高壓靜電分離油煙技術在家用吸油煙機中的應用

郭泳軍

（山東小鴨集團小家電有限公司，山東 濟南 250101）

傳統的做飯方式都傾向于高溫、多油，這種烹飪方式產生的油煙危害比較大，空氣污染問題成了令國家頭疼的難題之一，廚房油煙污染現在已經成為導致空氣污染指數因素的前三位，是急需處理的一大難題。家庭廚房油煙具有分布面廣泛、難處理、觸發頻率大的特點。民以食為天，一日三餐是所有家庭的首要任務，所以政府不可能做到統一防治，針對家庭廚房油煙難治理的特點，目前最好的處理油煙的方式是用抽油煙機。抽油煙機的種類有很多，都是通過不同的原理來制作的，市場上認可度最高的技術就是以下所要提及的高壓靜電技術了。

1 家庭廚房油煙對人體和環境的危害

家庭廚房油煙的主要成分是醛、酮、烴、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、內酯、雜環化合物等復雜的化學物質。在高溫條件下，食用油和食物分解形成物理性質多樣、化學成分復雜的物質，烹調時，油脂受熱，當溫度達到食用油的發煙點170 ℃時，出現初期分解的藍煙霧，隨著溫度繼續升高，分解速度加快，當溫度達250 ℃時，出現大量油煙，并伴有刺鼻的氣味，油煙粒度在0.01～0.3 μm。

實驗人員對居民家庭收集的經常煎炸食物的油煙樣品進行分析，共測出220 多種化學物質，其中主要有醛、酮、烴、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、內酯、雜環化合物等。在烹調油煙中還發現揮發性亞硝胺等已知突變致癌物。油煙屬于室內污染物，在200～300 ℃之間時，油煙會產生丙烯醛、苯、甲醛、巴豆醛等對人體危害極大的物質，科學家們研究出，油煙產生的有害物質是致癌的一大因素，尤其是肺癌，煙油可以破壞呼吸道，使得肺部功能受損。

烹飪油煙不僅對人體有著顯著的危害，而且還會對環境產生破壞。據報道，烹飪油煙是空氣污染的一大因素。油煙對于環境的危害主要體現在以下幾個方面：①油煙具有很強的附著性，可以貼附在地面和墻壁上，對城市的美觀造成了極大的影響，不僅如此，附著在地面和墻壁上的油煙會使人滑倒，非常危險，并且由于家家戶戶每天都在做飯，產生的油煙量也非常的大，隨時會被出門在外的人們吸入到體內，可謂是無孔不入。②油煙對于綠化的影響也非常的大，油煙會附著在植物的表面，阻礙太陽對植物進行光合作用，慢慢的，植物就會發黃枯萎，油煙還對植物的蒸騰作用產生不利影響。此外，油煙中的有害顆粒還會對植物產生毒素，危害植物的健康。③油煙還會對大氣產生危害，食物油和菜品受熱會產生二十余種熱解產物，主要有醛類、酮類、烴、脂肪酸、芳香族化合物及雜環化合物等，油煙排放的顆粒物（TSP）以PM2.5為主，約占顆粒物的76.91%。不同菜系烹調方式和原料會影響顆粒物的化學組成。有機顆粒物約占60%，無機鹽顆粒物約占12%，有機物和無機鹽的聚合顆粒物約占10%，其他未知化學物質約占18%。油煙污染物中揮發性有機物（VOCs）組分復雜，主要成分為烴類物質和含氧有機物（其中非甲烷總烴類物質占比約68%，含氧有機物約32%），并以苯系物、烷烯烴和酮類為主，特征物質有甲苯、二甲苯、乙苯、丙酮、丙烯等。

揮發性有機物（VOCs）是灰霾和臭氧的前體物之一。油煙是PM2.5的直接排放物之一，其次油煙中含有非常多具有揮發性的化學有機物，可以與環境中的氮氧化物發生反應，提高環境的氧化性，加速二次顆粒物的形成。

2 高壓靜電技術的原理

風機把油煙煙霧吸入油煙凈化器，高壓電場把可被極化的油煙顆粒極化電荷，電力場使帶電粒子或顆粒產生定向移動，慢慢的，時間一長，油煙顆粒從煙道氣流中分離出來，這種油煙被凈化的方法稱為高壓靜電法。前段高低壓電離區和后端收集區被油煙凈化器的靜電模塊包裹，前段電離區有線狀或者剪短鋸齒狀的結構，這兩種結構可以對油煙顆粒進行荷電。后端收集區一般采用板式結構，對油煙顆粒進行定向離心收集，再加之高壓電場的配合。在設計的結構里，材料對靜電模塊的工作有著較為嚴格的要求，靜電模塊不僅要穩定高壓放電，還要完成對油煙顆粒的極化、荷電和沉積，電場電壓不能過低，否則會使得極化荷電不充分，而且這樣帶電油粒會被附著，發生靜電結合，降低了除去煙油顆粒的效率；反之，如果電壓過高，就會把靜電模板擊穿，發生安全隱患，使得油煙管道內全是高濃度的油煙顆粒。

