CN106798227A - 基于等离子体发生技术的保鲜系统及其保鲜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等离子体发生技术的保鲜系统，包括：产品处理箱，其内用于放置待保鲜处理的农产品；等离子体发生装置，与所述产品处理箱连通，用于根据待保鲜处理的农产品的品种产生对应的活性气体，并将产生的对应活性气体输送至产品处理箱内以对其内的待保鲜处理农产品进行保鲜处理；智能控制装置，用于控制等离子体发生装置的工作参数以使得所述等离子体发生装置能够产生对应的活性气体。本发明还公开了一种基于等离子体发生技术的保鲜方法。利用上述保鲜系统及方法，能够产生符合要求的活性活气，能够快速的对多种农产品进行保鲜处理。
Description
技术领域
本发明涉及农产品的保鲜处理技术领域，特别涉及一种基于等离子体发生技术的保鲜系统及其保鲜方法。
背景技术
目前，农产品保鲜方法主要分为化学法和物理法两种，分别控制水果腐烂的自身因素和外界因素。
化学方法主要指保鲜剂保鲜。目前常用的保鲜剂有：涂料涂膜剂、乙烯处理剂（吸收剂）、杀菌防腐保鲜剂等。涂膜保鲜目前的发展趋势是绿色环保，但其本身并不适用于大规模的水果保鲜；吸收剂以物理吸附为主，存在脱吸的危险；杀菌防腐剂多用于在水果表面喷洒或浸泡，容易残留。
物理方法主要有：低温储藏、气调储藏、减压储藏、电磁辐射储藏等。其中，较先进的保鲜技术主要有临界低温高湿保鲜、细胞间水结构化气调保鲜、臭氧气调保鲜、低剂量辐射预处理保鲜、高压保鲜、细胞膨压调控保鲜等。这些保鲜方法虽然效果显著，但是需要特殊的设备、操作复杂、成本高，不利于大范围推广使用。
等离子体（plasma）是由大量的带电粒子（包含自由包含自由电子、带正电的离子和带负电的离子，也可以存在中性粒子）组成的非束缚态宏观体系，是物质存在的第四态。由于自由电子和正离子的数密度近似相等，等离子体对外整体上呈现电中性。目前等离子体技术已经广泛地应用于工业、农业、国防、环境、通信等国民经济发展领域，是当今科技研究的前沿。从微电子工艺刻蚀到太空航天器推进，从薄膜材料沉积到强流电子发射，从电视平板显示到生活垃圾处理，从生物菌种诱变到人体伤口愈合，从材料表面改性到医疗杀菌消毒等，充分体现了低温等离子体独特而不可替代的特性。与传统方法相比，低温等离子体技术应用在众多领域都具有十分显著的优点：在对材料表面进行改性处理方面，具有成本低、无废弃物、无污染等优点；在杀菌消毒方面具有安全性高、无药物残留、灭菌时间短、无环境污染等优点；在对各类污染物（废气、废水）处理方面具有能耗低、效率高、处理流程短、适用范围广等优点。特别的，等离子体在灭菌方面具有显著优点。其作为一种广谱灭菌技术，可以杀灭多种类型的微生物，且杀菌效果十分显著。顾春英等用等离子体-臭氧对水中微生物进行杀菌，作用15min后，发现金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭率达到99.9％。石兴民等利用介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行杀灭，结果显示90s内两者杀灭对数值KL达到了5，效果显著。
鉴于等离子体放电杀菌效果好且无毒无害无残留，有学者将其应用在农产品的处理中。马挺军等利用介质阻挡放电去除乙烯，替代乙烯吸附剂的作用，取得了良好效果，在30min内能够对容器内乙烯完全降解，但是其存在产物不可控，臭氧浓度过高，而臭氧对农产品本身会有较大损坏，所以其不可能应用在农产品保鲜上。Misra等人利用DBD（介质阻挡放电，Dielectric Barrier Discharge）装置处理草莓上的微生物群落，发现处理5min，在24h内微生物群落变为原来的10-2倍，且其对草莓的颜色和硬度无显著影响。但是，其所用装置为双DBD中间放入水果，而双DBD受其结构限制，中间不可能放入柑橘、橙子等较大的水果，而且其成本高昂，每次的处理量太低，这些限制都使其大规模推广应用变得不可能实现。
现阶段利用等离子体进行农产品主要是对储藏环境进行气调从而实现保鲜功能，如马挺军在《一种低温等离子体用于果蔬保鲜的方法》中利用等离子体对储藏室中环境进行调节，其装置放电产物不可控，无法实现对农产品表面进行快速直接有效的处理；张平等在《等离子减压贮藏保鲜方法》中将等离子体结合到减压贮藏中去，但其也是对于仓储环境的调节，其等离子浓度较低，且等离子体放电产物亦不可控，无法实现对农产品表面进行快速直接有效的处理。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明解决的技术问题是，如何提供一种能够根据待保鲜处理的农产品种类来调节等离子体发生装置的各个工作参数，以使等离子体发生装置产生与待保鲜处理的农产品对应的活化气，从而实现直接对农产品进行快速保鲜处理、延长保鲜期的基于等离子体发生技术的保鲜系统及其保鲜方法。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：提供一种基于等离子体发生技术的保鲜系统，包括：
