果蔬快速降氧氣調貯藏環(huán)境的熱動力學研究.pdf

1、快速降氧氣調貯藏(Controlled Atmosphere Storage,簡稱CA貯藏)是在普通冷藏基礎上,采用機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,達到保持果蔬品質的目的.該論文正是在這一背景下,圍繞果蔬快速降氧氣調貯藏中亟需解決的三個關鍵問題:果蔬呼吸速率方程建立、氣調工藝參數(shù)預測和貯藏環(huán)境數(shù)值模擬進行了較為系統(tǒng)、深入的理論和實驗研究,初步總

2、結出一套實用的呼吸速率方程建立、最適貯藏環(huán)境參數(shù)確定及氣調庫內部諸因素動態(tài)變化規(guī)律預測方法,為在大規(guī)模氣調貯藏實踐中運用計算機進行氣調工藝參數(shù)和氣調庫的優(yōu)化設計打下了基礎,為顯著降低以往進行氣調貯藏實驗所需的大量人力、物力、財力和時間消耗,創(chuàng)造可觀的經濟效益提供了可能性.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的滲透系統(tǒng)法,以錦繡黃桃為研究對象,進行了呼吸速率測定實驗,通過對實驗數(shù)據(jù)的多重線性回歸建立了基于酶動

3、力學原理的Michaelis—Menten型呼吸速率模型.2.采用非平衡熱力學和耗散結構理論, 從一個新的視角分析了果蔬氣調貯藏保鮮的熱力學實質,推導了錦繡黃桃氣調貯藏系統(tǒng)的熵源強度方程,對熵產結構進行了分析,著重探討了呼吸熵產的結構和計算式,并編制程序對黃桃的呼吸熵產進行了計算.根據(jù)計算結果,分析了貯藏環(huán)境參數(shù)對果蔬的有氧呼吸熵產率、無氧呼吸熵產率及總呼吸熵產率的影響3.嘗試從生理學和熱力學相結合的角度解釋果蔬貯藏中的衰老過程,給出了

4、熱力學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貯藏工藝參數(shù)預測值.4.為了驗證最適貯藏環(huán)境參數(shù)預測結果的正確性,在一個實驗室規(guī)?？焖俳笛鯕庹{貯藏實驗系統(tǒng)中進行了為期6周的錦繡黃桃快速降氧氣調貯藏實驗研究.實驗結果表明,理論研究推得的最適貯藏環(huán)境參數(shù)是合理的.實驗過程中對關鍵設備進行了技術改造,解決了困擾實驗進行的技術難題,降低了實驗成本,提高了實驗效率.5.作出氣調庫內部氣體流動狀態(tài)與溫度、氣體組分濃度分布相互獨立,且與時間無關

5、的假設,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庫內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迭代的過程,節(jié)省了計算時間.6.開發(fā)了基于C語言的求解氣調庫內三維速度場、溫度場和氧組分濃度場的通用計算程序.7.使用該軟件對一個貯藏黃桃的充氮降氧氣調庫在降溫、降氧期間的熱質傳