CN103404583A

CN103404583A - 一种led光照用于蔬果采后保鲜的方法

Info

Publication number: CN103404583A
Application number: CN2013102940021A
Authority: CN
Inventors: 周小丽; 朱雪菘; 刘颖; 刘木清
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明属于农业和照明技术领域，具体为一种LED光照用于蔬果采后保鲜的方法，包括蔬果储运箱，LED驱动控制器，铝基板，LED光源，光学元件，搁架和搁板。LED驱动控制器、散热器、铝基板、LED光源和光学元件组成一个照明系统，安装在储运箱每层隔板的顶端，搁架呈梯形，几块搁板自上而下安装在搁架上。照明系统中，LED驱动控制器和LED光源电连接，采用脉宽调制方式调节LED光源工作电流的大小、频率和占空比，从而调节LED光源光输出的大小、频率和占空比；LED光源焊接在铝基板上，铝基板安装在搁架上；每一个LED光源前面都安装有一个光学元件，LED光源发出的光通过光学元件集中均匀地照射在搁板上。本发明通过光照降低采后蔬果的呼吸强度，达到保鲜的目的，并防止病菌的发生。

Description

一种LED光照用于蔬果采后保鲜的方法

技术领域

本发明属于农业和照明技术领域，具体涉及一种LED光照用于蔬果采后保鲜的方法。

背景技术

采后的果蔬由于自身的衰老和病菌的感染，会引起大量腐烂变质，造成重大经济损失。绿叶菜的主要食用部分为鲜嫩的叶片，常温下采收后两天左右就开始黄化变质，水分和营养成分，特别是维生素、可溶性糖和蛋白质急剧减少，风味变差，食用价值逐渐丧失。采后蔬果在贮藏中仍然是有生命的机体，它需要抵抗不良环境和致病微生物的侵害，保持品质，减少损耗，延长贮藏期。因此，在贮藏中必须维持新鲜蔬菜的正常生命过程，尽量减少外观、色泽、重量、硬度、口味、香味等的变化，以达到保鲜的目的。许多年来，人们尝试了多种保鲜措施，其中最主要的是低温冷藏以降低呼吸作用，辅之以多种处里以降低乙烯含量和氧化强度。尽管如此，由于这些保鲜措施的成本相对偏高，难以保障在所有的环节实施，加之伴随城市的扩张而导致的产业链在时间和空间上不断延伸，使得绿叶菜在贮运和销售过程中仍然丧失30％以上的产量。这些收获产量的耗损不仅导致贮运和销售成本增加和蔬菜价格飙涨，也导致资源浪费和环境污染。因此，整个绿叶菜生产、贮运和销售产业链期待更加廉价、安全和科学的保鲜技术和措施。

采后蔬果会发生几种变化。（1）色、味、香变化。后熟可在母株上或采后进行。它是自成熟期开始至衰老初期这一段时间发生的。期间伴随着色、味、香的变化,直接影响果实的品质和风味。它可使生理成熟尚不能食用的器官转变为色、味、香可食器官后熟标志着发育的完成和衰老的开始，它是衰老的一种特殊表现。（2）失水：采后果蔬由于蒸腾失水，造成自身重量减轻。一般失水就引起萎蔫和皱缩。在高温和干燥环境下，有些产品几小时内就会发生失水，甚至在看不到萎蔫情况下，质地脆性丧失，颜色改变，原来可口的风味随之丧失。果蔬失水的快慢与外形大小及表皮结构有关。（3）呼吸作用：采后的果蔬是继续进行生理活动的活体，呼吸旺盛，消耗自身贮存的大量物质，因此有效地控制呼吸强度是延长果蔬的关键。不同种类果蔬呼吸速率相差很远。一般说夏季成熟果实的呼吸速率大于冬季成熟的，南方生长的大于北方。早熟品种大于晚熟品种。浆果类大于仁果类。一个果实的不同部位, 呼吸速率也有差异，如柑橘果皮通常大于果肉。

果蔬的呼吸强度受温度、气体等诸多因素的影响，人们普遍认为光照强度对采前果蔬的呼吸代谢作用影响非常显著，有文献试验结果表明，光照对采后离体蔬菜的呼吸代谢作用有较大的影响，可有效降低呼吸强度。本发明采用LED光源照射离体蔬菜水果可降低其呼吸强度，从而达到保鲜的目的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种LED光照用于蔬果采后保鲜的方法。

