Ánodo de titanio para esterilizador de frutas y verduras
La aplicación de ánodos de titanio en la desinfección de frutas ofrece una solución nueva y eficaz a estos problemas. Los ánodos de titanio poseen excelentes propiedades que les otorgan ventajas únicas en la desinfección de frutas, proporcionando una desinfección más eficiente, segura y respetuosa con el medio ambiente para frutas y verduras.
- Ánodo de titanio recubierto de iridio
- Ánodo de titanio recubierto de platino
- Ánodo de titanio recubierto de rutenio
- Ánodo de titanio recubierto de óxido mixto
- Celda electrolítica de titanio
- Ánodo de titanio recubierto de paladio
- Ánodo compuesto de carbono y titanio
- Ánodo compuesto de óxido metálico y metal
Aplicación de ánodo de titanio en esterilizadores de frutas y verduras
Como nuevo tipo de tecnología de desinfección de frutas, el ánodo de titanio ha demostrado un gran potencial en el campo de la desinfección de frutas gracias a sus numerosas ventajas, como una desinfección de alta eficiencia, seguridad y protección ambiental, ahorro de energía y una gran aplicabilidad. La seguridad alimentaria es fundamental. Sin embargo, las frutas son extremadamente susceptibles a la contaminación por microorganismos y residuos de pesticidas durante el crecimiento, la recolección, el transporte y el almacenamiento. Los métodos tradicionales de desinfección de frutas presentan numerosas limitaciones. Por ejemplo, los desinfectantes químicos pueden dejar sustancias químicas nocivas en la superficie de las frutas, lo que afecta su calidad y seguridad. El simple lavado con agua dificulta la eliminación completa de contaminantes persistentes.
Ánodo de titanio para esterilizador
Según los diferentes recubrimientos catalíticos de superficie, los ánodos de titanio se pueden dividir en ánodos de titanio que evolucionan cloro, ánodos de titanio que evolucionan oxígeno y ánodos de titanio con funciones que evolucionan cloro y oxígeno.
Ánodo de titanio que desprende cloro
El recubrimiento está compuesto principalmente de óxido de rutenio, que presenta un bajo sobrepotencial de liberación de cloro en el electrolito, lo que permite la producción eficiente de cloro gaseoso y, posteriormente, la generación de ácido hipocloroso para la desinfección. Sus características son ideales para situaciones donde se requiere una gran cantidad de ácido hipocloroso para la desinfección.
Ánodo de titanio que desprende oxígeno
El recubrimiento contiene principalmente óxido de iridio, etc. En electrolitos sin iones cloruro o con bajas concentraciones de estos, el sobrepotencial de desprendimiento de oxígeno es bajo, y la principal reacción de desprendimiento de oxígeno produce radicales hidroxilo. Su ventaja es su efecto significativo en la eliminación de contaminantes orgánicos y residuos de pesticidas.
Ánodos que desprenden cloro y oxígeno
El ánodo de titanio permite la evolución de cloro y oxígeno. Bajo diferentes condiciones electrolíticas, puede producir cantidades adecuadas de cloro y oxígeno, así como las sustancias oxidantes fuertes correspondientes, según sea necesario. Presenta una gran adaptabilidad y puede satisfacer las necesidades de diversos escenarios de desinfección de frutas.
El ánodo de titanio recubierto de rutenio-iridio posee una alta actividad catalítica para las reacciones de desprendimiento de cloro y oxígeno. Produce rápidamente una gran cantidad de cloro y oxígeno a bajo voltaje, generando posteriormente ácido hipocloroso y radicales hidroxilo. Es adecuado para la desinfección de frutas como cítricos con alta acidez y caquis con alta alcalinidad. La desventaja es su elevado coste.
El ánodo de titanio recubierto de iridio-tántalo muestra un excelente rendimiento catalítico en la reacción de desprendimiento de oxígeno y produce eficientemente radicales hidroxilo. Presenta ventajas evidentes en la eliminación de contaminantes orgánicos y residuos de pesticidas en la superficie de las frutas. En comparación con los ánodos de grafito tradicionales, su consumo energético se reduce entre un 20 % y un 30 %. Desventajas: Su coste de fabricación es elevado.