产品处理箱（3），其内用于放置待保鲜处理的农产品；
等离子体发生装置（1），与所述产品处理箱（3）连通，用于根据待保鲜处理的农产品的品种产生对应的活性气体，并将产生的对应活性气体输送至产品处理箱（3）内以对其内的待保鲜处理农产品进行保鲜处理；
智能控制装置（2），用于控制等离子体发生装置（1）的工作参数以使得所述等离子体发生装置（1）能够产生对应的活性气体。
进一步的，还包括尾气处理装置（4），与所述产品处理箱（3）的出气端连通，用于通过吸附分解尾气中的活性物质，从而使尾气达到排放标准。
其中，所述智能控制装置（2）内存储有作用于农产品保鲜的等离子体发生装置（1）的各个工作参数阈值，其中，所述工作参数包括等离子体发生装置（1）的工作电压、进气湿度、进气流量、工作温度、出气流量及活性气配比；
等离子体发生装置（1）包括通过第一进气管道与外部气源连通、通过第一出气管道与产品处理箱（3）连通的高压电极结构（12）、高压电源模块（11）、进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块以及出气流量调节模块；
所述高压电源模块（11）用于为高压电极结构（12）提供高压工作电源，还用于将实时电压对应的标准信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）发送的电压调节控制信号并根据该信号调节工作电压；所述进气检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的进气流量信号并将该进气流量信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）的进气流量调节控制信号并根据该进气流量调节控制信号调节进气流量大小；所述进气湿度检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的气体湿度并将该进气湿度信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）的进气湿度调节控制信号并根据该进气湿度调节控制信号调节第一进气管道内的气体的湿度；所述温度检测调节模块用于检测所述高压电极结构（12）的实时温度信号并发送至智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）发送的温度调节控制信号并根据该温度调节控制信号调节高压电极结构（12）的温度；所述高压电极结构（12）用于根据上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块所调节后的进气以及对应工作温度来产生对应的活性气体并通过所述第一出气管道进入所述产品处理箱（3）内作用于待处理农产品，以对待处理农产品进行保鲜处理；所述出气流量调节模块与所述智能信号控制装置（2）信号连接，用于接收所述智能信号控制装置（2）信号的稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量，从而调节空气与活性气体的配比及出气流量；
所述智能控制装置（2）用于接收上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块、出气流量检测调节模块以及高压电源模块（11）分别发送的当前工作参数，还用于将每一接收到的信号参数与存储的对应的阈值进行比对，以判断接收到的信号参数是否在设定阈值的范围内，若未在设定阈值范围内，则发送对应的调节控制信号至对应的模块以调节各个工作参数，从而使各个当前工作参数位于存储的阈值范围内；
所述产品处理箱（3）内用于放置待保鲜处理的农产品，所述等离子体发生装置（1）产生的活性物质输送至所述产品处理箱（3）内对待保鲜处理的农产品进行保鲜处理，最后经尾气处理装置（4）进行排放。
其中，所述进气湿度检测调节模块包括加湿器（19）、使加湿器（19）的进气端与第一进气管道连通的送气管道、使加湿器（19）与第一进气管道连通的加湿气体出气管道、设于所述送气管道上的用于调节送入加湿器（19）内的气体流量的第一流量控制器（17）以及设于进气管道上靠近高压电极结构（13）的位置处的湿度传感器（18）；所述湿度传感器（18）实时检测即将送入所述高压电极结构（13）内的气体的湿度，并将该湿度信号发送至所述智能控制装置（2），所述第一流量控制器（17）用于接收所述智能控制装置（2）的湿度调节控制信号，根据对应的湿度调节控制信号调节送入加湿器的进气流量。
其中，所述进气流量调节装置为第二流量控制器（16），所述第二流量控制器（16）设于第一进气管道上位于其与送气管道连接点和与加湿气体出气管道连接点之间的位置处，通过所述第二流量控制器（16）与第一流量控制器（17）的配合来实现对气体流量和湿度的调节。