本发明提出的LED光照用于蔬果采后保鲜的方法，所述方法采用保鲜装置实现，所述装置包括LED驱动控制器1、散热器2、铝基板3、LED光源4、光学元件5、搁架6、搁板7和储运箱8，LED驱动控制器1、散热器2、铝基板3、LED光源4和光学元件5组成一个LED照明系统，搁架6呈梯形，若干块搁板7自上而下安装在搁架6上，每层搁架6上均装有LED照明系统；LED驱动控制器1和LED光源4电连接，采用脉宽调制方式调节LED光源4工作电流的大小、频率和占空比，从而调节LED光源4光输出的大小、频率和占空比；LED光源4焊接在铝基板3上，铝基板3安装在散热器2上；每一个LED光源4前面都安装有一个光学元件5，LED光源4发出的光线通过光学元件5集中均匀地照射在搁板7上；储运箱8放置于搁板7上；具体步骤如下：

(1)LED照明系统安装在储运箱中每层隔板顶端，将采摘后的蔬果均匀的放置于储运箱中的各隔板上；

(2)通过改变LED驱动控制器中电流采样电阻的阻值控制其输出电流的大小，通过脉宽调制方式用PWM调光接口调节LED光源中三种光源的频率和占空比，从而调节LED光源光输出的大小、频率和占空比；达到调光目的；该操作可以由电脑通过有线或者无线（Zigbee等）实现控制，从而改变三种光源的输出光强及其相对比值，所述LED光源4有三种类型，一种为波长630nm的大功率红光LED，一种为波长460nm的大功率蓝光LED或一种大功率白光LED，LED光源可以为其中一种或是这三种LED的组合。从而针对不同类型的蔬菜水果可以改变出光光谱；

(3)LED光源发出的红光、蓝光和白光通过铝基板传导到散热器，通过散热器散热，LED光源发出的红光、蓝光和白光通过相应的光学元件5出射后，经过一个均匀混光装置形成一定的出射光谱的光，并均匀照射在果蔬上。

本发明中，所述光学元件可以为反射器或透镜。光线经过反射器反射或透镜折射后变为一个矩形的均匀光斑，光斑大小刚好能自上而下覆盖每个搁板。

本发明通过改变光照强度来调节采后果蔬的呼吸代谢作用，光照对采后离体菜的呼吸代谢作用有较大的影响，可有效降低呼吸强度。本发明采用LED光源照射离体蔬菜水果可降低其呼吸强度，从而达到保鲜的目的。

本发明结构简单，构思新颖，可灵活果蔬所受LED光照的大小、频率和占空比，并且具有较高的光学效率，且成本较低，可广泛应用于采后果蔬的保鲜。

附图说明

图1为本发明所述保鲜装置的结构图示。

图中标号：1为LED驱动控制器，2为散热器，3为铝基板，4为LED光源，5为光学元件，6为搁架，7为搁板，8为储运箱。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：如图1所示，所述装置包括LED驱动控制器1、散热器2、铝基板3、LED光源4、光学元件5、搁架6、搁板7和储运箱8， LED驱动控制器1、散热器2、铝基板3、LED光源4和光学元件5组成一个照明系统，搁架6呈梯形，若干块搁板7自上而下安装在搁架6上，每层搁架6上均装有照明系统；LED驱动控制器1和LED光源4电连接，采用脉宽调制方式调节LED光源4工作电流的大小、频率和占空比，从而调节LED光源4光输出的大小、频率和占空比；LED光源4焊接在铝基板3上，铝基板3安装在散热器2上；每一个LED光源4前面都安装有一个光学元件5，LED光源4发出的光线通过光学元件5集中均匀地照射在搁板7上；储运箱8放置于搁板7上。

在照明系统中，LED光源4采用相同数量的红光LED蓝光LED和白光LED，相同数量的红光LED、蓝光LED和白光LED均匀焊接在铝基板3上, 红光和蓝光LED的波长分别为630nm和460nm，白光LED为蓝光加黄光荧光粉产生的白光，铝基板3安装在散热器2上。

