Anodo di titanio per sterilizzatore di frutta e verdura
L'applicazione degli anodi di titanio nel campo della disinfezione della frutta offre un modo nuovo ed efficace per risolvere questi problemi. Gli anodi di titanio presentano numerose proprietà eccellenti, che li rendono unici nella disinfezione della frutta, garantendo una disinfezione più efficiente, sicura ed ecologica per frutta e verdura.
- Anodo in titanio rivestito di iridio
- Anodo in titanio rivestito in platino
- Anodo in titanio rivestito in rutenio
- Anodo in titanio rivestito di ossido misto
- Cella elettrolitica in titanio
- Anodo in titanio rivestito in palladio
- Anodo composito carbonio-titanio
- Anodo composito metallo-ossido di metallo
Applicazione dell'anodo di titanio nello sterilizzatore per frutta e verdura
Come nuova tecnologia di disinfezione della frutta, l'anodo di titanio ha dimostrato un grande potenziale applicativo nel campo della disinfezione della frutta, grazie ai suoi numerosi vantaggi, tra cui elevata efficienza, sicurezza e tutela ambientale, risparmio energetico e ampia applicabilità. La sicurezza alimentare è di vitale importanza. Tuttavia, la frutta è estremamente suscettibile alla contaminazione da microrganismi e residui di pesticidi durante la crescita, la raccolta, il trasporto e lo stoccaggio. I metodi tradizionali di disinfezione della frutta presentano numerosi limiti. Ad esempio, i disinfettanti chimici possono rilasciare sostanze chimiche nocive sulla superficie della frutta, compromettendone la qualità e la sicurezza. Il semplice lavaggio con acqua è difficile da rimuovere completamente dagli inquinanti più ostinati.
Anodo di titanio per sterilizzatore
In base ai diversi rivestimenti catalitici superficiali, gli anodi di titanio possono essere suddivisi in anodi di titanio che sviluppano cloro, anodi di titanio che sviluppano ossigeno e anodi di titanio con funzioni sia di cloro che di ossigeno.
Anodo di titanio che sviluppa cloro
Il rivestimento è composto principalmente da ossido di rutenio, che presenta un basso sovrapotenziale di sviluppo di cloro nell'elettrolita, producendo efficientemente cloro gassoso e quindi acido ipocloroso per la disinfezione. Le sue caratteristiche sono adatte alle situazioni in cui è necessario produrre grandi quantità di acido ipocloroso per la disinfezione.
Anodo in titanio che sviluppa ossigeno
Il rivestimento contiene principalmente ossido di iridio, ecc. Negli elettroliti privi di ioni cloruro o con basse concentrazioni di ioni cloruro, la sovratensione di sviluppo dell'ossigeno è bassa e la principale reazione di sviluppo dell'ossigeno produce radicali idrossilici. Il suo vantaggio è che ha un effetto significativo sulla rimozione di inquinanti organici e residui di pesticidi.
Anodi che sviluppano cloro e ossigeno
L'anodo in titanio è in grado di sviluppare cloro e ossigeno. In diverse condizioni elettrolitiche, può produrre quantità appropriate di cloro e ossigeno, nonché le corrispondenti sostanze fortemente ossidanti, a seconda delle necessità. Presenta un'elevata adattabilità e può soddisfare le esigenze di diversi scenari di disinfezione della frutta.
L'anodo in titanio rivestito in rutenio-iridio ha un'elevata attività catalitica per le reazioni di sviluppo di cloro e ossigeno. Produce rapidamente una grande quantità di cloro e ossigeno a bassa tensione, generando acido ipocloroso e radicali idrossilici. È adatto per la disinfezione di frutti come gli agrumi, caratterizzati da una forte acidità, e i cachi, caratterizzati da un'elevata alcalinità. Lo svantaggio è il costo elevato.
L'anodo in titanio rivestito in iridio-tantalio mostra eccellenti prestazioni catalitiche nella reazione di sviluppo dell'ossigeno e produce efficacemente radicali idrossilici. Presenta evidenti vantaggi nella rimozione di inquinanti organici e residui di pesticidi dalla superficie della frutta. Rispetto ai tradizionali anodi in grafite, il suo consumo energetico è ridotto del 20%-30%. Svantaggi: i costi di produzione sono elevati.
L'anodo in titanio placcato in platino riduce la resistenza dell'elettrodo e migliora l'efficienza della corrente, accelerando così la reazione di elettrolisi. L'efficienza è del 15%-20%. La sua sovratensione di sviluppo dell'idrogeno è bassa, il che riduce la produzione di idrogeno ed evita l'interferenza dell'idrogeno nel processo di disinfezione. Migliora inoltre il tasso di utilizzo effettivo dell'anodo.
