一种食物保鲜系统
阅读说明：本技术 一种食物保鲜系统 (Food fresh-keeping system ) 是由 张文 于 2018-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种食物保鲜系统,包括电极装置,与交流电源和待存储食物连接,用于形成高压电场区域,待存储食物放置于高压电场区域内。本发明电极装置形成的电场可诱导待存储食物内部极性分子振动,能够有效缩短食材通过最大冰晶生长带的时间,减少细胞液渗漏,提高冷冻解冻品质,并且高压电场还能够提高待存储食物体内抗氧化酶活性,同时影响细胞膜的通透性,达到长期保鲜的功效,增加了待存储食物的存储时间。(The invention provides a food fresh-keeping system, which comprises an electrode device, an alternating current power supply and food to be stored, wherein the electrode device is connected with the alternating current power supply and the food to be stored and is used for forming a high-voltage electric field area, and the food to be stored is placed in the high-voltage electric field area. The electric field formed by the electrode device can induce the polar molecules in the food to be stored to vibrate, so that the time of food materials passing through the maximum ice crystal growth zone can be effectively shortened, the leakage of cell sap is reduced, the freezing and thawing quality is improved, the activity of antioxidant enzymes in the food to be stored can be improved by the high-voltage electric field, meanwhile, the permeability of cell membranes is influenced, the effect of long-term preservation is achieved, and the storage time of the food to be stored is prolonged.)
技术领域
本发明涉及农产品保鲜领域，具体涉及一种食物保鲜系统。
背景技术
植物(包括青菜、水果等)在被采摘离开原生环境后，无论是在任何环境存放都将面临来自温度、压力、湿度方面的外界胁迫，从而引起活性氧积累导致膜脂过氧化，形成丙二醛(MDA)。MDA对细胞质膜和细胞中的许多生物功能分子均有很强的破坏作用，它攻击膜脂双分子层中不饱和脂肪酸，使膜系统受到损害，从而对植株造成伤害，它能与膜上的蛋白质氨基酸残基或核酸反应产生Shiff碱，从而降低膜的稳定性，加大膜透性，促进膜的渗漏，使细胞器膜的结构、功能发生紊乱，严重时导致细胞死亡。同时，植物采摘后免疫能力下降，经过长时间存放后其表面细菌病毒大量繁殖，极有可能诱导腐败变质，造成储存时间变短。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的植物保鲜存储时间短的缺陷。
为此，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种植物保鲜系统，包括：电极装置，与交流电源和待存储食物连接，用于形成高压电场区域，所述待存储食物放置于所述高压电场区域内。
可选地，还包括：升压装置，与所述交流电源和所述电极装置连接，用于对所述交流电源进行升压。
可选地，还包括：整流装置，与所述交流电源和所述电极装置连接，用于对所述交流电源进行整流。
可选地，还包括：降压滤波装置，与所述交流电源和所述电极装置连接，用于对所述交流电源的输出进行降压滤波。
