CN102696472A - 采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置及方法，包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个平行放置的铜板作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的非金属支架。将待生长的豆类或花生种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3~24小时，将吸水萌动后的种子放置在极低频负高压脉冲电场中处理；在常温下培养处理后的种子，直至收获，得到无公害芽菜。采用本发明装置和方法得到的经过脉冲电场处理培养的种子萌发迅速，幼苗鲜重和芽长等和未经过脉冲电场处理的对照相比差异巨大，质量和产量都有大幅度提高。

Description

采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置及方法
技术领域
本发明属于生物电磁技术领域，涉及一种快速生产无公害芽菜的装置，具体涉及一种采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置，本发明还涉及采用上述装置生产无公害芽菜的方法。
背景技术
芽菜，包括绿豆芽、黄豆芽等各种豆芽和花生芽等，不但营养丰富、口感好，而且价格低，是人们常用的蔬菜之一。
由于常规生产方法产量低、发芽不齐、外形不够美观，为了增加产品产量和使外形美观，提高利润，出现了一些芽菜生产的专利技术和方法，如在申请号为201010018243.X，公开号为CN101731133A，专利名称为：一种生产绿豆芽的方法，该专利中采用壳聚糖和偏钒酸钠等溶液浸泡发芽；在申请号为200810049971.X，公开号：CN101292659，专利名称为：豆芽生长健壮剂及其使用方法，该专利中采用6-糠基腺嘌呤（激动素KT）、赤霉素（GA3）、2-乙烯基磷酸（乙烯利CEPA）等等。由于这些方法大量使用各种激素和化学物质，严重影响消费者身体健康和消费信心。
为此，近年来又出现了一些不用化学物质的生产芽菜的专利技术，如在申请号为201110434243.2公开号为CN102487799A，专利名称为：绿色无公害豆芽生产方法，该专利中采用强磁弱碱性水和加注二氧化碳的方法。但是在这些方法中培养条件难以满足，而且由于作用机理不清，作用效果的重复性不好，不易推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置，解决现有芽菜生产技术中芽菜生长缓慢、产量低和化学污染带来的食品安全问题。
本发明的另一目的是提供一种采用上述装置生产无公害芽菜的方法。
本发明采所用的技术方案为：采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置，包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个平行放置的铜板作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的非金属支架；低频高压脉冲发生器，包括依次连接的电源、稳压单元、脉冲产生单元、变压器升压电路、倍压电路和负高压输出电极，脉冲产生单元及倍压电路还分别与指示单元相连接，电源还与变压器升压电路相连接。
本发明所采用的另一技术方案为：采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的方法，采用如下装置：该装置包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个平行放置的铜板作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的非金属支架；低频高压脉冲发生器，包括依次连接的电源、稳压单元、脉冲产生单元、变压器升压电路、倍压电路和负高压输出电极，脉冲产生单元及倍压电路还分别与指示单元相连接，电源还与变压器升压电路相连接；
具体按照以下步骤实施：
步骤1：将待生长的豆类或花生种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3~24小时，得到吸水萌动后的种子；
步骤2：将步骤1得到的吸水萌动后的种子放置在负高压脉冲电场中处理；
步骤3：在常温下培养步骤2得到的处理后的种子，直至收获，得到无公害芽菜。
本发明的特点还在于，
其中的脉冲产生单元采用PIC10F202单片机。
其中的步骤2中的处理，电场强度100kV/m~500kV/m，电场方向垂直地面向下，脉冲频率为0.1~30Hz，脉宽为1ms~100ms，每天作用0.5~8小时。
