【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学和食品科学，具体提供了一种基于电化学co2还原生成乙烯的果蔬成熟调控装置及方法。
技术介绍
1、因受果蔬运输、线上团购、网络购物等因素影响，农户常选择“提前采摘，到地催熟”的销售方法。因此，为了保证果蔬的货架期和商品性，果蔬成熟调控技术显得尤为重要。
2、目前，果蔬催熟方式主要为在密闭环境中喷洒、浸渍、熏蒸乙烯利进行果蔬催熟。乙烯利(eth)，其化学名称为2-氯乙基磷酸，经植物种子、叶片或果实等进入到起作用的植物组织内，然后释放出的乙烯加速成熟、脱落、衰老，具有明显的催熟效果。但乙烯利是一种水溶液为强酸性的物质，目前市售的eth催熟剂大多为40％的水溶液，ph值呈强酸性，且具有一定腐蚀性。此外，eth作为《农药管理条例》中pdrs中最常用之一，其能抑制乙酰胆碱酯酶，且在食品中的半衰期超过1天，因eth应用产生的经济效果显著，因此不法商家常滥用eth于果蔬中，造成农产品污染和环境污染，从而影响人体健康，特别是可能造成儿童性早熟。大量研究以大鼠或小鼠为研究对象对乙烯利的毒性作用进行研究，发现其对大鼠活小鼠具有生殖毒性、免疫毒性、遗传毒性、神经毒性、肝脏毒性等危害。除了对人体可能存在危害外，乙烯利施用的操作复杂，因为不同果蔬适宜的浓度配比、场地和温度等要求不同，因此，传统果蔬成熟调控方法存在多次观察果蔬情况进行催熟剂使用量调整，并可能存在果蔬成熟周期不恒定、成熟度不均匀等情况。而乙烯气体因易燃易爆、不易储存，浓度不易调控等问题，并未被实际应用于果蔬催熟中。
3、因此，如何高效、安全、精准调控
技术实现思路
1、为了解决现有乙烯利施用存在的安全问题和乙烯储存问题，本专利技术提出了一种基于电化学co2还原生成乙烯的果蔬成熟调控装置及方法。所述方法中创新性的将电化学催化co2技术与食品科学学科交叉，将“碳中和”主要针对的co2气体再利用，通过电源调控控制乙烯生成，是一种绿色、高效、安全的果蔬成熟调控技术、极具发展前景。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、本专利技术第一方面提供了一种基于电化学co2还原生成乙烯的果蔬成熟调控装置，包括co2储气囊、电解池、电极、电源和密闭果蔬保鲜箱；
4、所述co2储气囊通过管路与电解池相连通，电解池中以khco3作为电解液，电解池上端开口并通过管路与密闭果蔬保鲜箱相连；所述电极浸于电解液中、包括工作电极和对电极，分别与电源的正负极电连接，其中均匀附着催化剂氧化亚铜的铜电极为工作电极，铂电极为对电极。
5、进一步的，所述工作电极中以空间群为pn-3m(224)的纳米级氧化亚铜为催化剂。
6、进一步的，所述工作电极的制备包括以下步骤；
7、(1)以每30ml纯水体系计，称取二水合氧化铜1.0g～3.0g、葡萄糖1.0g～2.0g、氢氧化钠0.5g～1.0g，将各组分依次加入到纯水中，室温下磁旋搅拌，充分混匀的混合溶液，备用；
8、(2)将所述混合溶液转移至圆底烧瓶中，在常压下，恒温油浴反应；
9、(3)将反应所得液体转移至离心管中进行离心，取沉淀物，随后进行烘干，即可制得纳米催化剂cu2o；
10、(4)称取cu2o置于离心管中，加入无水乙醇超声至cu2o充分溶解，随后加入nafion溶液，振荡混匀，制得催化剂液；
11、(5)取所述催化剂液均匀涂抹于铜片各面上，置于室温下干燥，即制得所述工作电极。
12、进一步的，步骤(2)中恒温油浴反应的条件为：100℃～120℃反应8h～10h；步骤(3)中离心的条件为：3000rpm、10min；步骤(3)中烘干采用鼓风烘箱进行烘干，烘干温度为70℃。
13、本专利技术第二方面提供了一种基于电化学co2还原生成乙烯的果蔬成熟调控方法，所述方法采用上述果蔬成熟调控装置，包括以下步骤：
14、步骤1，果蔬预处理：
15、将未成熟的果蔬清洗干净并晒干表面水分，将其以适宜密度置于密闭果蔬保鲜箱中；
16、步骤2，电化学co2还原生成乙烯、催熟果蔬：
17、打开co2储气囊与电解池相连管路上的开关，使co2气体持续通入电解池中的khco3电解液中；开启电源，使工作电极和对电极接入恒压，从而将co2电解还原生成乙烯气体，乙烯通过管路进入密闭果蔬保鲜箱，对未成熟的果蔬进行催熟处理，通过控制电源开关、调控装置乙烯的释放时间，从而控制果蔬成熟度。
