CN105594842A - 一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法 - Google Patents

Abstract

一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，属于生鲜食品品质智能化识别技术领域。本发明通过加压惰性气体预处理系统内对呼吸跃变型果蔬进行水分结构化处理；气调贮藏系统内在线实时监测果蔬气调贮藏环境条件，并进行数据采集；当呼吸跃变型果蔬贮藏期间环境内二氧化碳体积达到5%-7%时，即为呼吸跃变型果蔬失鲜时间，向远端监控中心发送信息，提示出库。本发明可及时、准确的智能化监测呼吸跃变型果蔬贮藏环境内的气体浓度变化，通过无线方式与远端监控中心相连接实现远程数据传送功能，可靠地识别出果蔬品质及智能出库。

Description

一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法

技术领域

本发明涉及一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，属于生鲜食品品质智能化识别技术领域。

背景技术

我国果蔬资源丰富，是世界上最大的农产品生产国，基于我国国民的膳食习惯，蔬菜、水果的流通以生鲜产品为主，且种类繁多。但采后的果蔬失去外界的养分供应，本身生命活动仍在进行，在运输和销售过程中，若不加以合理的保鲜措施，果蔬往往会出现变质腐烂现象，损失严重。呼吸强度是评价果蔬新陈代谢快慢的重要指标之一，呼吸强度越大，营养物质消耗越快，贮藏寿命越短。而呼吸跃变型果蔬在成熟开始时，呼吸强度急剧上升，达到高峰后便转为下降，直到衰老，且呼吸高峰的出现伴随着乙烯的大量释放，所以延长呼吸跃变型果蔬的贮藏期的关键是推迟呼吸跃变高峰的出现时间，降低呼吸强度，从而延缓果蔬的后熟和衰老。

惰性气体（如氩气、氙气）在一定的温度和压力下，能与游离水结合而形成笼形水合物，即结构化水技术。笼形水合物的形成会改变果蔬分子间水的结合结构，限制细胞间水的活动，抑制呼吸代谢和乙烯合成相关酶的活性，且加压惰性气体进入果蔬组织内部形成微气孔，取代氧分子等气体分子，影响果蔬的贮藏保鲜。20世纪90年代，日本东京大学采用氙气对甘蓝、花卉进行加压保鲜，获得了较为满意的贮藏效果。张慜等（2003）公开了“一种水分结构化处理和气调包装联合保鲜鲜切果蔬的方法（公开号：CN1554247）”，利用加压混合惰性气体氩气、氪气及氙气形成结构化水，结合气调包装保鲜，可延长鲜切果蔬货架期；张慜等（2005）公开了“一种延长易腐烂果蔬保鲜期的三段复合预处理方法（公开号：CN1709075）”，结合快速真空预冷，二氧化碳、氩气混合气体加压（0.5-3.0MPa）水分结构化处理和纳米银抗菌涂膜结合，在易腐烂果蔬保鲜上取得明显效果；但这两个专利中惰性气体水分结构化处理时间较长（达12-48小时），需要结合其它保鲜方法才能达到明显的效果。张慜等（2009）公开了“一种利用超高压实现鲜切果蔬快速水分结构化的低成本保鲜方法（公开号：CN101700055A）”，利用1:1配比的四种非极性气体氩气、氪气、氮气或二氧化碳中任意两种，超高压处理使鲜切果蔬表面和组织中的水分快速结构化，降低水分子的活性，延长鲜切果蔬的货架期至10-15天；但该专利处理压力达300-400MPa，对组织结构软的果蔬品质伤害较大。张慜等（2010）公开了“一种中压混合惰性气体处理延长鲜切果蔬货架期的方法（公开号：CN102077859A）”，利用一定比例混合的氩气、氮气和氙气，在20-25MPa加压处理，可很好保持鲜切产品的品质不受损害，使鲜切果蔬冷藏条件下货架期延长10-15天，室温贮藏货架期延长7-8天，贮藏保鲜效果明显。张慜等（2010）公开了“一种延长新鲜菜用莲子货架期的联合保鲜方法（公开号：CN102057981A）”，采用真空预冷、1-MCP熏蒸、惰性气体水分结构化处理及气调保鲜联合保鲜技术，很好的保持了莲子的品质和风味，显著延长了保鲜期。詹仲刚等研究惰性气体（氙气）对呼吸强度的影响，结果发现，黄瓜切片在10℃，氙气压0.3MPa条件下的呼吸强度与对照组相比，黄瓜的呼吸强度有明显的下降；氙气加压预处理芦笋，氙气水合物晶体的形成影响了芦笋组织中水的粘度，并且以失重率、呼吸强度、细胞膜头型、维生素C含量和纤维素含量为指标分析了芦笋在0.3MPa的氙氩混合气体压力处理24h后的保鲜效果。S.Oshita等研究氙气对康乃馨的贮藏期的影响发现，氙气0.51MPa压力下处理的康乃馨呼吸高峰受到抑制，呼吸强度一直处于平稳下降的状态，且与对照组的康乃馨采摘10天后花的枯萎相比，氙气处理组在第16天仍没有变坏。PietroRocculi和SantinaRomani等比较90%氩气、5%氧气、5%二氧化碳与90%氮气、5%氧气、5%二氧化碳两种气调保存猕猴桃切片的结果中发现，充填氩气能更好的降低猕猴桃切片的呼吸强度，保持新鲜的颜色，延长保质期。从以上专利可知，采用加压惰性气体预处理实现果蔬水分结构化，样品均为鲜切果蔬，需联合涂膜、1-MCP熏蒸等技术延长货架期。本发明采用加压惰性气体预处理完整果蔬，采用压力小，保证果蔬品质不受机械损伤的同时，延长果蔬低温贮藏期。

