CN107927145B - 一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农产品采后加工及贮藏技术领域，具体涉及一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法，装置主要由温度控制系统、保温箱体系统、给排水系统和温度检测系统组成；进行热处理时先将柑橘放入保温容器内，启动该热处理装置，加热器在电热作用下将水加热逐渐升温，在保温容器设置多个温度采集点，检测柑橘外区平均温度与内区平均温差小于±0.5℃，计算机检测保温容器内各温度采集点的温度，要得到所有测点最大温差小于±0.5℃；30分钟后，关闭所有工作系统，取出处理后的柑橘，待水温冷却至室温，启动排水泵将水排至水池内，热处理过程结束；此方法能使柑橘防腐保鲜、杀菌，可以延长柑橘贮藏期，提高柑橘抗病性，解决果实热处理产量调节问题。

Description

一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法

技术领域

本发明涉及农产品采后加工及贮藏技术领域，具体涉及一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法。

背景技术

果实采后腐烂给世界水果生产带来了极大的损失。据不完全统计，水果的采后腐烂一般达20％－30％。热带地区由于环境因素更有利于采后病害的发生，水果采后腐烂率高达50％，热处理是近年来颇受关注的水果采后保鲜方法之一，特别是随着农药残留问题的日益严重，学者们开始注重这种无毒、无农残的水果保鲜方法，相关领域的研究变得相当活跃。

