本发明涉及一种智能预冷处理结合分段气调贮藏控制冷敏性果菜类蔬菜低温冷害的系统，属于食品品质智能化控制技术领域。
背景技术：
采后果蔬作为活的有机生命体，在一定贮藏条件下，不断进行生理生化反应（如内源性乙烯的释放），加速果蔬的成熟与衰老。温度影响果蔬贮藏中的物理、化学以及诱变反应，是决定果蔬贮藏品质的重要因素之一。冷敏性果蔬在不适温度下贮藏容易发生冷害，果蔬质地软化，生物膜系统发生相变，类脂由柔软的液晶态变成凝胶态，膜上产生裂缝，细胞膜透性增大，离子渗漏，同时膜上酶活能力增强，原生质流动降低，能量和离子失去平衡，而产生的生理代谢失调，造成严重腐烂和品质劣变。由于冷害症状具有滞后性，只有转移到常温销售条件下随后急剧地表现出来，而冷害检测主要通过测定与冷害有关的品质指标或生理生化指标来判断，此时的损失已无法挽回。因此，预处理结合低温贮藏可抑制采后果蔬的呼吸作用及乙烯释放，有利于保持果蔬品质的相对稳定，降低冷害的发生率。
预冷概念由powell及其合作者在1904年提出，它可迅速出去田间热，降低果蔬温度，减少其呼吸作用和水分蒸发，降低营养成分的消耗，还可以抑制各种微生物的活动；且预冷还可以提高果实对低温的耐性，降低对低温的敏感性，减轻或推迟冷害的发生。因此，预冷是现代果蔬流通体系的重要内容，对于果蔬保鲜贮藏至关重要。冷风预冷方式操作简易、投资少、适合所有果蔬等优点，在现有的产地预冷中应用广泛。陈永春等研究了集预冷和贮藏于一体的智能型预冷保鲜库，控制系统内预设10种以上常见果蔬的预冷和保鲜模块，可快速选择不同的果蔬预冷和保鲜模式，同时自动记录预冷和保鲜状况。左进华等（2015）公开了“多级果蔬制冷机（公开号：cn105211267a）”，第一预冷单元的冷却水的温度高于第二预冷单元供给的冷却水温度，有效的解决了果蔬单级预冷温度过低而造成的冷害问题。于晋泽等（2015）公开了“可移动风管式混流变频果蔬预冷机（公开号cn204682385u）”，预冷机内装有果蔬测温探头，插入果蔬内部，将果蔬品温信号传送至温控变频控制柜，实现不同温度段的气流速率调节。从以上专利及研究可知，预冷处理只是在特定的温度下过渡预冷一段时间，且需要将测温探头插入果蔬内实现控制，对果蔬造成机械损伤。本发明采用的在线实时监测系统，依据预冷过程中的呼吸变化，确定采后果蔬在预冷阶段迅速去除田间热，呼吸速率显著降低时，及时提示预冷结束，实现预冷处理的智能化调控，抑制低温冷害的发生。
气调贮藏是降低贮藏环境中氧气的浓度，提高二氧化碳浓度的一种贮藏方法。气体组成的变化能够改变某些产品对冷害温度的反应，从而减轻果蔬冷害。魏文毅等对贮藏在0~1℃的“八月脆”桃的研究表明，10%o2+10%co2能降低果实的褐变程度，推迟果实出现褐变的时间及冷害的发生，保持较高的可溶性糖含量和过氧化氢酶（cat）活性。周娴等研究低温贮藏的冷害及其调控研究进展中发现，采用10%、20%及40%的co2对葡萄柚处理3d及7d（21.2℃），然后在4.4℃下贮藏，推迟了葡萄柚冷害的发生时间。张正周等（2015）公开了一种气调保鲜苦瓜的方法（公开号：cn105028619a），该方法结合臭氧水清洗灭菌，并在保鲜袋中添加1-甲基环丙烯与过氧化钙混合而成的保鲜剂，气调比例为n2:o2:co2=(91~93)%:(4.5~5.5)%:(2~4)%，苦瓜一直置放到60天都没有出现任何不良现象。李素清等研究氧气及二氧化碳浓度对青椒保鲜效果的影响，认为青椒适宜采用前半期（0~21d）6%o2+5%co2+89%n2，后半期（21~42d）4%o2+2%co2+94%n2气体浓度，结合魔芋葡甘聚糖复合涂膜处理，能较好的保持青椒的品质，增强保鲜效果。