果蔬快速降氧氣調(diào)貯藏環(huán)境的熱動力學(xué)研究.pdf

1、快速降氧氣調(diào)貯藏(Controlled Atmosphere Storage,簡稱CA貯藏)是在普通冷藏基礎(chǔ)上,采用機(jī)械手段人為改變貯藏環(huán)境氣體成分的一種現(xiàn)代化貯藏方式.它主要通過降低O<,2>濃度和升高CO<,2>濃度來抑制果蔬的呼吸作用,達(dá)到保持果蔬品質(zhì)的目的.該論文正是在這一背景下,圍繞果蔬快速降氧氣調(diào)貯藏中亟需解決的三個關(guān)鍵問題:果蔬呼吸速率方程建立、氣調(diào)工藝參數(shù)預(yù)測和貯藏環(huán)境數(shù)值模擬進(jìn)行了較為系統(tǒng)、深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究,初步總

2、結(jié)出一套實(shí)用的呼吸速率方程建立、最適貯藏環(huán)境參數(shù)確定及氣調(diào)庫內(nèi)部諸因素動態(tài)變化規(guī)律預(yù)測方法,為在大規(guī)模氣調(diào)貯藏實(shí)踐中運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行氣調(diào)工藝參數(shù)和氣調(diào)庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ),為顯著降低以往進(jìn)行氣調(diào)貯藏實(shí)驗(yàn)所需的大量人力、物力、財(cái)力和時間消耗,創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益提供了可能性.該論文所做的具體研究工作可概括如下:1.提出測定果蔬呼吸速率的改進(jìn)的滲透系統(tǒng)法,以錦繡黃桃為研究對象,進(jìn)行了呼吸速率測定實(shí)驗(yàn),通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的多重線性回歸建立了基于酶動

3、力學(xué)原理的Michaelis—Menten型呼吸速率模型.2.采用非平衡熱力學(xué)和耗散結(jié)構(gòu)理論, 從一個新的視角分析了果蔬氣調(diào)貯藏保鮮的熱力學(xué)實(shí)質(zhì),推導(dǎo)了錦繡黃桃氣調(diào)貯藏系統(tǒng)的熵源強(qiáng)度方程,對熵產(chǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,著重探討了呼吸熵產(chǎn)的結(jié)構(gòu)和計(jì)算式,并編制程序?qū)S桃的呼吸熵產(chǎn)進(jìn)行了計(jì)算.根據(jù)計(jì)算結(jié)果,分析了貯藏環(huán)境參數(shù)對果蔬的有氧呼吸熵產(chǎn)率、無氧呼吸熵產(chǎn)率及總呼吸熵產(chǎn)率的影響3.嘗試從生理學(xué)和熱力學(xué)相結(jié)合的角度解釋果蔬貯藏中的衰老過程,給出了

4、熱力學(xué)意義上的最適貯藏環(huán)境判定依據(jù),推得了錦繡黃桃氣調(diào)貯藏工藝參數(shù)預(yù)測值.4.為了驗(yàn)證最適貯藏環(huán)境參數(shù)預(yù)測結(jié)果的正確性,在一個實(shí)驗(yàn)室規(guī)模快速降氧氣調(diào)貯藏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行了為期6周的錦繡黃桃快速降氧氣調(diào)貯藏實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,理論研究推得的最適貯藏環(huán)境參數(shù)是合理的.實(shí)驗(yàn)過程中對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造,解決了困擾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的技術(shù)難題,降低了實(shí)驗(yàn)成本,提高了實(shí)驗(yàn)效率.5.作出氣調(diào)庫內(nèi)部氣體流動狀態(tài)與溫度、氣體組分濃度分布相互獨(dú)立,且與時間無關(guān)

5、的假設(shè),使速度場與溫度場、濃度場不再耦合,采用K-ε紊流模型建立了描述氣調(diào)庫內(nèi)氣流速度場的三維穩(wěn)態(tài)模型,以通用控制方程形式分別建立了針對庫內(nèi)氣體區(qū)和貨物區(qū)的溫度、氧組分濃度三維動態(tài)分布參數(shù)模型,采用整體解法進(jìn)行數(shù)值求解,避免了為確定不同區(qū)域界面上的求解變量而反復(fù)迭代的過程,節(jié)省了計(jì)算時間.6.開發(fā)了基于C語言的求解氣調(diào)庫內(nèi)三維速度場、溫度場和氧組分濃度場的通用計(jì)算程序.7.使用該軟件對一個貯藏黃桃的充氮降氧氣調(diào)庫在降溫、降氧期間的熱質(zhì)傳