调节气体含量的波段式换气系统的制作方法

[0001]
本发明涉及冷库储物技术领域，特别是涉及一种调节气体含量的波段式换气系统。


背景技术：

[0002]
冷库（冰箱、冷藏室）是保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品，随着社会的发展，人们越来越离不开冷库。然而，有时候用户打开冷库就会闻到一股异味，闻起来让人恶心。而将果蔬/肉类产品放入冷库内时，由于冷库内的空气不流通，且果蔬/肉类产品在冷库内会进行呼吸代谢，因此，长时间下去会导致空气中的氧气与二氧化碳含量发生变化，加快果蔬的腐烂程度并产生有害气体及细菌，例如有些细菌的适应能力极强，冷库内的低温环境虽可抑制常温菌的生长，但对于一些嗜低温的病菌来讲，冷库0－10摄氏度的低温环境仍是其生长繁殖的温床，这些的细菌在其生长代谢的过程中会产生许多代谢气体，如甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺等发臭气体，多种臭气体混合在一起就会让冷库产生更难闻的异味。
[0003]
通过采用高二氧化碳对苹果、香梨、鸭梨、番茄等果蔬影响的研究表明，果蔬贮藏前期对高二氧化碳的忍耐力较强，贮藏后期衰老的果实对高二氧化碳比较敏感，较高的二氧化碳可加速无氧呼吸，引起严重的生理损伤，二氧化碳伤害的症状同低氧伤害相似，主要表现为表面或内部组织或两者都发生褐变，出现褐斑、凹斑或组织脱水萎软甚至形成空腔，且适当的提高冷库内的二氧化碳含量及适当的降低氧气含量，能够抑制果胶物质降解和叶绿素降解等降解过程，从而延缓果蔬的成熟进程。
[0004]
因此，如何改变冷库内空气中各种气体的含量更利于果蔬产品保鲜是冷库领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0005]
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种波段式换气系统，通过设置检测装置、气体调节装置、 plc控制器与换气装置，能够延缓果蔬类产品成熟的进程；抑制微生物的危害，从而对置于冷库内的果蔬类产品进行保鲜，达到长时间存储后营养物质不流失的效果。
[0006]
为实现上述目的，本发明专利提供一种调节气体含量的波段式换气系统，应用于冷库中，包括检测装置、plc控制器、换气装置、温湿度摄像头与气体调节装置；所述检测装置：用于检测所述冷库中多种气体含量信息并将所述气体含量信息发送至所述plc控制器；所述换气装置：将所述冷库中的气体与所述冷库外部的气体交换；温湿度摄像头：监测所述冷库中的温湿度信息，并将温湿度信息发送给所述plc控制器；所述plc控制器：接收、处理所述检测装置发送的气体含量信息，控制所述换气装置开
启/关闭；根据所述温湿度摄像头发送的温湿度信息设定所述冷库内气体含量范围值；气体调节装置：与plc控制器连接，将冷库中的气体含量调节在设定的气体含量范围值之内。
[0007]
作为优选，所述检测装置包括气体含量传感器与检测芯片，所述检测芯片的一端连接所述气体含量传感器，检测气体含量信息，另一端将检测到的气体含量信息发送给所述plc控制器。
[0008]
作为优选，所述气体含量传感器包括相互独立的硫化氢传感器、二氧化碳传感器与氧气传感器。
[0009]
作为优选，所述plc控制器中设有气体含量波值，所述plc控制器判断所述检测芯片发送的气体含量信息是否超过气体含量波值，当超过气体含量波值时，控制所述换气装置开启，当小于所述气体含量波值时，控制所述换气装置关闭。
[0010]
作为优选，所述换气装置包括送风管道与排风排气管道，所述送风管道将外部空气送入所述冷库内，所述排风排气管道将所述冷库内的有害气体从所述冷库中排出。
[0011]
作为优选，所述换气装置换气完成后，向所述plc控制器发送换气完成指令，所述plc控制器控制所述检测装置检测所述冷库中二氧化碳与氧气的含量信息，并将二氧化碳与氧气的含量信息反馈给所述plc控制器。
[0012]
作为优选，所述plc控制器根据所述温湿度摄像头发送的温湿度信息与所述检测装置反馈的二氧化碳、氧气的含量信息，计算并设定所述冷库内二氧化碳、氧气的含量范围值。
[0013]
