一种用于低温环境中果蔬钝酶保鲜的微波处理方法及装置与流程

本发明涉及一种用于低温环境中果蔬钝酶保鲜的微波处理方法及装置，属于食品保鲜技术领域。

背景技术：

对于果蔬保鲜，人们通常的做法是采用低温保存的方式进行保鲜，但是低温保存的方式仅仅是对微生物的生长产生抑制，对于会导致其发生褐变的酶并不产生影响，所以即便保存在冰箱中，果蔬食品依然会产生褐变，导致其品质降低。

多酚氧化酶就是导致果蔬酶促褐变，品质降低的主要原因。传统的热处理钝酶技术包括高温短时漂烫、蒸汽漂烫、巴氏消毒等，这些处理方法耗时长，能耗大，并且会大大降低果蔬的品质，同时果蔬的新鲜度也会受到极大影响。

微波钝酶技术作为一种新兴的钝酶技术，其加热速度快、加热效率高，加热设备成本低、占地面积小，并且不会破坏食品的品质，是一种新型环保的食品保鲜技术。但是针对果蔬钝酶处理，采用微波钝酶技术依然存在处理温度高导致果蔬品质及新鲜度下降的问题，同时对于传统只采用冰箱低温保存的保鲜方式存在褐变现象导致冰箱对果蔬类产品保鲜效果差的问题，也需要给出相应的解决方法。

技术实现要素：

为了解决目前果蔬保鲜存储过程中存在的问题，本发明提供了一种在低温环境中用于果蔬钝酶保鲜的微波处理方法及装置。

本发明的第一个目的在于提供一种用于果蔬钝酶保鲜的方法，所述方法包括：

在果蔬冷藏装置中设置微波发生装置，用于对果蔬冷藏过程进行钝酶处理；

钝酶处理过程中，根据果蔬表面实时温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃；所述果蔬冷藏装置为可以对果蔬进行冷藏的制冷设备。

可选的，所述方法还包括：

获取果蔬质量，以便在钝酶处理过程中，根据果蔬质量以及果蔬表面的实时温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃；

钝酶处理过程中，果蔬质量未发生变化的条件下，微波钝酶的持续时间总长为20-22min。

可选的，所述方法还包括：

在微波发生装置处于工作状态时获取果蔬表面的实时温度。

本发明的第二个目的在于提供一种用于果蔬钝酶保鲜的装置，所述用于果蔬钝酶保鲜的装置包括：制冷设备和安装在制冷设备内部的钝酶设备；所述钝酶设备包括微波发生装置、智能控制装置和测温装置；其中，智能控制装置分别与微波发生装置和测温装置连接，以便在对果蔬进行钝酶处理时，智能控制装置能够根据测温装置所测温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中果蔬表面温度处于25℃±1℃。

可选的，所述装置还包括测重装置，所述测重装置与智能控制装置连接；在对果蔬进行钝酶处理时，智能控制装置能够根据测温装置所测温度、测重装置所测果蔬质量调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中果蔬表面温度处于25℃±1℃，且果蔬质量未发生变化的条件下，微波钝酶的持续时间总长为20-22min。

可选的，所述装置还包括控制面板，控制面板与智能控制装置连接，以便用户能够通过控制面板对智能控制装置进行设置、调整、查看操作。

可选的，所述制冷设备为冰箱，所述微波发生装置为磁控管，所述测温装置为红外测温仪，所述智能控制装置为在冰箱本身的控制系统中增加微波脉冲程序得到的钝酶保鲜系统；所述磁控管安装于冰箱冷藏室，所述红外测温仪安装在冰箱冷藏室内顶部，所述微波脉冲程序设定了钝酶处理过程的启动条件、中止条件以及结束条件。

可选的，所述冰箱的冰箱门装有金属网，冰箱门接口处为凹槽设计并使用铁丝、铝丝、铜丝或相应的合金丝密封，防止微波泄露。

可选的，所述冰箱的冰箱门上还安装有红外感应器，所述红外感应器用于检测冰箱门是否处于关闭状态，所述红外感应器与钝酶保鲜系统连接，以便钝酶保鲜系统获取冰箱门状态进而确定钝酶处理过程的启动条件是否满足。

