專利名稱：一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及果蔬冰溫貯藏保鮮領(lǐng)域，具體涉及一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，及其果蔬活組織過冷點、冰點的測量方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有果蔬保鮮技術(shù)主要采用化學(xué)藥劑和冷凍兩種方法。采用化學(xué)藥劑保鮮會造成污染，給人類健康帶來危害，且保鮮期短。冷凍保鮮，是將果蔬置于采用某種設(shè)備制冷、可人為控制和保持穩(wěn)定低溫的環(huán)境里，以保持果蔬新鮮。臨界冰溫貯藏可以最大限度地抑制果蔬的生命活動，控制果蔬的衰老進程，被認為是一種較好的果蔬貯藏保鮮方法，果蔬的冰點溫度是確定其適宜貯藏溫度的主要參考條件之一。所以，在采用臨界冰溫貯藏時，需要事先知道果蔬的過冷點和冰點，然而不同的果蔬其過冷點、冰點均不相同，所以在對果蔬采用冷凍保鮮前，需要測量出果蔬的過冷點、冰點。
果蔬活組織與死組織的冰點是不同的，活組織結(jié)冰時，首先在細胞間隙形成冰晶， 冰結(jié)晶的擴大要依靠細胞內(nèi)部的水分向外滲透，而由于細胞原生質(zhì)遇冷收縮，會阻礙水分通過，所以結(jié)冰比較困難，同時活組織呼吸要放出一部分熱，這也使冰點有所下降；果蔬死組織中原生質(zhì)已經(jīng)變性，水分可以在細胞間自由通過，因此，凍結(jié)只是單純的物理過程，果蔬死組織的冰點僅決定于溶液的濃度。
現(xiàn)有技術(shù)中，為了得到果蔬組織的冰點，有人直接用熱電偶插入果蔬組織內(nèi)部，放入-40°C低溫冷凍箱中進行降溫，但是，由于果蔬個體差異，體積較大的果蔬降溫速率很慢， 其實驗周期也很長，不容易測量冰點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、 成本低廉、可以很方便地測量各種果蔬活組織過冷點、冰點，同時還提供了果蔬活組織過冷點、冰點的測量方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，包括恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋，所述恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋均是提供恒溫環(huán)境的循環(huán)水系統(tǒng)，所述恒溫水浴箱的循環(huán)水系統(tǒng)和恒溫水浴鍋的循環(huán)水系統(tǒng)相聯(lián)通，恒溫水浴鍋的底部置有銅板底座，該銅板底座上面置有半導(dǎo)體制冷片，所述半導(dǎo)體制冷片由一穩(wěn)壓電源供電，所述半導(dǎo)體制冷片在通電后上表面變?yōu)槔涿?，下表面變?yōu)闊崦?，且所述冷面和熱面的溫差是固定的，該半?dǎo)體制冷片的上面置有一由絕熱材料制成的果蔬樣品槽，所述果蔬樣品槽內(nèi)盛放果蔬樣品，所述果蔬樣品槽上面置有一由絕熱材料制成的上蓋，所述果蔬樣品槽內(nèi)置有T型熱電偶，該T型熱電偶連接一數(shù)據(jù)采集儀，該T型熱電偶測量果蔬樣品的上表面、下表面溫度的變化，并由所述數(shù)據(jù)采集儀采集，該數(shù)據(jù)采集儀將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸給一計算機進行處理。
進一步，所述半導(dǎo)體制冷片的熱面和銅板底座之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
進一步，所述半導(dǎo)體制冷片的冷面附有一鋁箔，
進一步，所述半導(dǎo)體制冷片的冷面和鋁箔之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
進一步，所述果蔬樣品的大小、形狀和果蔬樣品槽的大小、形狀相匹配，且所述果蔬樣品和果蔬樣品槽之間無空隙。
進一步，所述銅板底座、半導(dǎo)體制冷片、果蔬樣品槽和上蓋均置于所述恒溫水浴鍋內(nèi)。
進一步，所述數(shù)據(jù)采集儀采用FLUKE數(shù)據(jù)采集儀。
進一步，所述半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)一開關(guān)。
一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其測量方法包括如下步驟
(1)首先，將恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋打開，并將溫度設(shè)置到15°C，以保證銅板底座和恒溫水浴鍋內(nèi)部的環(huán)境保持在15°C的恒溫；
(2)打開開關(guān)，根據(jù)不同的半導(dǎo)體制冷片的功率要求調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出功率；
(3)將果蔬樣品根據(jù)要求切成固定尺寸放入果蔬樣品槽中，果蔬樣品與果蔬樣品槽的大小、厚度相同，且果蔬樣品和果蔬樣品槽之間無空隙；
