CN110191644A - 食品环境控制流程及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在室内(2)调控食品(特别是植物食品(1))环境的方法，其中该方法包括以下步骤：‑优选地，随时间监测至少一种食品(1)内或其周围的发酵刺激标志物的量，‑(b，c，d)在室内设置刺激诱导剂的峰值(P₁)，所述刺激诱导剂与所述刺激标志物先关，峰值(P₁)使刺激标志物的量增加，和‑(e)在室内设置一个限制刺激标志物量减少的刺激诱导剂设定点(C_(O2))，设定点(C_(O2))低于，特别地高于所述峰值。本发明还涉及一种用于环境控制的自动装置和系统。

Description

食品环境控制流程及系统

本发明涉及一种环境控制系统，即一种控制食品在室内保存的方法。此类方法的目的是校准食品，特别是植物食品周围气体、温度和压力，以提高其储存，并最大程度地延缓腐败。

本发明还涉及用于实现该方法的计算机程序以及相关的可编程逻辑控制器和系统。

在水果如苹果的储存领域，由于水果的呼吸过程，正常环境下保持21％的双原子氧会导致植物能量储备即碳水化合物的短期氧化。而完全抑制双原子氧则导致不利储存的代谢转化，即从呼吸过程转变为发酵过程。

为了弥补这些不足，提出了可调控环境系统，其中双原子氧含量维持在5％。通常，可调控环境系统根据现有技术注入双原子氮并出去CO₂。

本发明的目的之一是提出一种更好地调控刺激诱导剂(如双原子氧)浓度的方法，通过限制食品质量的损失来提高食品储存。

为此，本发明提出了一种用于调控室内的食品环境的方法，特别是对植物食品，所述方法包括以下步骤：

-优选地，随时间监测至少一种食品内或周围的发酵刺激标志物的量，

-在室内，设置刺激诱导峰值，所述刺激诱导剂与所述标志物相关，因此峰值引起刺激标志物的量增加，和

-在室内，设置限制刺激标志物量减少的刺激诱导剂设定点，以，设定点与所述峰值不同。

优选地，该步骤包栝在室内内设置一个限制刺激标志物量减少的刺激诱导剂设定点，设定点高于所述低谷峰值或低于所述顶点峰值。

具体地，以苹果为例，对缺少氧气刺激反应阻止分子α-法呢烯的氧化。该分子位于苹果表面。当它被氧化时，会攻击水果表层的细胞膜。简而言之，这种反应可以预防储存后和非常具有破坏性的疾病，例如尤其是各种“伤疤”或玻璃体形成。

有利地，通过选择峰值和刺激诱导剂设定点来消除呼吸过程，从而限制能量储备的消耗并抑制α-法呢烯的氧化，却不过度地激发发酵过程，当苹果结束储存后所述可见品质亦不受影响。结果是实现食品(特别是水果)在室内保存时间更久。保持恒定且弱发酵状态能保持食品的质量，因为在发酵的情况下能量储备的消耗比在呼吸的情况下慢得多。