其中，所述出气流量检测调节模块包括气体稀释管道以及设于气体稀释管道上的第三流量控制器（110），所述气体稀释管道的进气端与所述第一进气管道连通，所述气体稀释管道的出气端与所述第一出气管道连通，所述第三流量控制器（110）用于接收智能控制装置（2）的稀释气体调节控制信号，并根据该稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量。
进一步的，所述等离子体发生装置（1）为多个，其数量根据待保鲜处理的农产品所需的活性气体而确定。
进一步的，所述进气湿度检测调节模块可以根据农产品的需求不同，选择是否进行简化，如普通空气放电已能满足农产品保鲜需求，则可以将进气湿度检测调节模块简化掉，以节约装置成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于等离子体发生技术的农产品保鲜方法，包括如下步骤：
1）根据待处理农产品的品种，确定产生活性物气的等离子体发生装置的数量；
2）根据确定的等离子体发生装置的数量来调节每一等离子体发生装置的工作参数阈值，根据设定的每一等离子体发生装置的工作参数阈值一一对应调节每一等离子体发生装置的各个实际工作参数，以使每一个等离子体发生装置产生符合标准的活性气体；
3）将所述等离子体发生装置产生的活性气体作用于待处理农产品上，调整作用时间为1-60分钟。
进一步的，还包括以下步骤：
4）作用于待处理农产品的活性气体经尾气处理后排放。
其中，所述活性气体包括臭氧、气态双氧水、氮氧化物和/或硝酸按一定配比混合的物质。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明技术方案基于等离子体发生技术进行农产品灭菌保鲜，在智能控制装置内存储有与各种待保鲜产品相对应的等离子体发生装置的工作参数，在对农产品进行保鲜时，根据与该待保鲜处理的农产品的对应工作参数来调节等离子体发生装置的各个工作参数，从而使等离子体发生装置产生与该待保鲜处理的农产品相对应的活性气体，最终达到在短时间内对产品处理箱内的待保鲜农产品进行保鲜处理，与传统技术相比，本发明的效果在于可以根据不同的农产品调节等离子体发生装置的工作参数，从而达到控制活化气的浓度、活化气的配比以及种类等等，从而来使得本产品保鲜系统能够对不同的农产品进行快速保鲜处理，快速保鲜处理时间一般在1-60分钟左右。利用等离子体活化气直接对农产品表面进行处理，以达到快速灭菌的目的。
2、根据不同的农产品所要求的活性物质，还可以联用多套等离子体发生装置，即使多个并列的等离子体发生装置均与产品处理箱的进气端相连，每一个等离子体发生装置可产生相同的活性气体，也可以产生不同种类的活性气体或者不同比例的活性气体，多个等离子体发生装置产生的总的活性物质的量可以达到对应的待保鲜处理物品所需要的活性物质的总量，从而实现对农产品的大批量处理。普通潮湿空气即能满足装置工作需求，且其对工作环境要求不高，这大大降低了成本，易于大规模推广应用。甚至在产物满足要求的情况下，可以简化掉湿度调节系统，仅利用普通空气进行放电，从而进一步降低成本。本装置不仅能够单独实现对农产品的处理，而且可以整合到农产品清洗流水线上，完善农产品清洗机的功能，使装置更易于大规模推广应用。
3、与仅利用等离子产生臭氧进行灭菌处理相比，本方案联用多套等离子体发生装置，调节放电参数，得到不同的活性物质，如臭氧、气态双氧水、氮氧化物等，配比得出合适气体，能够最大化灭菌的同时，保证不对农产品的本身产生不利影响，比如提高其中氧化还原电位较低而杀菌效果更强的气态双氧水的浓度，降低氧化还原电位较高的臭氧的浓度。而且针对于不同的农产品，本装置可以设置不同的活性气体浓度及配比，实现不同农产品的处理优化。
4、本发明利用等离子体对农产品进行处理，杀灭产品表面微生物，以达到延长产品保鲜期的目的，并且本方案所用方法为物理方法，对农产品本身无影响，没有环境污染，是一种环境友好型的处理方法，利于大规模应用推广。
通过实验发现，对同一种放电结构来说，电压、湿度、放电温度及气体流量等对放电产物有很大影响，比如利用介质阻挡放电结构在低电压、干燥空气、较低温度下生成主要含有臭氧的活化气，而利用其在较高电压、小进气流量、潮湿空气、较高温度下生成主含氮氧化物、过氧亚硝酸的活化气。而在处理时，计算机根据处理农产品的种类，确定放电结构及上述各种参数，并配比其产生的活化气，从而达到对农产品的最佳处理效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于等离子体发生技术的保鲜系统的原理框图。
图2为图1中产品处理箱的结构示意图。
图3为图1中产品处理箱整合到流水线上的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1至图3，本发明实施例的基于等离子体发生技术的保鲜系统包括：产品处理箱3，其内用于放置待保鲜处理的农产品；等离子体发生装置1，与所述产品处理箱3连通，用于根据待保鲜处理的农产品的品种产生对应的活性气体，并将产生的对应活性气体输送至产品处理箱3内以对其内的待保鲜处理农产品进行保鲜处理；智能控制装置2，用于控制等离子体发生装置1的工作参数以使得所述等离子体发生装置1能够产生对应的活性气体。所述等离子体发生装置1为一个，也可以为并列的多个，当等离子发送装置1为多个时，多个等离子体发生装置1的内部结构元件可相同或相似，它们与智能控制装置1和产品处理箱3的连接方式相同或相似，本实施例以1个等离子体发生装置为例进行详细阐述。
