冷链运输过程中苹果气调箱气调环境特性研究

作     者：初正鹏 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：南晓红

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：气调箱 气体浓度分布 呼吸作用 UDF程序 数值模拟 

摘      要：冷链物流作为保障产品质量安全链条中的重要一环,已经成为衡量一个国家经济发展水平和物流业发展水平的重要标志。冷链物流的发展,对于促进相关产业的发展,提升产业竞争力,增加农民收入,稳定农民持续增收具有重要意义。现代物流技术的发展,特别是塑料箱式气调保鲜技术,作为新型苹果贮运方式,可以贯穿苹果从采摘、贮藏、储运和零售整个过程,具有造价低、便于管理、可灵活操作的特点。本文建立气调箱内气体流动和传质的三维非稳态数值计算模型,研究气调运输和换气过程中环境参数变化。主要研究工作如下:编写苹果呼吸强度UDF程序,真实模拟苹果呼吸速率随O2和CO2浓度的变化。根据UDF程序及计算模型对气调箱冷藏运输过程进行模拟,得出的O2和CO2组分浓度的变化规律与相关实验数据有较好的一致性,验证了该计算模型的合理性。分析气调箱冷藏运输不同阶段O2和CO2浓度变化及分布规律,得出O2和CO2浓度随时间变化的函数关系。其中,在气调箱冷藏运输4天之后,气调箱内O2浓度可以达到适宜苹果气调运输浓度范围之内,这一结果为气调箱冷藏运输的管理提供了经验。同时,分析了气调运输不同阶段O2和CO2浓度分布,并对其进行了不均匀性评价。通过对比气调箱冷藏运输与普通冷藏运输苹果呼吸速率的变化,研究气调箱冷藏运输对苹果呼吸速率的影响。通过研究运输4天内,气调箱和普通冷藏运输内O2和CO2浓度变化,同时对比呼吸速率的变化,得出气调箱冷藏运输可减小有氧呼吸呼吸速率约73.5%的结论。为贯彻全程保鲜链理念,保证气调箱运输后可快速入库,通过改变送风参数,确定了该气调箱预冷换气过程中的换气速度及换气时长。分别选取0.8m/s、1.2m/s和1.5m/s的送风速度,以出口处CO2变化规律为参考,研究适用于该气调箱的最佳换气速度。通过研究换气过程中不同时刻的CO2排出效率,确立最佳换气时长。本文建立了气调箱冷藏运输过程和换气过程中的气体流动和传质的三维数学求解模型,获得了苹果气调箱冷藏运输过程中O2和CO2浓度变化规律,该结果对于苹果气调箱运输过程中环境控制以及管理水平的提高具有重要参考价值。