作为优选，当温湿度摄像头检测到温度为5℃，湿度为60%时，所述冷库内二氧化碳含量范围值设定为2%～3%，氧气含量设定范围值为0.5%~2%；当温湿度摄像头检测到温度为10℃，湿度为80%时，所述冷库内二氧化碳含量设定范围值为2.5%～5.5%，氧气含量设定范围值为1%~2.5%；当温度为15℃时，调整湿度为95%时，所述冷库内二氧化碳含量设定范围值为4%～6.5%，氧气含量设定范围值为2.0%~3.5%。作为优选，所述气体调节装置包括氮气发生器12与调节器，所述调节器一端连接所述氮气发生器12，另一端连接所述plc控制器，将冷库中的气体含量调节在设定的气体含量范围值之内。
[0014]
作为优选，还包括风冷机组和/或直冷机组，所述风冷机组和/或所述直冷机组与所述plc控制器连接，所述plc控制器启动风冷机组和/或直冷机组进行制冷，降温30分钟后达到1℃，然后进入升温状态，升温30分钟达到15℃，再以每分钟0.5℃的速率降温至1℃，然后以每分钟0.3℃的速率升温至15℃，至此完成一个动态式的温度温差的、温湿度的无限循环控制制冷。
[0015]
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种调节气体含量的波段式换气系统，通过检测装置对冷库内空气中各气体（如二氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）的含量信息进行检测，并将含量信息发送给plc控制器，plc控制器接收检测装置的含量信息，从而plc控制器根据含量信息计算气体含量波值，当气体的含量信息超过预设值时，控制换气装置启动，换气装置将冷库内的（甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）等有害气体排出，并同时将新鲜的空气换入冷库内，并根据气体含量波值控制气体调节装置，从而将
冷库中二氧化碳与氧气的含量调节到设定的范围值内，从而能够延缓果蔬类产品成熟的进程；抑制微生物的危害，使得果蔬类产品能够长时间在冷库里进行保鲜且不产生异味，达到长时间存储后果蔬类产品内部的营养物质不流失的效果，从而保证库内有一个正常的，良好的温湿度环境，保证果蔬类产品始终处在一个所谓的“休眠”状态，保持其细胞的活性。
附图说明
[0016]
图1为本发明的整体系统结构图；图2是本发明的具体结构图；图3是本发明的换气时间节点工作流程示意图；图4是本发明换气装置工作流程图。
[0017]
主要元件符号说明如下：1、检测装置；2、plc控制器；3、换气装置；4、温湿度摄像头；5、气体调节装置；6、加湿除湿设备；10、风冷机组；11、直冷机组；12、氮气发生器；14、二氧化碳传感器；15、氧气传感器；16、硫化氢传感器；17、送风管道；18、排风排气管道；19、引流风机。
具体实施方式
[0018]
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
[0019]
请参阅图1-图4，本发明提供了一种调节气体含量的波段式换气系统，应用于冷库中，包括检测装置1、plc控制器2、换气装置3、温湿度摄像头4与气体调节装置5；检测装置1：用于检测冷库中多种气体含量信息并将气体含量信息发送至plc控制器2；换气装置3：将冷库中的气体与冷库外部的气体交换；温湿度摄像头4：监测冷库中的温湿度信息，并将温湿度信息发送给plc控制器2；plc控制器2：接收、处理检测装置1发送的气体含量信息，控制换气装置3开启/关闭；根据温湿度摄像头4发送的温湿度信息设定冷库内气体含量范围值；气体调节装置5：与plc控制器2连接，将冷库中的气体含量调节在设定的气体含量范围值之内，其中温度值通过设置温度传感器检测，湿度值通过设置加湿除湿传感器检测。
[0020]
通过设置检测装置1，能够检测冷库内空气中各气体（如二氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）的含量信息并将含量信息发送给plc控制器2，通过设置plc控制器2，能够接收检测装置1的含量信息，当气体的含量信息超过气体含量阈值时，控制换气装置3启动，换气装置3将冷库内的（甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）等有害气体排出，并同时将新鲜的空气换入冷库内，换气装置3发送完成指令至plc控制器2，plc控制器2控制检测装置1检测冷库内二氧化碳与氧气的含量信息，并将含量信息发送给plc控制器2，plc控制器2接收检测装置1的含量信息，并根据温湿度计算相应的气体含量范围值，从而控制气体调节装置5将冷库中二氧化碳与氧气的含量调节到设定的范围值内，这样能够延缓果蔬/肉类产品成熟的进程；抑制微生物的危害，使得果蔬类产品都能够长时间在冷库里进行保鲜且不产生异味，达到长时间存储后产品内部的营养物质不流失的效果。
