基于模糊控制的农产品冷冻库网络控制系统研究

介绍了农产品冷冻库网络控制系统的结构及其特点,设计了基于模糊自适应整定的PID控制器,实现了对农产品冷冻库网络控制系统的控制。基于TrueTime仿真工具箱的仿真实验表明:设计的农产品冷冻库网络控制系统具有响应速度快、稳定性强和抗干扰能力强等特点。

移动式多点出料装置设计与试验

目前,筒仓仓群的进料传统工艺路线是在每个仓顶上布置有一台带式输送机,通过搭接方式由一台传递给另一台,实现物料的连续输送。其在每台带式输送机的出料口处设置有三通,一通流向料仓仓顶的进料点,一通流向下台带式输送机,导致工艺配置复杂、设备布置繁琐,操作起来不方便,故障率也会增高。为此,设计了一种移动式多点出料装置,包括:机架布置在输送机托架上方,托架上固定有滑轨;滚轮、驱动机安装在机架上且二者传动连接;导向托架与机架固定,其上安装有出料辊和托辊组,出料辊与托辊组共同对输送带进行滚动支撑,导向托架的一端固定有出料斗,其出料端布置在输送机托架一侧。上述设置保证了带式输送机出料位置可调,当需要对依次排列的多个料仓进行输送进料时,只需要布置一台带式输送机即可。样机调试运行及对生产试验结果表明:装置设计的各项技术指标均符合国家标准的规定和设计规范要求,能够满足市场需求和生产需要,解决了料仓仓顶多点进料的工艺难点。

玉米粮堆通风干燥过程中热湿传递模拟及试验

为了准确预测玉米粮堆通风干燥过程中的热湿分布变化,明确适宜的通风条件。该研究基于干储一体仓,运用局域热非平衡理论,考虑玉米呼吸热,建立玉米粮堆通风干燥热湿传递模型,探究不同因素对通风干燥过程的影响,并进行通风干燥试验,分析玉米含水率、温度以及粮堆空气的温湿度分布变化情况。结果表明:建立的热湿传递模型可有效模拟仓内玉米粮堆通风干燥的过程,玉米监测点的温度、含水率模拟值与试验值的相对误差分别为1.4%~12.1%、0.3%~14.5%,平均值分别为4.8%、6.5%;通风前期玉米粮情存在一定的不均匀性,内层玉米的升温速率与干燥速率快于外层。随着通风过程的持续,上述不均匀性逐渐降低。综合考虑不同条件下玉米温度和含水率的变化,适宜的通风条件为空气相对湿度低于75%、通风风速为0.09~0.23 m/s,风温随大气条件而定。玉米通风干燥中试试验的单位能耗为890.2 kJ/kg,节能效果显著。研究结果可为玉米通风干燥技术和操作工艺的优化提供理论支持。

双热交换器预冷装备研制及试验

设计一种双热交换器预冷装备,采用太阳能发电、蓄电池和市政电源三种电能供给方式,并采用以蓄冷板为主和蓄电池为辅的能量存贮方式,通过控制系统集成,预冷装备可根据预冷库和蓄冷板的实时温度,择一进行预冷库制冷或蓄冷板蓄冷。通过对比试验研究在预冷库温度设定为2.0℃±0.5℃时预冷库内有(无)顶置蓄冷板对库内温度的影响:当有顶置蓄冷板时库内平均工作温度为1.99℃、温度不均匀性为1.067℃、温度均匀度为0.695℃;无顶置蓄冷板时库内平均工作温度为2.09℃、温度不均匀性为1.278℃、温度均匀度为0.707℃,表明冷藏条件下有顶置蓄冷板可以让库内温度更均匀。当有顶置蓄冷板时平均温度上升、下降循环一次耗时约31 min,相较于无顶置蓄冷板时延长9 min。

