臭氧水作为一种高效、无残留、绿色环保的强氧化剂,在环境杀菌消毒、食品杀菌和保鲜等领域具有广泛的应用价值。但目前臭氧水制备都存在气液传质效果差、臭氧水浓度低且存在臭氧逸散等问题,限制了臭氧水在家庭中的应用。本课题使用一种新型静态螺旋切割器强化臭氧水液相传质,进而设计搭建了小型家用臭氧水机制备高浓度臭氧水,并通过试验探究其杀菌和食品保鲜效果。主要研究内容如下:（1）基于循环射流法采用静态螺旋切割器强化臭氧传质,对文丘里射流器、静态螺旋切割器进行优化设计,通过试验探究不同结构静态螺旋切割器、臭氧发生器产量和气源对臭氧水浓度的影响,并进行了静态螺旋切割器结构参数和通气时间对臭氧水浓度影响的双因素方差分析,最终定型设计并搭建小型家用臭氧水机。结果表明:在显著水平α=0.05时,通气时间T、螺距系数m、长径比s、相对转角φ以及螺旋流道数F对臭氧水饱和浓度的影响均高度显著,通气时间T和相对转角φ的交互作用对臭氧水饱和浓度的影响高度显著。同时选择m=0.5,s=4,φ=720°以及F=5的二级静态螺旋切割器,采用产量为10 G/H的臭氧发生器、以制氧机产生的氧气为气源制备的臭氧水浓度高达10.83 mg·L-1。以此参数与其他不同方式制备的臭氧水浓度进行对比,发现采用静态螺旋切割器制备的臭氧水浓度要显著高于循环射流法和微孔曝气法。（2）以氧气流量、液体流量、液体温度为单因素试验探究了工艺参数对臭氧水浓度、传质系数以及羟基自由基（·OH）浓度的影响规律,并以黑曲霉菌为杀菌对象,探究了臭氧水初始浓度、液体温度对黑曲霉菌的杀菌效果影响。结果表明:氧气流量为1 L·min-1,液体流量为12 L·min-1以及温度为5℃时,臭氧水饱和浓度可达11.79 mg·L-1,其传质系数高达为0.376,当温度为25℃时,羟基自由基浓度最高可达103.974μmol·L-1。臭氧水对黑曲霉菌的杀菌效果表现为臭氧水浓度越高,杀菌效果越好,采用初始浓度为7mg·L-1的臭氧水,在8 min时杀菌对数高达5.6 lg CFU/g;其中臭氧水温度越高,其杀菌效果越差。（3）以家庭常见果蔬青脆李和生菜为对象,使用一定浓度的臭氧水和其他不同处理方式对其进行杀菌保鲜研究,结果表明:在保鲜10天后,相比于采用1%Ca Cl2溶液和无菌水处理,采用4 mg·L-1臭氧水处理的青脆李具有显著的杀菌保鲜效果,其表面微生物菌落数、失重率、色泽、硬度以及感官评价得分均优于其他两种处理;采用2 mg·L-1臭氧水处理的生菜可以显著抑制微生物生长、保持生菜绿色光泽,在保鲜5天后,其表面微生物菌落数、失重率、色泽、叶绿素含量以及感官品质均明显优于次氯酸钠溶液和无菌水处理。本研究提出的一种新型静态螺旋切割器,可强化臭氧在水中传质,设计开发了一款家用臭氧水机,并通过试验优化了该机的结构参数和工艺参数,具有较高的臭氧-水传质效率和羟基自由基浓度,该臭氧水机为家庭杀菌和消毒提供了极好的选择。