李杰等（2013）公开了“一种农产品冷链物流的智能化监控系统及方法（公开号：CN103389716A）”，针对农产品冷链物流环境和设备运行工况数据进行全面的智能化监控，同时又根据农产品的保鲜条件对车载制冷设备和气体环境进行干预，主动调节农产品的物流环境，该专利对冷链物流环境中的温度、湿度以及气体浓度进行实时采集。李猛等（2014）公开了“一种可检测果蔬新鲜度的冰箱及检测方法（公开号：CN104266453A）”，利用气味检测装置进行数据采集，将果蔬呼吸高峰作为果蔬新鲜度的判断依据，该专利是针对冰箱内的果蔬失鲜特征气体成分安装气体传感器，依据检测传感器电压值的变化率获得数据，系统报警提示食品失鲜。刘炎德等（2013）公开了“食品保鲜度实时监测仪及其检测方法（CN103543703A）”，该发明能够在线实时监测食品的保鲜度，预估出食品贮藏期，并上传至远端监控中心，但该专利中需要建立蔬菜的各个品质指标及理化指标的数学模型，依据指标及识别指标的拟合方程预测蔬菜贮藏期。本发明中的智能化识别方法是依据呼吸跃变型果蔬在贮藏过程中的呼吸代谢变化引起贮藏环境内气体浓度变化进行判别，当果蔬呼吸跃变后期二氧化碳浓度升高时，即为果蔬出库时间，不需要建立数据库，方法便捷，可靠性高，通用性强。

现有的果蔬贮藏保鲜的研究方法比较单一，且果蔬种类繁多，相应的预处理技术及贮藏条件多有不同，在实施方式上存在着步骤繁琐，任务量大等特点；果蔬在贮藏过程中品质变化规律需要人工整理数据逐项去分析，影响了果蔬品质数据的及时性与准确性。如果没有实时而准确的智能化监测数据，识别果蔬贮藏过程中的品质变化，果蔬贮藏所采取的加压惰性气体预处理技术的可靠性较低，耗电量比较大，操作繁琐，会添加食品保鲜成本上升的可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别的方法，通过对气调贮藏环境气体条件（氧气体积0-25%，二氧化碳体积0-25%，乙烯浓度0-200ppm）实时监测，实现呼吸跃变型果蔬贮藏品质及出库提示的智能化识别技术。