可选地，所述电极装置包括第一接地电极和至少一个第一电极，所述第一电极与所述交流电源的第一输出端连接，所述第一接地电极与所述交流电源的第二输出端连接。
可选地，所述第一电极包括导体层和绝缘层，所述绝缘层至少部分覆盖所述导体层，所述绝缘层与所述待存储食物连接。
可选地，所述导体层的厚度为0.01mm-100mm。
可选地，所述电极装置还包括第二接地电极和至少一个第二电极，所述第二电极与所述交流电源的第一输出端连接，所述第二接地电极与所述交流电源的第二输出端连接，用于产生等离子体活性物。
可选地，所述等离子体活性物包括活性氮物质或者活性氧物质中的至少之一。
可选地，所述活性氮物质包括一氧化氮。
可选地，所述一氧化氮的浓度为1ppm-100ppm。
可选地，还包括高压电场控制装置，分别与所述交流电源和所述电极装置连接，用于控制所述交流电源输出的交流波形。
可选地，升压后的所述交流电源的电压范围为800-10000V。
可选地，所述整流装置的输出频率为50Hz-10kHz。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的食物保鲜系统，包括电极装置，与交流电源和待存储食物连接，用于形成高压电场区域，待存储食物放置于高压电场区域内。该保鲜系统中电极装置形成的电场可诱导待存储食物内部极性分子振动，能够有效缩短食材通过最大冰晶生长带的时间，减少细胞液渗漏，提高冷冻解冻品质，并且高压电场还能够提高待存储食物体内抗氧化酶活性，同时影响细胞膜的通透性，达到长期保鲜的功效，增加了待存储食物的存储时间。
2.本发明提供的食物保鲜系统，还包括升压装置，与所述交流电源和所述电极装置连接，用于对所述交流电源进行升压。交流电源经升压装置升压后输出的交流电压可以提高电极装置输出的高压电场场强，进一步延长待存储食物的保鲜存储时间。
3.本发明提供的食物保鲜系统，还包括整流装置，与所述交流电源和所述电极装置连接，用于对所述交流电源进行整流。该食物保鲜系统通过整流装置可输出不同的电压波形，根据需要设置不同的输出波形，进而得到不同的高压电场。整流装置可根据实际需要输出三种不同波形(正弦波、负半波和正半波)，整流输出波经电极装置后可形成三种电场(正弦电场、负电场和正电场)，负电场有利于提高抗氧化酶活性，正电场有利于抑菌，增加该系统的应用场合以及灵活性。
4.本发明提供的食物保鲜系统，还包括：与交流电源和电极装置连接的降压滤波装置，用于对交流电源的输出进行降压滤波。降压滤波装置可有效减小高压电流对接地造成的冲击，过滤高频杂波提高输出品质。同时可极大地增强第一电极输出的振动属性，人手在电极装置附近能明显感觉震感，可提高电场对待存储食物内部极性分子与酶的直接作用。
5.本发明提供的食物保鲜系统，电极装置包括第一接地电极和至少一个第一电极，第一电极与交流电源的第一输出端连接，第一接地电极与交流电源的第二输出端连接。这样在第一电极和第一接地电极之间形成高压电流具备很强的振动属性，直接影响食物内抗氧化酶(特别是金属酶)的活性与极性分子的运动；第一电极与第一接地电极之间形成类似电容的结构，对电场中食物发生静电诱导作用，食材表面正电荷与负电荷重新分布，形成极化；接地电极还可有效增强电场效用。
6.本发明提供的食物保鲜系统，第一电极包括导体层和至少部分覆盖导体层的绝缘层，导体层与交流电源连接，绝缘层与待存储食物连接。对第一电极做绝缘处理能够有效防止漏电，提高该系统的安全性。
7.本发明提供的食物保鲜系统，电极装置还包括第二接地电极和至少一个第二电极，第二电极与交流电源的第一输出端连接，第二接地电极与交流电源的第二输出端连接，用于产生等离子体活性物。这样在第二电极和第二接地电极之间形成高压电流放电，放电产生等离子体活性物质，通过等离子体产生外源性活性物质(主要为活性氮物质和活性氧物质)来改善抗氧化酶的活性，并且杀灭食物表体细菌病毒，延长食物的保鲜期。
8.本发明提供的食物保鲜系统，还包括高压电场控制装置，分别与交流电源和电极装置连接，用于控制交流电源输出的交流波形。通过高压电场控制装置选择输出不同的交流波形，进而经电极装置产生不同的电场，增加该系统使用的灵活性和广泛性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中食物保鲜系统的一个具体示例的示意图；
图2为本发明实施例中食物保鲜系统的另一个具体示例的示意图；
图3为本发明实施例中食物保鲜系统的电极装置的一个具体示例的示意图；
图4为本发明实施例中食物保鲜系统的第一电极的一个具体示例的示意图；
图5为本发明实施例中食物保鲜系统的第一电极的覆盖范围的一个具体示例的示意图；
