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用于模拟食物成分光照劣变的装置.pdf

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用于 模拟 食物 成分 光照 装置
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摘要
申请专利号:

CN201610945851.2

申请日:

2016.10.26

公开号:

CN106483062A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 17/00申请日:20161026|||公开
IPC分类号: G01N17/00 主分类号: G01N17/00
申请人: 浙江大学
发明人: 陆柏益; 胡银洲; 黄伟素; 王蒙蒙; 赵雅婧
地址: 310058 浙江省杭州市西湖区余?#32487;?#36335;866号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 杭州中成专利事务所有限公司 33212 代理人: 金祺
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610945851.2

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种用于模拟食物成分光照劣变的装置,包括带有循环通风设备的箱体(1)以及可切换的LED灯板(5),所述箱体(1)配套设置有制热设备(7)、制冷设备(8)、加湿器(9)、除湿器、供氧设备(10)、供氮设备(11)和传感器组件;在箱体(1)内设置有至少2个的LED灯板(5),LED灯板(5)由若干个的LED灯珠(12)组成;箱体(1)上设置有数控面板(2)及光强调节装置(6),每个LED灯板(5)分别与光强调节装置(6)电连接;在箱体(1)的内壁上先设置隔热层,再设置反光层。使用该装置能简单高效的模拟食物成分光照劣变情况。

权利要求书

1.用于模拟食物成分光照劣变的装置,包括带有循环通风设备的箱体(1)以及可切换
的LED灯板(5),其特征是:所述箱体(1)配套设置有制热设备(7)、制冷设备(8)、加湿器(9)、
除湿器、供氧设备(10)、供氮设备(11)和传感器组件;
在箱体(1)内设置有至少2个的LED灯板(5),LED灯板(5)由若干个的LED灯珠(12)组成;
箱体(1)上设置有数控面板(2)及光强调节装置(6),每个LED灯板(5)分别与光强调节
装置(6)电连接;
在箱体(1)的内壁上先设置隔热层,再设置反光层。
2.根据权利要求1所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:所述传感器组
件包括光强传感器、温度传感器、湿度传感器及氧气传感器。
3.根据权利要求2所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:箱体(1)设置
有超温警报装置和超温断电保护装置。
4.根据权利要求3所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:所述箱体(1)
设置有空气泵和分导管路;从而将箱体(1)内的空气泵入置放于箱体(1)内的液体样?#20998;小?br />
5.根据权利要求1~4任一所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:
LED灯板(5)上的LED灯珠(12)等距分布。
6.根据权利要求5所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:所述LED灯板
(5)由至少上百个的不同光源性质LED灯珠(12)均匀间隔排列构成,从而构成不同波长的平
行面光源;所述LED灯珠(12)为冷光源灯珠。
7.根据权利要求1~4任一所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:箱体
(1)设置有两个进气阀门(3),两个进气阀门(3)分别与供氧设备(10)、供氮设备(11)相连。
8.根据权利要求1~4任一所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:所述
制热设备(7)为比例式不锈钢电热器;所述制冷设备(8)为压缩机制冷设备;所述加湿器(9)
为超声波加湿器或喷雾式加湿器。
9.根据权利要求1~4任一所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:箱体
(1)内设置有箱内循环通风装置。
10.根据权利要求1~4任一所述的用于模拟食物成分光照劣变的装置,其特征是:所述
箱体(1)设置有用于放置LED灯板(5)的支架(4),每个支架(4)放置一个LED灯板(5)。

说明书

用于模拟食物成分光照劣变的装置

技术领域

本发明涉及光照劣变装置技术领域,尤其涉及一种用于模拟食物成分光照劣变的
装置。

背景技术

在食物储藏过程中,光照对食物成分的劣变?#21040;?#20855;有重要的作用,?#20197;?#20809;照劣变
过程中,容易和氧气、温度、湿度等因素互相作用,加速氧化劣变等反应的进行。因此在模拟
良好的强化自然光照射的同时,对其他致劣变因素进行有效的控制,对食物成分光照劣变
实验的顺利进行显得?#20219;?#37325;要。然而,现有设备并不能满足以上需求。传统的光解仪(或光
照老化箱)通常使用氙灯和日光灯作为模拟光源,这些光源使用寿命短,功耗大,产热大,无
法长时间连续使用,且对自然光的模拟也?#36824;弧?#20256;统的光解仪设备一般只考虑光照和温度,
对氧气和湿度的控制不足,无法全面考察食物成分的光劣变情况,因此,如何克服传统技术
缺陷是本领域技术人?#24517;?#24453;解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单高效的用于模拟食物成分光照劣变的
装置。

