高压静电分离油烟技术在家用吸油烟机中的应用

2020-11-29郭泳军

科技与创新 2020年16期

郭泳军

（山东小鸭集团小家电有限公司，山东济南 250101）

传统的做饭方式都倾向于高温、多油，这种烹饪方式产生的油烟危害比较大，空气污染问题成了令国家头疼的难题之一，厨房油烟污染现在已经成为导致空气污染指数因素的前三位，是急需处理的一大难题。家庭厨房油烟具有分布面广泛、难处理、触发频率大的特点。民以食为天，一日三餐是所有家庭的首要任务，所以政府不可能做到统一防治，针对家庭厨房油烟难治理的特点，目前最好的处理油烟的方式是用抽油烟机。抽油烟机的种类有很多，都是通过不同的原理来制作的，市场上认可度最高的技术就是以下所要提及的高压静电技术了。

1 家庭厨房油烟对人体和环境的危害

家庭厨房油烟的主要成分是醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、内酯、杂环化合物等复杂的化学物质。在高温条件下，食用油和食物分解形成物理性质多样、化学成分复杂的物质，烹调时，油脂受热，当温度达到食用油的发烟点170 ℃时，出现初期分解的蓝烟雾，随着温度继续升高，分解速度加快，当温度达250 ℃时，出现大量油烟，并伴有刺鼻的气味，油烟粒度在0.01～0.3 μm。

实验人员对居民家庭收集的经常煎炸食物的油烟样品进行分析，共测出220 多种化学物质，其中主要有醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、内酯、杂环化合物等。在烹调油烟中还发现挥发性亚硝胺等已知突变致癌物。油烟属于室内污染物，在200～300 ℃之间时，油烟会产生丙烯醛、苯、甲醛、巴豆醛等对人体危害极大的物质，科学家们研究出，油烟产生的有害物质是致癌的一大因素，尤其是肺癌，烟油可以破坏呼吸道，使得肺部功能受损。

烹饪油烟不仅对人体有着显著的危害，而且还会对环境产生破坏。据报道，烹饪油烟是空气污染的一大因素。油烟对于环境的危害主要体现在以下几个方面：①油烟具有很强的附着性，可以贴附在地面和墙壁上，对城市的美观造成了极大的影响，不仅如此，附着在地面和墙壁上的油烟会使人滑倒，非常危险，并且由于家家户户每天都在做饭，产生的油烟量也非常的大，随时会被出门在外的人们吸入到体内，可谓是无孔不入。②油烟对于绿化的影响也非常的大，油烟会附着在植物的表面，阻碍太阳对植物进行光合作用，慢慢的，植物就会发黄枯萎，油烟还对植物的蒸腾作用产生不利影响。此外，油烟中的有害颗粒还会对植物产生毒素，危害植物的健康。③油烟还会对大气产生危害，食物油和菜品受热会产生二十余种热解产物，主要有醛类、酮类、烃、脂肪酸、芳香族化合物及杂环化合物等，油烟排放的颗粒物（TSP）以PM2.5为主，约占颗粒物的76.91%。不同菜系烹调方式和原料会影响颗粒物的化学组成。有机颗粒物约占60%，无机盐颗粒物约占12%，有机物和无机盐的聚合颗粒物约占10%，其他未知化学物质约占18%。油烟污染物中挥发性有机物（VOCs）组分复杂，主要成分为烃类物质和含氧有机物（其中非甲烷总烃类物质占比约68%，含氧有机物约32%），并以苯系物、烷烯烃和酮类为主，特征物质有甲苯、二甲苯、乙苯、丙酮、丙烯等。

挥发性有机物（VOCs）是灰霾和臭氧的前体物之一。油烟是PM2.5的直接排放物之一，其次油烟中含有非常多具有挥发性的化学有机物，可以与环境中的氮氧化物发生反应，提高环境的氧化性，加速二次颗粒物的形成。

2 高压静电技术的原理

风机把油烟烟雾吸入油烟净化器，高压电场把可被极化的油烟颗粒极化电荷，电力场使带电粒子或颗粒产生定向移动，慢慢的，时间一长，油烟颗粒从烟道气流中分离出来，这种油烟被净化的方法称为高压静电法。前段高低压电离区和后端收集区被油烟净化器的静电模块包裹，前段电离区有线状或者剪短锯齿状的结构，这两种结构可以对油烟颗粒进行荷电。后端收集区一般采用板式结构，对油烟颗粒进行定向离心收集，再加之高压电场的配合。在设计的结构里，材料对静电模块的工作有着较为严格的要求，静电模块不仅要稳定高压放电，还要完成对油烟颗粒的极化、荷电和沉积，电场电压不能过低，否则会使得极化荷电不充分，而且这样带电油粒会被附着，发生静电结合，降低了除去烟油颗粒的效率；反之，如果电压过高，就会把静电模板击穿，发生安全隐患，使得油烟管道内全是高浓度的油烟颗粒。

