CN101036482A - 果蔬保鲜用一氧化氮发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：包括依次相连接的气泵、洁净空气过滤装置、流量控制器，位于电磁屏蔽包复体内的等离子放电反应腔体，在这个等离子放电反应腔体中，安装有一对与高压脉冲发生器相连接的电极；等离子放电反应腔体的输出端连接有净化器。该装置避免了使用高压NO气瓶及氮气、氧气高压气瓶，直接以大气中的空气为原料，通过调控高频高压脉冲的一系列放电条件，使高频放电过程中能够产生极高浓度的NO(0～1800μL/L，气体流速3L/min)，其产量远高于目前所知放电***，并且产生的NO2有害气体相对较少，其NO/NO2比例较低。
Description
技术领域
本发明属于果蔬保鲜用仪器设备，特别涉及一种用于果蔬保鲜的一氧化氮(NO)发生装置。
背景技术
自1996年以色列植物学家Leshem首次发现植物体内一氧化氮(NO)合成以来，NO就引起了植物生理学界的关注。迄今为止人们已经发现它对植物的呼吸、光形态、种子萌发、叶片生长、气孔运动等生理过程都有作用。1997年，Leshem等通过对园艺产品的研究发现，果实采后可以产生NO，随着果实的成熟和衰老，组织内NO的水平逐渐降低，乙烯的水平逐渐升高。进一步研究证实，植物体可以通过提高NO的合成，抑制乙烯的合成或降低组织对乙烯的敏感度从而延缓组织的成熟衰老。最新研究显示，对一些园艺作物如香蕉、番茄、柿、鳄梨、柑橘、蘑菇等采用低浓度NO(1～10μL/L)熏蒸处理，果蔬内源乙烯受到抑制，成熟和衰老有所延缓，与对照相比较货架期可延长50％～150％。尽管NO处理果蔬取得了一定的成功，但是如何在果蔬保鲜操作中高效率制取NO并用于果蔬保鲜目前仍属空白。
目前应用于果蔬保鲜的一氧化氮气体，通常采用高压气瓶稀释法或采用化学合成办法。这两种办法分别存在着各自的缺点。对于采用高压气瓶稀释方法，在实际生产过程中，很可能发生以下问题：1、高压气瓶贮存、运输、操作的复杂性及安全性问题，特别不适合中国广大农村果蔬产地使用；2、成本高。高压气体用于果蔬保鲜属于消耗性产品，目前仅可在一些科技力量较强的大中城市购买，在果蔬产地不易补充，造成采用一氧化氮保鲜方法的成本较高。而对于采用化学合成方法，则存在以下问题：1、化学反应的操作安全性问题。对于目前中国果蔬生产者来讲，掌握一定的化学操作知识尚存在困难；2、发生***的成本较高。一些药品价格较高及所需的设备成本较高；3、反应副产物处理成本较高，存在造成环境污染的可能。化学反应过后产生的大量废液处理成本较高，一些农民为节约成本可能直接倾倒废液，将直接污染环境。
因此，设计一种操作简便、能够随时产生并且不需存贮的低成本一氧化氮发生装置，已经成为果蔬保鲜产业急待解决的问题。
从1999年开始，日本学者Namihira和Akiyama以干燥空气或采用纯氮气及氧气为原料，采用直流高压脉冲放电的方法合成一氧化氮。他们采用直流脉冲，以火花间隙开关(spark gapswitch)控制脉冲频率，其脉冲振荡频率为1.25×106Hz，在1L/min流速下，产生了300μL/L一氧化氮，其中产生了较高的二氧化氮(NO2)有害气体，其NO2/(NO+NO2)约为25％。可见，其固有缺点有：1、采用完全干燥空气，对于实际生产是不可能实现的；2、采用纯氮气及氧气，造成使用中仍不能摆脱高压气瓶，不利于农村产地推广；3、NO产量过低，无法处理大量果蔬产品。4、NO2/(NO+NO2)比例过高，会对果蔬采后生理造成不利影响。5、成本高，该***无法摆脱氮气氧气测量***，无法实现低成本使用。
发明内容
本发明的目的是要提供一种果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，避免了使用高压NO气瓶及氮气、氧气高压气瓶，直接以大气中的空气为原料，通过调控高频高压脉冲的一系列放电条件，使高频放电过程中能够产生极高浓度的NO(0～1800μL/L，气体流速3L/min)，其产量远高于目前所知放电***，并且产生的NO2有害气体极少，其NO/NO2比例极低。
本发明是这样构成的：包括依次相连接的气泵、洁净空气过滤装置、流量控制器，位于电磁屏蔽包复体内的等离子放电反应腔体，在这个等离子放电反应腔体中，安装有一对与高压脉冲发生器相连接的电极；等离子放电反应腔体的输出端连接有净化器。
本发明直接以空气为原料，产生用于果蔬保鲜的NO气体，因此使用方便，无需贮存，操作方便，经济实用，特别适合中国广大农村果蔬产地使用。在市电220V条件下，产生的NO浓度在0～1800μL/L内，放电时产生的NO2约占(NO+NO2)的8％，经副产物吸收***净化器处理，可完全除去NO2气体，本发明集NO发生***、NO2***及气体监测***于一体，体积小，成本低，移动使用方便。
附图说明
图1本发明的***装置示意图。
图2高频脉冲发生器示意图。
图3净化器简图。
图1中1、高压脉冲发生器；2、载气；3、流量控制器；4、等离子放电反应腔体；5、尖端电极；6、平端电极；7、净化器；8、气体检测器；9、产物气体；10、气泵；11、洁净空气过滤装置；12、容器；13、进气管；14、输气管；15、两容器之间的连接管。