有三个LED驱动控制器1，分别与使用红光LED、蓝光LED和白光LED的光源4电连接，采用脉宽调制方式分别调节两种LED工作电流的大小、频率和占空比。

每一个LED光源4前面都安装有一个光学元件5，光学元件5为内壁镀铝、开口为方形的塑料反射器，LED光源4发出的光通过光学元件5收集后，集中均匀地照射在搁板7上的蔬果上面。

本发明的工作过程如下：

将采摘的蔬果自上而下均匀放置在各搁板7上，设置三个LED驱动控制器1，调节红光LED、蓝光LED和白光LED的电流大小，而频率和占空比都为10⁴Hz和50%。LED光源4发出的热量通过铝基板3传导到散热器2，通过散热器2散热。LED光源4发出的红光、蓝光和白光通过各自光学元件5出射后混合在一起，并均匀照射在果蔬上。

具体实施实例

选用采摘后的黄花梨进行实验，在处理前先放置在25℃，相对湿度为90%的黑暗条件下24h。果实经2%的次氯酸钠溶液浸泡3 min, 然后用清水彻底清洗干净，室温晾干。每个处理选取15个，对照选取15个。处理为12小时蓝光/12小时黑暗交替处理3天，红光及白光均连续照射3天，来诱导果实防御反应。对照为自然光放置。3天后果实用清水清洗后，接种30ul炭疽孢子悬浮液。其孢子悬浮液有PDA培养基（配方：100mlPDA：马铃薯20g,葡萄糖2g，琼脂2g，水100ml）活化培养，其孢子浓度为3.3ⅹ104。然后在果实赤道上打上等间距的两个孔，孔大小为2mm深、1mm宽，并接种炭疽孢子悬浮液。处理组继续放在为12小时蓝光/12小时黑暗交替处理下6天，红光及白光为连续照射6天。对照则放在实验室自然光处理。黑暗处理为连续黑暗。将LED光源的光强调节为45 umol m-2 s-1,温度和相对湿度为25℃和60%。

通过肉眼观察并记录果实每天的腐烂率，并用直尺记录其病斑直径。

试验中观察发病率与病斑直径，发现竟10天后其最大发病率只有40%左右。相比于自然光条件下病斑直径也大大缩短。从结果来看白光最好，其次是红光，而且红光具有显著的果皮增色效果。

Claims

1.一种LED光照用于蔬果采后保鲜的方法，所述方法采用保鲜装置实现，所述装置包括LED驱动控制器(1)、散热器(2)、铝基板(3)、LED光源(4)、光学元件(5)、搁架(6)、搁板(7)和储运箱(8)，LED驱动控制器(1)、散热器(2)、铝基板(3)、LED光源(4)和光学元件(5)组成一个LED照明系统，搁架(6)呈梯形，若干块搁板(7)自上而下安装在搁架(6)上，每层搁架(6)上均装有LED照明系统；LED驱动控制器(1)和LED光源(4)电连接，采用脉宽调制方式调节LED光源(4)工作电流的大小、频率和占空比，从而调节LED光源(4)光输出的大小、频率和占空比；LED光源(4)焊接在铝基板(3)上，铝基板(3)安装在散热器(2)上；每一个LED光源(4)前面都安装有一个光学元件(5)，LED光源(4)发出的光线通过光学元件(5)集中均匀地照射在搁板(7)上；储运箱(8)放置于搁板(7)上；其特征在于具体步骤如下：

(2)通过改变LED驱动控制器中电流采样电阻的阻值控制其输出电流的大小，通过脉宽调制方式用PWM调光接口调节LED光源中三种光源的频率和占空比，从而调节LED光源光输出的大小、频率和占空比；达到调光目的；该操作可以由电脑通过有线或者无线Zigbee实现控制，从而改变三种光源的输出光强及其相对比值，所述LED光源(4)有三种类型，一种为波长630nm的大功率红光LED，一种为波长460nm的大功率蓝光LED或一种大功率白光LED，LED光源可以为其中一种或是这三种LED的组合；从而针对不同类型的蔬菜水果改变出光光谱；

(3)LED光源发出的红光、蓝光和白光通过铝基板传导到散热器，通过散热器散热，LED光源发出的红光、蓝光和白光通过相应的光学元件(5)出射后，经过一个均匀混光装置形成一定的出射光谱的光，并均匀照射在果蔬上。