此外，刺激标志物量的控制允许该方法适应精确的条件，特别是发酵或呼吸过程的精确估计。

其他，将所有可行性技术单独或组合：

-该方法还包括以下步骤：

-确定至少一个刺激标志物阈值或达到此阈值的时间，且

-在室内，设置一个引起刺激标志物量增加的新的刺激诱导剂峰值，和/或

-所述方法还包括在室内建立一个在所述室打开前引起刺激标志物的量增加的新的刺激诱导剂峰值，和/或

-通过至少一个探针在食品测量刺激标志物的量，优选地所述的探针被引入到至少一种食品，和/或

-峰值的强度和优选地设定点的强度可由操作者调节，和/或

-刺激标志物是乙醇，且刺激诱导剂优选为双原子氧；和/或

-双原子氧的设定点不低于2％，优选地少于1％，更优选地0.4％；和/或

-至少一个双原子氧峰值低于1％，优选地0.5％，更优选地0.2％；和/或

-至少一个所述的双原子氧的峰值为0.1％-0.3％之间，优选地0.2％，低于双原子氧的设定点；和/或

-阈值高于或等于90ppm且低于或等于120ppm，优选地为110ppm。

本发明还涉及一种计算机程序产品，包括在例如计算机的控制单元上可读的程序代码部分，其被设定为当由控制单元实施时，给出用于实施所述方法的步骤的命令指令。

本发明的另一个目的涉及用于食品环境调控的可编程逻辑控制器，特别地用于植物食品，包括本发明所述的计算机程序产品。

本发明还涉及一个食品环境调控系统，特别地用于植物食品，系统包括

-优选一个室，

-一个本发明所述的可编程逻辑控制器，

-至少一个乙醇测量探针。

或者，本发明也提出一种室内食品，特别是植物食品的环境调控方法，该方法包括以下步骤

-优选地，随时间监测至少一种食品中或周围的刺激标志物的量，

-在室内设置刺激诱导剂的峰值，所述的刺激诱导剂与所述刺激标志物相关联，使得该峰值诱导刺激标志物量的下降，且

-在室内设置限制刺激标志物量升高的刺激诱导剂设定点，所述设定点优选地低于所述峰值。

通过非限制性实施方案的描述并基于附图进一步详细说明本发明，其中：

-图1显示了本发明所述的方法的示意图；

-图2显示了从9月1日到3月31日的应激诱导物，特别是双原子氧以及发酵刺激标记物，特别是乙醇的进展示意图；和

-图3显示了本发明所述的环境调控系统的示意图。

本发明涉及一种特别是用于植物食品1，更特别是苹果和梨储存的环境调控方。所述方法特别适用于所有品种的苹果和梨。

本方法在室2中实施，植物食品1在室2中储存，室2特别是指冷藏室。

本发明所述方法使用刺激标志物，优选为乙醇；和与刺激标志物相关的刺激诱导剂。所述刺激诱导剂优选为双原子氧。此处所述的刺激指呼吸过程的消耗及轻微的发酵过程的介入。在所述配置中可考虑的其他的刺激标志物，例如特别是乳酸或乙烯，而其他的刺激诱导剂，特别是如二氧化碳。乳酸具有可溶性且更易检测的优势。

可以添加乙烯的检测作为对照的补充，因为乙烯实际上是一种苹果在发冷藏室中发生的呼吸作用和成熟过程中分泌的激素类的分子。

根据所检测的刺激标志物和刺激诱导剂，在不脱离本发明范围的情况下，其量的变化可以向乙醇和双原子氧相同或相反的方向上变化。在反向变化的情况，数值以相同原理反转；例如峰值被反转。具体地，峰值可以为低谷值或顶点值，但优选地如图所示。

双原子氧之外的其它参数，如食品周围的气体、温度、压力、湿度可按照现有技术进行控制。例如，这些参数为：

-CO₂:1％(g/g)

-温度:0.8℃；

-压力:…0mbar；

-湿度：96％.

在优选地变换例中，N₂浓度调节为3％，优选使用氮气排净室内氧气或降低室内氧气浓度。另一个降低氧气浓度的指标是食物的呼吸作用，特别地能够使冷藏室中包含的所有氧被消耗直至其达到0％，这是为了能达到刺激峰值。

室2例如根据步骤(a)投入使用。一旦食物放入室2中，室2中的双原子氧的量下降。特别地，双原子氧放入峰值P₁被设置在低于常规浓度用于保存食品，例如其值低于1％(按体积计)，优选地低于0.5％(按体积计)，更优选地0.2％(按体积计)。这些值对植物食品，特别是苹果产生良好的效果。P₁值取决于多个参数，如收获时苹果的状态、晚熟或早熟、气候、土壤、果园的条件…因此，与刺激峰值相关的储存阈值取决于这些参数和还有关于品种，特别是苹果或梨的品种。实际上，不同品种的苹果具有不同的反应和储存参数，梨也是如此。

