CN103063595A - 一种葡萄成熟度的检测装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助于测定和分析气体进行食品的测定的装置及其应用。本发明提供一种葡萄成熟度的检测装置，包括葡萄果穗周围气体的隔离装置、吸气装置、气室和信号采集分析系统；所述隔离装置和气室通过吸气装置连接；所述信号采集分析系统包括探测器，所述探测器位于气室中。本发明提出的装置不用通过人员的经验，即可对葡萄进行无损检测，从而判断采摘时机；本发明提出的方法可以实现对葡萄成熟度的快速测量，不需要采样处理和各种化学分析，弥补了原有技术的不足。

Description

一种葡萄成熟度的检测装置及其应用

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种借助于测定和分析气体进行食品的测定的装置及其应用。

背景技术

乙烯气体在果实的成熟过程中起着非常重要的作用，能够启动和促进呼吸高峰的出现，葡萄果穗呼吸过程中会释放乙烯气体，果梗和穗梗释放乙烯的速率大大高于果粒，并且会出现呼吸高峰，致使葡萄果实落粒。以往对葡萄成熟度的判断主要依靠人员的经验，由人通过颜色、味道、果皮、果肉和种子的不同性状来判断，或通过糖度折射计来测量明确的酒精度，并结合对葡萄果肉和果皮的品尝等手段评判成熟度，这种方法个体差异性比较大，受品种及工作人员经验水平影响严重。也有在实验室里通过物理或化学方法提取葡萄中的酚类物质，通过提取的酚类物质的多少来判断成熟度，这种方法需要采样，对样品进行破坏性处理，实验分析操作复杂，时间长。

通过装置，而不是通过人员的经验，对葡萄进行无损检测，从而判断采摘时机，对葡萄加工、运输、销售都具有极大的经济意义。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是实现快速无损检测葡萄的成熟度。

本发明要解决的技术问题是：提供一种快速无损的葡萄成熟度的检测方法和装置，能够实现葡萄成熟度现场无损快速测量，大大提高测量的精确度和效率，为葡萄的采摘和储运提供参考。

实现本发明目的的技术方案为：

一种葡萄成熟度的检测装置，包括葡萄果穗周围气体的隔离装置、吸气装置、气室和信号采集分析系统；

所述隔离装置和气室通过吸气装置连接；所述信号采集分析系统包括探测器，所述探测器位于气室中。

其中，所述隔离装置为弹性材料制成的一对可以开合的碗状部件。所述弹性材料可以为橡胶或硅胶。所述碗状部件合在一起时，其容积大于葡萄果穗的体积，不会对葡萄造成损伤。

其中，所述吸气装置包括气筒、吸气口和出气口，所述吸气口设置有吸气时张开的阀，所述出气口设置有出气时张开的阀；所述吸气口伸入所述隔离装置中。

其中，所述气室内两端设置有相对的两面反射镜。气室为密闭的暗室，室内两端各安有一个紫外光源和一个紫外探测器，中间是一块反射镜，另一侧也安有反射镜，两面反射镜相对。检测时，光源发出的射线穿过气室内的气体，打在对面的反射镜上，然后反射回来，打在同侧的反射镜上，经过8-12次反射最后打在探测器上。气室的体积可设置为5000-1000mL。

其中，所述信号采集分析系统还包括紫外光光源和单片机。

应用本发明提出的检测装置检测葡萄成熟度的方法，其是将隔离装置套在葡萄果穗外，用吸气装置将葡萄果穗释放的气体导入气室，由信号采集分析系统分析气室中乙烯浓度，从而判断葡萄的成熟度。

其中，将所述隔离装置套在葡萄果穗外，定时装置开始定时，静置25-35分钟，定时装置定时完成，然后用吸气装置将葡萄果穗释放的气体导入气室。使用时，碗状装置合拢，将葡萄果穗整个扣在碗内，静置25-35分钟，消除外界环境对果穗释放气体的影响，然后将吸气装置伸进隔离装置内采集果穗周围的气体。首先对果穗周围空间气体进行隔离，可防止空气流动对测量造成误差，然后通过吸气装置对葡萄梗周围气体进行采集，将气体输送到气室内进行测量。

吸气装置为具有一进一出两个开口的气筒，气筒进气口伸进胶皮碗以后吸气，出气口的阀自动闭合，将出气口封死，此时只有胶皮碗内的进气口进气，保证收集的气体全部来自葡萄果穗周围，气筒排气时，进气口的阀自动闭合，将进气口封死，出气口的阀自动打开，将气体顺着出气通道输送到气室内。

气体进入气室后，经过1-2min的等待，即可打开紫外光光源。

其中，所述紫外光光源发出的光线经过反射镜8-12次反射，反射后的紫外光信号被所述探测器探测。该紫外光是被气室中乙烯气体吸收后剩余的。

其中，所述探测器检测到的紫外光强度信号，经过信号调理，被单片机采集，然后根据朗伯-比尔定律计算当前条件下乙烯气体浓度，与单片机内储存的乙烯气体浓度与葡萄成熟度的关系公式比较，从而判断葡萄的成熟度。

通过乙烯气体浓度来判断成熟度的评价方法是，在果实成熟时，果穗对乙烯的释放会有一个高峰期，促进果实落粒，此时检测乙烯的浓度是否符合所建模型，根据模型算法来评价成熟度。

本发明的有益效果在于：

何时对葡萄进行采收是决定葡萄品质的一个重要因素，在葡萄成熟季节适时采收，无论对于葡萄的颜色、香气、含糖量和含酸量都有好处。本发明提出的装置不用通过人员的经验，即可对葡萄进行无损检测，从而判断采摘时机；