18、进一步的，果蔬预处理还包括将未成熟果蔬置于低温条件下预冷处理3～5h。预冷目的：果蔬需要适应催熟期间恒定温度，故而预冷一段时间，使未成熟果蔬的生物活性稳定。
19、进一步的，所述密闭果蔬保鲜箱的体积为20l～40l，其中待处理未成熟的果蔬密度为20～40个/箱。
20、进一步的，步骤2催熟果蔬为室温催熟3～5天。
21、本专利技术的优点和有益效果是：
22、1、本专利技术所述的果蔬成熟调控装置中，创新性的采用非纳米级别试剂——二水合氯化铜、葡萄糖和氢氧化钠，按照所需比例、在常压温和反应条件下，即可合成得到纳米级催化剂——cu2o(ⅰ型)纳米粒子；并且本申请所述纳米催化剂cu2o，相较于目前常用的催化剂(ⅱ型、ⅲ型、ⅳ型)而言，其反应条件更加简单安全，可便捷调控乙烯的生成量。在常压条件下即可进行，cu2o纳米粒子颗粒大小均匀，空间群为pn-3m(224)，且该催化剂可达到较优的乙烯生成量和法拉第效率；
23、2、利用本专利技术所述果蔬成熟调控装置生成乙烯调控果蔬成熟的方法，可有效避免乙烯利过量使用造成的果蔬浪费和食品安全问题；
24、3、使用本专利技术所述的果蔬成熟调控装置，仅需调控电源开关，即可在恒定时间下均匀催熟果蔬，规避传统催熟方法多次施加催熟剂、操作复杂、催熟不完全等问题；
25、4、本专利技术所述的果蔬成熟调控装置产品小巧方便，应用环境广(适合实验室、家庭或工厂等)；且其将co2还原为乙烯，符合目前“碳中和”要求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于电化学CO2还原生成乙烯的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述装置包括：CO2储气囊(1)、电解池(2)、电极(3)、电源(4)和密闭果蔬保鲜箱(5)；
2.根据权利要求1的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述工作电极中以空间群为Pn-3m(224)的纳米级氧化亚铜为催化剂。
3.根据权利要求1的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述工作电极的制备包括以下步骤；
4.根据权利要求3的果蔬成熟调控装置，其特征在于，步骤(2)中恒温油浴反应的条件为：100℃～120℃反应8h～10h；步骤(3)中离心的条件为：3000rpm、10min；步骤(3)中烘干采用鼓风烘箱进行烘干，烘干温度为70℃。
5.一种基于电化学CO2还原生成乙烯的果蔬成熟调控方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1～4任一项所述的果蔬成熟调控装置，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的果蔬成熟调控方法，其特征在于，果蔬预处理还包括将未成熟果蔬置于低温条件下预冷处理3～5h。
7.根据权利要求5所述的果蔬成熟调控方法，其特征在于，所述密闭
8.根据权利要求5所述的果蔬成熟调控方法，其特征在于，步骤2催熟果蔬为室温催熟3～5天。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电化学co2还原生成乙烯的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述装置包括：co2储气囊(1)、电解池(2)、电极(3)、电源(4)和密闭果蔬保鲜箱(5)；
2.根据权利要求1的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述工作电极中以空间群为pn-3m(224)的纳米级氧化亚铜为催化剂。
3.根据权利要求1的果蔬成熟调控装置，其特征在于，所述工作电极的制备包括以下步骤；
4.根据权利要求3的果蔬成熟调控装置，其特征在于，步骤(2)中恒温油浴反应的条件为：100℃～120℃反应8h～10h；步骤(3)中离心的条件为：3000rpm、10min；步骤(3)中...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。