有利地，双原子氧峰值可使呼吸作用快速而强烈的湮灭，并限制碳水化合物的消耗，同时略微参与发酵过程。

例如，通过施加0％的双原子氧设定点C_(O2)来设置峰值，直到双原子氧浓度达到期望值。所述第一设定点0％可以在第一步骤(b)中设置。可以通过步骤(c)确定双原子氧浓度的降低。通过步骤(d)确定到达双原子氧峰值P₁。

根据变换例，可以随时间监测至少一种食物中或周围的刺激标志物，特别是乙醇的乙醇量。有利地，监测(优选为连续地)乙醇的量可以确定植物食品是否处于呼吸或发酵过程中，以及它们参与该过程的程度。此外，这种监测可以验证在特定情况下考虑的食品的双原子氧峰值的有效性，并验证是否应该进一步降低双原子氧。监测双原子氧，允许使用0％的设定点并验证是否达到双原子氧峰值P₁。

双原子氧与乙醇相关，双原子氧浓度的验证可以通过仅监测乙醇浓度(例如按重量计)，以验证是否达到乙醇峰值P₂。优选地，乙醇峰值P₂大于或等于100ppm且小于或等于140ppm，更优选地约120ppm。

如图2中可以看出，操作者可以在乙醇达到120ppm之前，增加，特别是程序增加O₂的浓度。实际上，发酵过程具有一定的惯性，可以通过r.a.c.(即“通过预期控制进行调节”)进行预测，以便不会出现乙醇过多地增加并超过预期值的情况。这能避免额外的刺激。因此，当乙醇浓度开始增加时，操作者可以优选地增加，特别是程序增加O₂的设定点，甚至将设定点增至乙醇增加的两个阶段的峰值。优选地，本发明提供一种算法，用于在限制风险的同时使该操作自动化。

换言之，当所测得氧的百分值达到峰值P₁(如P₁的值为0.2％)时，乙醇的浓度已开始增加。同时地，根据与储存的具体食物相关的条件，P₂已增加了数个ppm的乙醇。确定P₂值是否足够，例如在120ppm。然后调节氧浓度，具体地通过将一些氧引入冷藏室中以稳定乙醇的浓度。

数个ppm的乙醇峰值P₂基本上表示苹果呼吸作用的结束，然而苹果没有过多地参与呼吸过程。因此，维持恒定而微弱的发酵状态保持了苹果的质量，因为在发酵的情况下能量储备消耗十分缓慢，且产生的乙醇仅为数个ppm(如120ppm)，意味着发酵过程并不显著。与P₁一样，P₂值随食物而变化，特别地取决于是苹果或梨的品种。例如对于所谓的“红”种类的苹果，该值可达500ppm。

该方法还包括设置高于峰值的双原子氧设定点C_(O2)的步骤。该步骤可设为步骤(e)。将环境维持在该双原子氧设定点C_(O2)。有利地，双原子氧设定点能够限制了乙醇的减少并因此暂时维持发酵过程，同时避免果实完全进入发酵过程。例如，双原子氧设定点C_(O2)低于2％以体积计，优选低于1％以体积计，更优选0.4％以体积计。设定点定为0.4％，可以在数月时间内更好地储存苹果并维持其口感。根据食品，特别是不同品种的苹果或梨，C_(O2)设定点也可以大于2％。

具体地，双原子氧峰值P₁的值低于其设定点C_(O2)，例如对于给定的植物食品。可以考虑具有与苹果不同的设定点C_(O2)的植物食品，在这种情况下，其峰值可以具有不同的值。优选地，双原子氧峰值P₁比双原子氧设定点低0.1至0.3％，优选0.2％。

更一般地，取决于食物品种，CO₂的范围维持在0.5％-3％之间。可通过测试,对所给种类进行校准。

在使用其它刺激诱导剂和/或其他刺激标志物的情况下，其变化可以与双原子氧和乙醇的变化同向或反向。例如可以考虑其量必须增加到以诱导刺激的刺激诱导剂，和/或在刺激时减小刺激标记物。。

