电晕放电低温等离子体装置、荔枝保鲜装置及保鲜方法与流程

本发明涉及果蔬保鲜领域，特别涉及一种电晕放电低温等离子体装置、荔枝保鲜装置及保鲜方法。

技术背景

荔枝采后品质发生急剧变化，具体包括果皮褐变、失水干瘪、口感变差等，这种变化在离开树枝的瞬间就会发生，主要是由于荔枝离开树枝后，果皮的保护作用下降、自身代谢愈发旺盛及微生物的侵扰。根据市场调查，影响荔枝销售的首要因素就是果皮褐变。根据科学研究，褐变的发生主要与多酚氧化酶(ppo)和过氧化物酶(pod)相关。低温等离子体技术在抑制褐变方面具有独特的优势，通过低温等离子体作用于荔枝表面，使果皮中的ppo和pod发生不可逆的结构改变，从根本上解决酶促褐变的问题。此外，低温等离子体技术还能降解乙烯，抗软化和木质化，杀灭微生物，除臭和去除农业残留物。

目前常用的荔枝保鲜技术为低温贮藏以及在低温的基础上结合气调保鲜、化学保鲜等技术方法。低温贮藏需要大型的冷库设备，耗能多、占地面积大；气调保藏需要额外的气体调节装置和多个检测设备，成本高且不稳定；化学生物保鲜剂则会导致不良气味和化学残留物而影响鲜果品质，更重要的是，以上技术不能快速实现荔枝离开枝头的瞬间进行保鲜处理。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明提供一种电晕放电低温等离子体装置。

本发明还提供一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜装置。

本发明还提供一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种电晕放电低温等离子体装置，包括：放电区、变压器和脉冲电源，其中：放电区由多个并列并联的结构相同的柱状空间组成，每个柱状空间最外层结构为空心柱状玻璃管，低压网状电极紧贴空心柱状玻璃管内壁，柱状空间正中心为一根高压线状电极，空心柱状玻璃管两端由盖板封闭，盖板上留有气孔；放电区每个柱状空间的高压线状电极通过电极引出线与变压器、脉冲电源一端相连，而每个柱状空间的低压网状电极通过电极引出线与变压器、脉冲电源另一端相连，形成闭合回路。

优选地，脉冲电源输出电压为0-15kv，脉宽为1-20μs，频率为10-50khz的微秒脉冲电源。

优选地，空心柱状玻璃管外径为40mm，内径为30mm，长度为150mm；低压网状电极的网孔径为3mm，长度为130mm，厚度为1mm；高压线状电极外径为0.5mm，长度为150mm。

优选地，低压网状电极与高压线状电极材料为钢或黄铜。

优选地，放电区由三个并列并联的结构相同的柱状空间组成，每个柱状空间之间的距离为10mm。

优选地，电晕放电低温等离子体装置的工作原理为：启动脉冲电源后，通过气孔进入放电区柱状空间的空气在高压线状电极、低压网状电极附近发生电离，产生高能活性粒子，随后高能活性粒子通过气孔逐步扩散并与荔枝接触，实现荔枝保鲜。

优选地，电晕放电等离子体装置的电压范围为0-15kv，频率控制为10-50khz，功率控制在50-500w；电晕放电等离子体装置处理8-10min达到良好的荔枝保鲜效果。

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜装置，包括：保鲜容器和电晕放电低温等离子体装置，保鲜容器包括容器体和容器盖，容器盖搭载电晕放电低温等离子体装置，容器体与容器盖卡扣式闭合；

容器体上端沿着容器周围分布一个或多个立方体凸起，用于与容器盖卡扣式闭合；

容器盖为双层中空结构，两层之间由带孔的塑料板分隔，塑料板可以拆卸；上层用于存放脉冲电源、变压器、下层用于存放放电区，孔用于放置电极引出线；容器盖上端有开口用于电源更换；容器盖外部下端周围在与容器体的立方体凸起相应位置设置卡扣，卡扣用于与容器体卡扣式闭合。

优选地，保鲜容器包括：保鲜桶、保鲜箱、保鲜盒。

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜桶，包括：桶体、等离子体发生装置以及桶盖；

桶体为圆柱体，桶体上端沿着圆周分布一个或多个立方体凸起，用于与桶盖卡扣式闭合；

桶盖为双层中空结构，两层之间由带孔的塑料板分隔，塑料板可以拆卸；上层用于存放脉冲电源、变压器、下层用于存放放电区，孔用于放置电极引出线；桶盖上端有开口用于电源更换；桶盖外部下端沿着圆周在与桶体的立方体凸起相应位置设置卡扣，用于与桶体卡扣式闭合。