所述智能控制装置2包括计算机22、显示屏23以及用于与等离子体发生装置1内各个需要与智能控制装置2传输信号的电子元件信号连接的信号线缆21。智能控制系统2通过采集各采样点的信号，集中到计算机22中进行处理，输出到状态显示屏23，反馈到各个执行器调控各项工作参数。所述计算机可以是上位机、个人电脑、笔记本电脑、平板手机等等任何一种可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。在其他的实施例中，还可以仅包括计算机22和信号线缆21。
所述智能控制装置2内所述智能控制装置2内存储有作用于各种农产品保鲜的等离子体发生装置的各个工作参数阈值，本实施例中，所述工作参数包括等离子体发生装置的工作电压、进气湿度、进气流量、工作温度、出气流量及活性气配比。可理解的，在其他的实施例中，所述工作参数还可以有其他的变化，此处不再过多赘述。
具体结合实例，假设所有农产品品种为5类，每一类农产品对应的活性气体浓度、配比量、总量等等要求均不一样，那么，智能控制装置2内则需要存储可以对5类农产品进行保鲜处理的等离子体发生装置1的工作参数，等离子体发生装置1根据不同的工作参数产生不同的活性气体，如此来实现活性气体的可控性。假设第1类农产品所需要的活性物质为：1份臭氧、2份气态双氧水、3份氢氧化物；那么，智能控制装置2内则存储有能够使等离子体发生装置1产生出：1份臭氧、2份气态双氧水、3份氢氧化物混合的活性物质的工作参数，然后智能化控制装置2根据这些工作参数来调节离子发生装置1实时工作参数，从而使得离子发生装置1能够产生出：1份臭氧、2份气态双氧水、3份氢氧化物这样混合活性气体，假设第2类农产品所需要的活性物质为：2份臭氧、2份氮氧化物、2份硝酸，智能控制装置2同样存储有能够使离子发生装置1产生出：2份臭氧、2份氮氧化物、2份硝酸的工作参数，然后智能化控制装置2根据这些工作参数来调节离子发生装置1实时工作参数，从而使得离子发生装置1能够产生出：2份臭氧、2份氮氧化物、2份硝酸这样混合活性气体等等，以此类推。
本实施例中，所述等离子体发生装置1包括通过第一进气管道与外部气源连通、通过第一出气管道与产品处理箱3连通的高压电极结构12、高压电源模块11、进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块以及出气流量调节模块。其中：
所述高压电源模块11用于为高压电极结构12提供高压工作电源，还用于将实时电压对应的标准信号发送至所述智能控制装置2，还用于接收所述智能控制装置2发送的电压调节控制信号并根据该信号调节工作电压；
高压电源模块11为可测可控型高压电源，其输出信号为对应实际电压的标准信号，给定到计算机22后，经过计算机22处理输出到状态显示屏23进行显示，同时智能控制装置2对比得到的工作电压阈值和实际值，经过控制算法后输出控制信号，反馈到高压电源模块11，调节高压电源模块11电压，同时对比实际值和设定阈值，若实际值超过阈值，则输出故障信号到状态显示屏23。
所述进气湿度检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的气体湿度并将该进气湿度信号发送至所述智能控制装置2，还用于接收所述智能控制装置2的进气湿度调节控制信号并根据该进气湿度调节控制信号调节第一进气管道内的气体的湿度。其中，作为一种具体的实施方式：
所述进气湿度检测调节模块包括加湿器19、使加湿器19的进气端与第一进气管道连通的送气管道、使加湿器19与第一进气管道连通的加湿气体出气管道、设于所述送气管道上的用于调节送入加湿器19内的气体流量的第一流量控制器17以及设于进气管道上靠近高压电极结构13的位置处的湿度传感器18；所述湿度传感器18实时检测即将送入所述高压电极结构13内的气体的湿度，并将该湿度信号发送至所述智能控制装置2，所述第一流量控制器17用于接收所述智能控制装置2的湿度调节控制信号，根据对应的湿度调节控制信号调节送入加湿器的进气流量。
所述进气检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的进气流量信号并将该进气流量信号发送至所述智能控制装置2，还用于接收所述智能控制装置2的进气流量调节控制信号并根据该进气流量调节控制信号调节进气流量大小。其中，作为一种具体的实施方式：
所述进气流量调节装置为第二流量控制器16，所述第二流量控制器16设于第一进气管道上位于其与送气管道连接点和与加湿气体出气管道连接点之间的位置处，通过所述第二流量控制器16与第一流量控制器16的配合来实现对气体流量和湿度的调节。