[0021]
在本实施例中，检测装置1包括气体含量传感器与检测芯片，检测芯片的一端连接气体含量传感器，检测气体含量信息，另一端将检测到的气体含量信息发送给plc控制器2，气体含量传感器包括相互独立的硫化氢传感器16、二氧化碳传感器14与氧气传感器15，当库内的硫化氢浓度超过100毫克/千克 （农业部颁发（无公害脱水蔬菜标准）（ny5184
--
2002）规定硫化氢残留量的卫生指标不得超过100克/千克，冷库内的检测芯片就会发出信号给plc控制器2实施控制与换气，把冷库内的硫化氢气体从冷库中排出，同时将冷库外的新鲜空气输入库内，进行库内气体大循环，保证库内有一个正常的，良好的温湿度环境，保证果蔬类产品始终出在一个所谓的“休眠”状态，保持其细胞的活性，更优的，气体含量传感器还能检测到甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺等有害气体，换气装置3也能够将上述有害气体排出冷库外。
[0022]
在本实施例中，plc控制器2中设有气体含量波值，plc控制器2判断检测芯片发送的气体含量信息是否超过气体含量波值，当超过气体含量波值时，控制换气装置3开启，当小于气体含量波值时，控制换气装置3关闭，这样当冷库中的有害气体含量过高时，通过启动换气装置3，能够立即将其从冷库中排出，及时防止有害气体长时间留存而对冷库中的果蔬类造成更严重的损害，且能够冷库内的空气清新，防止用户吸入有害气体。
[0023]
在本实施例中，换气装置3包括送风管道17与排风排气管道18，送风管道17将外部空气送入冷库内，排风排气管道18将冷库内的有害气体从冷库中排出，送风管道17与一引流风机19连接，引流风机19的出风口处有正压区与负压区，负压区即吸入库内空气发生混合的过程，由正压区送出此混合气流，因为送出气流很快与冷库内气流混合均匀，出风口气流能贴附在冷库面上迅速扩散，均匀进入冷库的中间地带。
[0024]
在本实施例中，换气装置3换气完成后，向plc控制器2发送换气完成指令，plc控制器2控制检测装置1检测冷库中二氧化碳与氧气的含量信息，并将二氧化碳与氧气的含量信息反馈给plc控制器2；plc控制器2根据温湿度摄像头4发送的温湿度信息与检测装置1反馈的二氧化碳、氧气的含量信息，计算并设定冷库内二氧化碳、氧气的含量范围值，这样能够控制冷库内气体的含量，使得气体的含量能够最大程度的利于果蔬/肉类产品保鲜。
[0025]
在本实施例中，还包括风冷机组10和/或直冷机组11，风冷机组10和/或直冷机组11与plc控制器2连接，plc控制器2启动风冷机组10和/或直冷机组11进行制冷，降温30分钟后达到1℃，然后进入升温状态，升温30分钟达到15℃，再以每分钟0.5℃的速率降温至1℃，然后以每分钟0.3℃的速率升温至15℃，至此完成一个温度循环；温湿度摄像头4连接一加湿除湿设备6，当冷库温度从常温25
°
c降到1
°
c时冷库内湿度值少于30%时加湿除湿设备6自动启动并实施加湿，然后冷库湿度值达到95%时加湿除湿设备6自动停机并停止加湿，当湿度超过95%时进行换气除湿，通过设置较高的相对湿度可以避免果蔬中的水分过多的散失，可使果蔬保持新鲜的状态，保持较强的抗病力。
[0026]
在本实施例中，气体调节装置5包括氮气发生器12与调节器，调节器一端连接氮气发生器12，另一端连接plc控制器2，将冷库中的气体含量调节在设定的气体含量范围值之内，氮气发生器12用于对空气进行分离，空气传入氮气发生器12中，氮气发生器12内置有吸附剂，吸附剂采用分子筛，分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石，在常温压力下,利用空气中的氧和氮在分子筛中的扩散速度不同,把氧和氮加以分离,且氮气的纯度和产气量可按客户需要调节。
[0027]
现有技术中，法国科学家首先研究了空气对苹果成熟的影响，于1821年发表了研究成果，经研究发现，适当提高贮藏场所空气中二氧化碳含量和适当降低其氧气含量，可有效地抑制果蔬呼吸代谢，抑制果胶物质降解和叶绿素降解等降解过程，从而延缓果蔬的成熟进程；并能明显地抑制微生物的危害；高二氧化碳和低氧气之所以能够抑制果蔬的呼吸
