Anoda Titanium untuk Sterilisasi Buah dan Sayuran
Penerapan anoda titanium dalam bidang desinfeksi buah memberikan cara baru dan efektif untuk mengatasi masalah ini. Anoda titanium memiliki banyak sifat yang sangat baik, yang membuatnya menunjukkan keunggulan unik dalam desinfeksi buah, memberikan desinfeksi yang lebih efisien, lebih aman, dan lebih ramah lingkungan untuk buah dan sayuran.
- Anoda titanium berlapis iridium
- Anoda titanium berlapis platina
- Anoda titanium berlapis rutenium
- Anoda titanium berlapis oksida campuran
- Sel elektrolit titanium
- Anoda titanium berlapis paladium
- Anoda komposit karbon-titanium
- Anoda komposit oksida logam-logam
Aplikasi Anoda Titanium Dalam Sterilisasi Buah dan Sayur
Sebagai jenis baru teknologi desinfeksi buah, anoda titanium telah menunjukkan potensi aplikasi yang besar di bidang desinfeksi buah dengan banyak keunggulannya seperti desinfeksi efisiensi tinggi, keamanan dan perlindungan lingkungan, penghematan energi ekonomis, dan penerapan yang kuat. Keamanan pangan sangat penting. Namun, buah-buahan sangat rentan terhadap kontaminasi oleh mikroorganisme dan residu pestisida selama pertumbuhan, pemetikan, transportasi, dan penyimpanan. Metode desinfeksi buah tradisional memiliki banyak keterbatasan. Misalnya, disinfektan kimia dapat meninggalkan bahan kimia berbahaya di permukaan buah-buahan, yang memengaruhi kualitas dan keamanan buah-buahan. Pencucian air sederhana sulit untuk menghilangkan polutan yang membandel secara menyeluruh.
Jenis Anoda Titanium untuk Sterilisasi
Berdasarkan lapisan katalitik permukaan yang berbeda, anoda titanium dapat dibagi menjadi anoda titanium penghasil klorin, anoda titanium penghasil oksigen, dan anoda titanium dengan fungsi penghasil klorin dan oksigen.
Anoda titanium penghasil klorin
Lapisan tersebut terutama terdiri dari oksida rutenium, yang memiliki potensi pelepasan klorin rendah dalam elektrolit, secara efisien menghasilkan gas klorin, dan kemudian menghasilkan asam hipoklorit untuk disinfeksi. Karakteristiknya cocok untuk situasi di mana sejumlah besar asam hipoklorit perlu diproduksi untuk disinfeksi.
Anoda titanium penghasil oksigen
Lapisan tersebut terutama mengandung iridium oksida, dll. Dalam elektrolit tanpa ion klorida atau dengan konsentrasi ion klorida rendah, kelebihan potensial evolusi oksigen rendah, dan reaksi evolusi oksigen utama menghasilkan radikal hidroksil. Keunggulannya adalah memiliki efek signifikan dalam menghilangkan polutan organik dan residu pestisida.
Anoda penghasil klorin dan oksigen
Anoda titanium memiliki kinerja evolusi klorin dan oksigen. Dalam kondisi elektrolit yang berbeda, ia dapat menghasilkan jumlah klorin dan oksigen yang sesuai, serta zat pengoksidasi kuat yang sesuai sesuai kebutuhan. Ia memiliki daya adaptasi yang kuat dan dapat memenuhi kebutuhan berbagai skenario desinfeksi buah.
Anoda titanium berlapis rutenium-iridium memiliki aktivitas katalitik tinggi untuk reaksi evolusi klorin dan oksigen. Anoda ini dengan cepat menghasilkan sejumlah besar klorin dan oksigen pada tegangan rendah, lalu menghasilkan asam hipoklorit dan radikal hidroksil. Anoda ini cocok untuk mendisinfeksi buah-buahan seperti jeruk dengan keasaman tinggi dan kesemek dengan alkalinitas tinggi. Kerugiannya adalah biayanya tinggi.
Anoda titanium berlapis iridium-tantalum menunjukkan kinerja katalitik yang sangat baik dalam reaksi evolusi oksigen dan secara efisien menghasilkan radikal hidroksil. Anoda ini memiliki keunggulan yang jelas dalam menghilangkan polutan organik dan residu pestisida pada permukaan buah. Dibandingkan dengan anoda grafit tradisional, konsumsi energinya berkurang hingga 20% – 30%. Kekurangan: Biaya produksinya tinggi.
Anoda titanium berlapis platina mengurangi resistansi elektroda dan meningkatkan efisiensi arus, sehingga mempercepat reaksi elektrolisis. Efisiensinya adalah 15% – 20%. Potensial berlebih evolusi hidrogennya rendah, yang mengurangi produksi hidrogen dan menghindari gangguan hidrogen dalam proses desinfeksi. Ini juga meningkatkan tingkat pemanfaatan anoda yang efektif.