本发明的第三个目的在于提供上述用于果蔬钝酶保鲜的方法和/或上述用于果蔬钝酶保鲜的装置在果蔬保鲜领域内的应用。

本发明有益效果是：

通过在果蔬冷藏装置中设置用于对果蔬冷藏过程进行钝酶处理的微波发生装置，使得在果蔬保鲜的过程中对内源性多酚氧化酶的活性进行抑制，延缓果蔬褐变，提高果蔬的保鲜时效；同时，在采用微波对果蔬进行钝酶处理的过程中，根据果蔬表面的实时温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃；克服了高温钝酶过程所带来的果蔬品质及新鲜度下降的问题，达到了在保证果蔬品质的同时实现钝酶效果，延长了果蔬的保鲜时效；进一步的，通过在现有的能够对果蔬进行保鲜的冷藏设备进行简单的增加磁控管、红外测温仪和微波脉冲程序，使得人们通常用来对果蔬进行保鲜的设备具有了钝酶功能，且在其实现过程中，考虑了可能存在的微波泄露问题并给出对应的解决方案，使得本发明提出的果蔬钝酶保鲜的技术方案具备可实施性，也为果蔬保鲜技术提供了新的思路，使得对于大批量的果蔬产品的保鲜时效延长，从而减少经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是新鲜苹果分别采用本发明提出的钝酶保鲜方案与传统冰箱保鲜方案保鲜1小时后的对比实物图，其中(a)为采用本发明提出的钝酶保鲜方案对应的实物图，(b)为采用传统冰箱保鲜方案对应的实物图。

图2是传统加热钝酶与微波钝酶在相同加热速率下对多酚氧化酶活性的影响数据图。

图3是新鲜苹果在微波钝酶过程中分别保持温度在25℃、30℃、40℃，微波钝酶时间分别为5min、10min、15min、20min得到的苹果质量损失数据图。

图4是新鲜苹果分别采用钝酶处理温度控制在25℃±1℃与钝酶处理温度控制在20℃±1℃保鲜1小时后的对比实物图，其中(a)为钝酶处理温度控制在25℃±1℃对应的实物图，(b)为钝酶处理温度控制在20℃±1℃对应的实物图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种在低温环境中用于果蔬钝酶保鲜的微波处理方法及装置，所述方法包括：

在果蔬冷藏装置中设置微波发生装置，用于对果蔬冷藏过程进行钝酶处理；

钝酶处理过程中，根据果蔬表面的实时温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃；所述果蔬冷藏装置为可以对果蔬进行冷藏的制冷设备。

现有技术中可以对果蔬进行冷藏的制冷设备包括冷库，冰柜以及人们生活中经常使用的各种类型的冰箱等，考虑投入成本的问题，本申请以冰箱为例进行说明，而如果要对大批量的果蔬进行钝酶保鲜，可以考虑在冷库等大型冷藏装置的内部设置相应规格的微波发生装置，本发明中对此不作进一步介绍，但是本领域技术人员可以根据本申请中给出的介绍相应的扩展规模。

为了便于本领域技术人员理解本发明提供的钝酶保鲜方法，下述结合本申请提供的钝酶保鲜设备做详细介绍：

目前市场上所出现的冰箱的冷藏室的冷藏温度通常在0～10℃，设置为4℃的较多，本申请所提供的钝酶保鲜冰箱，即在冰箱的冷藏室内设置微波发生装置，以便在果蔬冷藏过程中采用微波对果蔬进行钝酶处理；考虑既要达到钝酶的目的又要保证果蔬品质及新鲜度不受影响，需要严格控制钝酶处理的温度，所以，本申请还包括测温装置，测温装置与微波发生装置分别与智能控制装置相连，智能控制装置根据测温装置所测温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃。

由于钝酶处理过程中的温度还与果蔬的重量有关，所以在冰箱冷藏室内的搁物板设置测重的功能，即测重装置，测重装置也与智能控制装置连接，以便智能控制装置能够根据测温装置所测温度、测重装置所测果蔬质量调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃，同时钝酶处理过程中，在果蔬质量未发生变化的条件下，微波钝酶的持续时间的总长为20-22min。

需要进行说明的是，上述果蔬质量未发生变化的条件即默认为同一批果蔬。对于同一批果蔬进行钝酶处理的持续时间的总长需要达到20-22min。

实际应用中，上述微波发生装置采用磁控管实现，测温装置采用红外测温仪实现，测重装置可参考家用体重秤实现，而智能控制装置可以是一个单独的智能系统，也可以是在冰箱本身所具备的控制系统中增加微波脉冲程序实现。

