一种基于空间电场保鲜技术的保鲜系统及保鲜方

本发明涉及生鲜产品保鲜，具体为一种基于空间电场保鲜技术的保鲜系统及保鲜方法。背景技术：1、时鲜、果蔬和其它一类预制菜肴为了达到保鲜运输目的，常常采用冷冻或冷藏的技术方法，当采用低温冷冻技术方法时，低温会破坏食材的内部组织，使营养成分遭到破坏和流失，影响口感，然而，采用冷藏的方式时，则面临食材腐败变质的问题；2、文献编号为1002-6819(2009)-7-0288-06的《静电场处理对贮藏番茄品质及生理变化的影响》叙述了静电场对果蔬的贮藏保鲜理论；近年来，非热物理保鲜技术因其较低的能耗和对食品原有风味及营养成分的少量影响而受到关注，特别是利用电场技术的保鲜方法，通过改变食材中离子和分子的运动，已显示出在延长食品保质期、减少能耗上的潜力；实验证明，在食材的储存空间施加一个电场强度大于40v/m的低频静电场可以在冷藏的环境中有效减缓食材的腐烂变质，从而起到保鲜储存的作用；3、现有技术中的，公开号为cn116114745a公开了一种耦合温度场与高频动态电磁场的食物保鲜方法及装置，主要由绝缘材料构成一个封闭空间，待保鲜食物放置于封闭空间内，在低温环境下并且同时采用高频电场发生器及线圈在所述封闭空间内形成电磁场区域，利用各自独立的温度场与电磁场同时作用于封闭空间内的待保鲜食物上而实现保鲜，同时结合低温温度场及高频电磁场对待保鲜食物进行保鲜，利用低温环境抑制微生物生长繁殖并减低氧化酶活性，利用高频电磁场产生的激烈振荡效应，松弛离子和蛋白质间的化学键，改变氧化酶微观结构，达到使其失去活性，降低酶催化反应发生概率，减缓食物氧化与衰老的目的，此保鲜方法可广泛用于各类食品，广谱高效；4、然而，传统电场应用通常涉及高能耗和设备复杂性，以及对不同食材电场需求的精确调控难度大；现有的电场保鲜技术往往忽视了食材多样性对电场参数需求的差异，导致保鲜效果不佳或能源浪费，不能针对不同食材最佳保鲜电场频率的智能调节；5、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种基于空间电场保鲜技术的保鲜系统及保鲜方法，以解决上述背景技术中提出的问题。2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：3、一种基于空间电场保鲜技术的保鲜系统，包括基于单片机技术的控制系统，以及基于数据库技术的最佳电场频率设定，具体包括：4、数据获取模块：用于获取单片机控制系统以及食材相对应的数据库，并对数据库内各食材进行标记，形成{1,2，...，i，...，n}，其中i表示第i种食材，n表示食材类别总数，且数据库预先存储各种食材的生物特征及最佳保鲜电场频率数据；5、数据采集模块：用于采集当前冷柜中若干类别存储食材的生物特征量化数据以及各食材的体积占比数据、成本占比数据和优先级指标；6、最佳电场频率确定模块：用于在所述单片机控制系统中，基于生物特征量化数据来调用数据库，以在数据库中确定当前冷柜中各存储食材的最佳电场频率，并获取若干类别存储食材的生物特征量化数据，并进行分析处理，生成电场频率评价指数，该评价指数用于对选择的最佳电场频率进行需求评价；7、策略生成模块：用于获取当前冷柜中各食材的体积占比数据、成本占比数据和优先级指标，并进行分析处理，生成关于最佳电场频率的调整选择指数，该指数用于在冷柜中存放多类别食材时，确定最佳电场频率选择策略；8、电场频率调整模块：用于获取数据库中针对最佳电场频率选择策略生成的指令数据，单片机控制系统基于该指令数据，产生对应的低频信号作为lc逆变器的驱动时钟信号，驱动信号放大电路将单片机产生的时钟信号进行放大，送往lc谐振变换器，作为lc谐振变换器4个开关的驱动信号，该信号经放大后控制lc逆变器产生大功率正弦波；9、静电场生成模块：用于获取正弦波并通过升压变压器t输出，产生5kv左右的高压，通过与变压器二次测一端相连接的电极，产生空间静电场，从而施加于食材最大强度的正弦波静电场，用于改变食材中各种离子和分子运动状况。