通过第二流量控制器16和第一流量控制器17实现对气体流量的检测和调节，过第一流量控制器17的一路气体经过加湿器19后，与过第二流量控制器16的一路气体进行混合，故通过调节第二流量控制器16和第一流量控制器17则可实现对工作气体湿度的调节，利用湿度传感器18检测信号输入计算机22，实现对湿度的闭环控制，最终得到湿度精确的工作气体。通过在加湿器19的溶液中加入盐、酸、碱等实现对溶液PH、电导率等参数的调节，从而调节工作气体的相关参数，进而影响放电状态及放电产物。
在活化产物满足农产品处理需求的情况下，湿度检测调节模块也可简化掉，从而在能够实现保鲜目标的情况下，降低装置成本。
所述温度检测调节模块用于检测所述高压电极结构12的实时温度信号并发送至智能控制装置2，还用于接收所述智能控制装置2发送的温度调节控制信号并根据该温度调节控制信号调节高压电极结构12的温度。其中，作为一种具体的实施方式：
所述温度检测调节模块包括一设于所述高压电极结构12上的温度传感器15以及一风机14，所述温度传感器15及风机14分别通过信号线缆21与所述智能控制装置2信号连接，所述温度传感器15实时检测所述高压电极结构12的工作温度，并将所述检测到的温度信号传输至所述智能控制装置2，所述智能控制装置2在接收到所述温度信号后进行处理分析，然后与其内存储的工作温度阈值进行比较，判断实时温度值是否在温度阈值范围内，若未在温度阈值内，则发出温度调节控制信号至风机14，以调节风机的风量，从而实现对高压电极结构12的温度调节。
本实施例中，在所述高压电极结构12上还设置有散热板13，通过风机14和散热板13对等离子体装置进行散热，利用温度传感器15检测等离子体发生装置1温度，反馈信号到计算机22，实现对等离子体发生装置1温度的闭环控制。等离子体发生装置1整合为一个箱体，并将状态显示屏23安置于其外表面，一套保鲜装置中通常包含多个等离子体发生装置，所示图1中省略用一个表示。
所述高压电极结构12用于根据上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块所调节后的进气以及对应工作温度来产生对应的活性气体并通过所述第一出气管道进入所述产品处理箱3内作用于待处理农产品，以对待处理农产品进行保鲜处理；
高压电极结构12包括各种等离子体放电结构，如针-板放电结构、介质阻挡放电结构、线-线放电结构等，可使用一种放电结构，也可联用多种放电结构。通过实验发现，对同一种放电结构来说，电压、湿度、放电温度及气体流量等对放电产物有很大影响，比如利用介质阻挡放电结构在低电压、干燥空气、较低温度下生成主要含有臭氧的活化气，而利用其在较高电压、小进气流量、潮湿空气、较高温度下生成主含氮氧化物、过氧亚硝酸的活化气。而在处理时，计算机根据处理农产品的种类，确定放电结构及上述各种参数，并配比其产生的活化气，从而达到对农产品的最佳处理效果。
所述出气流量调节模块与所述智能信号控制装置2信号连接，用于接收所述智能信号控制装置2信号的稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量，从而调节空气与活性气体的配比及出气流量。其中，作为一种具体的实施方式：
所述出气流量检测调节模块包括气体稀释管道以及设于气体稀释管道上的第三流量控制器110，所述气体稀释管道的进气端与所述第一进气管道连通，所述气体稀释管道的出气端与所述第一出气管道连通，所述第三流量控制器110用于接收智能控制装置的稀释气体调节控制信号，并根据该稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量。等离子体发生系统中的出气参数控制，通过计算机设定气体的配比和流量，从而输出控制信号控制出气端的第三流量控制器110，从而得到所需的气体。
本实施例中，所述智能控制装置2具体用于接收上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块的第二流量控制器16、温度检测调节模块的温度传感器15、出气流量检测调节模块的第三流量控制器110以及高压电源模块分别发送的当前工作参数，还用于将每一接收到的信号参数与存储的对应的阈值进行比对，以判断接收到的信号参数是否在设定阈值的范围内，若未在设定阈值范围内，则发送对应的调节控制信号至对应的模块以调节各个工作参数，从而使各个当前工作参数位于存储的阈值范围内。例如：当所述智能控制装置2接收到所述温度传感器15发送的实时温度后，与存储的温度阈值进行对比，发现实时湿度高于温度阈值时，则调大风机14的风量，从而降低高压电极结构12、高压电源模块11的温度等等，若实时温度低于温度阈值时，则调小风机14的风量，从而等离子体发生装置1的温度。
本发明的智能控制装置2的各个信号线缆21通过汇总各检测装置的输入信号输入计算机，并将计算机的输出控制信号分别给定到各个执行元件；计算机对输入的信号进行处理，对等离子体发生装置2各个状态参数进行显示。同时，可以对各项工作参数阈值进行设定并存储，对比各个工作参数阈值与实际值，通过选择不同控制算法和参数对输出到各执行元件的控制信号进行调节，实现对装置各项参数的精确控制。同时，对比阈值和实际值，如果实际值超过设定阈值则输出故障信号到状态显示屏中进行显示，记录故障信息。
