冰箱内气味检测的影响因素分析

摘要：本文研究冰箱内气味检测的影响因素，为开发适用于智能冰箱的气味检测模块提供技术支持。

根据冰箱内环境选择了基线为500 mv的半导体气味传感器进行试验，分析研究了冰箱自身挥发vocs、通电运行、腐败食物及开关门对气味传感器电压信号的影响情况。

结果显示：冰箱自身挥发vocs和腐败食物散发气味会引起气味传感器电压值的上升；低温可以抑制冰箱内气体的挥发，冰箱运行会引起气味传感器电压信号有规律的波动；冰箱开关门会引起气体浓度发生较大变化。

关键词：冰箱；气味；传感器；影响因素
王亚军等创立“采样袋外标法”研究冰箱异味成分和含量[1]，冰箱异味主要来自材料释放和使用过程中食品释放的异味混合。

冰箱内材料异味来源：芳香烃来源于abs内胆、gpps果菜盒、hips内胆、hips色母；烷烃来自pvc门封和其他种塑料；烯烃来源于abs内胆和聚氨酯材料；含氧化合物和胺类物质主要来源于pvc和聚氨酯材料；冰箱内特殊成分，如丙烯腈、胺类化合物、乙酸乙酯，主要来源于特定冰箱材料释放的特征化合物。

冰箱使用过程中异味成分受存放食品影响，异味成分和含量变化复杂：猪肉影响冰箱内胺类及烷烃的变化，是胺类臭味物质主要来源；米饭中苯烯物增加是影响苯类物质上升的主要原因；豆腐影响含氧化合物变化，在腐败期释放高含量胺类物质，是含氧类、胺类异味成分主要来源；西瓜是冰箱中苯乙烯增加的主要来源，影响冰箱内醇类、胺类等含量变化。

通过对冰箱中存放食品的感官、微生物指标判定存放食品腐败程度。

结果显示，豆腐在第1天，猪肉、西瓜在第3天，米饭在第4天达到新鲜与腐败临界点，在临界期间，冰箱内异味成分变化显著。

目前，气味评定主要通过人的感官检测和气相色谱法进行检测，前者主观性太强，后者耗时耗力，并且是一种破坏性检测。

随着气味传感器的发展，其应用于食品新鲜度检测的研究越来越多：柴春祥
等利用电子鼻检测鸡肉新鲜度[2]；吴莉莉等进行了电子鼻检测技术在粮食霉变识别中的应用研究[3]，霉变部分可能发生在各处，最易感觉到的是气味，很多研究工作表明细菌和真菌易挥发，而且其中很多物质通常会散发出味道，因此可以利用电子鼻对粮食早期霉变进行检测；石志标
等研究了电子鼻检测牛肉新鲜度的技术[4]，开发出仿生嗅觉鼻道结构，根据牛肉产生的气味和传感器实验合理地选用气味传感器阵列，识别率达到99.25%。

laura piazza 等利用电子鼻对浸泡过甲醛腐败章鱼进行检测[5]，使腐败样品成功被检出，正确识别率为93.1%。

但是，国内外对研究气味传感器在冰箱中检测异味变化的报道还很少，本文分析研究了冰箱内气味传感器检测混合气体变化的影响因素，为开发适用于智能冰箱的气味检测模块提供技术支持。

1 技术分析
1.1 冰箱用气味传感器的选型
根据冰箱存储食物的特征气味成分及腐败气味成分特征，应选用能同时监测无机气体（nh3，h2s）和有机气体（醇类，胺类，醛类等vocs）的半导体气体传感器。

1.2 冰箱用气味传感器基线的设置
空冰箱断电情况下气味传感器不同基线与气体（以乙醇为例）浓度的关系：图1为基线500 mv 的传感器在不同浓度的酒精气体（40～400 ppm）中的响应情况，从图1中可以看出，在高浓度的气体中基线为500 mv的气味传感器电压信号呈梯度上升趋势；图2为基线2000 mv的气味传感器在不同浓度的酒精气体（40～400 ppm）中的响应情况，从图2中可以看出，在高浓度的气体中基线为2000 mv的气味传感器电压信号也呈上升趋势，但是上升幅度大大减小。

因此，本实验选用基线为500 mv的气味传感器进行研究。

图1 基线为500 mv的传感器在高浓度乙醇气体中的响应情况
图2 基线为2000 mv的传感器在高浓度乙醇气体中的响应情况
2 主要仪器设备
美菱bcd-278*冰箱，数据采集卡（usb2831，北京阿尔泰科技有限公司），电脑（惠普），气味传感器。

3 试验步骤
3.1 冰箱自身挥发气味vocs对气味传感器信号的影响情况
气味传感器分别在断电的空冰箱（bcd-278*）和室内环境两种状态下工作，连续采集4000多分钟的电压信号变化如图3所示：空冰箱断电状态下，气味传感器电压值从500 mv逐渐上升到1900 mv左右；而放置于冰箱外的室内的同一气味传感器电压值没有明显的变化。

结果显示，即使冰箱内不存放食物，也会引起气味传感器电压值的上升。

图3 气味传感器在空冰箱断电状态下和室内的电压信号响应情况
3.2 空冰箱通电对气味传感器电压信号的影响情况
为了研究空冰箱运行对气味传感器信号的影响，将基线为500 mv的气味传感器，放置通电状态下的冰箱内（冷藏室温度为5℃）进行连续测试，结果如图4所示：气味传感器电压信号小幅上升，并在900 mv上下有规律地波动。

与断电状态下的气味传感器电压信号变化比较，分析可得：低温可以抑制冰箱内气体的挥发；冰箱运行会引起气味传感器电压信号有规律的波动。

如图3中a线所示。