双层谷物低温保鲜钢板仓节能减损创新技术

目前,我国的粮食储备主要有平房仓、浅园仓、立筒仓和钢板仓等多种型式,储粮方式南方以温控和气调储粮为主、北方以温控或自控通风储粮为主。近几年,在国家粮食储备库、中央储备粮直属库、四川省等开展低温或准低温储粮,使用的仓型多为平房仓、浅园仓、钢板仓等,南方的种子公司、中小粮库、粮食储运公司和大米加工企业多用低温保鲜仓和钢板仓等。中国有14亿人口,粮食需求量大,粮食每年轮换储存约3亿t左右,但储粮方式相对落后,仓储损失较大。日本等国家粮食仓储技术己相当成熟,几乎达到低温自动或智能化储粮水平,日本稻谷低温保鲜仓储已经有30多年的历史,非常重视稻谷的营养和食味。只有采用低温储粮才能实现节粮减损,增加收益。

保鲜运输用液氮充注气调控制系统的设计与试验

为实现对气调保鲜运输厢体内气体成分的自动控制,以液氮充注气调为对象,搭建了液氮充注气调试验平台。设计了基于低温保护优先的气调方案,采用双限值的控制方法,实现了液氮充注气调的自动控制。以香蕉为试验物料,开展液氮充注气调保鲜试验。结果表明:运输厢体气密性对氧气体积分数变化影响较大,气密性差则增加了系统执行机构的工作频率及液氮消耗量;塑料筐和纸皮箱2种香蕉包装条件对液氮充注降氧影响不大;初始温度对液氮充注的降氧时间影响较大,初始温度高时降氧时间短,初始温度低时降氧时间长;系统实现了以温度优先的气调控制策略,系统工作稳定性良好。上述研究为开发液氮充注气调保鲜运输车提供了参考。

保鲜运输用高压雾化加湿系统湿度调节特性的试验

为解决果蔬保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计问题,建立了高压雾化加湿系统试验平台。通过改变保鲜箱体中回风道风速、开孔隔板开孔率、回风道长度等,研究各因素对加湿效率和湿度分布的影响,分析高压雾化加湿系统的湿度调节特性。结果表明:设计的保鲜箱体结构有利于加速液滴雾化,防止果蔬包装箱强度降低;高压雾化加湿系统加湿效率与风速、开孔率呈非线性关系;在风速和开孔率相同的情况下,回风道越长,保鲜室内湿度分布越均匀;确定开孔率为7.56%,风速为8m/s,回风通道长度为1.5m为试验平台较优的工作参数组合。研究结果对保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计具有一定的参考价值。

LED红蓝弱光照射保持樱桃番茄冷库贮藏品质

为了探究单色光对番茄冷藏过程中品质的影响,开发樱桃番茄保鲜新技术,以绿熟期樱桃番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)为试材,在4℃条件下分别采用发光二极管(LED,light emitting diode)红蓝单色弱光(30 lx)持续照射,研究LED红蓝单色弱光对樱桃番茄采后贮藏过程中感官和主要营养品质指标的影响。结果表明:研制的LED试验装置稳定可靠,红蓝单色光的发射光谱稳定,不因光照强度的变化而发生偏移。贮藏10 d以后LED红蓝光处理的樱桃番茄感官品质显著优于无光对照(P<0.05),且LED红光处理好于蓝光处理(P<0.05)。LED蓝光照射能较好地保持樱桃番茄维生素C含量(P<0.05),但LED红光照射不利于维生素C含量的保持。LED红蓝单色弱光照射有利于促进樱桃番茄早期贮藏过程中的还原糖和可溶性总糖积累,显著抑制贮藏后期糖含量的下降(P<0.05)。LED红蓝单色弱光照射处理还能显著延缓樱桃番茄贮藏过程中可溶性固形物下降(P<0.05),提高樱桃番茄果实可滴定酸的含量,其中LED红光处理显著高于蓝光处理(P<0.05)。贮藏20 d时,红光照射可显著促进番茄红素的合成,但贮藏过程中LED蓝光照射与对照差异不显著(P>0.05)。综合来看,与对照(CK)相比,LED红蓝弱光(30 lx)照射有利于樱桃番茄4℃贮藏过程中感官和营养价值的保持,其中LED红色弱光照射处理效果较好。作为一种简便可行的物理保鲜方法,LED红蓝弱光持续照射处理在樱桃番茄采后营养品质调控方面具有应用潜力。