图6为本发明实施例中食物保鲜系统的第一电极的覆盖范围的另一个具体示例的示意图；
图7为本发明实施例中食物保鲜系统的第一电极和第一接地电极的安装位置的一个具体示例的示意图；
图8为本发明实施例中食物保鲜系统的另一个具体示例的示意图；
图9为本发明实施例中食物保鲜系统的另一个具体示例的示意图；
图10为本发明实施例中食物保鲜系统的另一个具体示例的示意图；
图11为本发明实施例中食物保鲜系统的待存储食物放置位置的一个具体示例的示意图；
图12为本发明实施例中食物保鲜系统的另一个具体示例的示意图；
图13为本发明实施例中食物保鲜系统的整流装置的输出波形的示意图。
附图标记：
1、电极装置；11、第一接地电极；12、第一电极；13、第二接地电极；14、第二电极；2、交流电源；3、待存储食物；4、升压装置；5、整流装置；6、降压滤波装置；7、高压电场控制装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种食物保鲜系统，应用于食物保鲜，提高保鲜存储的时间，如图1所示，包括：电极装置1，与交流电源2和待存储食物3连接，用于形成高压电场区域，待存储食物3放置于高压电场区域内。待存储食物3可以与电极装置1直接接触，即直接放置于电极装置1上；也可以放置于电极装置1所形成的高压电场内的任一其它位置，本领域技术人员根据该实施例的描述，根据实际需要选择不同的待存储食物的放置位置。
在本实施例中，上述食物保鲜系统，如图2所示，还包括升压装置4和整流装置5。
升压装置4与交流电源2和整流装置5连接，用于对交流电源进行升压。在本实施例中，交流电源的电压值为220V频率为50Hz，升压装置4将电压值220V频率50Hz的交流电源进行升压，升压后的交流电源的电压值越高，经整流装置5后输出的高压电场的场强越大，由于不同的待存储食物所需的高压电场的最优场强不同，可根据实际待存储食物进行优化配置，选择合适的升压电压，得到较优的电场强度，如升压后的交流电源的优选电压范围为800-10000V；当然，在其它实施例中，升压后的交流电源的电压值根据需要合理设置即可，如设置为800V或者10000V等。在可替换实施例中，当交流电源的电压范围在800-10000V时，则无需升压装置4进行升压。本领域技术人员根据该实施例的描述，根据实际需要合理设置交流电源的输出电压范围以及是否需要升压装置。
在本实施例中，升压装置4可为线圈式升压装置(如升压变压器)或者电子式升压装置(如升压芯片)，根据需要合理设置即可。
整流装置5，与电极装置1连接，用于对升压后的交流电源进行整流。整流装置5包括全波整流模块、负半波整流模块或者正半波整流模块中的一种或者其任意组合。在本实施例中，整流装置5包括全波整流模块，全波整流模块可通过四个整流二极管构成，当然，在其它实施例中，全波整流模块还可以由其它电子器件构成，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS管)或者绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等，根据需要合理设置即可。一般情况下生命体的植物使用较低频率，非生命体的肉类使用较高频率，在本实施例中，整流装置5的输出频率优选范围为50Hz-10kHz，根据待存储食物选择合适的频率。全波整流后电极装置在正半周期内产生正电场，负半周期内产生负电场。细菌和真菌表面带负电荷，通过外界强加正电场释放正电荷，可以改变细胞壁的通透性，导致胞内物质溢出，发挥抑菌作用。负电场可以提高食物体内抗氧化酶(特别是金属酶)活性，有利于食材的鲜度保持。故将待存储食物放置于正负电场中，可以显著延长保鲜时间，增加存储时间。
在可替换实施例中，当交流电源的输出波形满足需要时，则无需整流装置5对交流电源进行整流。
电极装置1包括第一接地电极11和至少一个第一电极12，第一电极12与整流装置5的第一输出端连接，第一接地电极11与整流装置5的第二输出端连接。以应用于密闭空间中的电极装置的放置位置为例，如电冰箱，在本实施例中，图3为电极装置的一个具体示例的正视图，如图3所示，电极装置1包括第一接地电极11和两个第一电极12，两个第一电极12可层叠放置于冰箱内部；第一接地电极11可放置于冰箱内部的侧壁上，也可以放置于冰箱外壳上，还可以与冰箱的接地线连接。在可替换实施例中，电极装置也可以放置于非密闭空间内。本领域技术人员根据该实施例的描述，根据实际需要合理设置电极装置即可。