Come funziona l'anodo di titanio nello sterilizzatore?
Anodo di titanio, nome completo elettrodo rivestito di ossido metallico a base di titanio (MMO). È basato sul titanio e sulla sua superficie è presente uno strato di rivestimento in ossido metallico con funzioni specifiche. Il titanio ha una buona resistenza meccanica e alla corrosione e fornisce una struttura di supporto stabile per il rivestimento. Il rivestimento in ossido metallico superficiale conferisce all'anodo in titanio una buona conduttività, prestazioni elettrocatalitiche e stabilità chimica. Il rivestimento contiene solitamente ossidi di metalli preziosi, come rutenio (Ru), iridio (Ir), platino (Pt), ecc. Questi ossidi di metalli preziosi presentano una bassa resistività e un'elevata attività elettrocatalitica, che riducono efficacemente la sovratensione della reazione elettrodica e migliorano l'efficienza dell'elettrolisi. Ad esempio, nell'anodo in titanio rivestito in rutenio-iridio, l'effetto sinergico degli ossidi di rutenio e iridio consente all'anodo di mostrare prestazioni eccellenti sia nelle reazioni di sviluppo del cloro che in quelle di sviluppo dell'ossigeno.
Nel campo della disinfezione della frutta, gli anodi in titanio ottengono principalmente la disinfezione elettrolizzando l'acqua per produrre sostanze fortemente ossidanti. Quando l'anodo in titanio è collegato all'elettrodo positivo dell'alimentatore, come anodo della cella elettrolitica, sotto l'azione del campo elettrico, l'elettrolisi dell'acqua produce una serie di reazioni. Sulla superficie dell'anodo, le molecole d'acqua vengono ossidate e si verifica una reazione di sviluppo di ossigeno o di cloro (a seconda che l'elettrolita contenga ioni cloruro).
- Reazione di evoluzione dell'ossigeno
In un elettrolita privo di ioni cloruro, avviene la principale reazione di sviluppo dell'ossigeno: 2H₂O – 2e₂- = O₂₂ + 4H₂+. L'ossigeno fuoriesce sotto forma di bolle e, contemporaneamente, forma radicali idrossilici (・OH) con forti proprietà ossidanti in prossimità dell'anodo. I radicali idrossilici sono ossidanti molto attivi con un potenziale di ossidazione fino a 2 V, in grado di ossidare e decomporre rapidamente inquinanti organici, residui di pesticidi e microrganismi sulla superficie della frutta. Ad esempio, i radicali idrossilici possono rompere legami chimici come i legami PO e PS nelle molecole di pesticidi organofosforici, decomponendole in piccole molecole innocue.
- Reazione di evoluzione del cloro
Quando l'elettrolita contiene ioni cloruro (Cl-), si verifica una reazione di evoluzione del cloro: 2Cl- – 2e- = Cl2↑. Il cloro (Cl₂) si dissolve parzialmente in acqua e reagisce con essa: Cl2 + H2O = HClO + HCl, generando acido ipocloroso (HClO). L'acido ipocloroso è un forte ossidante debolmente acido con buone capacità battericide e disinfettanti. Può penetrare le pareti cellulari dei microrganismi, distruggere il sistema enzimatico e il materiale genetico nelle loro cellule e quindi raggiungere lo scopo di uccidere i microrganismi. Inoltre, l'acido ipocloroso può anche reagire con alcuni inquinanti organici sulla superficie della frutta per decomporli e rimuoverli.
Vantaggi degli anodi in titanio
Gli anodi di titanio producono rapidamente una grande quantità di sostanze fortemente ossidanti come acido ipocloroso e radicali idrossilici. Distruggono rapidamente la struttura cellulare, le proteine e gli acidi nucleici dei microrganismi, rendendoli inattivi e ottenendo così una sterilizzazione e una disinfezione ad alta efficienza. Studi hanno dimostrato che le sostanze fortemente ossidanti prodotte dall'elettrolisi dell'acqua con anodi di titanio possono ridurre il tempo di uccisione di batteri comuni come Escherichia coli e Staphylococcus aureus a 1-2 minuti, molto più velocemente rispetto ai metodi di disinfezione tradizionali.
- Rimozione completa degli inquinanti
Non solo uccide efficacemente i microrganismi come batteri, muffe e lieviti, ma decompone e rimuove anche gli inquinanti come residui di pesticidi, ormoni, metalli pesanti, ecc. dalla superficie della frutta.