李震三等研究红星苹果气调贮藏发现，在气调（前期30d为12%co2+3%o2，中期30d为9%co2+3%o2，后期124d为6%co2+3%o2）条件下，呼吸显著减弱，乙烯发生量显著减少，果皮中的共轭三烯含量显著降低，无虎皮病发生。从以上专利及研究可知，通过调节氧气和二氧化碳的浓度进行气调贮藏可减轻冷害，但仍需结合化学处理才可显著增强保鲜效果。本发明采用智能化预冷处理结合分段气调贮藏技术，根据冷敏性果菜类蔬菜的呼吸特性，预冷处理后，采用贮藏初期降低呼吸代谢，贮藏后期抑制呼吸及生理代谢，抑制冷害的发生。
惰性气体如氩、氪、氙等气体溶解在水中，会生成一种“笼形”水合物。在笼形水合物中，水为“主体”物质，通过氢键作用形成具有一定尺寸大小空穴的晶格结构，较小的气体分子为“客体”则被包围在空穴中，限制细胞间水的活动，影响果蔬的贮藏保鲜。20世纪90年代，日本东京大学采用加压氙气保鲜甘蓝、花卉，效果明显。詹仲刚等研究混合惰性气体预处理保鲜贮藏芦笋，常温下处理24h，4℃贮藏，结果表明，相较于气调包装，混合惰性气体预处理后的芦笋保鲜效果明显，芦笋呼吸高峰受到抑制，膜通透性减少。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：cn1709075a）”，采用二氧化碳、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。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）”，采用惰性气体水分结构化处理联合气调保鲜技术，显著延长保鲜期，保持莲子的品质和风味。张慜等（2016）公开了“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（公开号：cn105594842a）”，采用加压惰性气体预处理结合气调贮藏智能化识别呼吸跃变型果蔬品质变化，当贮藏期间环境内二氧化碳体积达到5%~7%时，呼吸跃变型果蔬失鲜，实现了品质的智能化识别。s.oshita等研究氙气对康乃馨的贮藏期的影响发现，氙气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。从以上专利及研究可知，惰性气体水分结构化技术可抑制呼吸，减少膜通透性，结合其它保鲜方法可延长果蔬贮藏期。本发明采用高二氧化碳及惰性气体分段气调贮藏，贮藏初期采用高二氧化碳降低呼吸代谢，贮藏后期采用惰性气体抑制生理代谢，降低冷害的发生率，安全性高。
目前果蔬预冷处理结合气调贮藏控制低温冷害的研究方法比较繁琐，且果蔬种类繁多，冷害现象及发生滞后，在实施方式上任务量大，主观影响因素较多；采用在线实时监测系统，通过预冷处理系统环境内的呼吸变化，智能化控制预冷处理时间，迅速去除田间热，及时提示预冷结束，避免过度处理引起的损伤，并结合高二氧化碳及惰性气体的分段贮藏控制冷敏性果菜类蔬菜的低温冷害，操作简单，准确率高，食品保鲜成本降低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种智能预冷处理结合分段气调贮藏控制冷敏性果菜类蔬菜低温冷害的系统。
本发明的技术方案：一种智能预冷处理结合分段气调贮藏控制冷敏性果菜类蔬菜低温冷害的系统，包括传感器检测模块，数据采集模块，无线通信模块，终端和控制系统；所述传感器检测模块对对保鲜室内的二氧化碳，乙烯以及温湿度进行检测，随后通过与传感器检测模块连接的数据采集模块对数据进行采集，然后通过与数据采集模块连接的无线通信模块将变化数据传送到终端；传感器检测模块还与控制系统连接，当终端读取到传感器检测数据后，通过控制系统对环境参数进行控制。