为了解决上述技术问题,本发明提供一种用于模拟食物成分光照劣变的装置,用
于模拟食物成分光照劣变的装置,包括带有循环通风设备的箱体以及可切换的LED灯板,所
述箱体配套设置有制热设备、制冷设备、加湿器、除湿器、供氧设备、供氮设备、传感器组件;

在箱体内设置有至少2个的LED灯板,LED灯板由若干个的LED灯珠组成;

箱体上设置有数控面板及光强调节装置,每个LED灯板分别与光强调节装置电连
接;

在箱体的内壁上先设置隔热层,再设置反光层。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的改进:传感器组件包括光强传
感器、温度传感器、湿度传感器及氧气传感器(高敏氧气传感器)。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:箱体设置有超温
警报装置和超温断电保护装置。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:箱体设置有空气
泵和分导管路;从而将箱体内的空气泵入置放于箱体内的液体样?#20998;小?br />

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:

LED灯板上的LED灯珠等距分布。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:LED灯板由至少
上百个的不同光源性质LED灯珠均匀间隔排列构成,从而构成不同波长的平行面光源;所述
LED灯珠为冷光源灯珠。

备注说明:每块灯板上有两到三种不同光源性质的LED灯珠,不同光源性质的灯珠
间隔均匀排布,相同光源性质的LED灯珠同时调节,不同光源性质的LED灯珠可单独调节。灯
板上相同灯珠点亮后可形成平行面光源。即,相同灯板上的相同灯珠同时调节,相同灯板上
的不同灯珠可单独调节,不同灯板上的灯珠独立调节。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:箱体设置有两个
进气阀门,两个进气阀门分别与供氧设备、供氮设备相连。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:所述制热设备为
比例式不锈钢电热器;所述制冷设备为压缩机制冷设备;所述加湿器为超声波加湿器或喷
雾式加湿器。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:箱体内设置有箱
内循环通风装置。

作为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的进一步改进:所述箱体设置有
用于放置LED灯板的支架,每个支架放置一个LED灯板。

在本发明中:

箱体为不锈钢箱体,由不锈钢钢板锻压而成,接口处用密封条加以密封,箱体内壁
内部以隔热材料填充,箱体内壁附加反光材料,使光能在内部被不断反射而达到均一。

加湿器由外界水源自动供水。

箱体内还设置有箱内独立电源,可以方便在箱内置入其他自动设备并提供电源。

数控面板可如图3所述。

本发明具有以下优点:

1、照射形式:利用LED灯珠在平面的有序排布,将灯具做成面光源的形式,能够模
仿自然光均匀照射的平行光形式。每个LED灯板独立的光强调节装置,并可通过主控制面板
控制;

LED灯板由数百个LED灯珠均匀排列构成,通过使用不同光源性质的LED灯珠可以
构成不同波长的平行面光源,配合不同箱体上的灯板支架,可以方便的进行切换;每个箱体
中的LED灯板支架可以设置为多个,方便同时进行多个不同光强或者不同波长光源的光解
实验进行,此外还有温度、氧气组分控制和湿度控制等功能。

相较现有设备,在光源上,因为使用LED灯板,光源均一,且为平行冷光源。在使用
白色LED灯时,其波长范围相较传统氙灯和日光灯,光源组成更加接近自然光,且通过不同
灯珠的切换可以将特定波段的光截取出来,达到分析不同波长光照的条件,且LED等能耗
小,在相同功率条件下,光照强度能达到传统光源的数倍,且发热量小,属于冷光源,在控温
方面需要的设备要求相应低,总体能耗减少,且LED灯板体积较小,节约了箱体空间,在相同
箱体条件下可以设置多层灯板,通过独立的光强调节设备和LED灯板的切换,能够同时对多
个光强或者波段光照进行实验,大大缩短实验周期,整体功耗小,节能环保,能够长期使用。