低温高湿变温解冻库的研制与应用

为解决现有冻肉解冻库解冻速率慢、营养流失大、解冻过程氧化劣变严重等问题，研制了一种新型的低温高湿变温解冻库，该解冻库由绝热库体、蒸汽加热加湿系统、变频制冷系统和控制系统组成。通过各系统的协调运作，使库内温度始终维持在2-8℃，相对湿度始终保持在90％以上，从而实现冻肉解冻过程中的有效保鲜。同时通过低温高湿变温解冻库解冻20t冷冻牛肉的加热负荷、制冷负荷、加湿蒸汽量及总蒸汽量等工艺参数的优化计算，研制出用于冷冻肉解冻的20t低温高湿变温解冻库，并进行了生产验证试验，比较分析了该解冻库与常规4℃解冻库对解冻牛肉品质的影响。结果表明，该低温高湿变温解冻库解冻入库平均温度为-18℃的20t冷冻牛肉耗时约12h，加热负荷为95．94kw，制冷负荷为18．77kW，加湿蒸汽量为8．78g／s，需要总蒸汽量为49．19g／s；与常规4℃解冻库相比，低温高湿变温解冻库解冻汁液流失率、汁液蛋白含量及解冻牛肉蒸煮损失率分别显著降低了44．17％，21．61％及20．30％，解冻牛肉肌红蛋白含量显著增加了41．04％，高铁肌红蛋白含量显著降低了58．69％，硬度及咀嚼性分别显著增加了39．86N及15．11N，实现了冷冻牛肉的保鲜解冻。该研究为低温高湿变温解冻库的研制提供了参考，有利于解决冷冻肉解冻过程中的品质劣变问题。

锥形改流体下部孔径对筒仓卸料流态的影响

为了获取锥形改流体(cone-in-cone)下部孔径对筒仓内卸料流态和仓壁压力的影响,实现中心流筒仓内物料流态从中心流到整体流的转变,改善筒仓内物料流动环境,建立模型,用试验验证模型是正确的,该文采用离散元法对三维筒仓中ABS球卸料过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明:筒仓卸料口尺寸不变时,减小锥形改流体下部孔径,整体流系数增大,筒仓内物料流态能够从中心流转变为整体流,筒仓壁峰值压力减小且峰值压力位置上移。改流体倾角为120°、135°时,当锥形改流体距筒仓锥形壁面的距离与锥形改流体下部孔径的比值大于等于1时,能实现从中心流到整体流的转变。该研究基于数值模拟结果提出了锥形改流体的设计标准,可为工程上确定改流体结构、位置参数提供参考。

应用臭氧浓度精准控制熏蒸装置提高树莓贮藏品质

为了明确不同浓度臭氧气体处理对树莓低温贮藏品质的影响,促进臭氧精准控制装置在果蔬采后贮藏保鲜中的应用,采用国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)研制的精准浓度臭氧冷藏熏蒸装置对树莓(品种:海尔特兹Heritage)进行短时臭氧熏蒸处理(4℃,1 h,相对湿度95%),臭氧质量浓度为0.21、0.54、1.07 mg/L,熏蒸后树莓置于0℃冷库中贮藏,定期测试不同浓度臭氧熏蒸处理对树莓采后贮藏品质的影响。结果表明:臭氧精准控制装置能够在较短时间内达到设定浓度,0.21、0.54、1.07 mg/L的臭氧分别在96、168、240 s时达到,并且臭氧浓度控制精准,精度为0.05 mg/L。不同浓度臭氧熏蒸处理均可以显著抑制树莓微生物繁殖(P<0.05),1.07 mg/L可使树莓微生物菌落总数降低1.62个数量级。0.21、0.54 mg/L熏蒸处理过的树莓感官品质显著好于对照组(P<0.05),能够有效延缓树莓果实维生素C降解,维持可滴定酸、可溶性固形物含量,抑制硬度下降,0.54 mg/L熏蒸处理对树莓的保鲜效果较佳,1.07 mg/L熏蒸处理对树莓表面造成轻微伤害,反而促进树莓贮藏中的腐烂,降低了营养品质,不利于树莓保鲜。精准控制臭氧浓度,对于明确臭氧处理保鲜效果、调控树莓采后贮藏品质方面具有应用潜力。