(4)將數(shù)據(jù)采集儀設(shè)定為TS采集一個溫度數(shù)據(jù)(T > OS)，并將數(shù)據(jù)采集儀實時采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上進行監(jiān)控，當(dāng)果蔬樣品溫度與恒溫水浴鍋中設(shè)定的溫度一致后，打開開關(guān)，半導(dǎo)體制冷片通電后迅速降溫，T型熱電偶實時記錄果蔬樣品的溫度變化， 數(shù)據(jù)采集儀實時采集數(shù)據(jù)并傳輸給計算機，經(jīng)過計算機處理就可以看到果蔬樣品的降溫曲線，進而得到過冷點、冰點的數(shù)據(jù)。
進一步，所述步驟(3)中可根據(jù)果蔬種類的不同，自行調(diào)整果蔬樣品的尺寸，同時果蔬樣品槽的尺寸也應(yīng)隨之改變。
有益效果本發(fā)明中果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置及其測量方法，可測試各種果蔬活組織的過冷點和冰點，適用范圍很廣；具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，操作方便的優(yōu)點； 在測量時，外界環(huán)境影響小，降溫速率快，大大縮短測量所用時間。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為本發(fā)明中測量裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中一個實施例的降溫曲線圖。
圖中1.恒溫水浴箱；2.恒溫水浴鍋；3.半導(dǎo)體制冷片；4.銅板底座；5.穩(wěn)壓電源；6. T型熱電偶；7.數(shù)據(jù)采集儀；8.計算機；9.鋁箔；10.果蔬樣品槽；11.上蓋；12.導(dǎo)熱硅脂；13.開關(guān)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，圖中包括恒溫水浴箱1、恒溫水浴鍋2，恒溫水浴箱1、恒溫水浴鍋2均是提供恒溫環(huán)境的循環(huán)水系統(tǒng)，恒溫水浴箱1的循環(huán)水系統(tǒng)和恒溫水浴鍋2的循環(huán)水系統(tǒng)相聯(lián)通。恒溫水浴鍋2內(nèi)置有銅板底座4、半導(dǎo)體制冷片3、果蔬樣品槽10和上蓋11，使果蔬樣品周圍環(huán)境的溫度恒定。
銅板底座4置于恒溫水浴鍋2的底部，銅板底座4上面置有半導(dǎo)體制冷片3。半導(dǎo)體制冷片3由一穩(wěn)壓電源5供電，并由開關(guān)13控制電路的開閉。打開開關(guān)13，在半導(dǎo)體制冷片3在通電后上表面變?yōu)槔涿?，下表面變?yōu)闊崦?，且冷面和熱面的溫差是固定的。冷面為了降到更低的溫度，熱面也要隨之降溫，半導(dǎo)體制冷片3的熱面緊貼于銅板底座4上，利用恒溫水浴箱1中的循環(huán)水給銅板底座4降溫。同時，為了保證半導(dǎo)體制冷片3的熱面與銅板底座4之間有良好的熱交換，在半導(dǎo)體制冷片3的熱面和銅板底座4之間涂有導(dǎo)熱硅脂12。半導(dǎo)體制冷片3的冷面附有鋁箔9，半導(dǎo)體制冷片3的冷面和鋁箔9之間也涂有導(dǎo)熱硅脂12，以保證半導(dǎo)體制冷片3冷面的溫度均勻。
果蔬樣品槽10、上蓋11均是由絕熱材料制成，果蔬樣品槽10內(nèi)盛放果蔬樣品，果蔬樣品的大小、形狀、厚度和果蔬樣品槽的大小、形狀、厚度相匹配，且果蔬樣品填滿果蔬樣品槽10，果蔬樣品和果蔬樣品槽10之間無空隙。果蔬樣品按照固定尺寸切好后放入果蔬樣品槽10中，再放置于半導(dǎo)體制冷片3的冷面上，再蓋上上蓋11。
果蔬樣品槽內(nèi)置有T型熱電偶6，T型熱電偶6用來測量果蔬樣品的上表面、下表面的溫度變化，T型熱電偶6連接數(shù)據(jù)采集儀7，數(shù)據(jù)采集儀7采用FLUKE數(shù)據(jù)采集儀。T型熱電偶6測量果蔬樣品的上表面、下表面溫度的變化，并由數(shù)據(jù)采集儀7采集溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集儀7將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸給計算機8進行數(shù)據(jù)處理，并在計算機8的顯示屏上顯示數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，供試驗者查看。
在傳熱學(xué)基本理論的指導(dǎo)下，放置果蔬樣品的果蔬樣品槽是由絕熱材料制成，于是在一定條件下可以把果蔬樣品看作半無限大平板，與半導(dǎo)體制冷片接觸的表面溫度一致，半導(dǎo)體制冷片給予恒定的冷量，冷量沿著果蔬樣品的徑向方向延伸，進行熱交換。
邊界條件為第二類邊界條件，在時間間隔W，τ]內(nèi)半無限大平板表面與外界的換熱量(亦即半無限大平板內(nèi)的導(dǎo)熱量)
通過任意截面χ處的熱流密度
權(quán)利要求