2、光强大小可调:设计通过控制LED灯的功率输出,实现调节出不同的光照强度。
这样在需要不同大小的光强时,可通过调节电源输出,利用同一盏灯实现对光照强度的调
节。

3、光照波长可调:通过切换不同波长的LED灯板切换,达到光照波长可调。这样在
需要不同光照波长的光照时,可通过切换灯板达到不同波长的实现。

4、氧气氛围可调:箱体外联氧气和氮气?#21046;浚?#36890;过高敏氧气探头和气体阀门控制,
对箱体里空气中氧气含量进行调控,在氧气浓度偏低时,通过充入氧气进行调升,并用循环
风进行混匀;在氧气浓度偏高时,通过充入氮气进行调低,并用循环风进行混匀。通过高敏
氧气探头探测是否达到调节终点。

对于液体样品,通过小型气泵,将额定氧气含量的空气从箱体中通过玻璃毛细管
吹针不断送入液体样品内部,使样品充分接触空气。

5、箱内温度调节:箱体内部的加热设备和制冷设备(一般设置在箱体下部),配合
箱内循环通风设备,和箱体中设置的温度探头,使箱体可以达到0-100℃连续可控。

6、湿度可调:箱体外联加湿器和除湿器,对箱体内部的湿度进行连续可调。

7、声光报警和断电保护:在温度超过预设温度一定值时,利用声光报警装置可以
实现声光报警,利用超温断电保护装置可实现断电保护,即,可以对加热和光源等发热组件
进行断电,方便长时间进行实验。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置的整体结构示意图。

图2为图1中的LED灯板5的结构示意图。

图3为图1中的数控面板2的电控连接关系示意图。

图4为LED灯板5一种具体的示意图。

图5是LED灯板5的实际使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于
此。

实施例1、一种用于模拟食物成分光照劣变的装置,如图1所示,包括箱体1、若干块
的LED灯板5、光强调节装置6、数控面板2、制热设备7、制冷设备8、供氧设备10、供氮设备11、
加湿器9、除湿器、传感器组件;传感器组件由光强传感器、温度传感器、湿度传感器及氧气
传感器(高敏氧气传感器)组成。

制热设备7可以为比例式不锈钢电热器,制冷设备8为压缩机制冷设备,加湿器9为
超声波加湿器或者是喷雾式加湿器,且加湿器9的供水水管与外界水源相连。

箱体1由不锈钢钢板锻压而成,接口处用密封条加以密封,在箱体1的内壁上先设
置隔热层,再设置反光层。隔热层可由硅酸铝棉、玻璃棉、岩棉隔热材料制成,从而防止外部
热量对试验的影响。反光层可由抛光金属板材、玻璃镜面等反光材料制成,反光材料使光能
在箱体1内部不断反射而达到均匀。

在箱体1中设置有相互平行的若干个的(如图1所述为3个)支架4,每个支架4上放
置一块LED灯板5,方便同时进行多个不同光强或者光源的光解实验进行。

备注说明:每层LED灯板可以独立调节,每层灯珠不同,且每层光强可以独立调节,
因此在每层箱体内科形成不同光强、波长的不同光源?#27169;?#22240;此实验可以同时进行。

LED灯板5由数百个LED灯珠12排列构成,通过使用不同光源性质的LED灯珠12可以
构成不同波长的平行面光源,LED灯珠12之间等距分布,能够模仿自然光均匀照射的平行光
形式,且LED灯珠12为LED冷光源灯珠。

LED灯珠12的横向间距、纵向间距,这2者可以完全相等,也可以略有区别。每一列
(或每一行)中的LED灯珠12属于同一光源性质(即,同一波长)。每一个LED灯板5上可设置若
干种不同光源性质的LED灯珠12。