果蔬保鲜温度梯度试验冷库的设计与效果分析

试验以创造研究果蔬保鲜最佳温度、冷害临界温度的试验条件为目的,设计研究温度梯度库的最佳结构、工艺和技术参数,明确梯度库的温度弹性效应和温度场效应。空库运行和装入实验果蔬后梯度库温差<±0.5℃。

保鲜运输车厢用超声波加湿装置的设计与试验

【目的】为解决保鲜运输车厢用加湿方式存在的成本高、效率低等问题,设计超声波加湿装置,搭建保鲜运输用湿度调控试验平台。【方法】设计运输车厢用超声波雾化加湿系统试验平台,并通过改变回风道风速、隔板开孔率、进气口缝隙和导向板角度等,研究各因素对超声波加湿时间的影响,分析超声波加湿的湿度调节特性。【结果】针对特定的车厢容积,导向板角度对加湿时间影响较小;所需加湿时间随回风道风速和进气口缝隙的增大而增加,而随隔板开孔率的增大呈先增加后减少的趋势;回风道风速、进气口缝隙和隔板开孔率对加湿时间的影响程度依次增大;回风道风速为8m/s、隔板开孔率为16.12%、进气口缝隙为1.5cm时,加湿时间最短,为212s。【结论】设计的超声波加湿装置对保鲜运输车厢用加湿装置的优化设计具有一定的参考价值。

自然冷资源储藏环境下稻谷质构特性及蒸煮品质的试验研究

探讨自然冷资源储藏环境下稻谷品质变化规律,为利用自然冷资源储藏稻谷提供理论依据。以温度和稻谷初始含水率为主要参数,为了准确的检测利用自然冷资源储藏的稻谷品质,对不同温度条件下的稻谷进行了质构特性和蒸煮品质的变化规律研究。在不同温度(0.8,5,10,15,20℃)和不同初始水分含量(15%,16.5%,18%)储藏条件下,用质构仪对米饭的硬度、黏度、咀嚼性、弹性进行测定;并用蒸煮法对稻米吸水率、膨胀率、米汤pH、米汤干物质进行测定,从而分析稻谷质构与蒸煮品质的相关性。结果表明:在储藏过程中,稻谷的硬度、咀嚼性、吸水率、膨胀率随时间延长而升高,稻谷的弹性、黏度、pH值、米汤干物质随时间的延长而降低。稻谷的质构品质与蒸煮品质具有显著的相关性。在自然冷资源储藏环境下的稻谷硬度与稻谷膨胀率呈显著正相关,相关系数为0.981;弹性、黏性与稻谷吸水率呈显著负相关,其相关系数分别为-0.974和-0.965;稻谷咀嚼性与米汤干物质和米汤pH值呈显著正相关性,相关系数为0.944和0.957。利用上述方法对自然冷资源储藏环境下的稻谷品质进行研究评价具有可行性,利用自然冷资源储藏稻谷的温度和稻谷的初始含水率较佳的参数为10℃和15%。

管道式加湿装置湿度场分布的数值模拟及试验验证

为掌握管道式加湿装置加湿流场的分布规律,该文针对压差原理的保鲜运输厢体,以脐橙为试验物料,建立厢体的1/4等比例三维紊流数值计算模型,结合有孔模型和组分传输模型,采用SIMPLE算法和壁面函数算法,运用Fluent软件对管道式加湿过程厢体内湿度场进行数值模拟,得出了厢体内纵截面和横截面以及货物表面的湿度分布云图。采用管道式加湿可以在246 s内将厢体内的相对湿度从75%升高到90%,厢体内湿度场分布均匀,相对湿度差小于2%,货物表面的相对湿度差不超过3%。经试验验证,试验结果与模拟结果相吻合,试验值与模拟值相对湿度最大偏差值不超过1.2%。通过所建立的模型研究不同回风道风速、管道直径、开孔数对货物表面湿度分布的影响。研究结果表明:加湿速率随回风道风速和管道直径的增大而增大,开孔数对加湿速率的影响不大(P>0.05);货物表面湿度最大差值随回风道风速的增大而减小,随管道直径的增大先增大后减小,随管道开孔数的增加先减小后增大。该研究结果对于保鲜运输加湿装置的优化设计具有一定的参考价值。