具体实施方式
本发明包括依次相连接的气泵10、洁净空气过滤装置11、流量控制器3，位于电磁屏蔽包复体内的等离子放电反应腔体4，在这个等离子放电反应腔体中，安装有一对与高压脉冲发生器1相连接的电极；等离子放电反应腔体的输出端连接有净化器7。
上述等离子放电反应腔体4是由具有耐热耐腐蚀的特氟龙材料制作的管，管外包覆接地的金属膜以实现电磁屏蔽，管内的电极结构为由尖端电极5和平端电极6所组成的尖端—平端电极结构，材料均为钨钢，尖端电极5是将钨钢材料加工成顶端60°的尖端，电极间距可在0～1cm内任意调节，洁净空气由气泵提供，经洁净空气过滤装置11、流量控制器3进入等离子放电反应腔体，气体流速可在0～5L/min随意调节；净化器7采用化学方法吸收产物气体中的NO2；气体检测器8采用电化学方法，可分析产物气体中的NO、NO2及O2，该部件为可选部件，主要用于分析经等离子放电反应腔体4发生的气体和经净化器7净化气体中的NO、NO2及O2；高压脉冲发生回路1、洁净空气过滤装置11、流量控制器3、等离子放电反应腔体4、尖端电极5、平端电极6、净化器7安装在同一箱体之中。气体检测器8可选择安装在同一箱体中或单独安装。
本发明直接以环境大气中的空气为原料。通过气泵以一定流速注入***，经微孔净化装置获得干净空气。高压脉冲发生回路产生的高压高频脉冲加在尖端电极5和平端电极6上就能够产生高压高频电弧放电，产生高温等离子体，该等离子体内含有一定浓度的NO气体，通过调节输入电压、电极间距和载气流速，可以实现NO在0～1800μL/L范围内连续可调，且在等离子体反应器出口监测到的NO2/(NO+NO2)比值小于8％，经净化器7吸收后可使NO2/(NO+NO2)比值接近0。
高压脉冲发生回路如图2所示，包括电源，降压电容C1，保护电阻R1，整流堆Bridge2，分压电阻R2，振荡电容C2，电感L1，二极管D1，可控硅SCR，高频变压器T和控制器。电源即为市电220V AC，经降压电容降压由整流堆Bridge2转化为具有一定脉冲宽度的直流电压。控制器可根据电容C2的充放电电压控制可控硅动作，可控硅控制由电感L1、高频变压器T组成的振荡回路输出高频高压脉冲。该脉冲回路可提供脉冲宽度30μS，峰值电压13kV的高频高压脉冲。
上述高频脉冲发生器的具体构造是：交流电源通过阻容降压电路连接到整流桥的交流输入端，整流桥的输出端并接一个电阻，又通过一个LC振荡电路连接到高频交流变压器的原边一端，高频交流变压器原边的另外一端通过一个可控硅与LC振荡电路相连接；可控硅的触发极与控制电路相连接，高频交流变压器的副边与电极相连接。
上述净化器包括若干个盛装有碱液的容器12，所述容器联接有通往碱液的进气管13和向外输出的输气管14，所述净化器的进气端和出气端分别安装有气体检测器8测试探头。所述净化器的工作原理为通过一定浓度NaOH溶液与发生气体的逆流，达到吸收发生气体中NO2的目的。
本***还可选择设置气体监测设备，用于***测试时分析输出气体中的NO、NO2和O2浓度。本***输出气体浓度稳定，在用于果蔬实际生产中时，可不选择气体监测设备以节约成本，气体监测设备由于属于可选择部件，因此未集成入设备箱体。
Claims (5)
1、一种果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：包括依次相连接的气泵、洁净空气过滤装置、流量控制器，位于电磁屏蔽包复体内的等离子放电反应腔体，在这个等离子放电反应腔体中，安装有一对与高压脉冲发生器相连接的电极；等离子放电反应腔体的输出端连接有净化器。
2、根据权利要求1所述的果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：所述等离子放电反应腔体由特氟龙材料制成，所述的与高频脉冲发生器相连接的一对电极之一为尖端电极另一电极为平端电极。
3、根据权利要求2所述的果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：所述尖端电极是由钨钢材料制成，其顶端角度为60°，所述平端电极是由钨钢材料制成，其顶端为平面，两电极之间的距离为0～1cm。
4、根据权利要求3所述的果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：所述高频脉冲发生器的具体构造是：交流电源通过阻容降压电路连接到整流桥的交流输入端，整流桥的输出端并接一个电阻，又通过一个LC振荡电路连接到高频交流变压器的原边一端，高频交流变压器原边的另外一端通过一个可控硅与LC振荡电路相连接；可控硅的触发极与控制电路相连接，高频交流变压器的副边与电极相连接。
5、根据权利要求4所述的果蔬保鲜用一氧化氮发生装置，其特征在于：所述的净化器包括若干个盛装有碱液的容器，所述容器联接有通往碱液的进气管和向外输出的输气管，所述净化器的进气端和出气端分别安装有气体检测器测试探头。
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