所述传感器检测模块具体包括二氧化碳检测模块、乙烯检测模块和温湿度检测模块，二氧化碳检测模块用于检测保鲜室内的二氧化碳浓度，乙烯检测模块用于检测保鲜室内的乙烯浓度，温湿度检测模块用于检测保鲜室内的温度和湿度；
所述控制系统包括气调控制系统和温湿度控制系统，气调控制系统用于控制保鲜室内释放惰性气体，温湿度控制系统用于控制保鲜室内的温度和湿度；
所述温湿度检测模块与温湿度控制系统相连，二氧化碳检测模块和乙烯检测模块均分别与气调控制系统相连接。
所述终端包括监控电脑和智能手机，监控电脑用于记录无线通信模块传输而来的数据，智能手机用于记录数据和对预设值进行报警。
所述智能预冷处理结合分段气调贮藏控制冷敏性果菜类蔬菜低温冷害的系统，工作方式如下：
（1）预冷：通过温湿度控制系统对保鲜室内的物料进行温度0~4℃，时间0.5~2h的空气预冷；在预冷过程中，通过二氧化碳检测模块对保鲜室内二氧化碳浓度进行实时采集，当二氧化碳体积浓度达到2%~3%时，即为预冷处理结束时间；
（2）分段气调贮藏调控：通过自发气调对保鲜室内物料进行第一阶段高二氧化碳低氧的贮藏，通过温湿度控制系统控制贮藏温度6~8℃，相对湿度85%~95%；通过乙烯检测模块对保鲜室内乙烯浓度进行检测，当乙烯浓度达到7~9ppm时，乙烯代谢显著增加，进行第二阶段惰性气体贮藏，通过气调控制系统将保鲜室内调整为惰性气体气调贮藏，抑制呼吸及生理代谢，降低冷害的发生率。
所述二氧化碳检测模块进行数据采集时，每隔1min对保鲜室内的体积浓度为0%~25%内的二氧化碳体积进行一次数据采集，每次数据采集采用多点测量的方式，以平均值作为检测信号，通过无线方式远程传送数据。
步骤（2）乙烯检测模块每隔1min对气调贮藏系统内浓度在0~200ppm的乙烯浓度进行一次实时数据采集，每次数据采集，采用多点测量的方式，以平均值作为检测信号。
步骤（2）第一阶段气调控制时，采用高密度聚乙烯袋hdpe进行自发气调，形成高二氧化碳低氧的贮藏环境。
步骤（2）第二阶段贮藏后期采用氩气气调贮藏，减少膜通透性，抑制呼吸及生理代谢，降低冷害的发生率。
本发明预冷处理的特点是：采用预冷温度0~4℃，预冷时间0.5~2h的空气预冷。
本发明对冷敏性果菜类蔬菜预冷处理系统内二氧化碳检测的特点是：利用二氧化碳传感器对预冷处理系统内二氧化碳浓度（0~25%）进行实时采集，每隔1min对预冷系统内的二氧化碳体积进行一次数据采集，每次数据采集，采用多点测量的方式，以平均值作为检测信号，通过无线方式远程传送数据，当预冷处理系统内的二氧化碳体积达到2%~3%时，即为预冷处理结束时间。
本发明对冷敏性果菜类蔬菜分段气调贮藏的特点是：在低温贮藏期间，依据冷敏性果菜类蔬菜的呼吸及代谢特性进行分段气调贮藏调控，贮藏温度6~8℃，相对湿度85%~95%，贮藏初期采用高密度聚乙烯袋（hdpe）进行自发气调，形成高二氧化碳低氧的贮藏环境，此时，冷敏性果菜类蔬菜呼吸代谢降低，生理代谢缓慢，当乙烯浓度达到7~9ppm时，乙烯代谢显著增加，进入惰性气体气调贮藏，即贮藏后期采用氩气气调贮藏，惰性气体与冷敏性果菜类蔬菜的水分子结合形成的笼形水合物，减少膜通透性，抑制呼吸及生理代谢，降低冷害的发生率。
本发明对冷敏性果菜类蔬菜气调贮藏系统内乙烯检测的特点是：乙烯传感器每隔1min对气调贮藏系统内乙烯浓度（0~200ppm）进行实时采集，一次数据采集，每次数据采集，采用多点测量的方式，以平均值作为检测信号。