不同加湿方式对气调保鲜环境调控的影响

为掌握不同加湿方式对气调保鲜环境调控的影响,搭建了气调保鲜环境综合调控试验平台,对比超声波和高压雾化2种加湿方式对气调保鲜环境调控的影响。结果表明:超声波加湿对厢体内气体成分变化无影响,高压雾化加湿可引起厢体内O2和CO2体积分数的明显波动;超声波加湿在耗电量和液氮消耗量上比高压雾化加湿分别节能34.9%和57.7%。

农产品贮藏设施温控仪表温度漂移控制方法

选择3种具有代表性的贮藏设施通用温控仪表,检测其温度漂移幅度和方向。根据仪表电路原理并结合测试,进行了针对性电路改进,使温控仪表温漂误差幅度由3.5℃下降到0.3℃,贮藏环境温度波动幅度由5.3℃下降到1.4℃。试验筛选出3种简易温度补偿法,可在不改造仪表电路的前提下抑制温漂。

抽气方式与充气压力对盒式气调包装气体置换性能的影响

基于不同条件的气体置换流场分析是实现气体置换工艺参数与结构优化的基础。针对盒式气调包装机的关键装置—气体置换装置的物理模型进行流场分析,采用RNGk-ξ湍流模型对进行气流流场数值模拟,建立盒式气调包装气体置换结构内部三维流场;比较等效面积下3种抽气方式对包装内部气体置换性能的影响,确定抽气孔的优化布置方式;分析不同压差工况下的气体置换速度,确定充气压力适宜的工作范围。结果表明,当压强相对于极限真空处于粗真空时(0.04～0.1MPa),3种抽气方式的气体置换效率差异不显著,随着压强的减小(小于0.04MPa),中间抽气方式优于两边抽气方式;同时,采用中间抽气,两边四孔充气方式时,充气压力大于0.5MPa,有利于获得较高的气体置换精度与置换效率。

液氮充注气调厢开门时O_2体积分数预测模型研究

为掌握液氮充注气调厢开门时厢内O2体积分数的变化规律,在分析热压作用下气调厢开门渗风特性的基础上,建立了O2体积分数预测模型,并进行了试验验证。研究结果表明：气调厢开门期间,开门时间越短则气调厢内外空气交界面的平均温度上升越快;在气调厢内相对湿度为90%~95%情况下,气调厢内外空气交界面的相对湿度在开门后60 s内即迅速上升至100%,并且开门期间平均相对湿度均在97%以上;开门时气调厢内O2体积分数上升速度随着开门时间的延长而逐渐降低,通过对比计算数据和试验数据发现气调厢内O2体积分数试验值和理论值存在一定误差,开门时间为3 min以上时,相对误差均在10%以内。

基于球体模型的苹果接触点局部处理方式研究

为实现新鲜果蔬采后预冷CFD数值模拟研究,以单个富士苹果为研究对象,构建果品近真实3D模型,在雷诺数为10~30 000的范围内对比真实果形与等直径球体壁面切应力、壁面阻力系数、边界层分离角度以及尾流回流区长度之间的不同,验证在CFD模拟研究中是否可直接利用等直径球体替代苹果真实形状。为实现果品与果品（或箱体壁面）接触点局部位置的最佳CFD建模,充分考虑果品之间局部传热性对温度变化的影响,本文以彼此接触的两果模型为研究对象,从壁面阻力系数、两果中心线上的温度模拟结果准确性角度确定4种不同的局部处理方式（缩小法、膨胀法、消平法和桥梁法）在不同雷诺数范围内各自最佳的局部处理尺寸范围。研究结果表明,在研究中可直接利用等直径苹果替代苹果真实形状,在整个雷诺数范围内两者之间的各种边界层物理量最大相对偏差在15%左右,桥梁法在4种接触点局部处理方式中模拟准确性最高,通过对比实验验证,温度模拟值与实测值具有较好的一致性,其最大均方根误差为1.514℃,平均相对误差在20%左右。