本发明的有益效果是：①无需对种子进行任何方式的预处理，不需要任何激素和化学药品，单纯利用极低频脉冲电场促进芽菜生长，对环境无污染；②对芽菜细胞核无影响，不会造成芽菜细胞染色体变异，无食品安全之忧；③极低频脉冲电场可以杀灭微生物，有效避免芽菜霉变；④和不经过电场处理的芽菜相比，生长整齐迅速，产量大幅度提高。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明中极低频高压脉冲发生器的结构示意图。
图1中，1.极低频高压脉冲发生器，2.铜板，3.非金属支架，4.电源，5.稳压单元，6.脉冲产生单元，7.变压器升压电路，8.倍压电路，9.负高压输出电极，10.指示单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置的结构，如图1所示，系统由培养室和极低频高压脉冲发生器1两个部分组成，极低频高压脉冲发生器1的两极分别连接有一铜板2，两个平行放置的铜板2作为电极，两个铜板2之间设置有用于放置种子的非金属支架3，高压脉冲在两极之间产生的脉冲电场作用于种子上。
其中极低频高压脉冲发生器1的结构如图2所示，包括依次连接的电源4、稳压单元5、脉冲产生单元6、变压器升压电路7、倍压电路8和负高压输出电极9，脉冲产生单元6及倍压电路8还分别与指示单元10相连接，电源4还与变压器升压电路7相连接。其中的，
电源4，用于提供15V～20V的直流电压；
稳压单元5，由稳压管和稳压芯片组成，用于产生5V电压，给单片机提供工作电压；稳压管用于保护稳压芯片，以避免由于稳压芯片的压降过大而发热过多而烧坏；
脉冲产生单元6，用于产生间歇式高频脉冲串，脉冲电平脉宽在100ms；核心部分为PIC10F202单片机，用于产生间歇式高频脉冲串，由于单片机可提供的功率比较小，使用一个场效应管作为驱动，为后面的升压部分提供功率足够的脉冲信号；
变压器升压电路7，用于对脉冲信号进行变压器升压后输出低频调制式的次高压脉冲串；
倍压电路8，用于对变压器升压电路7产生的次高压间歇式高频脉冲串进行倍压，获得20kV左右的低频负高压脉冲；
负高压输出电极9，用于输出低频负高压脉冲；
指示单元10，低压电路与高压脉冲电路以发光二极管指示，可有效的监视低压电路和高压脉冲电路是否处于正常工作状态。
本发明采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：将待生长的豆类或花生种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3~24小时，得到吸水萌动后的种子；
步骤2：将步骤1得到的吸水萌动后的种子放置在负高压脉冲电场中处理；处理电场强度100kV/m~500kV/m，电场方向垂直地面向下，脉冲频率为0.1~30Hz，脉宽为1ms~100ms，每天作用0.5~8h；
步骤3：在培养期间及时补水，保持种子湿润，在常温下培养，直至收获。
经过脉冲电场处理培养的种子萌发迅速，幼苗鲜重和芽长等和未经过脉冲电场处理的对照相比差异巨大，质量和产量都有大幅度提高。
实施例1
将中绿2号绿豆种子用0.2%HgCl2消毒2min，洗涤后在蒸馏水中充分吸胀。挑选均匀一致的种子，均匀放在培养皿中，培养皿底部放置一张中速滤纸，加入适量蒸馏水，置于（25±0.2℃）恒温培养箱中暗中培养，每天定时加入蒸馏水。
将露白绿豆种子放置在图1所示的两个极板中处理，场强方向向下，每天处理8h，连续处理5天，处理电场方向向下、电场强度为100kV/m、脉冲频率为1Hz、脉宽50ms。另取相同种子作为对照组，在相同条件下培养，除不经脉冲电场处理外，一切条件均相同。
实施例2
将中绿2号绿豆种子用0.2%HgCl2消毒2min，洗涤后在蒸馏水中充分吸胀。挑选均匀一致的种子，均匀放在培养皿中，培养皿底部放置一张中速滤纸，加入适量蒸馏水，置于（25±0.2℃）恒温培养箱中暗中培养，每天定时加入蒸馏水。
将露白绿豆种子放置在图1所示的两个极板中处理，场强方向向下，每天处理8h，连续处理5天，处理电场方向向下、电场强度为500kV/m、脉冲频率为0.1Hz、脉宽100ms。另取相同种子作为对照组，在相同条件下培养，除不经脉冲电场处理外，一切条件均相同。
实施例3
将中绿2号绿豆种子用0.2%HgCl2消毒2min，洗涤后在蒸馏水中充分吸胀。挑选均匀一致的种子，均匀放在培养皿中，培养皿底部放置一张中速滤纸，加入适量蒸馏水，置于（25±0.2℃）恒温培养箱中暗中培养，每天定时加入蒸馏水。
将露白绿豆种子放置在图1所示的两个极板中处理，场强方向向下，每次处理0.5h，停止处理0.5h后，再处理0.5h，如此间断反复处理，连续处理5天，处理电场方向向下、电场强度为1000kV/m、脉冲频率为1Hz、脉宽1ms。另取相同种子作为对照组，在相同条件下培养，除不经脉冲电场处理外，一切条件均相同。