本发明提出的方法可以实现对葡萄成熟度的快速测量，不需要采样处理和各种化学分析，弥补了原有技术的不足。

附图说明

图1为本发明提出的检测装置的结构图。图中，1为胶皮碗，2为气筒，3为吸气导管，4为出气导管，5为气室，6为光源，7为探测器，8为反射镜，9为信号采集分析系统，10为定时装置。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

一种葡萄成熟度检测装置，如图1所示，胶皮碗1为椭圆形，具有一定弹性，容积为1000cm³。该胶皮碗上外侧设置有定时装置10。胶皮碗1一侧开孔，用于通过葡萄果穗的穗梗，下部与气筒2连接，气筒的吸气导管3可以伸缩，能够深入胶皮碗1内部紧贴葡萄果穗吸气，气筒出气导管4连接气室5，将气筒中吸入的气体输送到气室5中，气室5为20cm×20cm×20cm的立方体，气室5上部有一个紫外光源6、一个探测器7，气室5上下分别有一块反射镜8，将光源的光线进行10次反射，增加光在乙烯气体中的光程，最后打在探测器7上，转化为电信号，传送给后面的信号处理分析系统9。信号处理分析单元9中，装有51单片机，该单片机内储存有乙烯气体浓度与葡萄成熟度的关系模型，对信号进行处理分析，并将结果在51单片机的屏幕上显示，为用户提供直观的数据参考。

乙烯气体对紫外光的吸收符合朗伯-比尔定律，如式（1）所示：

$-1g\left(\frac{I}{I_0}\right)=\mathrm{Kbc}---\left(1\right)$

其中I₀为没有经过乙烯气体吸收的入射光强度，I为穿过乙烯气体过程中被吸收后的光强，K为摩尔吸收系数，b为光程，c为乙烯气体浓度。

实际操作过程中用探测器的输出电压来代替乙烯浓度来确定葡萄成熟度。在确定葡萄成熟度之前需要对葡萄成熟度定级，根据经验，将葡萄成熟度分成五个等级，一二级成熟度表明葡萄还比较生，不适合采摘；当成熟度为三级时，适宜采摘并长期保存或用于长途运输；当成熟度为四级时，适宜采摘立刻销售或用于酿酒；当成熟度为五级时，葡萄开始过熟，再不采摘可能就会自动落果。

实施例2：

本实施例的方法用于对酿酒葡萄成熟度的测量，从而判断葡萄的最佳采摘期。本实施例中检测的葡萄为在藤上的葡萄果穗，将整个果穗扣在胶皮碗1内，果穗的根部通过胶皮碗1一侧的开口出来，因此不需要将果穗从葡萄藤上摘下就可以直接检测。

将葡萄果穗与外部环境隔离开，设定定时装置30min，此时定时装置10显示红灯，30分钟以后定时完成，绿灯亮，此时说明已经可以进行下一步操作。操作人员将气筒2中的气体排空，然后将气筒2的吸气导管3深入胶皮碗1内，直至葡萄果穗果梗部分，然后拉出气筒2的活塞吸气，将胶皮碗1内的气体吸入气筒2内，排气时推进气筒2的活塞，吸气导管顶端的橡胶阀闭合，将吸气通道关闭，出气导管4顶端的橡胶阀打开，将气筒中的气体通过排气通道输送到气室5，气室5内的气体经过2分钟的稳定后，紫外光源6点亮，发出紫外光线，穿过气室5内气体，打在对面的反光镜8上，反射回来，打在同侧的反光镜上，再次反射，经过如此10次反射后，光线打在探测器7上，探测器将光信号转化成电信号，电信号传送到信号采集分析系统9中，对电信号进行调理、放大、采集，然后比较其落在几级成熟度范围内，从而得到葡萄的成熟度。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种葡萄成熟度的检测装置，其特征在于，包括葡萄果穗周围气体的隔离装置、吸气装置、气室和信号采集分析系统；

所述隔离装置和气室通过吸气装置连接；所述信号采集分析系统包括探测器，所述探测器位于气室中。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述隔离装置为弹性材料制成的一对可以开合的碗状部件，所述隔离装置上还设置有定时装置。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述吸气装置包括气筒、吸气口和出气口，所述吸气口设置有吸气时张开的阀，所述出气口设置有出气时张开的阀；所述吸气口伸入所述隔离装置中。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述气室内两端设置有相对的两面反射镜。

5.如权利要求1或4所述的检测装置，其特征在于，所述信号采集分析系统还包括紫外光光源和单片机。

6.应用权利要求1-5任一所述的检测装置检测葡萄成熟度的方法，其特征在于，是将隔离装置套在葡萄果穗外，用吸气装置将葡萄果穗释放的气体导入气室，由信号采集分析系统分析气室中乙烯浓度，从而判断葡萄的成熟度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述隔离装置套在葡萄果穗外，25-35分钟以后吸气装置将葡萄果穗释放的气体导入气室。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述隔离装置套在葡萄果穗外，定时装置开始计时，25-35分钟以后计时完成，发出定时完成信号，提示使用者用吸气装置将葡萄果穗释放的气体导入气室。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述紫外光光源发出的光线经过反射镜8-12次反射，反射后的紫外光强度被所述探测器探测。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述探测器检测到的紫外光强度信号经过AD转换以后转换成数字信号，然后根据朗伯-比尔定律计算乙烯气体浓度，与单片机内储存的乙烯气体浓度与葡萄成熟度关系的经验公式比较，从而判断葡萄的成熟度。

Images