本发明的技术方案，一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，采用加压惰性气体对呼吸跃变型果蔬进行水分结构化预处理；用二氧化碳、氧气和氮气进行气调包装进行保鲜贮藏；利用气味检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集，以及实时发送信息数据至远端监控中心，实现呼吸跃变型果蔬气调贮藏品质及出库时间的智能化识别。

所述加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，具体步骤为：

（1）水分结构化预处理：采用加压惰性气体对呼吸跃变型果蔬进行水分结构化预处理，惰性气体为氩气，并保持压力0.1-1.2MPa，保压时间为1-3小时，卸压时间30秒；

（2）保鲜气调贮藏：对水分结构化预处理后的呼吸跃变型果蔬进行保鲜气调贮藏，其中气体体积百分成分为氮气88%-98%，氧气为2%-10%，二氧化碳为0%-2%，抽真空时间5秒，充气时间5秒，压力0.6MPa，贮藏温度0-13℃；

（3）参数采集和传送：利用气体检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集，集成并汇总贮藏过程中的综合信息，采集的数据通过无线方式与远端监控中心相连接实现远程数据传送，判断出呼吸跃变型果蔬气调包装内气体浓度变化，向远端监控中心发送信息，提示出库。

步骤（3）中所述利用气味检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集；具体检测数据为：氧气体积0%-25%，二氧化碳体积0%-25%，乙烯浓度0-200ppm；并采集数据，判断出呼吸跃变型果蔬气调包装内气体浓度变化，当呼吸跃变型果蔬贮藏期间二氧化碳体积达到5%-7%时，即为呼吸跃变型果蔬失鲜时间，向远端监控中心发送信息，提示出库。

本发明对果蔬贮藏环境气味检测的特点是：气味检测装置每隔30分钟对果蔬包装内的氧气、二氧化碳及乙烯浓度进行一次数据采集，每次数据采集，可以采用多点测量的方式，对于多点测量的测量值进行算术平均获得平均值，并以平均值作为检测信号。

本发明对果蔬贮藏过程中环境气体变化综合信息传送的特点是：采集数据通过无线方式与远端监控中心相连接实现远程数据传送功能。

呼吸跃变型果蔬在生命活动过程中呼吸作用可分为跃变前期、高峰期和跃变后期三个阶段，一般呼吸跃变后期，衰老开始，品质劣变。呼吸跃变型果蔬在气调包装贮藏过程中发生呼吸跃变后，气体浓度先基本稳定，贮藏后期果蔬品质变质二氧化碳浓度逐渐升高，因此，当贮藏后期二氧化碳浓度升高时，即为果蔬出库时间，因此本发明将果蔬呼吸跃变后期二氧化碳气体浓度升高的时间点作为果蔬出库的识别确实有效。

本发明的有益效果：本发明能够对加压惰性气体预处理的呼吸跃变型果蔬在气调贮藏过程中环境条件的变化进行全面的智能化识别，并将信息数据上传至远端监控中心，实现在线实时监测呼吸跃变型果蔬在贮藏过程中的品质变化及智能出库时间，与现有技术相比，具有结构合理、操作简便、安全准确等显著的优点，提高了加压惰性气体预处理结合气调贮藏呼吸跃变型果蔬品质变化的准确性及时效性，为果蔬的高品质贮藏提供保障。

具体实施方式

实施例1：0.4MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的樱桃番茄品质智能化识别的方法

选择新鲜、无腐烂、大小均一、八成熟的樱桃番茄300g，放入压力反应釜体内（环境温度为室温20℃），通入压力为0.4MPa的氩气，并保持压力1小时后卸压出料，卸压时间30秒。再用低密度聚乙烯袋进行气调包装，其初始气调贮藏条件为氮气浓度93%，氧气浓度5%，二氧化碳浓度2%，抽真空时间5秒，充气时间5秒，压力0.6MPa。将其放入10℃下低温贮藏，根据樱桃番茄贮藏期品质变化试验得出，当呼吸跃变后期二氧化碳浓度高于5%时，品质下降，因此将二氧化碳浓度5%设定为智能出库识别点。0.4MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的樱桃番茄在20-22天时气调包装内气体体积浓度基本保持稳定，在23-24天时二氧化碳体积逐渐升高，25天时二氧化碳体积达5%，智能识别樱桃番茄品质下降，提醒出库。