在对果蔬进行钝酶保鲜时，当用户将果蔬放置冰箱搁物板上时，测重装置测得果蔬重量反馈给智能控制装置，同时红外测温仪实时获取此时果蔬表面温度，智能控制装置根据果蔬重量和果蔬表面的实时温度启动微波发生装置即磁控管产生微波对果蔬进行钝酶处理，处理过程中，一旦红外测温仪测得果蔬表面温度超过26℃，则智能控制装置控制磁控管关闭，因为冰箱的制冷作用，磁控管关闭后，冷藏室温度会下降，当红外测温仪测得冷藏室内温度低于24℃时，智能控制装置控制磁控管开启，继续对果蔬进行钝酶处理，当钝酶处理的总计时间达到预定阈值时，对当前果蔬不再进行钝酶处理，正常冰箱冷藏即可。

微波脉冲程序根据实际实验得出可为①0.38w/g3min②4℃降温2min③0.38w/g10s④4℃降温2min，接下去重复程序③④直至微波作用时间达到预定阈值。

上述钝酶处理的预定阈值根据实验设置在20-22min范围内。如果钝酶处理的总计时间达到预定阈值之前，果蔬质量发生了变化，则重新计算钝酶处理的总计时间。

需要说明的是，果蔬质量发生了变化存在增加和减少两种情况，如果增加则说明有新的果蔬增加进来，那么自然需要重新计算钝酶处理的总计时间，因为新放进来的果蔬也需要20-22min的钝酶处理。而当果蔬质量减少，现实生活中也是存在加入新的果蔬的情况的，比如拿出来两个苹果，放进去一部分蔬菜(蔬菜的总质量少于两个苹果)，这种情况下，果蔬质量减少，但也有新的果蔬加入，所以统一设定当果蔬质量发生变化，则重新计算钝酶处理的总计时间。

当然，即便果蔬质量未发生变化，也有可能存在新的果蔬加入的情况，比如拿出来两个苹果，放进去与苹果质量相同的的蔬菜，但这种情况下严格不发生质量变化的可能性较小，所以可忽略。

用户可以通过控制面板设置定时开启微波脉冲程序，建议将微波脉冲程序的开启时间设置在夜间，这样既不会影响白天冰箱的正常工作，也不会因为白天冰箱门常开导致微波脉冲程序的中断。

智能控制系统根据接收到的定时信号在规定的时间开启微波发生装置，并根据接收到的质量信号计算得到微波脉冲程序，适时控制微波发生装置的开关实现微波分段钝酶。这样在微波钝酶的过程中将苹果的整体温度控制在26℃以下，实现高效均匀的钝酶的同时能够保留苹果原有的色泽、风味和营养成分。

也可以设置根据果蔬重量的变化信号启动微波脉冲程序，比如当测重装置检测到果蔬重量发生变化时，即可启动微波脉冲程序，当然，考虑能耗及其他因素，也可对此进行进一步细化区分启动的条件；本发明对此不作限定。

本申请对磁控管的具体安装位置与安装方式不作限定，比如可将磁控管安装在冷藏室灯管两侧。

红外测温仪可安装在冰箱冷藏室内顶部，用于准确检测果蔬表面的实时温度。

冰箱的冷藏室内的搁物板采用微波透过性良好的材料制备，且搁物板具有称重功能；所述微波透过性良好的材料包括石英、聚四氟乙烯、聚丙烯、耐高温玻璃。

考虑微波泄露的危害，可在冰箱的冰箱门处安装金属网，冰箱门接口处为凹槽设计并使用铁丝、铝丝、铜丝或相应的合金丝密封，防止微波泄露。

还可以在冰箱的冰箱门上安装红外感应器，所述红外感应器用于检测冰箱门是否处于关闭状态，所述红外感应器与钝酶保鲜系统连接，以便钝酶保鲜系统获取冰箱门状态进而确定钝酶处理过程的启动条件是否满足。

本实施例中，微波频率设置为2450±50mhz，用户能够通过控制面板对智能控制装置进行设置、调整、查看操作；比如通过控制面板设置、调整微波发生装置的开启和关闭、钝酶时间等；查看果蔬实时温度等。