Bagaimana Cara Kerja Anoda Titanium dalam Sterilizer?
Anoda titanium, nama lengkapnya adalah elektroda berlapis oksida logam berbasis titanium (MMO). Berbasis titanium, dan lapisan pelapis oksida logam dengan fungsi khusus dilapisi pada permukaannya. Titanium memiliki kekuatan mekanis dan ketahanan korosi yang baik, serta menyediakan struktur pendukung yang stabil untuk pelapis. Pelapis oksida logam pada permukaan memberikan konduktivitas, kinerja elektrokatalitik, dan stabilitas kimia yang baik pada anoda titanium. Pelapis biasanya mengandung oksida logam mulia, seperti rutenium (Ru), iridium (Ir), platinum (Pt), dll. Oksida logam mulia ini memiliki resistivitas rendah dan aktivitas elektrokatalitik tinggi, yang secara efektif mengurangi potensi berlebih dari reaksi elektroda dan meningkatkan efisiensi elektrolisis. Misalnya, pada anoda titanium berlapis rutenium-iridium, efek sinergis oksida rutenium dan iridium membuat anoda menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam reaksi evolusi klorin dan evolusi oksigen.
Dalam bidang desinfeksi buah, anoda titanium terutama mencapai desinfeksi dengan mengelektrolisis air untuk menghasilkan zat pengoksidasi yang kuat. Ketika anoda titanium dihubungkan ke elektroda positif catu daya, sebagai anoda sel elektrolit, di bawah aksi medan listrik, elektrolisis air menghasilkan serangkaian reaksi. Pada permukaan anoda, molekul air dioksidasi, dan reaksi evolusi oksigen atau reaksi evolusi klorin terjadi (tergantung pada apakah elektrolit mengandung ion klorida).
- Reaksi Evolusi Oksigen
Dalam elektrolit tanpa ion klorida, reaksi evolusi oksigen utama terjadi: 2H2O – 4e^- = O2↑ + 4H^+). Oksigen keluar dalam bentuk gelembung, dan pada saat yang sama membentuk radikal hidroksil (・OH) dengan sifat pengoksidasi yang kuat di dekat anoda. Radikal hidroksil adalah oksidan yang sangat aktif dengan potensi oksidasi hingga 2.8V, yang dapat dengan cepat mengoksidasi dan menguraikan polutan organik, residu pestisida, dan mikroorganisme pada permukaan buah. Misalnya, radikal hidroksil dapat memutus ikatan kimia seperti ikatan PO dan ikatan PS dalam molekul pestisida organofosfor, menguraikannya menjadi molekul kecil yang tidak berbahaya.
- Reaksi Evolusi Klorin
Ketika elektrolit mengandung ion klorida (Cl^-), reaksi evolusi klorin terjadi: 2Cl^- – 2e^- = Cl_2↑ . Klorin (Cl₂) sebagian larut dalam air dan bereaksi dengan air: Cl_2 + H_2O = HClO + HCl , menghasilkan asam hipoklorit (HClO) . Asam hipoklorit adalah oksidan kuat yang bersifat asam lemah dengan kemampuan bakterisida dan desinfektan yang baik . Ia dapat menembus dinding sel mikroorganisme, menghancurkan sistem enzim dan materi genetik dalam sel mereka, dan dengan demikian mencapai tujuan membunuh mikroorganisme . Selain itu, asam hipoklorit juga dapat bereaksi dengan beberapa polutan organik pada permukaan buah untuk menguraikan dan menghilangkannya .
Keuntungan Anoda Titanium
Anoda titanium dengan cepat menghasilkan sejumlah besar zat pengoksidasi kuat seperti asam hipoklorit dan radikal hidroksil. Zat ini dengan cepat menghancurkan struktur sel, protein, dan asam nukleat mikroorganisme, membuatnya tidak aktif, sehingga mencapai sterilisasi dan disinfeksi dengan efisiensi tinggi. Penelitian telah menunjukkan bahwa zat pengoksidasi kuat yang dihasilkan oleh elektrolisis air menggunakan anoda titanium dapat mempersingkat waktu membunuh bakteri umum seperti Escherichia coli dan Staphylococcus aureus menjadi 1-2 menit, yang jauh lebih cepat daripada metode disinfeksi tradisional.
- Penghapusan Polutan Secara Komprehensif
Tidak hanya efektif membunuh mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan ragi, tetapi juga menguraikan dan menghilangkan polutan seperti residu pestisida, hormon, logam berat, dll. pada permukaan buah.