经过上述处理后的绿豆芽生长速率是对照的两倍以上，豆芽产量大幅度提高。
本发明的依据在于：①由于细胞的电生理结构类似电容器，具有“隔直导交”的性质，极低频脉冲电场既可以对细胞外膜发生作用，也可以穿透细胞膜，对细胞膜内的酶系统产生作用；②此频段的极低频脉冲电场不会作用于细胞内膜，对细胞内的细胞核等细胞器没有影响，因而不会造成细胞伤害；③细胞自身电位波动的频率在0.1~30Hz，采用频率为0.1~30Hz左右的极低频脉冲电场作用于种子，造成细胞电位的共振，从而会对细胞外膜上的离子泵和酶系统造成显著影响，达到促进萌发和生长的效果。
本发明的关键参数是处理电场强度为100kV/m~1000kV/m，电场方向垂直地面向下，脉冲频率为0.1~30Hz，脉宽为1ms~100ms，每天作用0.5~8h，这是因为此强度范围的电场强度可以对细胞外膜的结构造成扰动，此范围的脉冲频率与细胞膜自身电位波动频率相近，易于发生电位共振，ms级脉宽不会造成细胞膜的损伤。如果作用参数超过此范围，或者作用效果不明显，或者造成细胞损伤，抑制芽菜生长。
本发明中极低频高压脉冲发生器1的工作过程：直流电源4通电，经过稳压单元5稳压后，输出5V恒定电压，使单片机正常工作，产生间歇式高频脉冲串，脉冲电平脉宽为100ms，间隔1s。再经过场效应管驱动，对信号功率进行放大。把功率放大后的脉冲信号加给变压器升压电路7，把脉冲信号进行变压器升压后输出低频调制式的次高压脉冲串，然后再经过6倍压的倍压电路，产生负20kV的低频负高压脉冲，最后通过负高压输出电极9输出高压脉冲，指示单元10指示低压电路与高压脉冲电路工作状态。
本发明中提出的极低频负高压脉冲发生器1具有如下特点：①解决了一般负高压脉冲发生器用交流供电，可移动性与便携性差，安全性不高的问题；②采用单片机产生低频调制式的脉冲信号，解决了脉冲发生电路复杂，成本高的问题；③升压部分采用脉冲变压器和倍压电路相结合的方式，解决了升压电路设计较复杂，体积大，功耗大的问题；④所用元器件极少，解决了一般负高压脉冲发生器造价高的问题，易于推广。

Claims (5)

1.采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置，其特征在于，包括极低频高压脉冲发生器（1），极低频高压脉冲发生器（1）的两极分别连接有一铜板（2），两个平行放置的铜板（2）作为电极，两个铜板（2）之间设置有用于放置种子的非金属支架（3）；所述的低频高压脉冲发生器（1），包括依次连接的电源（4）、稳压单元（5）、脉冲产生单元（6）、变压器升压电路（7）、倍压电路（8）和负高压输出电极（9），所述的脉冲产生单元（6）及倍压电路（8）还分别与指示单元（10）相连接，所述的电源（4）还与变压器升压电路（7）相连接。
2.根据权利要求1所所述的述的采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的装置，其特征在于，所述的脉冲产生单元（6）采用PIC10F202单片机。
3.采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的方法，其特征在于，采用如下装置：该装置包括极低频高压脉冲发生器（1），极低频高压脉冲发生器（1）的两极分别连接有一铜板（2），两个平行放置的铜板（2）作为电极，两个铜板（2）之间设置有用于放置种子的非金属支架（3），所述的低频高压脉冲发生器（1），包括依次连接的电源（4）、稳压单元（5）、脉冲产生单元（6）、变压器升压电路（7）、倍压电路（8）和负高压输出电极（9），所述的脉冲产生单元（6）及倍压电路（8）还分别与指示单元（10）相连接，所述的电源（4）还与变压器升压电路（7）相连接；
具体按照以下步骤实施：
步骤1：将待生长的豆类或花生种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3~24小时，得到吸水萌动后的种子；
步骤2：将步骤1得到的吸水萌动后的种子放置在负高压脉冲电场中处理；
步骤3：在常温下培养步骤2得到的处理后的种子，直至收获，得到无公害芽菜。
4.根据权利要求3所所述的述的采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的方法，其特征在于，所述的步骤2中的处理，电场强度100kV/m~500kV/m，电场方向垂直地面向下，脉冲频率为0.1~30Hz，脉宽为1ms~100ms，每天作用0.5~8小时。
5.根据权利要求3所所述的述的采用极低频脉冲电场生产无公害芽菜的方法，其特征在于，所述的脉冲产生单元（6）采用PIC10F202单片机。
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