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SAP-Dual-Plasma Activated Water System4
https://www.sap-plasma.com/zh/ SAP Plasma 雪曼電漿科技
SAP Plasma 雪曼電漿科技 241新北市三重區重新路5段609巷4號9F
電漿是製程,不是原料 從醫療滅菌、食品保鮮到化妝品防腐:SAP電漿技術的法規定位與實證驗證 一向被誤解的電漿技術 近年來,冷電漿(Cold Plasma)技術逐漸應用於醫療器材滅菌、食品保鮮、水處理及化妝品製造領域。 然而,當電漿應用於化妝品時,經常被提出以下疑問: * 電漿是否改變了原料? * 電漿是否形成新的化妝品成分? * 電漿活化水是否屬於新原料? * 是否需要新的原料報送碼? 從國際產業應用與法規觀點來看,答案其實相當明確: 電漿是一種製程(Process),而非原料(Ingredient)。 其功能在於微生物控制與產品穩定化,而非改變原料本質。   什麼是冷電漿(Cold Plasma)? 冷電漿(Cold Plasma)又稱: * Non-Thermal Plasma (NTP) * Atmospheric Cold Plasma (ACP) * Plasma Activated Water (PAW) 是一種利用: * 空氣 * 水 * 電能 所形成的非熱能量系統,與高溫滅菌不同。冷電漿可於常溫下運作,因此特別適合天然植物萃取物、純露及熱敏感化妝品原料。 其主要特性包括: ✓ 非熱處理 ✓ 無需添加化學防腐劑 ✓ 降低微生物數量 ✓ 維持天然植物特性 ✓ 提升產品穩定性   # 電漿在化妝品中的真正角色 許多人誤以為:電漿處理後的玫瑰純露已變成新的原料。 事實上並非如此!!! 以玫瑰雷公露(RosePAW®)為例: 原始原料仍然是: * Rosa Damascena Flower Water * Purified Water   SAP電漿僅於製造過程中增加一道非熱物理處理程序: ### 傳統工藝 原料 ↓ 加熱滅菌 ↓ 充填   ### SAP電漿工藝 原料 ↓ SAP Plasma Treatment ↓ 充填   其本質與: * 巴氏殺菌 * UV滅菌 * 高壓滅菌(HPP) * 醫療器材低溫電漿滅菌 相同,皆屬於: **Manufacturing Process(製造工藝)** 而非: **Ingredient(原料)**   # 醫療器材領域的成熟應用 事實上,電漿滅菌早已被廣泛應用於全球醫療體系。 例如: * 手術器械 * 內視鏡 * 高價值醫療設備 普遍採用: Hydrogen Peroxide Plasma Sterilization(過氧化氫低溫電漿滅菌) 其法規管理重點在於: ✓ 滅菌效率 ✓ 製程驗證 ✓ 殘留風險控制 而不是將:電漿視為醫療器材原料。 因此醫療領域早已確認: **Plasma = Sterilization Process** # 食品產業的法規定位 在食品科學領域,冷電漿被普遍定義為: ### Non-Thermal Food Processing Technology(非熱食品加工技術) 主要應用於: * 水果保鮮 * 農產品處理(降解農藥) * 肉品滅菌 * 食品包材滅菌 其目的是: ✓ 降低微生物污染 ✓ 延長保存期限 ✓ 維持天然品質 並非將食品轉變成新的食品原料。 因此: 電漿在食品產業被視為加工技術,而非添加物。   # 化妝品法規觀點:符合PIF管理精神 根據歐盟化妝品法規及現行PIF(Product Information File)管理架構, 化妝品必須證明: ### Ingredient Safety原料安全性 ### Manufacturing Process Control製程控制 ### Microbiological Quality微生物品質 ### Stability產品穩定性 SAP電漿技術所驗證的正是: * 微生物控制能力 * 製程穩定性 * 品質管理能力 因此應列入: Manufacturing Process 而非: Ingredient List   # SGS第三方檢測驗證 為驗證SAP電漿技術之微生物控制能力,雪曼電漿委託 SGS 進行第三方檢測。 檢測樣品 RosePAW® Rose Hydrosol + SAP Plasma Treatment 檢測結果 # SGS數據代表什麼? SAP電漿處理後,產品形成: 微生物不易生長環境 總生菌數:> <10 CFU/g 酵母菌與黴菌:> <10 CFU/g 五大指標菌:> 全數陰性 顯示產品具備極佳微生物品質。 電漿並非防腐劑!!! 值得注意的是: SAP電漿並未添加: * Paraben * Phenoxyethanol * MI/MCI * Alcohol 等同傳統化學防腐系統。 其作用機制為: 空氣 + 水 + 電能 形成短暫且可控之: Reactive Oxygen and Nitrogen Species (RONS) 並建立: * 弱酸性環境 * 氧化還原環境 * 微生物不利生長環境 藉以達到產品穩定化效果。 因此: 電漿是一種物理防腐工藝,而非化學防腐劑。 Complife 28天防腐挑戰試驗驗證 除了SGS微生物檢測外, 雪曼電漿技術亦完成國際實驗室 Complife 的: Preservative Efficacy Test (PET) 28-Day Challenge Test 測試系統包括: * 含防腐劑配方 * 無防腐劑配方 *  RO純水系統 *  PAW600系統 以及多種玫瑰純露組合。 結果顯示: 經SAP電漿處理之產品,即使於低防腐或無防腐條件下,仍展現良好的微生物控制能力與產品穩定性。 對中國NMPA報送碼的意義 中國化妝品原料報送碼制度主要針對: * 原料名稱 * 原料來源 * 安全資料 進行管理。 玫瑰雷公露的主要原料仍為: * Rosa Damascena Flower Water * Water SAP電漿屬於: 製造過程中的非熱物理微生物控制工藝 因此更適合列入: Manufacturing Process 而非新增: Cosmetic Ingredient 這也是目前最符合國際法規與產業實務的定位方式。   雪曼電漿的技術宣言 我們相信: 未來的化妝品防腐,不一定要依賴更多化學防腐劑。 透過非熱物理電漿技術,同樣可以建立安全、穩定且永續的產品品質。 We Preserve by Physics, Not Chemistry. 我們以物理方式保存,而非依賴化學防腐。 Plasma is a Preservation Process, Not an Ingredient. 電漿是防腐程序,不是原料。 關於雪曼電漿(SAP Plasma) SAP(Shermann Atmospheric Plasma)為雪曼自主研發之大氣壓冷電漿技術平台,應用領域涵蓋: * 化妝品製造 * 口腔護理 * 頭皮護理 * 農業應用 * 食品保鮮 * 工業水處理 * 醫療與生技領域 雪曼電漿(SAP Plasma)致力於將大自然雷雨中的能量轉化為安全、有效且永續的新世代水科技。 https://www.sap-plasma.com/zh/hot_535496.html 電漿是製程,不是原料 2026-06-19 2027-06-19
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Energy Efficiency of Nitrogen Fixation by

