本發明涉及一種智能預冷處理結合分段氣調貯藏控制冷敏性果菜類蔬菜低溫冷害的系統，屬于食品品質智能化控制技術領域。
背景技術：
采后果蔬作為活的有機生命體，在一定貯藏條件下，不斷進行生理生化反應（如內源性乙烯的釋放），加速果蔬的成熟與衰老。溫度影響果蔬貯藏中的物理、化學以及誘變反應，是決定果蔬貯藏品質的重要因素之一。冷敏性果蔬在不適溫度下貯藏容易發生冷害，果蔬質地軟化，生物膜系統發生相變，類脂由柔軟的液晶態變成凝膠態，膜上產生裂縫，細胞膜透性增大，離子滲漏，同時膜上酶活能力增強，原生質流動降低，能量和離子失去平衡，而產生的生理代謝失調，造成嚴重腐爛和品質劣變。由于冷害癥狀具有滯后性，只有轉移到常溫銷售條件下隨后急劇地表現出來，而冷害檢測主要通過測定與冷害有關的品質指標或生理生化指標來判斷，此時的損失已無法挽回。因此，預處理結合低溫貯藏可抑制采后果蔬的呼吸作用及乙烯釋放，有利于保持果蔬品質的相對穩定，降低冷害的發生率。
預冷概念由powell及其合作者在1904年提出，它可迅速出去田間熱，降低果蔬溫度，減少其呼吸作用和水分蒸發，降低營養成分的消耗，還可以抑制各種微生物的活動；且預冷還可以提高果實對低溫的耐性，降低對低溫的敏感性，減輕或推遲冷害的發生。因此，預冷是現代果蔬流通體系的重要內容，對于果蔬保鮮貯藏至關重要。冷風預冷方式操作簡易、投資少、適合所有果蔬等優點，在現有的產地預冷中應用廣泛。陳永春等研究了集預冷和貯藏于一體的智能型預冷保鮮庫，控制系統內預設10種以上常見果蔬的預冷和保鮮模塊，可快速選擇不同的果蔬預冷和保鮮模式，同時自動記錄預冷和保鮮狀況。左進華等（2015）公開了“多級果蔬制冷機（公開號：cn105211267a）”，第一預冷單元的冷卻水的溫度高于第二預冷單元供給的冷卻水溫度，有效的解決了果蔬單級預冷溫度過低而造成的冷害問題。于晉澤等（2015）公開了“可移動風管式混流變頻果蔬預冷機（公開號cn204682385u）”，預冷機內裝有果蔬測溫探頭，插入果蔬內部，將果蔬品溫信號傳送至溫控變頻控制柜，實現不同溫度段的氣流速率調節。從以上專利及研究可知，預冷處理只是在特定的溫度下過渡預冷一段時間，且需要將測溫探頭插入果蔬內實現控制，對果蔬造成機械損傷。本發明采用的在線實時監測系統，依據預冷過程中的呼吸變化，確定采后果蔬在預冷階段迅速去除田間熱，呼吸速率顯著降低時，及時提示預冷結束，實現預冷處理的智能化調控，抑制低溫冷害的發生。
氣調貯藏是降低貯藏環境中氧氣的濃度，提高二氧化碳濃度的一種貯藏方法。氣體組成的變化能夠改變某些產品對冷害溫度的反應，從而減輕果蔬冷害。魏文毅等對貯藏在0~1℃的“八月脆”桃的研究表明，10%o2+10%co2能降低果實的褐變程度，推遲果實出現褐變的時間及冷害的發生，保持較高的可溶性糖含量和過氧化氫酶（cat）活性。周嫻等研究低溫貯藏的冷害及其調控研究進展中發現，采用10%、20%及40%的co2對葡萄柚處理3d及7d（21.2℃），然后在4.4℃下貯藏，推遲了葡萄柚冷害的發生時間。張正周等（2015）公開了一種氣調保鮮苦瓜的方法（公開號：cn105028619a），該方法結合臭氧水清洗滅菌，并在保鮮袋中添加1-甲基環丙烯與過氧化鈣混合而成的保鮮劑，氣調比例為n2:o2:co2=(91~93)%:(4.5~5.5)%:(2~4)%，苦瓜一直置放到60天都沒有出現任何不良現象。李素清等研究氧氣及二氧化碳濃度對青椒保鮮效果的影響，認為青椒適宜采用前半期（0~21d）6%o2+5%co2+89%n2，后半期（21~42d）4%o2+2%co2+94%n2氣體濃度，結合魔芋葡甘聚糖復合涂膜處理，能較好的保持青椒的品質，增強保鮮效果。