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜方法，包括：

(1)将荔枝置于容器体中，盖上搭载有电晕放电低温等离子体装置的容器盖；

(2)启动容器盖中的电晕放电等离子体设备，设置电晕放电等离子体装置的电压范围为0-15kv，频率控制为10-50khz，功率控制在50-500w，对荔枝样品处理8-10min，实现荔枝保鲜。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明采用电晕放电产生低温等离子体，能量效率较高，产生的自由基活性高、放电区域大、压力损失小。本发明电晕放电低温等离子体装置为并联式电晕放电等离子体装置，占地小，处理面积广。

(2)本发明使用空气作为等离子体激发气源，获得的等离子体氧化活性成分分布在密封的容器中，可对荔枝进行全面有效地保鲜。在荔枝保鲜方面等离子体处理具有独特的优势，可以不可逆转地钝化引起荔枝褐变的酶，解决影响荔枝销售的首要问题——变色。此外，低温等离子体技术还能降解乙烯，抗软化和木质化，杀灭微生物，除臭和去除农业残留物，进一步加强了荔枝保鲜的效果。

(3)本发明方便移动，能够实现随时随地进行处理，传统保鲜设备一般体型较大、不方便移动，只能在指定的场所进行处理。

(4)本发明运行成本低。采用脉冲式电源，对荔枝间歇处理，温和节能；等离子体采用常压空气激发模式，无需额外抽真空或使用食品级工业标准气体，降低用户使用成本和使用门槛。

(5)本发明成本较高的容器盖可以配置多个容器体，无需容器盖、容器体一一对应使用，增加处理量的同时降低购买成本。

(6)本发明方法在传统低温保鲜的基础上，结合低温等离子体保鲜，能够使荔枝的货架期延长2-3天。

(7)低温等离子体技术作为一种安全、绿色新型非热加工技术，在荔枝源头保鲜领域具有广大的应用前景。本发明的低温等离子体保鲜装置可运用到林间地头，实现源头锁鲜，助力农民增收。

附图说明

图1为本发明一个实施例中电晕放电低温等离子体装置结构示意图之一。

图2为本发明一个实施例中电晕放电低温等离子体装置结构示意图之二。

图3为本发明一个实施例中电晕放电低温等离子体保鲜桶示意图之一。

图4为本发明一个实施例中电晕放电低温等离子体保鲜桶示意图之二。

图5为本发明一个实施例中荔枝褐变指数bi变化情况。

图6为本发明一个实施例中荔枝过氧化物酶、多酚氧化酶酶活变化情况。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种电晕放电低温等离子体装置为并联式电晕放电等离子体装置。如图1、2所示，包括：放电区9、变压器10、脉冲电源11，放电区9由多个并列并联的结构相同的柱状空间组成，每个柱状空间最外层结构为空心柱状玻璃管，低压网状电极14紧贴空心柱状玻璃管内壁，柱状空间正中心为一根高压线状电极7，空心柱状玻璃管两端由盖板15封闭，盖板15上留有气孔8。放电区9每个柱状空间的高压线状电极7通过电极引出线6与变压器10、脉冲电源11一端相连，而每个柱状空间的低压网状电极14通过电极引出线6与变压器10、脉冲电源11另一端相连，形成闭合回路。

在一个优选的实施例中，放电区9由三个并列并联的结构相同的柱状空间组成，每个柱状空间之间的距离为10mm。

脉冲电源输出电压为0-15kv，脉宽为1-20μs，频率为10-50khz的微秒脉冲电源。

空心柱状玻璃管外径为40mm，内径为30mm，长度为150mm。低压网状电极的网孔径为3mm，长度为130mm，厚度为1mm。高压线状电极外径为0.5mm，长度为150mm。

低压网状电极与高压线状电极材料均为钢或黄铜。盖板材料为聚乙烯或聚丙烯。

电晕放电低温等离子体装置的工作原理为：启动脉冲电源11后，通过气孔8进入放电区9柱状空间的空气在高压线状电极7、低压网状电极14附近发生电离，产生高能活性粒子，随后高能活性粒子通过气孔8逐步扩散并与荔枝接触，通过低温等离子体作用于荔枝表面，使果皮中的ppo和pod发生不可逆的结构改变，从根本上解决酶促褐变的问题，同时，还能降解乙烯，抗软化和木质化，杀灭微生物，除臭和去除农业残留物，发挥保鲜作用。

在一个实施例中，电晕放电等离子体装置的电压范围为0-15kv，频率控制为10-50khz，功率控制在50-500w。电晕放电等离子体装置处理8-10min可以达到良好的荔枝保鲜效果。