3 高压静电油烟净化技术应用方式

中国家庭厨房油烟检测合格政策和世界环保局处理油烟颗粒是减少油烟对自然环境和人体危害的有效手段，使得目前市面上有很多种高效的油烟颗粒净化方法，其中最受到好评的就是高压静电技术。目前最为常见的技术是高压静电为主，以其余的物理辅助方式为辅导，使油烟颗粒浓度降低到对人体和环境危害较小的程度，因此诞生出了以下的几种关于高压静电技术的延伸除去油烟颗粒的途径。

3.1 机械分离+高压静电

静电模板的前端机械分离模块和后端收集区同步使用，称之为二级油烟净化技术，油烟颗粒在油烟风管道中存在着大小、形状不一的个体，在通过风管道和机械旋转组件时，大颗粒首先会因为离心的作用被分离出来，这是机械分离的第一级，剩下的小颗粒进入油烟分离的第二阶段，高压静电会对油烟颗粒进行第二步处理，经过这些步骤，高浓度的油烟就变成了低浓度、小颗粒的油烟，然后这些油烟颗粒就会从油烟净化器中排出，对自然和人体的伤害就会降低很多。

3.2 机械过滤+高压静电

前端机械过滤模块和后端的高压静电区配合使用，也是一种油烟颗粒的二级净化。前端机械过滤器的材质多是亲油性高分子材料或者不锈钢材料，过滤器的滤层越多，过滤效果越好，但是随着过滤器的滤层变多，过滤的阻力就会变大，过滤会变得不是那么容易，很多大颗粒油烟分子都会留在滤芯里，造成过滤器的破坏，即使过滤器不被破坏，油烟颗粒也会留在滤层上，造成后续处理油烟颗粒越发困难的情况，这种时候就要让人们再拆卸、清洁油烟机，显得十分麻烦。过滤系统有单一过滤和多层过滤两种方式，单一过滤速度快、效率高，但是过滤出的油烟分子再被高压静电技术处理时会使它更加难以处理那些大分子油烟颗粒，而多层过滤器优势在于减轻了后端高压静电器的负担，但是容易使油性分子全部堆积在滤层上，这样就要使用动力更大的通风道。因此，高压静电器的功能就显得尤为重要，这种二级油烟净化方法提高了油烟的去除效率，降低了油烟的排放浓度。

3.3 高压静电+紫外灯管

前端高压静电模块和后端紫外灯管配合，也是一种二级分离油烟颗粒的方法，油烟颗粒在高压静电模块中被吸附，产生荷电并分离，此外，通过开启灯管，其双波长（185 nm和253.7 nm）的紫外光束具有很高的能量，可以对被照射的油烟颗粒进行高能分解，改变油烟颗粒的宏观粒径大小和微观分子结构，被紫外线光束照射进行高能断键、断链的油粒，可以从高分子有机化合物逐渐降解为低分子链有机化合物。空气中的氧分子在紫外线的高能状态下被分解，反应产生不稳定的氧原子，这些氧原子会和空气中的氧气发生反应形成臭氧，臭氧对于大气的污染很大，所以，这种二级分离油烟颗粒的方法需要氧化臭氧的环节，在经过紫外线照射、高压静电处理和臭氧氧化的过程后，对油烟颗粒产生了很强的降低浓度的作用，减少食物异味。

3.4 机械过滤+高压静电+紫外线管

前端机械过滤模块、中段高压静电模块与后端紫外灯管模块配合使用，是一种三级油烟净化方式。实际上，油烟浓度存在很强的波动性，在机械过滤这一步骤后，往往附着在空气中的油烟颗粒会使得中段的高压静电模块尘极部分区域上附着有大量的油性分子，这会让高压静电模块处理油烟颗粒的效率大大降低，在这时候，就需要紫外灯管来配合一起使用，一方面使得油烟气流能够比较均匀地进入中段静电模块，另一方面能够保证静电模块的整个截面上都能够对从前端机械过滤模块逃逸出的油烟进行处理，而不是局域性处理。