在本实施例中，第一电极12包括导体层和绝缘层，导体层与整流装置5连接，绝缘层至少部分覆盖导体层，绝缘层与待存储食物连接。导体层由导电材料构成即可，如金、银、铜、铁、铝、石墨等，导体层的厚度可以设置为0.01mm-100mm，可软可硬，并且大小不限，可以设置为5cm乘以5cm至200cm乘以200cm的正方形，具体大小、形状、材料以及厚度均可根据需要合理设置。对于硬的板状电极，外面可以直接用绝缘树脂封闭，封闭可以是全封闭，也可以是在树脂表面打上小孔防止人接触。对于软的电极板，可以直接使用热塑封或者冷塑封技术，进行封闭。
在本实施例中，如图4所示，导体层设置为厚度1mm、大小5mm乘5mm铜材料的硬的板状电极。绝缘层由绝缘材料构成即可，如树脂、塑料、泡沫等，绝缘层可以全部包裹导体层(全封闭)，也可以部分包裹导体层。在本实施例中，如图4所示，导体层的外面直接用绝缘树脂封闭并且在绝缘树脂表面打上小孔，小孔内露出导体层，为了防止人接触，提高食物保鲜系统的安全性和可靠性，小孔深度的优选范围为3mm-20mm。
在本实施例中，当第一电极12由一个第一电极单元(大小15cm*30cm)构成时，形成的高压电场区域可覆盖直径为3m(半径为1.5m)的球体空间，如图5所示；当第一电极分别由设置在3个相邻的不同平面上的三个第一电极单元构成时，形成的高压电场区域可覆盖3m*3m*3m的立体空间，如图6所示；当然，在其它实施例中，可根据待保鲜食物所需的存储空间合理设置第一电极的位置。
第一电极和第一接地电极的放置位置可以为任意可行位置，其中，优选的位置为第一电极与第一接地电极的直线距离不大于1.5m。在本实施例中，两者的设置位置，如图3所示，电极装置1包括第一接地电极11和两个第一电极12，第一电极12设置为板状，第一接地电极11设置为环状，第一电极设置于第一接地电极内，第一电极(内侧电极)与第一接地电极(外侧电极)之间的距离不超过1.5米，两个电极均做绝缘处理防止漏电，这样使得第一电极与第一接地电极之间形成类似电容的结构，对电场中食物发生静电诱导作用；食材表面正电荷与负电荷重新分布，形成极化；接地还可有效增强电场作用。在第一电极和第一接地电极之间形成电场，在本实施例中，如图3所示，待存储食物3放置于第一电极12上，当然，在其它实施例中，待存储食物3还可以放置于电场内的任意位置，根据需要合理设置即可。
第一电极12和第一接地电极11的放置位置还可以如图7所示。在其它实施例中，还可以在冷库天顶、地面或者四壁上分别布置第一电极和第一接地电极，使其两种不同种类的电极间形成电容结构。
在可替换实施例中，第一接地电极和第一电极可成对出现，即一个第一电极对应一个第一接地电极，不同的第一接地电极之间相互连接，不同的第一电极之间相互连接，本领域技术人员根据该实施例的描述，合理设置电极装置即可。
升压装置将交流电源220V市电升压至800V-10000V，然后经整流装置整流为频率为50Hz-10kHz的高压电，最后经电极装置形成高压电场，待存储食物放置于高压电场覆盖区域内。
植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用。在正常情况下，细胞膜对物质具有选择透过性能力，当植物体受到外界胁迫影响时，如高温、低温、干旱、盐渍或病原菌侵染后，细胞膜遭到破坏，通透性增大，从而使细胞内的电解质外渗，以致植物细胞浸提液的电导率增大。细胞膜表面有很多离子通道，高压电场下就像是一堵墙把离子通道堵住了，使细胞内部的离子不易进入细胞外部，同时也使细胞外部的离子不易进入细胞内部，从而防止电解质的外渗。将待存储食物包括青菜水果等植物放置于该系统中，通过高压电场(微电流)改善植物体内抗氧化酶(特别是金属酶)活性，同时影响植物的通透性，达到长期保鲜的功效；并且在高压电场(微电流)作用下，植物体内清除活性氧的相关酶，例如过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著提高，同时，其衰老产物也明显降低。
动物肉类在冷冻情况下，通过零下1℃到零下5℃的最大冰晶带时，生成大量锐角细微冰渣，从而造成细胞膜破损。其后，在解冻时，由于细胞膜受损，溢出细胞液无法重新渗入细胞，因此造成动物肉类在冷冻解冻后失水过多，肉质劣化严重等现象。将动物肉类放置于该系统中，利用高压电场中极性分子的复杂运动来解决肉品冷冻前后的品质劣化；极性分子(如水分子等)在交替高压电场中作用下发生复杂运动，相互之间发生摩擦，产生热对流，改善热传导交换效率；由于极性分子不断振动，因此在冻结过程中，形成的冰晶细小而圆润，减小对细胞膜的损害；同时，在解冻情况下，高压电场改善细胞膜的通透性，使溢出的细胞液重新被细胞吸收，减少血水损失。