实施例2

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜装置，包括：保鲜容器和电晕放电低温等离子体装置，保鲜容器包括容器体和容器盖，容器盖搭载电晕放电低温等离子体装置，容器体与容器盖卡扣式闭合。

容器体上端沿着容器周围分布一个或多个立方体凸起，优选为四个立方体凸起，用于与容器盖卡扣式闭合。

容器盖为双层中空结构，两层之间由带孔的塑料板分隔，塑料板可以拆卸。上层用于存放脉冲电源、变压器、下层用于存放放电区，孔用于放置电极引出线。容器盖上端有开口用于电源更换。容器盖外部下端周围在与容器体的立方体凸起相应位置设置卡扣，卡扣用于与容器体卡扣式闭合。

保鲜容器包括保鲜桶、保鲜箱、保鲜盒等。

在一个优选的实施例中，保鲜容器为保鲜桶。一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜桶，如图1-4所示，包括：桶体2、等离子体发生装置以及桶盖1。

桶体2为圆柱体，桶体2上端沿着圆周分布一个或多个立方体凸起4，优选为四个立方体凸起，用于与桶盖1卡扣式闭合。桶体为绝缘材料，优选为聚乙烯或聚丙烯材料。

桶盖1为双层中空结构，两层之间由带孔12的塑料板13分隔，塑料板13可以拆卸。上层用于存放脉冲电源11、变压器10、下层用于存放放电区9，孔12用于放置电极引出线6。桶盖1上端有开口5用于电源更换。桶盖外部下端沿着圆周在与桶体的立方体凸起相应位置设置卡扣3，用于与桶体2卡扣式闭合。

实施例3

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜方法，包括：

(1)将荔枝置于容器体中，盖上搭载有电晕放电低温等离子体装置的容器盖；

(2)启动容器盖中的电晕放电等离子体设备，设置电晕放电等离子体装置的电压范围为0-15kv，频率控制为10-50khz，功率控制在50-500w，对荔枝样品处理8-10min，可实现荔枝源头保鲜，可以延长荔枝货架期2-3天。

实施例4

一种电晕放电低温等离子体荔枝保鲜方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜采摘的荔枝保鲜桶体中，盖上搭载有电晕放电低温等离子体装置的桶盖；

(2)启动桶盖中的电晕放电低温等离子体装置，设置电晕放电低温等离子体装置的电压为10kv，频率控制为20khz，功率控制在100w，对荔枝样品处理10min。

荔枝保鲜实验：将上述的电晕放电低温等离子体荔枝保鲜桶组装完成后，选取一定量的新鲜荔枝作为对照组，选取等量的新鲜荔枝作为实验组，实验组的荔枝在20khz、10kv条件下放于保鲜桶中处理10min，对照组不进行任何处理，将两组荔枝置于常温下，采用分级法统计果皮褐变指数，荔枝褐变分级标准：一级果为全红；二级果为果实表面出现轻度褐变，而果表面红色面积仍多于果皮表面积的3/4；三级果为中度褐变，褐变面积和鲜红面积基本各占果表面一半；四级果为重度褐变果，果实表面基本被褐变面积所占，红色面积不足果皮表面积的1/4；五级果为全褐。褐变指数bi＝σ(褐变级数×各级褐变果数)/调查果实总数。bi值越高表示褐变情况越严重。如图5所示发现：对照组荔枝bi值随时间升高比较剧烈，而实验组bi值随时间升高比较缓慢，可以证明电晕放电低温等离子体荔枝保鲜桶能够有效抑制荔枝褐变，实现荔枝源头保鲜。

实施例5

本实施例采用的荔枝保鲜方法与实施例1同。具体包括以下步骤：

(1)将新鲜采摘的荔枝保鲜桶体中，盖上搭载有电晕放电低温等离子体装置的桶盖；

(2)启动桶盖中的电晕放电低温等离子体装置，设置电晕放电低温等离子体装置的电压为10kv，频率控制为20khz，功率控制在100w，对荔枝样品处理10min。

荔枝表皮酶活变化实验：将上述的电晕放电低温等离子体荔枝保鲜桶组装完成后，选取一定量的新鲜荔枝作为对照组，选取等量的新鲜荔枝设置5个实验组。实验组的荔枝分别在20khz、10kv条件下放于低温等离子体保鲜桶中处理2、4、6、8、10min。测定对照组和实验组过氧化物酶、多酚氧化酶的酶活力。如图6所示，结果发现处理8min时，过氧化物酶已失活；处理10min时，多酚氧化酶已失活，可以证明低温等离子体能够有效抑制荔枝过氧化物酶、多酚氧化酶的活性，实现荔枝源头保鲜。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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