- Sicurezza e protezione dell'ambiente
La disinfezione con anodo di titanio è una sostanza fortemente ossidante prodotta dall'elettrolisi dell'acqua. Si decompone gradualmente durante la disinfezione senza lasciare residui nocivi.
- Forte applicabilità
Grazie al controllo automatico degli anodi di titanio nella macchina di disinfezione, è possibile trovare soluzioni disinfettanti adatte per frutta acida, alcalina e facilmente danneggiabile.
Casi di applicazione
L'applicazione degli anodi di titanio negli sterilizzatori ha mostrato grandi potenzialità e vantaggi, apportando nuovi cambiamenti e opportunità di sviluppo nel campo della sterilizzazione. In seguito, utilizzeremo casi concreti per approfondire l'applicazione specifica degli anodi di titanio in diverse tipologie di sterilizzatori, i loro effetti concreti e i benefici economici e sociali che ne derivano.
Grande fabbrica di frutta
In passato, per disinfettare le mele venivano utilizzati disinfettanti contenenti cloro. Non solo si verificava il problema dei residui di cloro, che compromettevano la qualità e il gusto del succo di mela, ma l'effetto disinfettante era instabile e i microrganismi spesso superavano gli standard. Dopo l'introduzione del sistema di disinfezione elettrolitica dell'acqua basato sull'anodo di titanio rivestito in rutenio-iridio, l'efficienza della disinfezione è stata notevolmente migliorata. Il sistema elettrolizza una soluzione acquosa contenente una certa concentrazione di cloruro di sodio per produrre acido ipocloroso per disinfettare le mele. Il processo di disinfezione richiede solo 3-5 minuti per aumentare il tasso di eliminazione di microrganismi come Escherichia coli e muffe sulla superficie delle mele a oltre il 99.9% e rimuove efficacemente il 60-70% dei residui di pesticidi dalla superficie delle mele.
Mercato ortofrutticolo all'ingrosso
Per garantire la sicurezza e l'igiene della frutta, è stata introdotta una macchina di disinfezione basata su anodi di titanio rivestiti in iridio-tantalio. L'effetto di disinfezione è significativo per i frutti facilmente contaminabili, come fragole e mirtilli. Dopo i test, i residui di pesticidi sulla superficie delle fragole disinfettate sono stati ridotti di oltre l'85% e il numero di microrganismi di oltre il 90%. Inoltre, poiché questo metodo di disinfezione ha un impatto minimo sulla qualità della frutta, anche la sua conservabilità è stata in una certa misura prolungata, il che è stato accolto positivamente da commercianti e consumatori.
Applicazione domestica
Esistono sul mercato molte macchine per la disinfezione domestica di frutta e verdura basate sulla tecnologia dell'anodo di titanio. Prendiamo ad esempio una marca specifica di macchina per la disinfezione domestica di frutta e verdura. Utilizza un anodo di titanio con funzioni sia di cloro che di sviluppo di ossigeno. Basta mettere la frutta nel serbatoio dell'acqua della macchina per la disinfezione, aggiungere una quantità adeguata di acqua e una piccola quantità di sale (per migliorare la conduttività). La macchina per la disinfezione produce acido ipocloroso e radicali liberi idrossilici tramite elettrolisi e completa la disinfezione della frutta in 10-15 minuti. Secondo i test, il tasso di uccisione microbica della frutta disinfettata da questa macchina per la disinfezione ha raggiunto oltre il 95% ed è in grado di rimuovere efficacemente i residui di pesticidi dalla superficie della frutta.
Diversi tipi di anodi in titanio, come gli anodi in titanio rivestiti in rutenio-iridio, gli anodi in titanio rivestiti in iridio-tantalio, gli anodi in titanio placcati in platino, ecc., presentano ciascuno caratteristiche prestazionali uniche e sono adatti a diversi scenari di disinfezione della frutta. Dalle grandi fabbriche di frutta alle applicazioni domestiche, dai mercati all'ingrosso di frutta e verdura alla piantumazione di frutta, la tecnologia degli anodi in titanio ha avuto casi applicativi di successo e ottenuto buoni risultati. Tuttavia, l'applicazione degli anodi in titanio nel campo della disinfezione della frutta deve anche affrontare alcune sfide, come i costi elevati e altri problemi. Con il continuo progresso scientifico e tecnologico, si prevede che la tecnologia degli anodi in titanio raggiungerà nuove scoperte e sviluppi in termini di riduzione dei costi, precisione intelligente, applicazione coordinata con altre tecnologie e ampliamento del campo di applicazione in futuro.