尽管双原子氧设定点C_(O2)限制了乙醇的减少，但已证明乙醇的量随时间缓慢下降，这表明植物食品一点一点地恢复呼吸过程。

可以通过监测刺激标志物来确定至少一个刺激标志物阈值S₁，低于该阈值可以假设食物不再充分参与其发酵过程或正在恢复呼吸过程。具体地，阈值S₁小于乙醇峰值P₂。例如，阈值S₁大于或等于90ppm且小于或等于120ppm，优选地约为110ppm。

达到阈值S₁可以定义为步骤(f)。一旦确定并达到该阈值S₁，就可以在室2内设定引起刺激标志物量增加的新的刺激诱导剂峰值，。特别地，在室2中，设置双原子氧峰小于先前的设定点。可以通过将氧气设定点重新设定为0％来确定新的峰值，因此特别是返回步骤(b)，等等。

或者，可以考虑确定达到阈值S₁的时间，如平均值，然后在此时设定新的双原子氧峰值。

新峰值可以是相同的(即具有与前一个峰值P₁相同的值)，或者是不同的。优选地，使用相同的峰值以更简单。

在新峰值之后，应用新的双原子氧设定点C_(O2)。为了更便捷，该设定点优选地与前一个设定点相同，但是它们可以设为不同。

另外，室2可以由操作者打开，例如用于执行测量或验证。室2的开打开导致室2中的双原子氧浓度急剧增加，由于进入了呼吸过程，损害了食品的储存，特别地如果最后双原子氧的峰值在打开前几日已达到，乙醇的量会轻微高于阈值。

为了避免此不足，本方法可以包括在室2中设置新的刺激诱导剂峰值的步骤，所述刺激诱导器峰值在打开所述室2之前引起刺激标志物量的增加。更特别地，在打开室2之前设置双原子氧峰值新的P₁。优选地，在室2打开前约24小时设置新峰值。预备打开步骤(P.O.)，如在24小时内，可以被定义为步骤(g)。可以根据步骤(h)和(i)应用峰值P₁，分别类似于步骤(b)和(c)。取决到打开前的延迟，可以存在步骤(j)，其包括获得峰值P₁和(k)，其包括设定点C(_O2)，其在室2的打开(O.)前为0.4％，如在步骤(1)所述。新峰值也可以与前一个峰值P₁不同。

如果室2不再使用，则可以在步骤(m)中关闭室2。

优选地，使用至少一个探针3测量食品中刺激标志物的量，优选地将所述探针3放入食品中。因此，为实施本发明，室2与该探头3相连。特别地，将探针3放入植物食品1的果肉中，以便局部测定刺激标志物的量。有利地，食品中的探针极大地提高了本方法的有效性，由于探针尽可能紧密地放置于果肉中，即靠近液体形式的乙醇产生位置乙醇。探针3可以是改造的CNRS开发的ElecFET探针。

优选地，使用多个探针3，如2、4个或更多个探针3。这使得能够控制来自不同收获的批次并考虑更敏感的反应。

探头3可以与极高精度的分析器4耦连，此分析器4可位于室2之中或其外部。优选地探头3测量的信息对操作者可见。分析器4也可以与多个探针3耦合。

可考虑使用测量乳酸、乙烯，或其他与乙醇的量或与呼吸、发酵过程相关或不相关的参数的探针。

根据变换例，选择性地或优选地作为引入食品中的探针3的补充，特别地可以使用接触探针(未示出)以获得测量的确认。该接触探针与食物(特别是苹果或梨)相接触。

根据变换例，峰值P₁及设定点C_(O2)(优选地)的强度可由操作者调节。因此，操作者可以调整这些参数以使其适应特定情况和/或特定食品(特别是苹果品种或不同于苹果的植物食品)。

本发明的另一个目的涉及一种计算机程序产品，特别地，所述计算机程序产品优选地可自动实现如前所述的方法。

计算机程序产品包括在例如计算机的控制单元5上可读的程序代码部分。当计算机程序产品由控制单元5运行时，该计算机程序产品被设置为发布控制指令以完成所述方法的步骤。例如，计算机程序产品为可加载到所述控制单元中的环境调控程序。