箱体1设置有两个进气阀门3,即分别为氧气阀门和氮气阀门,供氧设备10与氧气
阀门相连,供氮设备11与氮气阀门相连,从而实现向箱体1内腔提供氧气、氮气。

箱体1设置有空气泵和分导管路,可以将箱体1内的空气泵入置放于箱体1内的液
体样?#20998;小?br />

数控面板2例如可图3所述,包括电源模块21、主控制模块22、温控系统模块23、光
控系统模块24、氧控系统模块25和湿控系统模块26。电源模块21分别与主控制模块22、温控
系统模块23、光控系统模块24、氧控系统模块25、湿控系统模块26相连,负责提供电源;为了
图面的清晰,在图3中,该连接关系作了省?#28304;?#29702;。温控系统模块23、光控系统模块24、氧控
系统模块25和湿控系统模块26分别与主控制模块22相连,由主控制模块22负责对上述4个
系统模块进行控制。

温度传感器、制热设备7、制冷设备8分别与温控系统模块23信号相连。

光强传感器、光强调节装置6分别与光控系统模块24信号相连,该光强调节装置6
分别与每块LED灯板5独立相连,且每块LED灯板5中光源性质相同的LED灯珠12接受光强调
节装置6的同一个信号,即,在光强调节装置6的控制下,每块LED灯板5中光源性质相同的
LED灯珠12同时进行同样的调节。

氧气传感器(例如为高敏氧气传感器)、两个进气阀门3(即分别为氧气阀门和氮气
阀门)均分别与氧控系统模块25信号相连。

湿度传感器、加湿器9、除湿器分别与湿控系统模块26信号相连。

主控制系统22还分别与超温警报装置和超温断电保护装置信号相连。

本发明的用于模拟食物成分光照劣变的装置实际使用时的工作过程如下所述:

1、将待测的食物放入箱体1内;

实验开始后,箱内循环通风设备就一直处于打开状态,从而对箱体1内的气体进行
混匀处理;

循环管道位于箱体1的隔层中,箱体1内的每层均有多个循环通风装置的出风口,
以达到气体组分快速达到均匀。待测食物放置在置物架?#30001;希?#26550;子和LED灯板5可装配在一
起、也可独立。

2、利用供氧设备10,通过氧气阀门向箱体1内供氧,从而对箱体1内空气中的氧气
含量进行调控;

氧气传感器(高敏氧气传感器)负责实时检测箱体1内空气中的含氧量,并实时将
此含氧量数据通过氧控系统模块25传递给主控制模块22;当氧气浓度偏低时,主控制模块
22通过氧控系统模块25控制氧气阀门处于打开状态,向箱体1内充入氧气,并用循环风进行
混匀;当氧气浓度到底设定浓度时,主控制模块22通过氧控系统模块25控制氧气阀门处于
关闭状态;

同理,当氧气浓度偏高时,主控制模块22通过氧控系统模块25控制氮气阀门处于
打开状态,向箱体1内充入氮气,并用循环风进行混匀。当氧气浓度到底设定浓度时,主控制
模块22通过氧控系统模块25控制氮气阀门处于关闭状态;

3、湿度传感器对箱体1内部的湿度进行实时检测,并实时将此湿度数据通过湿控
系统模块26传递给主控制模块22;当湿度偏低时,主控制模块22通过湿控系统模块26控制
加湿器工作;当湿度到底设定浓度时,主控制模块22通过湿控系统模块26控制控制加湿器
停止工作;

同理,当湿度传感器检测到箱体1内部的湿度偏高时,主控制模块22通过湿控系统
模块26控制除湿器工作;当湿度到底设定浓度时,主控制模块22通过湿控系统模块26控制
除湿器停止工作。

4、温度传感器对箱体1内部的温度进行实时检测,并实时将?#23435;?#24230;数据通过温控
系统模块23传递给主控制模块22;当温度偏低时,主控制模块22通过温控系统模块23控制
制热设备7工作;当温度到底设定浓度时,主控制模块22通过温控系统模块23控制制热设备
7停止工作;

同理,当温度偏高时,主控制模块22通过温控系统模块23控制制冷设备8工作;当
温度到底设定浓度时,主控制模块22通过温控系统模块23控制制冷设备8停止工作。

温控系统模块23将上述箱体1内温度数据实时传递给主控制系统22。

5、光强传感器对箱体1内部的光线亮度进行实时检测,并实时将此亮度数据通过
光控系统模块24传递给主控制模块22;当亮度偏低时,主控制模块22使光控系统模块24通
过光强调节装置6调大LED灯板5上的LED灯珠12的亮度?#29615;?#20043;,当亮度偏高时,主控制模块22
使光控系统模块24通过光强调节装置6?#26723;蚅ED灯珠12的亮度。