李震三等研究紅星蘋果氣調貯藏發現，在氣調（前期30d為12%co2+3%o2，中期30d為9%co2+3%o2，后期124d為6%co2+3%o2）條件下，呼吸顯著減弱，乙烯發生量顯著減少，果皮中的共軛三烯含量顯著降低，無虎皮病發生。從以上專利及研究可知，通過調節氧氣和二氧化碳的濃度進行氣調貯藏可減輕冷害，但仍需結合化學處理才可顯著增強保鮮效果。本發明采用智能化預冷處理結合分段氣調貯藏技術，根據冷敏性果菜類蔬菜的呼吸特性，預冷處理后，采用貯藏初期降低呼吸代謝，貯藏后期抑制呼吸及生理代謝，抑制冷害的發生。
惰性氣體如氬、氪、氙等氣體溶解在水中，會生成一種“籠形”水合物。在籠形水合物中，水為“主體”物質，通過氫鍵作用形成具有一定尺寸大小空穴的晶格結構，較小的氣體分子為“客體”則被包圍在空穴中，限制細胞間水的活動，影響果蔬的貯藏保鮮。20世紀90年代，日本東京大學采用加壓氙氣保鮮甘藍、花卉，效果明顯。詹仲剛等研究混合惰性氣體預處理保鮮貯藏蘆筍，常溫下處理24h，4℃貯藏，結果表明，相較于氣調包裝，混合惰性氣體預處理后的蘆筍保鮮效果明顯，蘆筍呼吸高峰受到抑制，膜通透性減少。張慜等（2005）公開了“一種延長易腐爛果蔬保鮮期的三段復合預處理方法（公開號：cn1709075a）”，采用二氧化碳、氬氣混合氣體加壓（0.5~3.0mpa）水分結構化處理和納米銀抗菌涂膜結合，在易腐爛果蔬保鮮上取得明顯效果。張慜等（2010）公開了“一種延長新鮮菜用蓮子貨架期的聯合保鮮方法（公開號：cn102057981a）”，采用惰性氣體水分結構化處理聯合氣調保鮮技術，顯著延長保鮮期，保持蓮子的品質和風味。張慜等（2016）公開了“一種加壓惰性氣體預處理結合氣調貯藏的呼吸躍變型果蔬品質智能化識別方法（公開號：cn105594842a）”，采用加壓惰性氣體預處理結合氣調貯藏智能化識別呼吸躍變型果蔬品質變化，當貯藏期間環境內二氧化碳體積達到5%~7%時，呼吸躍變型果蔬失鮮，實現了品質的智能化識別。s.oshita等研究氙氣對康乃馨的貯藏期的影響發現，氙氣處理的康乃馨呼吸高峰受到抑制，呼吸強度一直處于平穩下降的狀態，且與對照組的康乃馨采摘10天后花的枯萎相比，氙氣處理組在第16天仍沒有變壞。從以上專利及研究可知，惰性氣體水分結構化技術可抑制呼吸，減少膜通透性，結合其它保鮮方法可延長果蔬貯藏期。本發明采用高二氧化碳及惰性氣體分段氣調貯藏，貯藏初期采用高二氧化碳降低呼吸代謝，貯藏后期采用惰性氣體抑制生理代謝，降低冷害的發生率，安全性高。
目前果蔬預冷處理結合氣調貯藏控制低溫冷害的研究方法比較繁瑣，且果蔬種類繁多，冷害現象及發生滯后，在實施方式上任務量大，主觀影響因素較多；采用在線實時監測系統，通過預冷處理系統環境內的呼吸變化，智能化控制預冷處理時間，迅速去除田間熱，及時提示預冷結束，避免過度處理引起的損傷，并結合高二氧化碳及惰性氣體的分段貯藏控制冷敏性果菜類蔬菜的低溫冷害，操作簡單，準確率高，食品保鮮成本降低。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種智能預冷處理結合分段氣調貯藏控制冷敏性果菜類蔬菜低溫冷害的系統。
本發明的技術方案：一種智能預冷處理結合分段氣調貯藏控制冷敏性果菜類蔬菜低溫冷害的系統，包括傳感器檢測模塊，數據采集模塊，無線通信模塊，終端和控制系統；所述傳感器檢測模塊對對保鮮室內的二氧化碳，乙烯以及溫濕度進行檢測，隨后通過與傳感器檢測模塊連接的數據采集模塊對數據進行采集，然后通過與數據采集模塊連接的無線通信模塊將變化數據傳送到終端；傳感器檢測模塊還與控制系統連接，當終端讀取到傳感器檢測數據后，通過控制系統對環境參數進行控制。