SAP-Dual-Plasma Activated Water System


Abstract

This study evaluates the nitrogen fixation efficiency of a dual atmospheric plasma system producing plasma-activated water (PAW) at an electrical conductivity (EC) of 500 µS/cm. Reverse osmosis (RO) water (initial EC < 100 µS/cm) was treated by plasma discharge for 40.16 minutes to reach EC 500 µS/cm. The electrical power input was 1.1 kW, resulting in a total batch energy consumption of 0.736 kWh.

Immediately after plasma activation, nitrate concentration reached 884 mg/L, corresponding to a nitrogen fixation efficiency of 0.91 kWh/mol-N. After long-term stabilization (1500 h), nitrate concentration stabilized at 323 mg/L, corresponding to an effective energy efficiency of 2.49 kWh/mol-N. The stabilized value represents the practical usable nitrogen fixation efficiency of the system.
Introduction
Plasma-activated water (PAW) has emerged as a sustainable approach for atmospheric nitrogen fixation under ambient conditions. Unlike the Haber–Bosch process, plasma systems operate at room temperature and atmospheric pressure, offering decentralized nitrogen production potential.
This study quantifies the nitrogen production rate and energy efficiency of the Shermann dual-plasma PAW system under EC-controlled operation.
2. Materials and Methods

     2.1 Plasma System Operation

A dual SAP-plasma excitation system was used to treat RO water

Operational parameters:

  • Feed water: Reverse osmosis (RO) water
  • Initial EC: < 100 µS/cm
  • Target EC: 500 µS/cm
  • Plasma excitation time: 40.16 minutes (0.669 h)
  • Electrical power input: 1.1 kW (excluding compressed air energy)
  • Production rate at EC 500: 84.5 L/h

2.2 Energy Consumption

Total electrical energy per batch:

Energy=Power × Time

=1.1kW × 0.669h =0.736kWh

2.3 Production Capacity

Including water filling and discharge time:

Production capacity = 84.5 L/h @EC500

Single batch water volume:=56.5L

 

2.4 Nitrate Analysis

Nitrate concentrations were measured at three EC conditions (300, 500, and 800 µS/cm). Immediate and long-term (up to 1500 h) nitrate stability were recorded.

3. Results

3.1 Immediate Nitrate Concentration

       At EC 500 µS/cm:

NO₃⁻ = 884 mg/L

Total nitrate mass per batch:

884mg/L × 56.5L = 49.9g NO

Conversion to Nitrogen (NO₃⁻-N) mass

 

Moles of nitrogen:

 

Energy Efficiency
    

3.2 Long-Term Stabilized State (1500 hr)

NO₃⁻ = 323 mg/L

Total nitrate mass:
         

Nitrate mass:
   

Moles of nitrogen

Energy efficiency:

  

4. Discussion

Condition

mol N

Energy (kWh)

kWh/mol-N

Immediate (884 ppm)

0.806

0.736

0.91

Stabilized (323 ppm)

0.295

0.736

2.49

The immediate value reflects peak plasma fixation yield, while the stabilized value represents practical nitrogen retention after reactive species equilibration.

Compared to conventional ammonia synthesis (~8–12 kWh/kg NH), the plasma system demonstrates competitive decentralized nitrogen fixation potential under ambient conditions.

 

  1. Conclusion

The SAP-dual-plasma system achieves:

  • Peak nitrogen fixation efficiency: 0.91 kWh/mol-N
  • Stabilized practical efficiency: 2.49 kWh/mol-N
  • Single modular production capacity: 84.5 L/h @ EC 500 µS/cm

The stabilized value should be considered the realistic engineering efficiency for agricultural or industrial deployment.

This modular system can be expanded indefinitely to accommodate large-scale agricultural and industrial applications.

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