zda elektrolyt obsahuje chloridové ionty).
- Reakce evoluce kyslíku
V elektrolytu bez chloridových iontů probíhá hlavní reakce vývoje kyslíku: 2H2O – 4e^- = O2↑ + 4H^+). Kyslík uniká ve formě bublin a zároveň tvoří hydroxylové radikály (・OH) se silnými oxidačními vlastnostmi v blízkosti anody. Hydroxylové radikály jsou velmi aktivní oxidační činidla s oxidačním potenciálem až 2.8 V, která mohou rychle oxidovat a rozkládat organické znečišťující látky, zbytky pesticidů a mikroorganismy na povrchu ovoce. Například hydroxylové radikály mohou rozbít chemické vazby, jako jsou vazby PO a vazby PS v molekulách organofosfátových pesticidů, a rozložit je na neškodné malé molekuly.
- Reakce vývoje chloru
Pokud elektrolyt obsahuje chloridové ionty (Cl^-), dochází k reakci vývoje chloru: 2Cl^- – 2e^- = Cl_2↑. Chlor (Cl₂) se částečně rozpouští ve vodě a reaguje s vodou: Cl_2 + H_2O = HClO + HCl za vzniku kyseliny chlorné (HClO). Kyselina chlorná je slabě kyselé silné oxidační činidlo s dobrými baktericidními a dezinfekčními schopnostmi. Dokáže proniknout buněčnými stěnami mikroorganismů, ničit enzymatický systém a genetický materiál v jejich buňkách, a tím dosáhnout účelu hubení mikroorganismů. Kyselina chlorná může navíc reagovat s některými organickými polutanty na povrchu ovoce, rozkládat je a odstraňovat.
Výhody titanových anod
Titanové anody rychle produkují velké množství silných oxidačních látek, jako je kyselina chlorná a hydroxylové radikály. Rychle ničí buněčnou strukturu, bílkoviny a nukleové kyseliny mikroorganismů, čímž je činí neaktivními, čímž dosahují vysoce účinné sterilizace a dezinfekce. Studie ukázaly, že silné oxidační látky produkované elektrolýzou vody za použití titanových anod mohou zkrátit dobu usmrcování běžných bakterií, jako je Escherichia coli a Staphylococcus aureus, na 1–2 minuty, což je mnohem rychlejší než tradiční metody dezinfekce.
- Komplexní odstranění znečišťujících látek
Nejenže účinně hubí mikroorganismy, jako jsou bakterie, plísně a kvasinky, ale také rozkládá a odstraňuje znečišťující látky, jako jsou zbytky pesticidů, hormony, těžké kovy atd., na povrchu ovoce.
- Bezpečnost a ochrana životního prostředí
Dezinfekce titanovou anodou je silná oxidační látka, která vzniká elektrolýzou vody. Během dezinfekce se postupně rozkládá, aniž by zanechávala škodlivé zbytky.
- Silná použitelnost
Díky automatickému řízení titanových anod v dezinfekčním zařízení lze nalézt vhodné dezinfekční roztoky pro kyselé, zásadité a snadno poškozovatelné ovoce.
Případy aplikace
Použití titanových anod ve sterilizátorech ukázalo velký potenciál a výhody a přineslo nové změny a rozvojové příležitosti do oblasti sterilizace. Dále na reálných případech podrobně prozkoumáme specifické použití titanových anod v různých typech sterilizátorů, skutečné účinky a ekonomické a sociální přínosy, které přinášejí.
Velká továrna na ovoce
V minulosti se k dezinfekci jablek používaly dezinfekční prostředky obsahující chlór. Nejenže existoval problém se zbytky chlóru, které ovlivňovaly kvalitu a chuť jablečné šťávy, ale dezinfekční účinek byl nestabilní a mikroorganismy často překračovaly normu. Po zavedení elektrolytického systému dezinfekce vody založeného na titanové anodě s ruthenium-iridiovým povlakem se účinnost dezinfekce výrazně zlepšila. Systém elektrolyzuje vodný roztok obsahující určitou koncentraci chloridu sodného za vzniku kyseliny chlorné k dezinfekci jablek. Dezinfekční proces trvá pouhé 3–5 minut a zvyšuje míru hubení mikroorganismů, jako je Escherichia coli a plísně, na povrchu jablek na více než 99.9 % a účinně odstraňuje 60–70 % zbytků pesticidů na povrchu jablek.
Velkoobchodní trh s ovocem a zeleninou
Aby byla zajištěna bezpečnost a hygiena ovoce, byl zaveden dezinfekční stroj založený na titanových anodách s iridiem a tantalovým povlakem. Dezinfekční účinek je významný u snadno kontaminovatelného ovoce, jako jsou jahody a borůvky. Po testování se zbytky pesticidů na povrchu dezinfikovaných jahod snížily o více než 85 % a počet mikroorganismů se snížil o více než 90 %. Navíc, protože tato dezinfekční metoda má malý vliv na kvalitu ovoce, do určité míry se prodloužila i trvanlivost ovoce, což se setkalo s pozitivním ohlasem obchodníků i spotřebitelů.
Domácí aplikace
Na trhu je mnoho domácích dezinfekčních strojů na ovoce a zeleninu založených na technologii titanové anody. Vezměte si jako příklad určitou značku domácího dezinfekčního stroje na ovoce a zeleninu. Používá titanovou anodu s funkcí vývoje chloru i kyslíku. Stačí vložit ovoce do nádrže na vodu dezinfekčního stroje, přidat vhodné množství vody a malé množství soli (pro zvýšení vodivosti). Dezinfekční stroj produkuje elektrolýzou kyselinu chlornou a hydroxylové volné radikály a dezinfekci ovoce dokončí během 10–15 minut. Podle testů dosáhla míra mikrobiálního usmrcování ovoce dezinfikovaného tímto dezinfekčním strojem více než 95 % a dokáže účinně odstranit zbytky pesticidů na povrchu ovoce.
Různé typy titanových anod, jako například titanové anody s povlakem ruthenia a iridia, titanové anody s povlakem iridia a tantalu, titanové anody s platinovým povlakem atd., mají jedinečné výkonnostní vlastnosti a jsou vhodné pro různé scénáře dezinfekce ovoce. Technologie titanových anod má úspěšné aplikace a dosahuje dobrých výsledků od velkých továren na ovoce až po domácí aplikace, od velkoobchodních trhů s ovocem a zeleninou až po pěstování ovoce. Aplikace titanových anod v oblasti dezinfekce ovoce však čelí i některým výzvám, jako jsou vysoké náklady a další problémy. S neustálým pokrokem vědy a techniky se očekává, že technologie titanových anod v budoucnu dosáhne nových průlomů a vývoje v oblasti snižování nákladů, inteligentní přesnosti, koordinovaného použití s dalšími technologiemi a rozšíření oblasti použití.