所述傳感器檢測模塊具體包括二氧化碳檢測模塊、乙烯檢測模塊和溫濕度檢測模塊，二氧化碳檢測模塊用于檢測保鮮室內的二氧化碳濃度，乙烯檢測模塊用于檢測保鮮室內的乙烯濃度，溫濕度檢測模塊用于檢測保鮮室內的溫度和濕度；
所述控制系統包括氣調控制系統和溫濕度控制系統，氣調控制系統用于控制保鮮室內釋放惰性氣體，溫濕度控制系統用于控制保鮮室內的溫度和濕度；
所述溫濕度檢測模塊與溫濕度控制系統相連，二氧化碳檢測模塊和乙烯檢測模塊均分別與氣調控制系統相連接。
所述終端包括監控電腦和智能手機，監控電腦用于記錄無線通信模塊傳輸而來的數據，智能手機用于記錄數據和對預設值進行報警。
所述智能預冷處理結合分段氣調貯藏控制冷敏性果菜類蔬菜低溫冷害的系統，工作方式如下：
（1）預冷：通過溫濕度控制系統對保鮮室內的物料進行溫度0~4℃，時間0.5~2h的空氣預冷；在預冷過程中，通過二氧化碳檢測模塊對保鮮室內二氧化碳濃度進行實時采集，當二氧化碳體積濃度達到2%~3%時，即為預冷處理結束時間；
（2）分段氣調貯藏調控：通過自發氣調對保鮮室內物料進行第一階段高二氧化碳低氧的貯藏，通過溫濕度控制系統控制貯藏溫度6~8℃，相對濕度85%~95%；通過乙烯檢測模塊對保鮮室內乙烯濃度進行檢測，當乙烯濃度達到7~9ppm時，乙烯代謝顯著增加，進行第二階段惰性氣體貯藏，通過氣調控制系統將保鮮室內調整為惰性氣體氣調貯藏，抑制呼吸及生理代謝，降低冷害的發生率。
所述二氧化碳檢測模塊進行數據采集時，每隔1min對保鮮室內的體積濃度為0%~25%內的二氧化碳體積進行一次數據采集，每次數據采集采用多點測量的方式，以平均值作為檢測信號，通過無線方式遠程傳送數據。
步驟（2）乙烯檢測模塊每隔1min對氣調貯藏系統內濃度在0~200ppm的乙烯濃度進行一次實時數據采集，每次數據采集，采用多點測量的方式，以平均值作為檢測信號。
步驟（2）第一階段氣調控制時，采用高密度聚乙烯袋hdpe進行自發氣調，形成高二氧化碳低氧的貯藏環境。
步驟（2）第二階段貯藏后期采用氬氣氣調貯藏，減少膜通透性，抑制呼吸及生理代謝，降低冷害的發生率。
本發明預冷處理的特點是：采用預冷溫度0~4℃，預冷時間0.5~2h的空氣預冷。
本發明對冷敏性果菜類蔬菜預冷處理系統內二氧化碳檢測的特點是：利用二氧化碳傳感器對預冷處理系統內二氧化碳濃度（0~25%）進行實時采集，每隔1min對預冷系統內的二氧化碳體積進行一次數據采集，每次數據采集，采用多點測量的方式，以平均值作為檢測信號，通過無線方式遠程傳送數據，當預冷處理系統內的二氧化碳體積達到2%~3%時，即為預冷處理結束時間。
本發明對冷敏性果菜類蔬菜分段氣調貯藏的特點是：在低溫貯藏期間，依據冷敏性果菜類蔬菜的呼吸及代謝特性進行分段氣調貯藏調控，貯藏溫度6~8℃，相對濕度85%~95%，貯藏初期采用高密度聚乙烯袋（hdpe）進行自發氣調，形成高二氧化碳低氧的貯藏環境，此時，冷敏性果菜類蔬菜呼吸代謝降低，生理代謝緩慢，當乙烯濃度達到7~9ppm時，乙烯代謝顯著增加，進入惰性氣體氣調貯藏，即貯藏后期采用氬氣氣調貯藏，惰性氣體與冷敏性果菜類蔬菜的水分子結合形成的籠形水合物，減少膜通透性，抑制呼吸及生理代謝，降低冷害的發生率。
本發明對冷敏性果菜類蔬菜氣調貯藏系統內乙烯檢測的特點是：乙烯傳感器每隔1min對氣調貯藏系統內乙烯濃度（0~200ppm）進行實時采集，一次數據采集，每次數據采集，采用多點測量的方式，以平均值作為檢測信號。