3 高壓靜電油煙凈化技術應用方式

中國家庭廚房油煙檢測合格政策和世界環保局處理油煙顆粒是減少油煙對自然環境和人體危害的有效手段，使得目前市面上有很多種高效的油煙顆粒凈化方法，其中最受到好評的就是高壓靜電技術。目前最為常見的技術是高壓靜電為主，以其余的物理輔助方式為輔導，使油煙顆粒濃度降低到對人體和環境危害較小的程度，因此誕生出了以下的幾種關于高壓靜電技術的延伸除去油煙顆粒的途徑。

3.1 機械分離+高壓靜電

靜電模板的前端機械分離模塊和后端收集區同步使用，稱之為二級油煙凈化技術，油煙顆粒在油煙風管道中存在著大小、形狀不一的個體，在通過風管道和機械旋轉組件時，大顆粒首先會因為離心的作用被分離出來，這是機械分離的第一級，剩下的小顆粒進入油煙分離的第二階段，高壓靜電會對油煙顆粒進行第二步處理，經過這些步驟，高濃度的油煙就變成了低濃度、小顆粒的油煙，然后這些油煙顆粒就會從油煙凈化器中排出，對自然和人體的傷害就會降低很多。

3.2 機械過濾+高壓靜電

前端機械過濾模塊和后端的高壓靜電區配合使用，也是一種油煙顆粒的二級凈化。前端機械過濾器的材質多是親油性高分子材料或者不銹鋼材料，過濾器的濾層越多，過濾效果越好，但是隨著過濾器的濾層變多，過濾的阻力就會變大，過濾會變得不是那么容易，很多大顆粒油煙分子都會留在濾芯里，造成過濾器的破壞，即使過濾器不被破壞，油煙顆粒也會留在濾層上，造成后續處理油煙顆粒越發困難的情況，這種時候就要讓人們再拆卸、清潔油煙機，顯得十分麻煩。過濾系統有單一過濾和多層過濾兩種方式，單一過濾速度快、效率高，但是過濾出的油煙分子再被高壓靜電技術處理時會使它更加難以處理那些大分子油煙顆粒，而多層過濾器優勢在于減輕了后端高壓靜電器的負擔，但是容易使油性分子全部堆積在濾層上，這樣就要使用動力更大的通風道。因此，高壓靜電器的功能就顯得尤為重要，這種二級油煙凈化方法提高了油煙的去除效率，降低了油煙的排放濃度。

3.3 高壓靜電+紫外燈管

前端高壓靜電模塊和后端紫外燈管配合，也是一種二級分離油煙顆粒的方法，油煙顆粒在高壓靜電模塊中被吸附，產生荷電并分離，此外，通過開啟燈管，其雙波長（185 nm和253.7 nm）的紫外光束具有很高的能量，可以對被照射的油煙顆粒進行高能分解，改變油煙顆粒的宏觀粒徑大小和微觀分子結構，被紫外線光束照射進行高能斷鍵、斷鏈的油粒，可以從高分子有機化合物逐漸降解為低分子鏈有機化合物。空氣中的氧分子在紫外線的高能狀態下被分解，反應產生不穩定的氧原子，這些氧原子會和空氣中的氧氣發生反應形成臭氧，臭氧對于大氣的污染很大，所以，這種二級分離油煙顆粒的方法需要氧化臭氧的環節，在經過紫外線照射、高壓靜電處理和臭氧氧化的過程后，對油煙顆粒產生了很強的降低濃度的作用，減少食物異味。

3.4 機械過濾+高壓靜電+紫外線管

前端機械過濾模塊、中段高壓靜電模塊與后端紫外燈管模塊配合使用，是一種三級油煙凈化方式。實際上，油煙濃度存在很強的波動性，在機械過濾這一步驟后，往往附著在空氣中的油煙顆粒會使得中段的高壓靜電模塊塵極部分區域上附著有大量的油性分子，這會讓高壓靜電模塊處理油煙顆粒的效率大大降低，在這時候，就需要紫外燈管來配合一起使用，一方面使得油煙氣流能夠比較均勻地進入中段靜電模塊，另一方面能夠保證靜電模塊的整個截面上都能夠對從前端機械過濾模塊逃逸出的油煙進行處理，而不是局域性處理。

4 總結

在這個家家戶戶每天做飯的社會，油煙顆粒是不可消除的，但是可以使用科學的方法降低油煙顆粒濃度，不讓它對人類和環境造成更大的危害，其中，高壓靜電技術是最科學、最有效的處理手段，未來除油煙顆粒的發展方向就是效率高、經濟適用、易于拆卸、方便清理的油煙凈化器。