热处理在果实上的应用最早是从防治水果腐烂开始。1922年Fawcett首次报道了用热处理方法控制柑桔因炭疽病造成的腐烂。后来，由于各种化学药剂的问世，相比之下热处理因实施难度大，效果不够显著，而被弃置了近30年；随着许多化学保鲜方法相继在各个国家禁用或限用，热处理才又重新引起人们的重视。1953年Akamine等报道了用44－49℃的热水处理番木瓜20分钟，可防治番木瓜炭疽病。1980年以后，我国开始对芒果、香蕉等热带、亚热带水果进行果实采后热处理的试验研究，用热处理方法对芒果的不同品种进行采后处理，一般52－55℃的温水浸泡5－10分钟，均获得有效的防腐保鲜效果，使芒果采后保鲜期达到15天以上，且色香味无明显变化。1955年，出现了用热水处理来控制芒果采后因炭疽病造成的腐烂，具体方法是：15℃温水浸果15分钟，或54℃浸果5分钟，也可用500×10－6的苯来特、敌克松、1000×10－6多菌灵的52℃热药液浸果5－10分钟。在近半个世纪的研究中，国内外科学家相继用同样的方法在柑桔、苹果、桃、甜瓜、草莓、香蕉等众多水果上实现了采后防腐保鲜。1999年用热处理对香蕉和芒果上的炭疽病菌进行了致病性测定，结果表明：当热处理温度55℃、时间30分钟以上，对炭疽病的菌丝体有明显的杀伤作用，而当热处理温度达60℃、时间30分钟以上，对炭疽菌的孢子有极显著的杀伤作用。水果热处理保鲜研究正逐渐向更深层次的热处理的病理和生理机制领域拓展。果实热处理保鲜的生理作用：1、降低采后果实的呼吸强度，许多果实的采后腐烂是由于呼吸峰的到来，使果实进入生理衰老期，大量有毒代谢物的积累使果实的抗病能力逐渐减弱，组织解体腐烂。由于热带水果如芒果、香蕉等，大多属呼吸跃变型，在保鲜技术上如何延缓呼吸峰的到来是至关重要的问题。在高温下，番茄等许多果实表现出呼吸强度降低。据此，日本学者小仓长雄等早在20多年前就提出了番茄的高温贮藏方法。韩涛等发现35℃下处理大久果桃果实2天就可明显降低贮藏前期果实的呼吸强度。2、对果实内源乙烯合成的影响。果实成熟几乎与乙烯释放高峰同时出现。呼吸峰到来以前，影响乙烯正常释放的因素除采摘形成的伤口外，最主要的就是温度。当温度高于35℃时，乙烯合成途径中的ACC(氨基环丙烷基羧酸)氧化酥酶活性受到显著抑制。韩涛则报道了高温对乙烯产生的抑制主要是通过抑制乙烯形成酶(EFE)来阻止ACC向C2H4转化。科学家们证实了尽管不同形式的EFE具有不同的热阻，但都易受热失活，不论怎么说，热处理的作用很大程度上就是通过降低果实的乙烯释放水平来推迟果实成熟进程的，对延长果实的贮藏期有积极的作用。3、对PG(多聚半乳糖醛酸酶)等各种酶活性的影响。适宜的热带处理能抑制某些果实表面生理失调，使果实在贮藏期保持较高的硬度。首先，果胶分解酶和PG的酶活性水平直接与果实采后的软化进程有关。经适当的热处理，果实的PG酶活性非常低，甚至观察不到。尽管恢复常温后，果实的PG酶活性也有所恢复，但其活性水平相当低。有综述报道，半成熟番木瓜在46℃热水中处理90分钟，然后在24℃下3天，PG酶活性降低了48％，6天后尽管又净增了25％，但仍是未经热处理果实活性的10％。用同样的方法，有效延缓了苹果的软化，保持较高硬度。其次，热处理可以抑制果胶分解酶等多种细胞壁降解酶活性，减轻后续处理(如低温、辐射等)产生的胁迫所导致的伤害。如对葡萄柚进行热处理可以减轻甚至消除低温诱导的果皮陷点；在热水中加入TBZ(噻苯唑)能有效降低果实的低温伤害，减少低剂量辐射处理诱导的果实陷点的发生。最后，热处理可显著降低酸性磷酸酶的活性。据王殿九报道，香蕉在40℃下热处理，其酸性磷酸酶活性逐渐降低，若处理3天，转回20℃时活性可以恢复，若处理5天以上则不能恢复。4、对蛋白质合成的影响。一些实验表明，果实在热处理期间，其蛋白质的合成发生了改变。Picton等在番茄中发现在35℃下处理期间，标记蛋白质的谱带与25℃下观察到的不同，虽然蛋白质不断合成，但却失去了25℃以下的正常成熟的几种蛋白。对此，他认为果实在热处理期间，蛋白质合成的变化抑制或加速了某些需要合成蛋白质才能得以进行的过程，如PG酶和乙烯的合成依靠蛋白质的合成，它们都受到热处理的抑制，进而使果实热处理后的成熟进程受到抑制，热处理还可以诱发芒果等果实产生热激蛋白，这可能与抗菌作用有关。果实热处理保鲜的病理作用：1、减轻采后果实的生理病害。虎皮病是苹果贮藏期发生的一种严重的生理病害。据报道，苹果在0℃常规气调贮藏前于38℃条件下热处理4天，虎皮病得到抑制。其主要机制是抑制了贮藏期苹果表皮中α－法呢烯和共轭三烯的积累。另外，热带、亚热带水果用冷藏方法保鲜容易发生生理冷害，如多数芒果在低于10℃时就有冷害发生。有实验指出，在冷处理前贮藏于27℃下热处理7天，可以将柠檬的采后冷害程度减到最低。2、杀菌作用：大量的研究表明，热处理不仅可以杀灭附着在果实表面的病原菌，而且对潜伏侵染菌也有明显的杀伤和抑制作用。刘秀娟等1999年报道了热处理对2种潜伏侵染性的炭疽菌生长和致病性的影响。结果表明，同属不同种的病原菌对热处理的反应不同：当热处理温度55℃、时间30分钟以上，对炭疽菌的菌丝体有明显的杀伤作用；当热处理温度达60℃、时间30分钟以上，对炭疽菌的孢子有极显著的杀伤作用；55℃以下处理10－20分钟，则明显降低了这2种潜伏菌的致病性。因此，应用热处理控制采后病害，应根据不同果实和病菌种类采用不同的温度范围和处理时间。另据Barkai－Golan等报道，真菌的干孢子耐热，休眠结构也比活动的结构耐热。如70℃以下、1分钟可杀死90％的指状青霉的湿孢子，但相同处理仅杀死10％的干孢子。

