CN105010505A - 一种气调热处理杀虫除菌保鲜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对果蔬检疫处理的气调热处理杀虫灭菌保鲜装置。该装置包括温湿度控制系统、气调控制系统和操作控制系统三部分，气调控制系统控制不同气体组分循环于箱体内部，各组分气体传感器和压力传感器反馈信息给控制系统，控制系统调控气体调节阀控制气体浓度；温湿度控制系统通过加热气体、蒸发水分提高温湿度，温湿度传感器反馈信息给控制系统，控制系统调控除湿器和制冷机组平衡温湿度。本发明采用热处理与气调处理相结合的方式，控制温湿度和气体浓度，减少果蔬损伤，提高杀虫除菌效果，起到保鲜作用。该装置为非固定式，体积小，便于移动，且操作简便，具有程序升温、梯度调节气体比例的功能；处理时间缩短，效率高、处理成本低。

Description

一种气调热处理杀虫除菌保鲜装置

技术领域

本发明涉及一种使用气调热处理技术的装置，属于采后处理及检疫处理技术领域，特别是涉及一种针对水果和蔬菜类的杀虫、灭菌和保鲜装置。 

背景技术

果蔬在采收前后因生理衰老、病菌、微生物侵害及机械损伤等多种原因，容易腐烂变质，由保鲜技术不当造成的果蔬损失在20％～30％，每年仅水果产量损失高达750亿元。因此加强水果采收后的杀虫除菌保鲜显得尤为重要。目前果蔬杀虫除菌保鲜一般采用喷洒保鲜剂、熏蒸剂熏蒸和冷藏的方式。保鲜剂在杀菌方面作用突出，但对果蔬不具有杀虫效果，同时存在化学残留的问题，危害人体健康。然而，熏蒸剂熏蒸和冷藏处理虽然可以很大程度上消灭有害生物，但也会影响果蔬品质。 

热处理和气调技术具有环保、低毒、高效的优点，广泛应用于果蔬的采后保鲜等领域。热处理可以有效杀灭有害生物，但不当易造成果蔬失水、变色、损伤。气调处理可以通过调整改变气体浓度的变化或者各个气体组分的比例变化来降低果蔬呼吸强度，延缓营养分解，延长贮藏寿命，增强杀虫的效果，但无法单独起到杀虫灭菌的作用。任何一种处理方式单独使用都无法同时实现杀虫和灭菌的作用。气调热处理技术的结合是弥补了两者的缺陷，在保证果蔬品质的前提下，同时杀灭有害生物，提高了能耗利用率，同时起到了保鲜的作用。 

目前，应用于果蔬保鲜及除虫灭菌领域的热处理和气调处理的设施设备还比较缺乏。热处理技术常用于原木、木质包装的除虫灭菌，然而用于果蔬热处理的市场化装置较少。美国农业部(USDA)研制的热水处理装置，可以用于携带实蝇的水果处理^[1]，但因热水对水果的损伤较大，且加工工艺较为复杂没有大规模推广应用。近几年商业化的果蔬贮藏保鲜的气调设施设备，大多为气调库，具有气调调节、制冷、加湿、压力平衡机气体自动检测控制等功能。小型气调保鲜装置多用于实验室内果蔬保鲜研究，且与气调库同样不具有杀虫除菌的功能。因此，以气调与热处理技术为基础的气调热处理装置的研发，弥补了能有效杀菌除虫的果蔬保鲜处理设备长期空白的现状。 

发明内容

1.发明目的 

本发明的目的在于针对热处理造成果蔬失水、变色、损伤的缺点，气调处理不能满足果蔬杀虫灭菌的问题，研发一种适合于果蔬杀虫灭菌保鲜的多功能气调热处理装置。该设备以 气调处理技术和热处理技术为基础，通过改变果蔬储藏环境的气体组成，有效降低果蔬的呼吸作用、蒸发作用，防止衰老和腐败变质的同时，在高温处理下杀死或抑制病原菌的活力，杀死果蔬携带的昆虫和螨类，以弥补现有的气调热处理设备领域的缺失。 

2.技术方案 

为实现所述目的，本发明采用的技术方案为： 

所述气调热处理装置采用气调与热处理相结合的处理方式为原理的杀虫除菌保鲜装置，包括温湿度控制系统和气调控制系统、操作控制系统三部分。 

所述的温湿度控制系统包括加热器、加湿器、蒸发器、除湿器、鼓风电机、加湿水箱、上水泵等。外部加湿水箱内的水通过上水泵进入水位器，加湿电磁阀控制进入加湿器的水量，加湿器中水蒸气通过蒸发器向箱体内部扩散，维持相应湿度条件，蒸发器上部具有除湿器，把多余水分凝结成露，通过箱体底部的溢流电磁阀排出；除湿/制冷机组可与加湿器、加热器相配合，调整处理所需要的温度和湿度。水位器是热处理系统的断水保护器，当水位低于系统预设的水位量时，系统会自动发出警报；加湿电磁阀是水位自动控制器，根据处理需要调节加湿器水量。 