本实施例中，所述等离子体发生装置2包括一箱体，上述高压电源模块11、高压电极结构12、第一进气管道、第一气水管道、进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块、出气流量调节模块等等均设于箱体内，箱体上仅保留进出气口。所述第一进气管道的进气端通过箱体上的进气口连通，以接外部气源，所述第一出气管道的出气端与所述箱体的出气品连通，以接产品处理箱3。在箱体上设置有显示屏，用于显示计算机输出的各项参数等等。
本实施例中，所述产品处理箱3包括箱体、设于箱体上的箱门、处理箱启停控制按钮及用于显示等离子体发生装置2是否处于故障状态的故障指示灯39。待保鲜处理的物品放在产品处理箱3中，气体通过产品处理箱3内进行保鲜处理。
产品处理箱3中，参见图2，箱门的开闭通过箱体31外壁上的箱门开关35操作，并反馈箱门的开关状态信号到计算机22，通过计算机22或者状态显示屏23显示其状态。参见图3，箱体结构还可设计为流水线的一部分，传送带穿过箱体，所携带农产品在箱体中进行处理。箱体装置启停控制，通过箱体31外壁上的装置开关36启动或关停整个保鲜系统，并通过信号线32反馈产品处理箱3启停开关状态信号到计算机22，通过计算机22、状态显示屏23及箱体状态显示灯37、38进行显示，启动整个系统后，通过计算机22预先设定执行农产品处理程序，直到程序全部完成后，停止状态指示灯显示，关停保鲜装置。箱体状态显示灯，主要包括工作状态显示灯37、停止状态显示灯38及故障状态显示灯39。装置通电后，停止状态指示灯38亮起；启动保鲜装置后，停止状态指示灯38灭，工作状态指示灯37亮起，而故障状态指示灯39的控制信号由计算机22给定，在装置工作在故障状态（如电压超过阈值、流量超过阈值、湿度超过阈值及温度超过阈值等）时，提示工作人员检查装置情况或及时关停装置。在产品处理箱3中，为了保证气体能够均匀扩散，采用气体扩散装置，使气压分布均匀，从而保证气体能够在箱体中均匀扩散。
本实施例中，为了减少环境污染，还包括尾气处理装置4，其与所述产品处理箱3的出气端连通，用于通过吸附分解尾气中的活性物质，从而使尾气达到排放标准。产品处理箱3内的残余尾气进入到尾气处理装置4中，经过多层活性物质分解催化剂得到可以达标排放的普通气体，经由装置出气口直接排除。所述尾气处理装置4中尾气处理箱41由多层活性物质分解催化剂组成，通过吸附分解尾气中的活性物质，从而使尾气达到排放标准。
本农产品保鲜系统的工作原理：首先根据待处理农产品的种类，确定所需气体成分，进而确定需要一套等离子体发生系统还是多套等离子体发生系统，以及其工作参数设定值。例如，所需气体为臭氧和气态双氧水的一定配比气体，则选用产生臭氧和产生气态双氧水的合适等离子体放电结构，并使其各自工作在合适条件，以此得出其工作参数，如工作电压、进气湿度、进气流量、工作温度等，通过出气控制系统实现其配比和流量调节。
本产品保鲜系统的等离子体产生装置1为本系统的核心，而高压电极结构12又为等等离子体产生装置1的核心部件，其涵盖了各种等离子体放电结构，不同的放电结构和放电参数下产物的成分可能不相同，所以为了获得不同的活性气体，可以采用一种等离子体产生装置1，也可以采用多个等离子体产生装置1联用。装置有进气口和出气口，工作气体经过放电区域后生成大量活性物质，如臭氧、气态双氧水、氮氧化物及硝酸等，而后，等离子体活化气进入农产品处理箱。
等离子体发生系统中的进气参数控制，主要根据所需生成产物，确定其进气流量、进气湿度、温度、出气流量及配比，与设定阈值作比较，通过控制算法得出控制信号，各个流量控制器的开闭、风机的开闭来控制上述工作参数，从而实现调节等离子体产生装置1的实际工作参数，以使得高压电极结构12输出的活性气达到所要求的标准。当各个参数超过最大值时，输出故障信号到状态显示屏23和箱体故障显示灯39并在计算机中。
作为可选的实施例，当待保鲜处理的农产品较多时，所需要的活性气浓度等可能也相应的增加。例如当产品处理箱采用流水线的形式对农产品进行保鲜处理时，由于农产品数量的增加，那么也要增加活性物质。如此，则可采用多个等离子体发生装置1并行提供各自的活性气体然后混合输送至产品处理箱3中进行保鲜处理。例如：当待保鲜处理的农产品所要求的活性物质为：3份臭氧、3份气态双氧水、3份氮氧化物，而一个等离子体发生装置1所产生的活性物质为1份臭氧、1份气态双氧水、1份氮氧化物，那么则需要三个等离子体发生装置1并行产生活性物质，每一个离子体发生装置1内的第一出气管道可通过一个总出气管道混合后输送至产品处理箱中。
本发明的基于等离子体发生技术的农产品保鲜系统，与现有技术相比，具有以下效果：
1、本发明技术方案基于等离子体发生技术进行农产品灭菌保鲜，在智能控制装置内存储有与各种待保鲜产品相对应的等离子体发生装置的工作参数，在对农产品进行保鲜时，根据与该待保鲜处理的农产品的对应工作参数来调节等离子体发生装置的各个工作参数，从而使等离子体发生装置产生与该待保鲜处理的农产品相对应的活性性气体，最终达到在短时间内对产品处理箱内的待保鲜农产品进行保鲜处理，与传统技术相比，本发明的效果在于可以根据不同的农产品调节等离子体发生装置的工作参数，从而达到控制活化气的浓度、活化气的配比以及种类等等，从而来使得本产品保鲜系统能够对不同的农产品进行快速保鲜处理，快速保鲜处理时间一般在1-60分钟左右，解决了传统技术中需要一直放在处理柜中，若脱离于处理柜则不能长期保鲜的问题。利用等离子体活化气直接对农产品表面进行处理，以达到快速灭菌的目的。