我国水果采后大多以自然状态投放市场，采后损失十分严重，据统计我国水果的采后损失率高达30%-40%；比如在柑橘的成熟期后，柑橘的成熟快，周期短，成熟后要在最短的时间内运输到各个地方，不经过处理就容易腐烂，不容易保存，现在很多防腐保鲜方法都是放防腐剂和用大量的保鲜袋，既不环保也不能完全无药物污染，所以节能环保的水果果实保鲜技术以及设备对于我国农业经济的发展非常重要。果实热处理方法按其热处理介质的不同，可分为热空气法、热水浸泡法及热蒸汽法等；热水浸泡法具有操作简单、不易造成果实高温热损伤等特点，具有较好的应用潜力。然而，热处理专业设备的匮乏已成为制约果蔬采后热处理技术进行商业化应用的主要障碍，因此，开发一种节能、适用的果实采后热处理设备具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种柑橘采后防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法，实现30℃-90℃的均匀液体温度场，可以延长柑橘贮藏期，提高柑橘果实抗病性，解决果实热处理产量调节，热处理温度均匀和热处理节能难题，实现柑橘果实热处理技术节能商业应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，主要由温度控制系统、保温箱体系统、给排水系统和温度检测系统组成；所述温度控制系统，包括漏电保护器、温度控制器、加热器以及定时器，所述漏电保护器与用户电源进线端电连接，温度控制器与漏电保护器相连接，所述温度控制器的检测端为热电阻传感器，所述温控器控制器的控制端与加热器连接，所述定时器连接在加热器与温度控制器之间，所述加热器放置在保温箱体系统内；所述保温箱体系统，包括搁架装置、搅拌装置以及顶部设有密封盖的保温容器，所述搁架装置主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成，在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网，所述支撑杆底部设有底座，所述搅拌装置为放置在保温容器内的耐高温水轮机，所述水轮机与用户电源电连接，所述搁架装置和加热器置于保温容器内；所述给排水系统，包括给水管道、阀门、给水泵、排水管道、排水泵以及水池，所述给水管道和排水管道的其中一端置于保温容器内、另一端置于水池内，所述阀门为两个分别连接在给水管道和排水管道上，所述给水泵连接在给水管道上，所述排水泵连接在排水管道上；所述温度检测系统，包括温度传感器、直流电源以及温度采集器，所述温度传感器置于保温容器内，所述直流电源与用户电源进线端电连接，所述温度采集器与直流电源电连接，所述温度采集器的输入端与温度传感器电连接，所述温度采集器的输出端与电脑连接。

采用此设计的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，对柑橘进行热处理过后能使柑橘防腐保鲜和杀菌，与现有技术相比本发明的特点和有益效果是：采用电加热，并以导电介质水为热媒，加入漏电保护装置，防止漏电问题出现；水轮机旋转，使温度均匀化，解决了热处理温度均匀问题。

进一步限定，所述保温容器为三层结构，外层为不锈钢板，中间层为聚氨酯泡沫材料，内层为塑料结构，多层密封保温节能设计，解决了热处理节能的问题。

进一步限定，所述保温容器的密封盖边沿设有密封胶条，保证在热处理过程不会有热量散失，保证保温容器内的水恒温。

进一步限定，所述给排水系统还包括过滤器，所述过滤器连接在给水管道上且置于水池与给水泵之间，过滤水池中的多余杂质，保证热处理时水的纯净度。

进一步限定，所述温度采集器为多路采集器或者无线传感器，多路采集器可以对多个温度传感器同时采集数据，解决了温度实时监测问题。

一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法，包括以下步骤：步骤1、原料选择：选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度，保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂；

步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性，调节温度控制器上的温度使加热器的加热温度为30℃~90℃，调节定时器上的处理时间为30分钟；

步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置内，根据保温容器的容积放置搁架装置的叠加层数，并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距；

步骤4、打开给水管道上的阀门，启动给水泵，通过给水管道将水池内的水添加到保温容器内，加水至距离保温容器内的上水位线处停止，上水位线位于距保温容器上边缘5cm处；

步骤5、启动温度控制器，启动加热器，待水升温到设定温度时，放入装有柑橘的搁架装置，盖上保温容器的密封盖；

步骤6、温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统开启后，加热器在电热作用下将水加热逐渐升温，水在水轮机作用下形成循环水，快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器各处，形成强制循环均匀温度场，在保温容器放置多个温度传感器，设置多个温度采集点，检测柑橘外区平均温度与内区平均温差小于±0.5℃；