所述的气调控制系统由气体(N₂、CO₂和O₂)储存罐、减压阀、电磁阀、小流量调节阀、鼓风电机、泄压电磁阀及其联接管道组成。减压阀用于减少储存罐与箱体内部的压力差，电磁阀控制进气的运行，小流量调节阀用于控制各气体组分进入箱体内的含量，鼓风电机完成气体循环，泄压电磁阀调控箱体内部的压力。 

所述的控制系统包括温度传感器、湿度传感器、N₂传感器、CO₂传感器、O₂传感器、压力传感器、控制柜和操作台。操作台用于操控处理流程，传感器为控制柜提供实时信息，控制柜根据信息作出相应处理。 

3.有益效果/技术优点 

本发明的优点：(1)热处理与气调处理相结合，控制温湿度和气体浓度，减少果蔬损伤，同时提高杀虫除菌效果，起到保鲜作用；(2)处理时间缩短，效率高、处理成本低；(3)该设备操作简便，具有程序升温、梯度调节气体比例的功能；(4)装置为非固定式，体积小，便于移动。 

附图说明

图1为气调热处理装置的工艺图； 

图2为气调热处理设备的外观图； 

图3为气调热处理设备的内部图。 

图中： 

1-N₂罐，2-CO₂罐，3-O₂罐，4-减压阀，5-电磁阀，6-小流量调节阀，7-鼓风电机，8-加热器，9-除湿器，10-蒸发器，11-加湿器，12-泄压电磁阀，13-溢流电磁阀，14-加湿电磁阀，15-水位器，16-上水泵，17-温度传感器，18-湿度传感器，19-氮气传感器，20-氧气传感器，21-二氧化碳传感器，22-压力传感器，23-大门，24-脚轮，25-观察窗，26-操作台，27-把手，28-控制柜，29-上风道，30-手动压力平衡调节阀，31-下风道，32-制冷机组。 

具体实施方式

具体实施例1 

图1是气调热处理装置的工艺图，结合图1对本发明的工艺进行描述。 

本发明分为温湿度控制系统、气调控制系统和操作控制系统三部分。操作控制系统通过操作台26设定各种编程控制热处理气调装置的运行流程和参数，同时温度传感器17、湿度传感器18、N₂传感器19、CO₂传感器21、O₂传感器20和压力传感器22根据装置内部实际条件反馈信息，控制系统根据反馈信息及时调控温湿度控制系统和气调控制系统。温湿度控制系统中上水泵16引导加水箱中液体(水)进入水位器15，加湿电磁阀14控制加湿器11和蒸发器10把水分变成水汽，达到处理所需要的湿度要求，通过湿度传感器18检测箱体内湿度，当内部湿度过高时开启除湿器9凝结水汽通过溢流电磁阀13排出装置，调控箱内湿度；加热器8用于提升温度，当温度过高时，通过温度传感器17反馈信息给控制系统调控制冷器32控制温度。气调控制系统中减压阀4把N₂高压罐1、CO₂高压罐2和O₂高压罐3中气体排入装置内，小流量调节阀6控制各组分气体的浓度，通过鼓风机7进入循环风道(上风道29和下风道31)循环于装置内部，通过N₂、O₂、CO₂浓度传感器19、20、21，检测工作室气体浓度，与设定值比较，当O₂或者CO₂浓度偏低时，控制系统自动控制对应的电磁阀5打开，对工作室充注相应的气体提高当前浓度值，当O₂或者CO₂浓度值偏高时，自动控制N₂电动阀5打开，充注N₂来稀释气体浓度。当新的气体往工作室充注时，被置换的气体通过箱体顶上的泄压电磁阀12流向工作室外，从而维持工作室的压力平衡。 

图2是气调热处理装置的外观图，结合图2对本发明的外观进行描述。 

如图2所示的气调热处理装置外观由箱体和箱体下的四个控制滑轮24组成，箱体正面为箱门23，与箱体之间通过轴承连接，箱门23设有一个观察窗25，用于观察箱体内物品的变化情况，箱门右侧上部为操作台26，用于调试数据，右侧下部为控制器，用于控制程序的运行，箱体左侧连接进气阀1-3，连接气体进入箱体内部。 