El ánodo de titanio platinado reduce la resistencia del electrodo y mejora la eficiencia de la corriente, acelerando así la reacción de electrólisis. La eficiencia es del 15 % al 20 %. Su sobrepotencial de desprendimiento de hidrógeno es bajo, lo que reduce la producción de hidrógeno y evita su interferencia en el proceso de desinfección. Además, mejora la tasa de utilización efectiva del ánodo.
¿Cómo funciona el ánodo de titanio en el esterilizador?
Ánodo de titanio, nombre completo: electrodo recubierto de óxido metálico a base de titanio (MMO). Está basado en titanio, y una capa de recubrimiento de óxido metálico con funciones específicas está recubierta en su superficie. El titanio tiene buena resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, y proporciona una estructura de soporte estable para el recubrimiento. El recubrimiento de óxido metálico en la superficie le da al ánodo de titanio buena conductividad, rendimiento electrocatalítico y estabilidad química. El recubrimiento generalmente contiene óxidos de metales preciosos, como rutenio (Ru), iridio (Ir), platino (Pt), etc. Estos óxidos de metales preciosos tienen baja resistividad y alta actividad electrocatalítica, que reducen efectivamente el sobrepotencial de la reacción del electrodo y mejoran la eficiencia de la electrólisis. Por ejemplo, en el ánodo de titanio recubierto de rutenio-iridio, el efecto sinérgico de los óxidos de rutenio e iridio hace que el ánodo muestre un excelente rendimiento tanto en las reacciones de evolución de cloro como de evolución de oxígeno.
En el campo de la desinfección de frutas, los ánodos de titanio desinfectan principalmente mediante la electrolisis del agua para producir sustancias oxidantes fuertes. Cuando el ánodo de titanio se conecta al electrodo positivo de la fuente de alimentación, como ánodo de la celda electrolítica, bajo la acción del campo eléctrico, la electrólisis del agua produce una serie de reacciones. En la superficie del ánodo, las moléculas de agua se oxidan y se produce una reacción de desprendimiento de oxígeno o de cloro (dependiendo de si el electrolito contiene iones de cloruro).
- Reacción de evolución del oxígeno
En un electrolito sin iones cloruro, se produce la principal reacción de evolución del oxígeno: 2H₂O – 2e₁ = O₂ + 4H₁. El oxígeno escapa en forma de burbujas y, al mismo tiempo, forma radicales hidroxilo (・OH) con fuertes propiedades oxidantes cerca del ánodo. Los radicales hidroxilo son oxidantes muy activos con un potencial de oxidación de hasta 2 V, que pueden oxidar y descomponer rápidamente contaminantes orgánicos, residuos de pesticidas y microorganismos en la superficie de las frutas. Por ejemplo, los radicales hidroxilo pueden romper enlaces químicos como los enlaces PO y PS en moléculas de pesticidas organofosforados, descomponiéndolas en pequeñas moléculas inocuas.
- Reacción de evolución del cloro
Cuando el electrolito contiene iones de cloruro (Cl^-), se produce una reacción de evolución de cloro: 2Cl^- – 2e^- = Cl_2↑ . El cloro (Cl₂) se disuelve parcialmente en agua y reacciona con ella: Cl_2 + H_2O = HClO + HCl , generando ácido hipocloroso (HClO) . El ácido hipocloroso es un oxidante fuerte débilmente ácido con buenas capacidades bactericidas y desinfectantes . Puede penetrar las paredes celulares de los microorganismos, destruir el sistema enzimático y el material genético en sus células y, por lo tanto, lograr el propósito de matar microorganismos . Además, el ácido hipocloroso también puede reaccionar con algunos contaminantes orgánicos en la superficie de las frutas para descomponerlos y eliminarlos .
Ventajas de los ánodos de titanio
Los ánodos de titanio producen rápidamente una gran cantidad de sustancias oxidantes fuertes, como ácido hipocloroso y radicales hidroxilo. Destruyen rápidamente la estructura celular, las proteínas y el ácido nucleico de los microorganismos, inactivándolos, logrando así una esterilización y desinfección de alta eficiencia. Diversos estudios han demostrado que las sustancias oxidantes fuertes producidas por la electrólisis del agua con ánodos de titanio pueden acortar el tiempo de eliminación de bacterias comunes como Escherichia coli y Staphylococcus aureus a 1-2 minutos, mucho más rápido que los métodos de desinfección tradicionales.