步骤7、计算机检测保温容器内各温度采集点的温度，要得到所有测点最大温差小于±0.5℃；

步骤8、定时器到30分钟时间后，关闭温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统，取出处理后的柑橘，待水温冷却至室温，关闭给水管道上的阀门，打开排水管道的阀门，启动排水泵，将保温容器内的水又排至水池内，热处理过程结束。

利用此装置的热处理，为热处理方法发挥提供了保障，本发明通过制造30℃-90℃果实热处理液体均匀温度场，可以实现不同温度、时间组合果实热处理加热机制，最终达到柑橘防腐保鲜的目的。

附图说明

图1为一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置的连接平面示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明，以下进水口和出水口的名称并不仅限于进水和排水，还可以换位呈排水和进水。

如图1所示的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，主要由温度控制系统、保温箱体系统、给排水系统和温度检测系统组成；所述温度控制系统包括漏电保护器5、温度控制器4、加热器12以及定时器3，所述漏电保护器5与用户电源6进线端电连接，温度控制器4与漏电保护器5相连接，所述温度控制器4的检测端为热电阻传感器，所述温控器控制器4的控制端与加热器12连接，所述定时器3连接在加热器12与温度控制器4之间，所述加热器12放置在保温箱体系统内；

所述保温箱体系统包括搁架装置13、搅拌装置以及顶部设有密封盖的保温容器15，所述搁架装置13主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成，在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网，所述支撑杆底部设有底座，所述搅拌装置为放置在保温容器15内的耐高温水轮机11，水轮机11为两组，固定在保温容器15的对侧内壁上，所述水轮机11与用户电源6电连接，所述搁架装置13和加热器12置于保温容器15内；

所述给排水系统包括给水管道17、阀门19、给水泵10、排水管道18、排水泵9以及水池8，所述给水管道17和排水管道18的其中一端置于保温容器15内、另一端置于水池8内，所述阀门19为两个分别连接在给水管道17和排水管道18上，所述给水泵10连接在给水管道17上，所述排水泵9连接在排水管道18上；

所述温度检测系统包括温度传感器16、直流电源2以及温度采集器1，所述温度传感器16置于保温容器15内，所述直流电源2与用户电源6进线端电连接，所述温度采集器1与直流电源2电连接，所述温度采集器1的输入端与温度传感器16电连接，所述温度采集器1的输出端与电脑连接，将数据采集后整合到电脑中在进行对比观察。

所述保温容器15为三层结构，外层为不锈钢板，中间层为聚氨酯泡沫材料，内层为塑料结构。

所述保温容器15的密封盖边沿设有密封胶条。

所述给排水系统还包括过滤器7，所述过滤器7连接在给水管道17上且置于水池8与给水泵10之间。

所述温度采集器1为多路采集器或者无线传感器，优选采用多路采集器，在保温容器15内均匀分布着多个温度传感器16，同时对多个温度传感器16采集数据传给电脑进行数据对比。

一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法，包括以下步骤：步骤1、原料选择：选取柑橘14且严格控制成熟度和新鲜度，保证柑橘14果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂；

步骤2、根据不同地区的柑橘14耐热特性，调节温度控制器4上的温度使加热器12的加热温度为30℃~90℃，调节定时器3上的处理时间为30分钟，优选的加热温度为45℃；

步骤3、将待处理的柑橘14果实依次放进搁架装置13内，根据保温容器15的容积放置搁架装置13的叠加层数，并且根据柑橘14的大小尺寸调整支撑杆的网格间距，一般为12cm；

步骤4、打开给水管道17上的阀门19，启动给水泵10，通过给水管道17将水池8内的水添加到保温容器15内，加水至距离保温容器15内的上水位线处停止，上水位线位于距保温容器15上边缘5cm处；

