[发明专利]基于红外气体传感器的水果成熟度检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水果成熟度检测系统，尤其是一种基于红外气体传感器的水果成熟度检测系统，属于信息技术以及农业的技术领域。

背景技术

水果作为一种重要的农产品，是人们日常的主要消费食品，其品质与人民的生活密切相关。随着国际市场的全球化以及生活水平的提高，消费者对水果的品质要求也越来越高。而水果的成熟度直接影响着水果的风味、硬度和果皮色泽等品质，未完全成熟或过于成熟的上市水果不被消费者青睐，继而导致市场流通不畅，造成果商和果农的经济损失。此外，水果的成熟度亦影响着采摘和储存等诸多环节，据统计，水果在采摘、包装、储存、运输和加工等作业环节中的损失率高达30%，造成损失的主要原因之一就是将不同成熟度的水果相互混杂。由此可见，对水果成熟度的检测与区分至关重要。

在区分成熟度的情况下，可根据水果的成熟度选择合适的采收期，进而有助于在后续的加工处理过程中延长水果的货架期，延缓其硬度下降、色泽变差和营养散失；另外，精准地判断水果的成熟度，可让果商更精确掌握水果入库和出库的时间，以及销售的期限，避免在储存和销售的过程中造成不必要的经济损失。更为重要的是，根据水果的成熟度对其进行区分与筛选，并及时地对其进行加工处理，对于改善水果品质，提升水果等级有着重要的意义。

一般地，判断水果的成熟度可以采用看外形、看色泽、闻香味和轻轻敲击水果表皮听声音等四种方法。这些方法无需借助仪器设备，较为方便快捷，然而当采用这四种方法时，个人主观意识对结果的影响非常大，因此其可信度往往遭受质疑。

现有的水果成熟度检测方法包括利用硬度计、糖度计和酸度计等来检测水果内部的硬度，可溶性糖，可滴定酸等一些与水果成熟度相关的指标。虽然，通过这些方法可以较为准确地判断成熟度，然而，这些方法在检测过程中都需要破坏水果的皮表组织甚至果实，属于有损检测，因此无法大规模地逐个检测，进而难以适用于现代果品的生产。

为了在完成检测的同时保证水果的完整性，基于水果气味的无损检测技术应运而生。许多水果具有怡人的香气。研究表明，水果的香气源自于酯类、醇类、酮类、醛类、萜类等芳香物质以及某些挥发性酚类物质。水果成熟前果实香气很少，随着果实的逐渐成熟，不饱和脂肪酸等的含量逐步增加，果实香气增多。

针对水果香味与芳香物质的检测一般采用气相色谱法和气相色谱-质谱联用技术，但这些检测方法所用气味成分都是样品经分离后的产物，需要把产物重组才可作对比，因此检测过程繁琐复杂，周期长，且费用昂贵。近年来兴起的电子鼻技术可以克服传统方法测定芳香物质和评价水果质量体系的一些不足。与传统分析仪器相比，电子鼻技术具有获得样品气体整体信息的能力，识别效果更好，不需要添加化学试剂，是一种绿色检测技术。

电子鼻技术的核心器件是气体传感器，目前广泛应用于电子鼻的气体传感器多采用金属氧化物类型，该传感器又以金属氧化物气敏材料为关键部件。在特定的工作温度下，被测气体到达气敏材料表面并与吸附在表面的氧发生化学反应，由此引起电荷的转移继而使电阻发生变化。金属氧化物型气体传感器制作方法简单、成本低廉、响应速度快以及对可燃性气体和某些有毒气体具有较高的灵敏度等优点。但是，由于敏感材料本身并不具有良好的识别气体的能力，对混合气体中多种气体成分的选择性差，难以满足检测要求。此外，金属半导体型气体传感器在气体敏感过程中需要经历气体的吸附和解吸附两个阶段，不完全的解吸附将对传感器的探测灵敏度造成影响，某些情况下，检测结果存在严重的漂移，甚至不可用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于红外气体传感器的水果成熟度检测系统，其利用水果在成熟过程中所释放气体具有各自不同的红外吸收特性，且不同成熟度阶段所释放气体浓度不同的特点，通过测试气体的浓度，进而判断该水果所处的成熟度阶段，为果农提供合理的采摘和储藏时间，也可为消费者是否购买提供评判依据。该检测系统结构简单，使用方便，尺寸小巧可便携，且因红外气体传感器可进行阵列式制备，因而该系统适用于多种不同水果的分别检测和同时检测；该检测将水果气体收集装置和气体检测装置分离，继而可使同一气体检测装置与不同的气体收集装置配合使用，从而使检测系统具有了更高的可扩展性，也使检测成本进一步降低。