10、进一步地，所述单片机及其附设电路和相关的数据库程序包括lc逆变电路和驱动信号放大电路、状态参数检测电路、升压变压器、电极以及lcd显示电路、信号处理电路；11、所述生物特征量化数据为当前食材的电导率、气体浓度、水分含量、生物电反应；12、所述体积占比数据为各种食材在冷柜中实际占用空间的量化数据，用vti表示，其中i代表第i种食材；13、定义所述vti计算公式如下：14、15、其中，vi为第i种食材在冷柜中的体积；vtotal为冷柜的总体积；16、设定vti取值范围为(0,1]，vti取值越接近0，表示该食材占据的空间较小，对电场分布影响较小；取值越接近1，表示该食材占据较大空间，需要重点考虑其电场需求；17、所述成本占比数据为当前冷柜中各种食材的成本数据，用cbi表示，其中i代表第i种食材；定义所述cbi计算公式为：18、19、其中，ci为第i种食材的成本；ctotal为冷柜中所有食材的总成本；20、设定cbi值域范围为(0,1)，cbi取值越接近0，表示该食材成本较低，考虑较低优先级的保鲜策略；取值越接近1，表示成本较高，应优先确保其保鲜效果；21、所述优先级指标为食材的保质期、预估存放时间、使用频率，并对优先级指标标记为yxi，其中i代表第i种食材；定义优先级指标yxi计算公式为：22、yxi＝w1·flife+w2·ftime+w3·ffreq23、其中，flife为食材的保质期；ftime为预估存放时间；ffreq为使用频率；24、w1、w2、w3为各因素的权重，根据实际应用场景确定；25、通过归一化量化处理步骤，使yxi值域为(0,1)；26、yxi取值越接近0，此时优先级较低，表示较少使用或保质期较长；越接近1表示该食材优先级高，需要经常使用或容易快速变质。27、进一步地，所述获取若干类别存储食材的生物特征量化数据，并进行分析处理，生成电场频率评价指数，该评价指数用于对选择的最佳电场频率进行需求评价，具体包括以下内容：28、定义电场频率评价指数的计算公式为bef，公式如下：29、30、其中，befi为第i种食材的最佳电场频率需求值；αj、βj、γi、δj分别表示食材的电导率、气体浓度、水分含量、生物电反应的相关量化数据，且j表示第j种生物特征，m表示生物特征数量；n为食材类别总数，òj代表食材的第j种生物特征的权重调整系数，使befi∈[0,100]，befi取值越接近0，表示电场频率需求越低，适用于不易腐烂的食材；befi取值越接近100，表示较高的电场频率需求，适用于易腐烂的食材。31、进一步地，依次设定αj、βj、γi的阈值分别为αthresh、βlow、γhigh，交互规则和阈值设定如下：32、电导率αj与befi的关系如下：33、当αj达到阈值αthresh，具体αj超过5s/m电导率单位，则认为食材含水量高，容易导电；此时，需要增加电场强度10％以保持食材的新鲜度和抑制细菌生长；34、气体浓度βj的变化对befi的影响：35、当βj低于低阈值βlow，表明环境较为密闭，少氧，影响食材保存状态；36、当βj低于0.02％，其百分比表示氧气浓度时，在低气体浓度环境下降低电场频率5％，有助于减少能耗，同时维持适宜的保存条件；37、对于水分含量γi的影响：38、γi达到高阈值γhigh时，需要更高的befi以适应高水分环境；具体的，当γi超过75％水分含量时，高水分食材易腐败，通过增加15％电场频率能够有效延长其保鲜期，抑制微生物活动；39、生物电反应δj对befi的调整：40、当δj增加时，表明生物活性增强，需要更高的befi，当δj每增加1单位；生物电活性的增强通常与食材新鲜度直接相关，通过适当调整电场频率2％，能够更有效地控制食材的生物活性，保持其新鲜度和营养价值。