2、根据不同的农产品所要求的活性物质，还可以联用多套等离子体发生装置，即使多个并列的等离子体发生装置均与产品处理箱的进气端相连，每一个等离子体发生装置可产生相同的活性气体，也可以产生不同种类的活性气体或者不同比例的活性气体气，多个等离子体发生装置产生的总的活性物质的量可以达到对应的待保鲜处理物品所需要的活性物质的总量，从而实现对农产品的大批量处理。普通潮湿空气即能满足装置工作需求，且其对工作环境要求不高，这大大降低了成本，易于大规模推广应用。本装置不仅能够单独实现对农产品的处理，而且可以整合到农产品清洗流水线上，完善农产品清洗机的功能，使装置更易于大规模推广应用。
3、与仅利用等离子产生臭氧进行灭菌处理相比，本方案联用多套等离子体发生装置，调节放电参数，得到不同的活性物质，如臭氧、气态双氧水、氮氧化物等，配比得出合适气体，能够最大化灭菌的同时，保证不对农产品的本身产生不利影响，比如提高其中氧化还原电位较低而杀菌效果更强的气态双氧水的浓度，降低氧化还原电位较高的臭氧的浓度。而且针对于不同的农产品，本装置可以设置不同的活性气体浓度及配比，实现不同农产品的处理优化。
4、本发明利用等离子体对农产品进行处理，杀灭产品表面微生物，以达到延长产品保鲜期的目的，并且本方案所用方法为物理方法，对农产品本身无影响，没有环境污染，是一种环境友好型的处理方法，利于大规模应用推广。
本发明还公开了一种基于等离子体发生技术的农产品保鲜方法，包括如下步骤：
1）根据待处理农产品的品种，确定产生活性物气的等离子体发生装置的数量；
本步骤中，根据待处理农产品所需的活性气体，选择一套或多套等离子体发生装置。
2）根据确定的等离子体发生装置的数量来调节每一等离子体发生装置的工作参数阈值，根据设定的每一等离子体发生装置的工作参数阈值一一对应调节每一等离子体发生装置的各个实际工作参数，以使每一个等离子体发生装置产生符合标准的活性气体；
所述活性气体包括臭氧、气态双氧水、氮氧化物和/或硝酸按一定配比混合的物质。
本步骤中，工作参数阈值可以预先根据农产品的品种存入智能控制装置中，调节所述等离子体发生装置的工作参数，以使得实际工作参数在对应的工作参数阈值范围内，从而产生符合标准的活性气。具体实现方式参数上述系统的描述，此处不再一一赘述。
3）将所述等离子体发生装置产生的活性气体作用于待处理农产品上，调整作用时间为1-60分钟。
作为一种较优的方案，还包括以下步骤：
4）作用于待处理农产品的活性气体经尾气处理后排放。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于，包括：
产品处理箱（3），其内用于放置待保鲜处理的农产品；
等离子体发生装置（1），与所述产品处理箱（3）连通，用于根据待保鲜处理的农产品的品种产生对应的活性气体，并将产生的对应活性气体输送至产品处理箱（3）内以对其内的待保鲜处理农产品进行保鲜处理；
智能控制装置（2），用于控制等离子体发生装置（1）的工作参数，以使得所述等离子体发生装置（1）能够产生对应的活性气体。
2.如权利要求1所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：还包括尾气处理装置（4），与所述产品处理箱（3）的出气端连通，用于通过吸附分解尾气中的活性物质，从而使尾气达到排放标准。
3.如权利要求1所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：
所述智能控制装置（2）内存储有作用于农产品保鲜的等离子体发生装置（1）的各个工作参数阈值，其中，所述工作参数包括等离子体发生装置（1）的工作电压、进气湿度、进气流量、工作温度、出气流量及活性气配比；
等离子体发生装置（1）包括通过第一进气管道与外部气源连通、通过第一出气管道与产品处理箱（3）连通的高压电极结构（12）、高压电源模块（11）、进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块以及出气流量调节模块；