步骤5、启动温度控制器4，启动加热器12，待水升温到设定温度时，放入装有柑橘14的搁架装置13，盖上保温容器15的密封盖；

步骤6、温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统开启后，加热器12在电热作用下将水加热逐渐升温，水在水轮机11作用下形成循环水，快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器15各处，形成强制循环均匀温度场，在保温容器15放置多个温度传感器16，设置多个温度采集点，电脑同时对多个数据进行对比，要保证检测柑橘14外区平均温度与保温容器15的内区平均温差小于±0.5℃；

步骤7、计算机检测保温容器15内各温度采集点的温度，要得到所有测点最大温差小于±0.5℃；

步骤8、定时器3到30分钟时间后，关闭温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统，取出处理后的柑橘14，待水温冷却至室温，关闭给水管道17上的阀门19，打开排水管道18的阀门19，启动排水泵9，将保温容器15内的水又排至水池内8，热处理过程结束。

以上对本发明提供一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法进行了详细介绍，具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，比如根据其他果实的耐热性能调节温度控制器，对水进行控温热处理，同样达到热处理方法防腐保鲜、杀菌，延长保存时间，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，其特征在于：主要由温度控制系统、保温箱体系统、给排水系统和温度检测系统组成；

所述温度控制系统，包括漏电保护器、温度控制器、加热器以及定时器，所述漏电保护器与用户电源进线端电连接，温度控制器与漏电保护器相连接，所述温度控制器的检测端为热电阻传感器，所述温度控制器的控制端与加热器连接，所述定时器连接在加热器与温度控制器之间，所述加热器放置在保温箱体系统内；

所述保温箱体系统，包括搁架装置、搅拌装置以及顶部设有密封盖的保温容器，所述搁架装置主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成，在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网，所述支撑杆底部设有底座，所述搅拌装置为放置在保温容器内的耐高温水轮机，所述水轮机与用户电源电连接，所述搁架装置和加热器置于保温容器内；

所述给排水系统，包括给水管道、阀门、给水泵、排水管道、排水泵以及水池，所述给水管道和排水管道的其中一端置于保温容器内、另一端置于水池内，所述阀门为两个分别连接在给水管道和排水管道上，所述给水泵连接在给水管道上，所述排水泵连接在排水管道上；

所述温度检测系统，包括温度传感器、直流电源以及温度采集器，所述温度传感器置于保温容器内，所述直流电源与用户电源进线端电连接，所述温度采集器与直流电源电连接，所述温度采集器的输入端与温度传感器电连接，所述温度采集器的输出端与电脑连接；

所述保温容器为三层结构，外层为不锈钢板，中间层为聚氨酯泡沫材料，内层为塑料结构。

2.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，其特征在于：所述保温容器的密封盖边沿设有密封胶条。

3.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，其特征在于：所述给排水系统还包括过滤器，所述过滤器连接在给水管道上且置于水池与给水泵之间。

4.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理装置，其特征在于：所述温度采集器为多路采集器或者无线传感器。

5.一种利用权利要求4所述装置处理柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、原料选择：选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度，保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂；

步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性，调节温度控制器上的温度使加热器的加热温度为30℃~90℃，调节定时器上的处理时间为30分钟；

步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置内，根据保温容器的容积放置搁架装置的叠加层数，并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距；

步骤4、打开给水管道上的阀门，启动给水泵，通过给水管道将水池内的水添加到保温容器内，加水至距离保温容器内的上水位线处停止，上水位线位于距保温容器上边缘5cm处；

步骤5、启动温度控制器，启动加热器，待水升温到设定温度时，放入装有柑橘的搁架装置，盖上保温容器的密封盖；

步骤6、温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统开启后，加热器在电热作用下将水加热逐渐升温，水在水轮机作用下形成循环水，快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器各处，形成强制循环均匀温度场，在保温容器放置多个温度传感器，设置多个温度采集点，检测柑橘外区平均温度与内区平均温差小于±0.5℃；

步骤7、计算机检测保温容器内各温度采集点的温度，要得到所有测点最大温差小于±0.5℃；

步骤8、定时器到30分钟时间后，关闭温度控制系统、保温箱体系统和温度检测系统，取出处理后的柑橘，待水温冷却至室温，关闭给水管道上的阀门，打开排水管道的阀门，启动排水泵，将保温容器内的水又排至水池内，热处理过程结束。

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