41、进一步地，定义调整选择指数为asi，计算公式如下：42、43、其中，asi为调整选择指数；n为食材类别总数；yxi为第i种食材的优先级指标，取值范围为(0,1)，表示食材的优先级；44、vti为第i种食材的体积占比数据，取值范围为(0,1]，表示食材占据的空间大小；45、cbi为第i种食材的成本占比数据，取值范围为(0,1)，表示食材的成本；46、为所有食材的优先级指标之和，用于加权平均；47、当食材的优先级较高，yxi越接近1时，其对应的体积占比数据和成本占比数据会更加重要，对asi的贡献也更大；48、食材的体积占比vti越接近1时，其在电场分布中的影响越大，对asi的贡献也越大；49、食材的成本越高cbi越接近1，其保鲜效果的重要性越大，对asi的贡献也越大；50、因此，设定asi的值域范围为(0,1]，数值越接近1，表示对电场频率的需求越高，适用于易腐烂的食材；数值越接近0，表示对电场频率的需求越低，适用于不易腐烂的食材。51、一种基于空间电场保鲜技术的保鲜方法，所述方法用于执行所述的基于空间电场保鲜技术的保鲜系统，包括：52、步骤s1、获取单片机控制系统以及食材相对应的数据库，并对数据库内各食材进行标记，形成{1,2，...，i，...，n}，其中i表示第i种食材，n表示食材类别总数，且数据库预先存储各种食材的生物特征及最佳保鲜电场频率数据；53、步骤s2、采集当前冷柜中若干类别存储食材的生物特征量化数据以及各食材的体积占比数据、成本占比数据和优先级指标；54、步骤s3、在所述单片机控制系统中，基于生物特征量化数据来调用数据库，以在数据库中确定当前冷柜中各存储食材的最佳电场频率，并获取若干类别存储食材的生物特征量化数据，并进行分析处理，生成电场频率评价指数，该评价指数用于对选择的最佳电场频率进行需求评价；55、步骤s4、获取当前冷柜中各食材的体积占比数据、成本占比数据和优先级指标，并进行分析处理，生成关于最佳电场频率的调整选择指数，该指数用于在冷柜中存放多类别食材时，确定最佳电场频率选择策略；56、步骤s5、获取数据库中针对最佳电场频率选择策略生成的指令数据，单片机控制系统基于该指令数据，产生对应的低频信号作为lc逆变器的驱动时钟信号，驱动信号放大电路将单片机产生的时钟信号进行放大，送往lc谐振变换器，作为lc谐振变换器4个开关的驱动信号，该信号经放大后控制lc逆变器产生大功率正弦波；57、步骤s6、获取正弦波并通过升压变压器t输出，产生5kv左右的高压，通过与变压器二次测一端相连接的电极，产生空间静电场，从而施加于食材最大强度的正弦波静电场，用于改变食材中各种离子和分子运动状况。58、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过建立详尽的食材数据库，记录包括生物特征在内的各种食材数据，并依此自动调节电场频率，不仅提高了保鲜效率，还大幅降低了能源消耗，此外，本系统通过数据采集模块收集当前存储食材的量化特征，如体积占比和成本占比，结合优先级指标，通过策略生成模块优化电场频率调整策略，实现了高效的多类别食材同时保鲜；59、该系统的电场频率调整模块，能够基于单片机产生的驱动信号，通过高效的lc逆变器和升压变压器产生所需的高压电场，更是实现了对食材的精确、定制化处理；