上述食物保鲜系统，电极装置形成的电场可诱导待存储食物内部极性分子振动，能够有效缩短食材通过最大冰晶生长带的时间，减少细胞液渗漏，提高冷冻解冻品质，并且高压电场(微电流)还能够提高待存储食物体内抗氧化酶活性，同时影响细胞膜的通透性，达到长期保鲜的功效，增加了待存储食物的存储时间。
为了进一步增加高压电场强度，在上述食物保鲜系统的基础上，如图8所示，还包括：降压滤波装置6，与升压装置4和电极装置1连接，用于对升压后的交流电源进行降压滤波。在本实施例中，降压滤波装置6包括降压模块和滤波模块，降压模块可为现有技术中实现降压功能的降压芯片，滤波模块可为现有技术中实现滤波功能的滤波芯片，降压芯片和滤波芯片可根据实际需要选择合适的产品及型号。以电冰箱设置为例，如图9所示，降压滤波装置6的输出端与电极装置1中的第一接地电极11连接。降压滤波装置可有效减小高压电流对接地造成的冲击，过滤高频杂波提高输出品质。同时可极大地增强第一电极输出的振动属性，人手在电极装置附近能明显感觉震感，可提高电场对待存储食物内部极性分子与酶的直接作用。
为了进一步提高待存储食物体内抗氧化酶活性，并且杀灭表体细菌病毒，在上述食物保鲜系统的基础上，如图10所示，电极装置1还包括第二接地电极13和至少一个第二电极14，第二电极14与整流装置5的输入端连接，用于产生等离子体活性物。
第二电极14由导体材料构成，可以是金属，可以是石墨，也可以是水等，根据需要合理设置即可。第二电极14和第二接地电极13可以为针-针状电极、针-板状电极、板-板状电极、针-环装电极或者金属针-水电极等，在正负极之间激发产生等离子体，第二电极14和第二接地电极13可根据需要合理设置。第二接地电极13可以如图10所示为一个单独的接地电极，也可以与第一接地电极11连接共同接地，根据需要合理设置即可。
植物是有生命的组织，但与动物不同，其不具备传递体内组织间信息的神经系统，但是却能直接在外源信号的作用下直接进行信息传递。空气电离产生的等离子体活性物质可作为外源信号进入植物体后作为信使传递逆境信息，加快植物产生胁迫反应，增强存活能力。
在本实施例中，等离子体活性物可为活性氮物质或者活性氧物质。其中，活性氮物质(RNS)作为外源信号分子进入植物体内，能够有效诱导超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ASA-POD)活力的上升，延缓O2和H2O2的积累，有效缓解外界胁迫下植物中氧化物质的伤害，减少膜脂过氧化物(MDA)的产量，使叶片相对含水量提高；同时活性氮物质(RNS)参与气孔调控运动，能够诱导植物叶片的气孔孔径变小，降低蒸腾作用。活性氧物质(ROS)具有极其强大的氧化作用，一方面可有效地杀灭植物表面细菌病毒，另一方面可以有效清除催熟气体乙烯，延长植物的存放期限。当然，在其它实施例中，等离子体活性物还可以为活性硫物质，根据需要合理选择即可。
在本实施例中，活性氮物质(RNS)可为一氧化氮(NO)，NO可以有效提高植物的抗逆性；当然，活性氮物质还可以包括二氧化氮，氮原子，过氧亚硝酸根(ONOO-)等分子或离子，根据需要合理设置即可。
在本实施例中，待存储食物所放置空间内的一氧化氮的优选浓度为1ppm-100ppm，浓度太低可能效果不明显，浓度太高可能会产生副作用对植物造成伤害。
图11为本实施例提供的第一电极和食物存放位置的一个具体示例的示意图，如图11所示，第一电极包括两个，一个电极与整流装置输出的正半周期内的正电压连接，称为正电极；另一个电极与整流装置输出的负半周期内的负电压连接，称为负电极。1)青菜水果等植物放置于正电荷板(接触植物)；2)负电荷无需接触蔬菜水果(可按照1.5米规则布置)；3)正负电极可交替工作也可同时工作。
为了便于高压正电场和高压负电场的切换，在上述食物保鲜系统的基础上，如图12所示，还包括：高压电场控制装置7，分别与整流装置5和电极装置1连接，用于控制整流装置5输出的整流波形。整流装置5可以输出三种波形，如图13所示，波形(a)为正弦波形，产生正弦电场，在保鲜与杀菌之间取得平衡；波形(b)为负半周期波形，产生负电场，有利于保鲜；波形(c)为正半周期波形，产生正电场，有利于抑菌。在本实施例中，高压电场控制装置7可以为自动控制开关，即通过开关将整流装置与电极装置连接，开关的开启和闭合可通过单片机控制。本领域技术人员根据该实施例的描述，可以采用现有技术中其它的控制装置来实现高压电场的切换控制。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。