- Keselamatan dan Perlindungan Lingkungan
Desinfeksi anoda titanium adalah zat pengoksidasi kuat yang dihasilkan oleh elektrolisis air. Zat ini akan terurai secara bertahap selama desinfeksi tanpa meninggalkan residu berbahaya.
- Penerapan yang Kuat
Berdasarkan kontrol otomatis anoda titanium pada mesin disinfeksi, larutan disinfeksi yang sesuai dapat ditemukan untuk buah-buahan yang bersifat asam, basa, dan buah-buahan yang mudah rusak.
Kasus Aplikasi
Penerapan anoda titanium dalam sterilisator telah menunjukkan potensi dan keuntungan yang besar, membawa perubahan baru dan peluang pengembangan ke bidang sterilisasi. Selanjutnya, kami akan menggunakan kasus aktual untuk mengeksplorasi secara mendalam penerapan spesifik anoda titanium dalam berbagai jenis sterilisator, efek aktual, dan manfaat ekonomi dan sosial yang dibawanya.
Pabrik Buah Besar
Dahulu, disinfektan yang mengandung klorin digunakan untuk mendisinfeksi apel. Tidak hanya terdapat masalah residu klorin, yang memengaruhi kualitas dan rasa sari apel, tetapi efek disinfeksi tidak stabil dan mikroorganisme sering kali melebihi standar. Setelah diperkenalkannya sistem disinfeksi air elektrolit berdasarkan anoda titanium berlapis rutenium-iridium, efisiensi disinfeksi meningkat pesat. Sistem ini mengelektrolisis larutan berair yang mengandung konsentrasi natrium klorida tertentu untuk menghasilkan asam hipoklorit untuk mendisinfeksi apel. Proses disinfeksi hanya membutuhkan waktu 3-5 menit untuk meningkatkan tingkat pembunuhan mikroorganisme seperti Escherichia coli dan jamur pada permukaan apel hingga lebih dari 99.9%, dan secara efektif menghilangkan 60%-70% residu pestisida pada permukaan apel.
Pasar Grosir Buah dan Sayur
Untuk memastikan keamanan dan kebersihan buah-buahan, diperkenalkanlah mesin desinfeksi yang berbahan dasar anoda titanium berlapis iridium-tantalum. Efek desinfeksi sangat signifikan untuk buah-buahan yang mudah terkontaminasi, seperti stroberi dan blueberry. Setelah pengujian, residu pestisida pada permukaan stroberi yang didesinfeksi berkurang lebih dari 85%, dan jumlah mikroorganisme berkurang lebih dari 90%. Selain itu, karena metode desinfeksi ini berdampak kecil pada kualitas buah-buahan, masa simpan buah-buahan juga telah diperpanjang hingga batas tertentu, yang telah diterima dengan baik oleh pedagang dan konsumen.
Aplikasi Rumah
Ada banyak mesin desinfeksi buah dan sayur rumah tangga yang berbasis pada teknologi anoda titanium di pasaran. Ambil contoh merek mesin desinfeksi buah dan sayur rumah tangga tertentu. Mesin ini menggunakan anoda titanium dengan fungsi evolusi klorin dan oksigen. Cukup masukkan buah ke dalam tangki air mesin desinfeksi, tambahkan air secukupnya dan sedikit garam (untuk meningkatkan konduktivitas). Mesin desinfeksi menghasilkan asam hipoklorit dan radikal bebas hidroksil melalui elektrolisis, dan menyelesaikan desinfeksi buah dalam waktu 10-15 menit. Menurut pengujian, tingkat pembunuhan mikroba pada buah yang didesinfeksi oleh mesin desinfeksi ini mencapai lebih dari 95%, dan dapat secara efektif menghilangkan residu pestisida pada permukaan buah.
Berbagai jenis anoda titanium, seperti anoda titanium berlapis rutenium-iridium, anoda titanium berlapis iridium-tantalum, anoda titanium berlapis platina, dll., masing-masing memiliki karakteristik kinerja yang unik dan cocok untuk berbagai skenario desinfeksi buah. Dari pabrik buah besar hingga aplikasi rumah, dari pasar grosir buah dan sayur hingga penanaman buah, teknologi anoda titanium telah memiliki kasus aplikasi yang sukses dan mencapai hasil yang baik. Namun, penerapan anoda titanium di bidang desinfeksi buah juga menghadapi beberapa tantangan, seperti biaya tinggi dan masalah lainnya. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, teknologi anoda titanium diharapkan dapat mencapai terobosan dan perkembangan baru dalam pengurangan biaya, presisi cerdas, aplikasi terkoordinasi dengan teknologi lain, dan cakupan aplikasi yang diperluas di masa mendatang.