作用和成熟过程，是与果蔬的乙烯生物合成受到抑制分不开的，乙烯生物合成是一个需氧过程，空气中氧气含量降低，这个过程就会受到影响。而高二氧化碳的作用，一般认为它是乙烯作用的竞争性抑制剂，另外，适宜的高二氧化碳及低氧气可抑制某些果蔬的生理病害，比如可以降低苹果虎皮病的发病率的研究；大气中一般含有21%的氧气和0.03%的二氧化碳,果蔬即使在氧气大量减少的情况下，仍可以维持正常的呼吸作用，但氧气含量低于一定界限时，呼吸便急剧减弱，低氧伤害的症状主要是表皮组织局部塌陷，褐变、软化，不能正常完熟，产生酒味和异味。如果氧气极度不足时便可诱发无氧呼吸，无氧呼吸消失点在空气的氧含量一般为1%
〜
5%，另外，氧气含量升高，果蔬的呼吸作用便增大，促进后熟。过高的氧含量（70%
〜
100%)也会对植物造成毒害。
[0028]
在本实施例中，当温湿度摄像头4检测到温度为5℃，湿度为60%时，冷库内二氧化碳含量范围值设定为2%～3%，氧气含量设定范围值为0.5%~2%；当温湿度摄像头4检测到温度为10℃，湿度为80%时，冷库内二氧化碳含量设定范围值为2.5%～5.5%，氧气含量设定范围值为1%~2.5%；当温度为15℃时，调整湿度为95%时，冷库内二氧化碳含量设定范围值为4%～6.5%，氧气含量设定范围值为2.0%~3.5%，以上设定范围值是根据产品种类、温度、湿度变化设置的，当然也可以设置成其他数值，此处不做唯一限定。这样可以根据冷库中温度与湿度的变化信息，相应的改变二氧化碳与氧气的含量，将温湿度无限循环波值控制、温度温差无限循环波值控制、气体含量监测与换气装置3相结合，使得冷库内的温湿度与含氧量始终处在一个循环状态中，保证库内有一个正常良好的温湿度环境，保证产品始终处在一个所谓的“休眠”状态，保持其细胞的活性。具体的，果蔬类产品中，荔枝能够保鲜45天，橘橙、新疆小白杏等能够保鲜30天，葡萄能够保鲜60天，绿叶蔬菜能够保鲜30天，且菜叶能够继续发芽并长出新的菜叶，菜花还在继续生长和开花。
[0029]
在本实施例中，也可以预先设置好换气时间，即plc控制器2上会预先设定好换气的时间节点，每隔12小时换气一次，每次30分钟，比如零点启动换气装置3第一次换气，到12点开启第二次换气，实施时差12个小时的无限循环换气控制，换气后冷藏室温度为20
°
c，每立方米的空气含水量为17g。
[0030]
本实例的工作原理为：检测装置1检测冷库内空气中各气体（如二氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）的含量信息并将含量信息发送给plc控制器2；plc控制器2接收检测装置1的含量信息，当气体的含量信息超过气体含量波值时，控制换气装置3启动；换气装置3将冷库内的（甲烷、硫化氢、甲硫醇、甲基胺）等有害气体排出，并同时将新鲜的空气换入冷库内；换气装置3换气完成后，发送完成指令至plc控制器2，plc控制器2控制检测装置1检测冷库内二氧化碳与氧气的含量信息；检测装置1将含量信息发送给plc控制器2，plc控制器2还连接一温度摄像头，温湿度摄像头4对冷库内的温度、湿度值进行检测，并将检测值发送给plc控制器2，plc控制器2结合接收的检测装置1的含量信息、温湿度值计算相应的气体含量波值，控制气体调节装置5将冷库中二氧化碳与氧气的含量调节到设定的范围值内；温湿度摄像头4连接加湿除湿设备6，当冷库温度从常温25
°
c降到1
°
c时冷库内湿度值少于30%时加湿除湿设备6自动启动并实施加湿，然后冷库湿度值达到95%时加湿除湿设备6自动停机并停止加湿，当湿度超过95%时进行换气除湿。
[0031]
本发明的优势在于：1、通过将检测装置、plc控制器、换气装置、温温湿度摄像头、氮气发生器12、加湿除湿
设备6及温度温差无限循环控制器等设备结合应用，使得可以根据冷库中温度与湿度的变化信息，相应的改变二氧化碳与氧气的含量，将温湿度无限循环波值控制、温度温差无限循环波值控制、气体含量监测与换气装置3相结合，使得冷库内的温湿度与含氧量始终处在一个循环状态中，保证库内有一个正常良好的温湿度环境，保证产品始终处在一个所谓的“休眠”状态，保持其细胞的活性。
[0032]
2、通过预先设定好换气的时间节点，每隔12小时换气一次，每次30分钟，比如零点启动换气装置3第一次换气，到12点开启第二次换气，每立方米的空气含水量为17g，实现时差12个小时的无限循环换气控制，使冷藏室内保持一定的氧气、水分及温度和湿度 。
[0033]
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。