图3是设备的内部结构示意图，结合图3对本发明的内部结构进行描述。 

所述气调热处理装置为整体式结构，以侧面观察，箱体顶端设有鼓风电机7连通上风道29和下风道31，箱体中间为工作间，工作间左端为加热器8、蒸发器10和加湿器11，箱体下部设有制冷机组32，箱体底角具有溢流电磁阀13，排除凝结水。 

具体实施例2 

例1：43℃不同时间气调热处理对桃小食心虫1-3龄幼虫死亡率的影响 

在43℃温度下，选取成功接入桃小食心虫幼虫的苹果进行气调热处理，其中气体浓度为O₂浓度为3％，CO₂浓度为25％，N₂浓度为73％，处理时间分别为30min、40min、50min、60min和70min，对照组不进行处理，冷却后25℃下培养20d，桃小食心虫生长至1-3龄，剖开苹果，检查苹果中桃小食心虫活虫数量，以对照组活虫数量为参照计算幼虫死亡率。 

表143℃不同处理时间气调热处理对1-3龄桃小食心虫幼虫死亡率的影响 

结果表明，43℃处理在30min-70min内，随着热处理时间的延长，1-3龄桃小食心虫幼虫的死亡率逐渐增大，最短处理时间30min的死亡率达到45.5％，最长处理时间的70min的死亡率达到77.7％。可见，气调热处理对桃小食心虫幼虫的死亡率具有明显的效果，可以提高幼虫的死亡率。 

例2：45℃不同时间气调热处理对桃小食心虫1-3龄幼虫死亡率的影响 

在45℃温度下，选取成功接入桃小食心虫幼虫的苹果进行热处理，其中气体浓度为O₂浓度为1％，CO₂浓度为15％，N₂浓度为84％，处理时间分别为5min、10min、15min、20min和25min，对照组不进行处理，冷却后25℃下培养35d，桃小食心虫大约成长到1-3龄，剖开苹果，检查苹果中桃小食心虫活虫数量，以对照组活虫数量为参照计算幼虫死亡率。 

表2.45℃不同处理时间气调热处理对1-3龄桃小食心虫幼虫死亡率的影响 

结果表明，45℃处理5min--25min，随着热处理时间的延长，1-3龄桃小食心虫幼虫的死亡率逐渐增大，最短处理时间5min的死亡率达到78％，最长处理时间的25min的死亡率达到94％。可见，气调热处理对桃小食心虫幼虫的死亡率具有明显的效果，可以提高幼虫的死亡率。 

通过例1和例2的对比，在热处理温度增加，气调处理O₂浓度降低的情况下，在相对较短的时间内，桃小食心虫幼虫的死亡率明显增大，可见，气调热处理对桃小食心虫幼虫具有明显的杀虫作用。 

Claims (6)

1.一种气调热处理杀虫灭菌保鲜装置，其特征在于采用气调与热处理相结合的处理方式而起到杀虫除菌保鲜作用的处理装置。包括温湿度控制系统、气调控制系统和控制系统三部分，为整体式结构。 

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于温湿度控制系统包括加热器、加湿器、蒸发器、除湿器、鼓风电机、除湿器、加湿水箱、上水泵等。外部加湿水箱内的水通过上水泵进入水位器，加湿电磁阀控制进入加湿器的水量，加湿器中水蒸气通过蒸发器向箱体内部扩散，维持相应湿度条件，蒸发器上部具有除湿器，把多余水分凝结成露，通过箱体底部的溢流电磁阀排出；除湿/制冷机组可与加湿器、加热器相配合，调整处理所需要的温度和湿度。 

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于水位器是热处理系统的断水保护器，当水位低于系统预设的水位量时，系统会自动发出警报；加湿电磁阀是水位自动控制器，根据处理需要调节加湿器水量。 

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于气调控制系统包括由气体(N₂、CO₂和O₂)储存罐、减压阀、电磁阀、小流量调节阀、鼓风电机、泄压电磁阀及其联接管道组成。各组分气体通过阀门控制进入箱体内部，通过鼓风电机将加热气体循环于上下风道。 

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于减压阀用于减少储存罐内与箱体内部的压力差，电磁阀控制进气管的运行，小流量调节阀用于控制各气体组分进入箱体内的含量，鼓风电机完成气体循环，泄压电磁阀调控箱体内部的压力。 

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于控制系统包括温度传感器、湿度传感器、N₂传感器、CO₂传感器、O₂传感器、压力传感器、控制柜和操作台。操作台用于操控处理流程，传感器为控制柜提供实时信息，控制柜根据信息作出相应处理。