为证明本申请所提出钝酶保鲜方法及装置相对于传统冰箱保鲜方案的优势，特给出如下实验：

将一无破损、无霉损的新鲜苹果均匀地一切为二，其中一半放入本发明提供的钝酶保鲜的冰箱的冷藏室内的搁物板上，搁物板自带的称重系统得到苹果质量后将质量信号反馈给智能控制系统，智能控制系统根据信号给出相应的微波脉冲程序，此微波脉冲程序根据实际实验得出为①0.38w/g3min②4℃降温2min③0.38w/g10s④4℃降温2min，接下去重复程序③④直至微波作用时间达到20min。

另一半放入普通的冰箱冷藏室中，微波钝酶程序结束后二者在冰箱冷藏室中均放置1h，得到的对比图如图1所示，其中(a)为采用本发明提出的钝酶保鲜方案对应的实物图，(b)为采用传统冰箱保鲜方案对应的实物图，可以看出，采用本发明提出的钝酶保鲜方案保鲜1h后的苹果表面的褐变程度明显低于传统冰箱保鲜的褐变程度。

上述仅以磁控管作为微波发生装置、红外测温仪作为测温装置为例进行说明，在实际应用中，可以根据具体的实施过程采用相应的设备实现。

发明人在实现本发明的过程中，对不同加热方式在相同加热速率下对多酚氧化酶活性的影响做了如下研究

将适当浓度的多酚氧化酶溶液50ml置于250ml烧杯中，在25℃常规水浴锅中加热，用电热偶温度计记录整个加热过程的温度曲线。在milestone微波合成平台上根据常规水浴加热曲线建立温度控制程序，将相同体积和相同浓度的多酚氧化酶溶液置于mpr-600反应釜中在微波合成平台上进行处理。对于在相同加热速率下经过不同加热方式处理过的多酚氧化酶活力进行测定，用邻苯二酚作底物，采用分光光度法测定多酚氧化酶活力如图2所示。

由此证明：

1、处理温度在25℃时，微波处理对多酚氧化酶具有抑制效果。

2、在相同的加热速率下，微波对多酚氧化酶的钝酶效果比传统加热如水浴的效果强。

3、侧面确定了微波钝酶处理时间总计的预定阈值。

考虑钝酶处理温度的设定，特给出如下对照例：

对照例1

设定钝酶处理过程中温度分别为25℃、30℃、40℃，微波钝酶时间分别为5min、10min、15min、20min。其余与实施例1相同；测定苹果质量损失参数，得到的数据如图4所示，可以看出当微波钝酶温度超过25℃，微波钝酶时间达到20min时苹果的质量损失已超过5％，说明苹果的新鲜度明显下降。并且当微波钝酶温度为25℃，微波钝酶时间达到22min时，苹果的质量损失超过5％，根据此实验数据结合图2本申请设定微波钝酶处理的总计时间的预定阈值为20-22min。

对照例2

设定另一半苹果钝酶处理过程中温度低于20℃，其余与实施例1相同，得到的苹果对比图如图4所示。其中(a)为钝酶处理温度控制在25℃±1℃对应的实物图，(b)为钝酶处理温度控制在20℃以下对应的实物图，可以看出钝酶处理过程中温度低于20℃的苹果表面的褐变程度明显高于本发明提出的钝酶保鲜方案处理得到的褐变程度。

综合上述实施例和对照例，本申请提出用于果蔬钝酶保鲜的微波处理方法以及处理装置，通过在果蔬冷藏装置中设置用于对果蔬冷藏过程进行钝酶处理的微波发生装置，使得在果蔬保鲜的过程中对内源性多酚氧化酶的活性进行抑制，延缓果蔬褐变，提高果蔬的保鲜时效；同时，在采用微波对果蔬进行钝酶处理的过程中，根据果蔬表面的实时温度调节微波发生装置的功率和/或持续时间以保证钝酶处理过程中温度处于25℃±1℃；克服了高温钝酶过程所带来的果蔬品质及新鲜度下降的问题，达到了在保证果蔬品质的同时实现钝酶效果，延长了果蔬的保鲜时效；进一步的，通过在现有的能够对果蔬进行保鲜的冷藏设备进行简单的增加磁控管、红外测温仪和微波脉冲程序，使得人们通常用来对果蔬进行保鲜的设备具有了钝酶功能，且在其实现过程中，考虑了可能存在的微波泄露问题并给出对应的解决方案，使得本发明提出的果蔬钝酶保鲜的技术方案具备可实施性，也为果蔬保鲜技术提供了新的思路，使得对于大批量的果蔬产品的保鲜时效延长，从而减少经济损失。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。