所述高压电源模块（11）用于为高压电极结构（12）提供高压工作电源，还用于将实时电压对应的标准信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）发送的电压调节控制信号并根据该信号调节工作电压；所述进气检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的进气流量信号并将该进气流量信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）的进气流量调节控制信号并根据该进气流量调节控制信号调节进气流量大小；所述进气湿度检测调节模块用于实时检测第一进气管道内的气体湿度并将该进气湿度信号发送至所述智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）的进气湿度调节控制信号并根据该进气湿度调节控制信号调节第一进气管道内的气体的湿度；所述温度检测调节模块用于检测所述高压电极结构（12）的实时温度信号并发送至智能控制装置（2），还用于接收所述智能控制装置（2）发送的温度调节控制信号并根据该温度调节控制信号调节高压电极结构（12）的温度；所述高压电极结构（12）用于根据上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块所调节后的进气以及对应工作温度来产生对应的活性气体并通过所述第一出气管道进入所述产品处理箱（3）内作用于待处理农产品，以对待处理农产品进行保鲜处理；所述出气流量调节模块与所述智能信号控制装置（2）信号连接，用于接收所述智能信号控制装置（2）信号的稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量，从而调节空气与活性气体的配比及出气流量；
所述智能控制装置（2）用于接收上述进气检测调节模块、进气湿度检测调节模块、温度检测调节模块、出气流量检测调节模块以及高压电源模块（11）分别发送的当前工作参数，还用于将每一接收到的信号参数与存储的对应的阈值进行比对，以判断接收到的信号参数是否在设定阈值的范围内，若未在设定阈值范围内，则发送对应的调节控制信号至对应的模块以调节各个工作参数，从而使各个当前工作参数位于存储的阈值范围内；
所述产品处理箱（3）内用于放置待保鲜处理的农产品，所述等离子体发生装置（1）产生的活性物质输送至所述产品处理箱（3）内对待保鲜处理的农产品进行保鲜处理，最后经尾气处理装置（4）进行排放。
4.如权利要求3所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：所述进气湿度检测调节模块包括加湿器（19）、使加湿器（19）的进气端与第一进气管道连通的送气管道、使加湿器（19）与第一进气管道连通的加湿气体出气管道、设于所述送气管道上的用于调节送入加湿器（19）内的气体流量的第一流量控制器（17）以及设于进气管道上靠近高压电极结构（13）的位置处的湿度传感器（18）；所述湿度传感器（18）实时检测即将送入所述高压电极结构（13）内的气体的湿度，并将该湿度信号发送至所述智能控制装置（2），所述第一流量控制器（17）用于接收所述智能控制装置（2）的湿度调节控制信号，根据对应的湿度调节控制信号调节送入加湿器的进气流量。
5.如权利要求4所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：所述进气流量调节装置为第二流量控制器（16），所述第二流量控制器（16）设于第一进气管道上位于其与送气管道连接点和与加湿气体出气管道连接点之间的位置处，通过所述第二流量控制器（16）与第一流量控制器（17）的配合来实现对气体流量和湿度的调节。
6.如权利要求3所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：所述出气流量检测调节模块包括气体稀释管道以及设于气体稀释管道上的第三流量控制器（110），所述气体稀释管道的进气端与所述第一进气管道连通，所述气体稀释管道的出气端与所述第一出气管道连通，所述第三流量控制器（110）用于接收智能控制装置（2）的稀释气体调节控制信号，并根据该稀释气体调节控制信号调节进入第一出气管道的稀释气体量。
7.如权利要求1至6中任一项权利要求所述的基于等离子体发生技术的保鲜系统，其特征在于：所述等离子体发生装置（1）为多个，其数量根据待保鲜处理的农产品所需的活性气体而确定。
8.一种基于等离子体发生技术的农产品保鲜方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据待处理农产品的品种，确定产生活性物气的等离子体发生装置的数量；
2）根据确定的等离子体发生装置的数量来调节每一等离子体发生装置的工作参数阈值，根据设定的每一等离子体发生装置的工作参数阈值一一对应调节每一等离子体发生装置的各个实际工作参数，以使每一个等离子体发生装置产生符合标准的活性气体；
3）将所述等离子体发生装置产生的活性气体作用于待处理农产品上，调整作用时间为1-60分钟。
9.如权利要求8所述的基于等离子体发生技术的农产品保鲜方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4）作用于待处理农产品的活性气体经尾气处理后排放。
10.根据权利要求8所述基于等离子体发生技术的农产品保鲜方法，其特征在于：所述活性气体包括臭氧、气态双氧水、氮氧化物和/或硝酸按一定配比混合的物质。
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