冷敏性果菜类蔬菜在低温贮藏过程中，内部组织会发生一系列生理生化方面的变化，其呼吸代谢与果菜类蔬菜品质的变化密切相关，而长时间的预冷处理会促进代谢紊乱，加剧冷害的发生。因此，本发明采用冷敏性果菜类蔬菜智能化预冷处理结合分段气调贮藏抑制冷害，采用预冷过程中呼吸作用显著降低，即二氧化碳浓度达2%~3%的时间作为预冷处理智能化控制因素，通过贮藏期初期高二氧化碳低氧环境及贮藏后期的惰性气体形成的笼形水合物协同调控果蔬生理代谢，抑制低温冷害确实有效，提高了智能化水平，通用性及实用性较好。
本发明的有益效果：本发明所述系统，针对某些冷敏性果菜类蔬菜，通过对预冷处理过程中二氧化碳体积（0~25%）的实时监测，智能化控制预冷处理的时间，并结合冷敏性果菜类蔬菜的呼吸特性进行自发气调及惰性气体分段贮藏调控，抑制低温冷害。与目前的理化分析方法及人工感官分析相比，不损伤待测样品，任务量小，且其客观性更强，效率更高。
附图说明
图1是本发明控制系统框图。
具体实施方式
实施例1：智能化预冷处理结合分段气调贮藏控制番茄低温冷害系统
智能预冷处理结合分段气调贮藏控制番茄低温冷害的系统，包括传感器检测模块，数据采集模块，无线通信模块，终端和控制系统；所述传感器检测模块对保鲜室内的二氧化碳、乙烯以及温湿度进行检测，随后通过与传感器检测模块连接的数据采集模块对数据进行采集，然后通过与数据采集模块连接的无线通信模块将变化数据传送到终端；传感器检测模块还与控制系统连接，当终端读取到传感器检测数据后，通过控制系统对环境参数进行控制。
所述传感器检测模块具体包括二氧化碳检测模块、乙烯检测模块和温湿度检测模块，二氧化碳检测模块用于检测保鲜室内的二氧化碳浓度，乙烯检测模块用于检测保鲜室内的乙烯浓度，温湿度检测模块用于检测保鲜室内的温度和湿度；
所述控制系统包括气调控制系统和温湿度控制系统，气调控制系统用于控制保鲜室内释放惰性气体，温湿度控制系统用于控制保鲜室内的温度和湿度；
所述温湿度检测模块与温湿度控制系统相连，二氧化碳检测模块和乙烯检测模块均分别与气调控制系统相连接。
所述终端包括监控电脑和智能手机，监控电脑用于记录无线通信模块传输而来的数据，智能手机用于记录数据和对预设值进行报警。
选择新鲜、无腐烂、大小均一、绿熟的番茄1000g，2℃下进行预冷处理（环境温度为室温25℃），对预冷处理过程中的二氧化碳浓度进行实时采集，当预处理时间为50min时，二氧化碳体积达到2%，此时呼吸强度降低，预冷处理结束。在7℃低温贮藏，依据呼吸及代谢特性进行分段气调保鲜，贮藏初期（0~10d）高密度聚乙烯袋（hdpe）自发气调，当低温贮藏第11d时，乙烯浓度达8ppm，此时乙烯释放速率显著增加，进行惰性气体氩气的后期气调贮藏（12~25d），冷害推迟在16~18d天发生，且冷害率小于10%。
实施例2：智能化预冷处理结合分段气调贮藏控制西兰花低温冷害的系统
系统结构组成同实施例1。
选择新鲜、无腐烂、大小均一的西兰花1000g，4℃下进行预冷处理（环境温度为室温25℃），对预冷处理过程中的二氧化碳浓度进行实时采集，当预处理时间为65min时，二氧化碳体积达到2%，此时呼吸强度降低，预冷处理结束。
在7℃低温贮藏，依据呼吸及代谢特性进行分段气调保鲜，贮藏初期（0~12d）高密度聚乙烯袋（hdpe）自发气调，当低温贮藏第13d时，乙烯浓度达7ppm，此时乙烯释放速率显著增加，进行惰性气体氩气的后期气调贮藏（13~25d），冷害推迟在15~17d天发生，且冷害率小于10%。