1.一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，包括恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋，所述恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋均是提供恒溫環(huán)境的循環(huán)水系統(tǒng)，所述恒溫水浴箱的循環(huán)水系統(tǒng)和恒溫水浴鍋的循環(huán)水系統(tǒng)相聯(lián)通，恒溫水浴鍋的底部置有銅板底座，該銅板底座上面置有半導(dǎo)體制冷片，所述半導(dǎo)體制冷片由一穩(wěn)壓電源供電，所述半導(dǎo)體制冷片在通電后上表面變?yōu)槔涿?，下表面變?yōu)闊崦?，且所述冷面和熱面的溫差是固定的，該半?dǎo)體制冷片的上面置有一由絕熱材料制成的果蔬樣品槽，所述果蔬樣品槽內(nèi)盛放果蔬樣品，所述果蔬樣品槽上面置有一由絕熱材料制成的上蓋，所述果蔬樣品槽內(nèi)置有T型熱電偶，該T型熱電偶連接一數(shù)據(jù)采集儀，該T型熱電偶測量果蔬樣品的上表面、下表面溫度的變化，并由所述數(shù)據(jù)采集儀采集，該數(shù)據(jù)采集儀將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸給一計算機進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷片的熱面和銅板底座之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷片的冷面附有一鋁箔，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷片的冷面和鋁箔之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述果蔬樣品的大小、形狀和果蔬樣品槽的大小、形狀相匹配，且所述果蔬樣品和果蔬樣品槽之間無空隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述銅板底座、半導(dǎo)體制冷片、果蔬樣品槽和上蓋均置于所述恒溫水浴鍋內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集儀采用FLUKE數(shù)據(jù)采集儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)一開關(guān)。
9.一種如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其測量方法包括如下步驟(1)首先，將恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋打開，并將溫度設(shè)置到15°C，以保證銅板底座和恒溫水浴鍋內(nèi)部的環(huán)境保持在15°C的恒溫；(2)打開開關(guān)，根據(jù)不同的半導(dǎo)體制冷片的功率要求調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出功率；(3)將果蔬樣品根據(jù)要求切成固定尺寸放入果蔬樣品槽中，果蔬樣品與果蔬樣品槽的大小、厚度相同，且果蔬樣品和果蔬樣品槽之間無空隙；(4)將數(shù)據(jù)采集儀設(shè)定為TS采集一個溫度數(shù)據(jù)(T> OS)，并將數(shù)據(jù)采集儀實時采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上進行監(jiān)控，當(dāng)果蔬樣品溫度與恒溫水浴鍋中設(shè)定的溫度一致后， 打開開關(guān)，半導(dǎo)體制冷片通電后迅速降溫，T型熱電偶實時記錄果蔬樣品的溫度變化，數(shù)據(jù)采集儀實時采集數(shù)據(jù)并傳輸給計算機，經(jīng)過計算機處理就可以看到果蔬樣品的降溫曲線， 進而得到過冷點、冰點的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于，所述步驟(3)中可根據(jù)果蔬種類的不同，自行調(diào)整果蔬樣品的尺寸，同時果蔬樣品槽的尺寸也應(yīng)隨之改變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種果蔬活組織過冷點、冰點的測量裝置包括恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋，所述銅板底座、半導(dǎo)體制冷片、果蔬樣品槽和上蓋均置于所述恒溫水浴鍋內(nèi)，所述半導(dǎo)體制冷片由一穩(wěn)壓電源供電，所述果蔬樣品槽內(nèi)置有T型熱電偶，該T型熱電偶連接一數(shù)據(jù)采集儀，該數(shù)據(jù)采集儀將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸給一計算機進行處理。測量方法如下首先，將恒溫水浴箱、恒溫水浴鍋打開，并將溫度設(shè)置到15℃；然后，根據(jù)不同半導(dǎo)體制冷片的功率要求調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出功率；將果蔬樣品根據(jù)要求切成固定尺寸放入果蔬樣品槽中；將數(shù)據(jù)采集儀實時采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上進行監(jiān)控，本發(fā)明適用范圍很廣；具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，操作方便的優(yōu)點，縮短測量時間。
文檔編號G01N25/04GK102520002SQ20111044277
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者盧佳華, 張敏, 車貞花, 陳健華 申請人:上海海洋大學(xué)