即,本发明可通过数控面板2单独控制每块LED灯板5的光强;且同时制造多个不同
光源性质的LED灯板5,可根据光源需求进行切换。

每块LED灯板5上有两到三种不同光源性质的LED灯珠12,不同光源性质的LED灯珠
12间隔均匀排布,相同光源性质的LED灯珠12同时调节,不同光源性质的LED灯珠12可单独
调节。LED灯板5上相同的的LED灯珠12点亮后可形成平行面光源。即,相同灯板上的相同灯
珠同时调节,相同灯板上的不同灯珠可单独调节,不同灯板上的灯珠独立调节。

6、当主控制系统22发现箱体1内部温度超过安全温度时,主控制系统22启动超温
警报装置发出警报,与此同时,主控制系统22还启动超温断电保护装置对整个装置进行断
电,从而有效进行防护,确保安全。

综上所述,主控制系统22的作用是控制相应参数达到设定值,以湿度为例,当湿度
传感器检测到的信号传递给主控系统22,转化为湿度数值的时候,如果实测湿度低于所设
湿度,则主控系统打开加湿器,关闭除湿装置,加湿器为箱体内部补充湿度,直至湿度达到
所需设定值;当实测湿度高于所设湿度时,则主控系统控制加湿器关闭加湿器,并打开除湿
装置,将湿度?#26723;?#21040;所需设定值。

氧气含量则通过主控系统22控制氧气和氮气阀门实现,当氧气探头测到的氧气值
低于设定值时,打开氧气阀门,关闭氮气阀门,使氧气含量逐渐提高?#20102;?#38656;氧气值?#29615;?#20043;,关
闭氧气阀门,打开氮气阀门,使氮气代替箱体内氧气,氧气含量逐渐?#26723;橢了?#38656;预设值。

亮度则通过主控系统22调节功率调节装置实现,当光照探头检测到的亮度低于预
设值时,增加灯珠输入功率使其亮度增加,反之?#26723;?#36755;入功?#21097;?#20351;亮度?#26723;汀?br />

以上所述调节均在安全调节范围内实现,例如设定的范围如下:湿度范围为30%-
100%;氧气范围为0-30%;照度范围为0-50000lux。该范围可按照实?#26159;?#20917;进行合理扩展。

实验1:LED灯板5上的LED灯珠12上的设置方式具体为两个相同灯珠间隔2cm均匀
排列,形成一个50cm*50cm的灯板5(即灯板上均匀分布25*25=625个灯珠),分别设置光照
强度为10000lux,20000lux和30000lux,在距离灯板20cm处的置物平面上用光照强度计检
测平面中心和平面?#25105;?#22235;点的光照强度,得到以下结果如表1所示。

表1、置物平面光照强度检测

单位:lux

设定值
10000
20000
30000
?#26800;?br />9750
19410
30110
点1
9530
19000
29720
点2
9470
18950
27940
点3
9090
18300
29300
点4
9410
18760
28510
准确度
94.50%
94.42%
97.05%
相对偏差
2.53%
2.14%
3.04%

由检测结果可知,LED灯板能形成良好的面光源;由于使用了高敏探头,在实?#33267;?br />好的光照强度的同时,氧气的准确度能达到±1%,温度能准确度也能达到±1℃,上下层温
差不超过3℃,湿度准确度也能达到1%。

对比实验1-1、大大减少上述实验1中的LED灯板5上“LED灯珠12”的数量,即具体设
置方式为两个相同灯珠间隔10cm均匀排列,形成一个50cm*50cm的灯板5,(即灯板上均匀分
布5*5=25个灯珠),从而导致无法实?#21046;?#34892;光(置物面光强相对偏差变大,准确度?#26723;?,但
总的亮度保持不变;其余等同于实验1。所得结果为:如表2所示。

表2、置物平面光照强度检测

单位:lux





最后应说明的是:以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽
管参照签署各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依
然可以对前处各实施例所记载的技术方?#38468;?#34892;修?#27169;?#25110;者对其中部分或者全部技术特征进
?#26800;?#21516;替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离发明个实施例方案的
范围。

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