- Eliminación integral de contaminantes
No sólo mata eficazmente microorganismos como bacterias, mohos y levaduras, sino que también descompone y elimina contaminantes como residuos de pesticidas, hormonas, metales pesados, etc. de la superficie de las frutas.
- Seguridad y Protección del Medio Ambiente
La desinfección con ánodo de titanio es una sustancia oxidante fuerte producida por la electrólisis del agua. Se descompone gradualmente durante la desinfección sin dejar residuos nocivos.
- Fuerte aplicabilidad
Basándose en el control automático de los ánodos de titanio en la máquina de desinfección, se pueden encontrar soluciones de desinfección adecuadas para frutas ácidas, alcalinas y frutas que se dañan fácilmente.
Casos de solicitud
La aplicación de ánodos de titanio en esterilizadores ha demostrado un gran potencial y ventajas, generando nuevos cambios y oportunidades de desarrollo en el campo de la esterilización. A continuación, analizaremos en profundidad, mediante casos reales, la aplicación específica de los ánodos de titanio en diferentes tipos de esterilizadores, sus efectos reales y los beneficios económicos y sociales que aportan.
Gran fábrica de frutas
Anteriormente, se utilizaban desinfectantes con cloro para desinfectar las manzanas. No solo existía el problema de los residuos de cloro, que afectaban la calidad y el sabor del zumo de manzana, sino que el efecto desinfectante era inestable y los microorganismos a menudo superaban el estándar. Tras la introducción del sistema de desinfección electrolítica de agua, basado en un ánodo de titanio recubierto de rutenio-iridio, la eficiencia de la desinfección mejoró considerablemente. El sistema electroliza una solución acuosa con una concentración específica de cloruro de sodio para producir ácido hipocloroso, que desinfecta las manzanas. El proceso de desinfección tarda tan solo de 3 a 5 minutos, aumentando la tasa de eliminación de microorganismos como Escherichia coli y moho en la superficie de las manzanas a más del 99.9 %, y eliminando eficazmente entre el 60 % y el 70 % de los residuos de pesticidas.
Mercado Mayorista de Frutas y Verduras
Para garantizar la seguridad e higiene de las frutas, se introdujo una máquina de desinfección basada en ánodos de titanio recubiertos de iridio-tántalo. Su eficacia desinfectante es significativa en frutas que se contaminan fácilmente, como las fresas y los arándanos. Tras las pruebas, se observó una reducción de más del 85 % en los residuos de pesticidas en la superficie de las fresas desinfectadas, así como una reducción de más del 90 % en la cantidad de microorganismos. Además, dado que este método de desinfección tiene un impacto mínimo en la calidad de las frutas, se ha prolongado su vida útil, lo cual ha sido muy bien recibido por comerciantes y consumidores.
Aplicación a domicilio
Existen en el mercado numerosas máquinas de desinfección doméstica de frutas y verduras basadas en tecnología de ánodo de titanio. Por ejemplo, una máquina de desinfección doméstica de frutas y verduras utiliza un ánodo de titanio con funciones de desprendimiento de cloro y oxígeno. Basta con colocar la fruta en el depósito de agua de la máquina, añadir la cantidad adecuada de agua y un poco de sal (para mejorar la conductividad). La máquina produce ácido hipocloroso y radicales libres de hidroxilo mediante electrólisis, completando la desinfección de las frutas en 10-15 minutos. Según las pruebas, la tasa de eliminación microbiana de las frutas desinfectadas con esta máquina supera el 95% y puede eliminar eficazmente los residuos de pesticidas en la superficie de las frutas.
Los diferentes tipos de ánodos de titanio, como los recubiertos de rutenio-iridio, iridio-tántalo y platino, presentan características de rendimiento únicas y son adecuados para diferentes escenarios de desinfección de frutas. Desde grandes fruterías hasta aplicaciones domésticas, desde mercados mayoristas de frutas y verduras hasta plantaciones de frutas, la tecnología de ánodos de titanio ha tenido casos de aplicación exitosos y ha obtenido buenos resultados. Sin embargo, su aplicación en el campo de la desinfección de frutas también enfrenta algunos desafíos, como su alto costo y otros problemas. Con el continuo avance de la ciencia y la tecnología, se espera que la tecnología de ánodos de titanio logre nuevos avances y desarrollos en reducción de costos, precisión inteligente, aplicación coordinada con otras tecnologías y un alcance de aplicación ampliado en el futuro.