冷敏性果菜類蔬菜在低溫貯藏過程中，內部組織會發生一系列生理生化方面的變化，其呼吸代謝與果菜類蔬菜品質的變化密切相關，而長時間的預冷處理會促進代謝紊亂，加劇冷害的發生。因此，本發明采用冷敏性果菜類蔬菜智能化預冷處理結合分段氣調貯藏抑制冷害，采用預冷過程中呼吸作用顯著降低，即二氧化碳濃度達2%~3%的時間作為預冷處理智能化控制因素，通過貯藏期初期高二氧化碳低氧環境及貯藏后期的惰性氣體形成的籠形水合物協同調控果蔬生理代謝，抑制低溫冷害確實有效，提高了智能化水平，通用性及實用性較好。
本發明的有益效果：本發明所述系統，針對某些冷敏性果菜類蔬菜，通過對預冷處理過程中二氧化碳體積（0~25%）的實時監測，智能化控制預冷處理的時間，并結合冷敏性果菜類蔬菜的呼吸特性進行自發氣調及惰性氣體分段貯藏調控，抑制低溫冷害。與目前的理化分析方法及人工感官分析相比，不損傷待測樣品，任務量小，且其客觀性更強，效率更高。
附圖說明
圖1是本發明控制系統框圖。
具體實施方式
實施例1：智能化預冷處理結合分段氣調貯藏控制番茄低溫冷害系統
智能預冷處理結合分段氣調貯藏控制番茄低溫冷害的系統，包括傳感器檢測模塊，數據采集模塊，無線通信模塊，終端和控制系統；所述傳感器檢測模塊對保鮮室內的二氧化碳、乙烯以及溫濕度進行檢測，隨后通過與傳感器檢測模塊連接的數據采集模塊對數據進行采集，然后通過與數據采集模塊連接的無線通信模塊將變化數據傳送到終端；傳感器檢測模塊還與控制系統連接，當終端讀取到傳感器檢測數據后，通過控制系統對環境參數進行控制。
所述傳感器檢測模塊具體包括二氧化碳檢測模塊、乙烯檢測模塊和溫濕度檢測模塊，二氧化碳檢測模塊用于檢測保鮮室內的二氧化碳濃度，乙烯檢測模塊用于檢測保鮮室內的乙烯濃度，溫濕度檢測模塊用于檢測保鮮室內的溫度和濕度；
所述控制系統包括氣調控制系統和溫濕度控制系統，氣調控制系統用于控制保鮮室內釋放惰性氣體，溫濕度控制系統用于控制保鮮室內的溫度和濕度；
所述溫濕度檢測模塊與溫濕度控制系統相連，二氧化碳檢測模塊和乙烯檢測模塊均分別與氣調控制系統相連接。
所述終端包括監控電腦和智能手機，監控電腦用于記錄無線通信模塊傳輸而來的數據，智能手機用于記錄數據和對預設值進行報警。
選擇新鮮、無腐爛、大小均一、綠熟的番茄1000g，2℃下進行預冷處理（環境溫度為室溫25℃），對預冷處理過程中的二氧化碳濃度進行實時采集，當預處理時間為50min時，二氧化碳體積達到2%，此時呼吸強度降低，預冷處理結束。在7℃低溫貯藏，依據呼吸及代謝特性進行分段氣調保鮮，貯藏初期（0~10d）高密度聚乙烯袋（hdpe）自發氣調，當低溫貯藏第11d時，乙烯濃度達8ppm，此時乙烯釋放速率顯著增加，進行惰性氣體氬氣的后期氣調貯藏（12~25d），冷害推遲在16~18d天發生，且冷害率小于10%。
實施例2：智能化預冷處理結合分段氣調貯藏控制西蘭花低溫冷害的系統
系統結構組成同實施例1。
選擇新鮮、無腐爛、大小均一的西蘭花1000g，4℃下進行預冷處理（環境溫度為室溫25℃），對預冷處理過程中的二氧化碳濃度進行實時采集，當預處理時間為65min時，二氧化碳體積達到2%，此時呼吸強度降低，預冷處理結束。
在7℃低溫貯藏，依據呼吸及代謝特性進行分段氣調保鮮，貯藏初期（0~12d）高密度聚乙烯袋（hdpe）自發氣調，當低溫貯藏第13d時，乙烯濃度達7ppm，此時乙烯釋放速率顯著增加，進行惰性氣體氬氣的后期氣調貯藏（13~25d），冷害推遲在15~17d天發生，且冷害率小于10%。