实施例2：0.8MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的樱桃番茄品质智能化识别的方法

选择新鲜、无腐烂、大小均一、八成熟的樱桃番茄300g，放入压力反应釜体内（环境温度为室温20℃），通入压力为0.8MPa的氩气，并保持压力1小时后卸压出料，卸压时间30秒。再用低密度聚乙烯袋进行气调包装，其初始气调贮藏条件为氮气浓度93%，氧气浓度5%，二氧化碳浓度2%，抽真空时间5秒，充气时间5秒，压力0.6MPa。将其放入10℃下低温贮藏，根据樱桃番茄贮藏期品质变化试验得出，当呼吸跃变后期二氧化碳浓度高于5%时，品质下降，因此将二氧化碳浓度5%设定为智能出库识别点。0.8MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的樱桃番茄在23-25天时气调包装内气体体积浓度基本保持稳定，在26-27天时二氧化碳体积逐渐升高，28天时二氧化碳体积达5%，智能识别樱桃番茄品质下降，提醒出库。

实施例3：0.8MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的四季豆品质智能化识别的方法

选择新鲜、无腐烂、大小均一的四季豆300g，放入压力反应釜体内（环境温度为室温20℃），通入压力为0.8MPa的氩气，并保持压力1小时后卸压出料，卸压时间30秒。再用低密度聚乙烯袋进行气调包装，其初始气调贮藏条件为氮气浓度93%，氧气浓度5%，二氧化碳浓度2%，抽真空时间5秒，充气时间5秒，压力0.6MPa。将其放入8℃下低温贮藏，根据四季豆贮藏期品质变化试验得出，当呼吸跃变后期二氧化碳浓度高于6%时，品质下降，因此将二氧化碳浓度6%设定为智能出库识别点。0.8MPa加压惰性气体预处理结合气调贮藏的四季豆在25-27天时气调包装内气体体积浓度基本保持稳定，在28-29天时二氧化碳体积逐渐升高，30天时二氧化碳体积达6%，智能识别四季豆品质下降，提醒出库。

Claims (3)

1.一种加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，其特征在于：采用加压惰性气体对呼吸跃变型果蔬进行水分结构化预处理；用二氧化碳、氧气和氮气进行气调包装进行保鲜贮藏；利用气味检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集，以及实时发送信息数据至远端监控中心，实现呼吸跃变型果蔬气调贮藏品质及出库时间的智能化识别。

2.根据权利要求1所述加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，其特征在于具体步骤为：

（1）水分结构化预处理：采用加压惰性气体对呼吸跃变型果蔬进行水分结构化预处理，惰性气体为氩气，并保持压力0.1-1.2MPa，保压时间为1-3小时，卸压时间30秒；

（2）保鲜气调贮藏：对水分结构化预处理后的呼吸跃变型果蔬进行保鲜气调贮藏，其中气体体积百分成分为氮气88%-98%，氧气为2%-10%，二氧化碳为0%-2%，抽真空时间5秒，充气时间5秒，压力0.6MPa，贮藏温度0-13℃；

（3）参数采集和传送：利用气味检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集，集成并汇总贮藏过程中的综合信息，采集的数据通过无线方式与远端监控中心相连接实现远程数据传送，判断出呼吸跃变型果蔬气调包装内气体浓度变化，向远端监控中心发送信息，提示出库。

3.根据权利要求2所述加压惰性气体预处理结合气调贮藏的呼吸跃变型果蔬品质智能化识别方法，其特征在于：步骤（3）中所述利用气味检测装置对果蔬贮藏过程中的环境参数进行实时采集；具体检测数据为：氧气体积0%-25%，二氧化碳体积0%-25%，乙烯浓度0-200ppm；并采集数据，判断出呼吸跃变型果蔬气调包装内气体浓度变化，当呼吸跃变型果蔬贮藏期间二氧化碳体积达到5%-7%时，即为呼吸跃变型果蔬失鲜时间，向远端监控中心发送信息，提示出库。