计算机程序产品可利用刺激标志物的测量数据操作，，并如控制特别是气体的源6或膨胀器，以应用双原子氧设定点C_(O2)和/或刺激诱导剂的峰值P₁。

本发明还适用于食品(特别地植物食品)的环境可编程逻辑控制器，包括如前所述的计算机程序产品。特别地，可编程逻辑控制器包含控制单元5，和应用实施控制指令。

本发明还适用于食品(特别地植物食品)的环境调控系统。此系统包括室2(具体为冷藏室)，如前所述的可编程逻辑控制器，以及乙醇检测探针3。

本发明的方法、程序、可编程逻辑控制器和系统，可以各自作为对其他常用系统的补充添加，如数据确定或安全补丁系统。实际上，这使操作者能通过使用如本发明所述的探头3和可编程逻辑控制器，来确保他们的常用系统不会阻塞苹果。

参考索引：

1：植物食品；

2：室；

3：探针；

4：分析仪；

5：控制单元；

6：特别地气体来源；

a：开始；

b和h：双原子氧设定点(C_(O2))为0％；

c和i：O₂浓度降低；

d和j：达到双原子氧的峰值(P₁)，然后达到乙醇(EtOH)的峰值；

e和k：双原子氧设定点(C_(O2))为0.4％；

f：达到乙醇阈值S1；

g：预备打开；

l：打开；

m：关闭。

Claims (13)

1.一种食品环境的调控方法，特别是对室(2)中的植物食品(1)，所述方法包括以下步骤：

-优选地随时间监测至少一种食品(1)内或其周围的发酵刺激标志物的量，

-(b，c，d)在室内设置刺激诱导剂的峰值(P₁)，所述刺激诱导剂与所述刺激标志物相关，峰值(P₁)引起刺激标志物量的增加，并

-(e)在室内设置一个限制刺激标志物量减少的刺激诱导剂的设定点(C_(O2))设定点(C_(O2))高于所述低谷峰值(P1)或低于所述顶点峰值。

2.如前述权利要求所述的方法，还包括以下步骤：

-(f)确定至少一个刺激标志物阈值(S₁)或达到该阈值(S₁)的时间，且

-(b，c，d)在室内设置一个引起刺激标志物量增加的新的刺激诱导剂峰值(P₁)。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：在所述室内设置一个在所述室(2)打开前引起刺激标志物的量增加的新的刺激诱导剂峰值(P₁)。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过至少一个探针(3)在食物(1)中测量刺激标志物的量，优选地所述探针被引入到食物(1)中。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述峰值(P₁)的强度和优选地所述设定点的强度(C_(O2))由操作者调节。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中刺激标志物是乙醇，刺激诱导剂优选为双原子氧。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中双原子氧的设定点(C_(O2))小于2％，优选小于1％，更优选0.4％。

8.如权利要求6或7所述的方法，其中至少一个所述双原子氧峰值(P₁)小于1％，优选小于0.5％，更优选0.2％。

9.如权利要求5或6所述的方法，其中至少一个所述双原子氧峰值(P₁)为0.1-0.3％，优选0.2％，低比双原子氧设定点(C_(O2))。

10.如权利要求5或6所述的方法，其中所述阈值(S₁)大于或等于90ppm且小于或等于120ppm，优选地约为110ppm。

11.一种计算机程序产品，包括在例如计算机的控制单元上可读的程序代码部分，其被设定为当由控制单元实施时，给出用于实施如前权利要求中任一项所述方法的步骤的命令指令。

12.一种食品环境可编程逻辑控制器，特别地用于植物食品，包括如前述权利要求所述的计算机程序产品。

13.一种食品环境调控系统，特别地用于植物食品，该系统包括

-优选一个室，

-如前述权利要求所述的可编程逻辑控制器，

-至少一个乙醇测量探针(3)。