基于BPNN-PID控制策略的果蔬保鲜环境参数调控优化

【目的】开发新的控制策略,用于解决传统控制方法果蔬保鲜环境参数因时变性、非线性、滞后性强和惯性大等特点导致的控制精度低、鲁棒性弱等问题。【方法】将传统比例−积分−微分(Proportional-integral-derivative,PID)和BP神经网络(Back-propagation neural network,BPNN)算法相结合,开发一种基于BPNN-PID的控制策略,通过自主搭建的果蔬保鲜环境调控试验平台和自主设计的控制系统,研究不同控制策略对保鲜环境参数调控效果的影响。【结果】基于BPNN-PID控制策略的果蔬保鲜环境控制系统,环境温度超调量为1.7℃、稳定时间为80 min、稳态误差为±0.2℃,环境相对湿度超调量为2.8%、稳定时间为55 min,相对湿度稳定维持在80%~90%范围内。与传统PID控制策略相比,BPNN-PID控制策略环境温度超调量减小了2.1℃、稳态误差减小了0.3℃、稳定时间缩短了25 min,环境相对湿度超调量减小了2.2%、稳定时间缩短了25 min,环境参数波动幅度均有所降低。【结论】本文开发的果蔬保鲜环境控制系统呈现出良好的动态调整能力,具有较强的鲁棒性,控制性能明显提升,实现了保鲜环境参数的精准控制,满足果蔬保鲜贮藏要求。研究结果为果蔬保鲜环境参数调控提供了参考。

果蔬茶贮藏与加工过程品质调控研究现状及趋势

果蔬茶产业是我国现代农业产业体系和国民经济的重要组成部分,然而存在产后损失大,产品附加值低,综合利用水平不高等问题,制约了产业的高质量发展。实现果蔬茶贮藏加工过程的品质调控,是减损增值的关键。本文综述果蔬茶贮藏加工过程中颜色、香气、滋味、质构和营养品质调控研究现状,提出未来研究的关键科学问题为果蔬茶品质劣变的贮藏生物学基础,绿色贮藏加工技术对果蔬茶品质调控的基础理论,果蔬茶营养物质生物利用度提升和健康效应机理等3个方面,指出多维度解析品质调控机制,绿色加工技术集成创新,多学科交叉与智能化的新方向、新理念、新趋势。本文将为果蔬茶贮藏加工品质调控相关研究和产业高质量发展提供重要理论依据。

供应链中生鲜果蔬品质劣变机制、共性管控及智能检测技术研究进展

供应链中生鲜果蔬由于呼吸作用、蒸腾作用和乙烯释放等因素,持续消耗有机物质(如糖和淀粉),导致生鲜果蔬品质降低。在整个供应链中,生鲜果蔬的生理、生化变化受内在因素(种类与品种、产地与采收期、成熟度或生长期)和环境因素(如温度、湿度、O_(2)和CO_(2)体积分数、乙烯体积分数、挤压、撞击、振动等)的影响。目前,供应链中应用了许多采后技术来提高品质和保留率,以减少生鲜果蔬的品质劣变,提高其市场竞争力。作者简要介绍了供应链中生鲜果蔬品质劣变(如霉变、萎蔫、褐变、软化、黄化等)机制、生鲜果蔬品质劣变影响因素,以及通过采用共性管控技术减缓生鲜果蔬的品质劣变,并综述了智能标签在生鲜果蔬新鲜度检测中的研究进展。

热激处理对鲜切百合鳞茎片贮藏品质的影响

为研究热激处理(heat shock treatment,HT)对鲜切百合鳞茎片贮藏品质的影响,采用热激法(55℃热水,2 min)处理兰州百合(Lilium davidii var. unicolor Cotton),测定并分析鲜切百合鳞茎片在贮藏期间的品质特性变化。结果表明,HT可有效保持鲜切百合鳞茎片贮藏期间的色泽,维持细胞壁的结构,抑制过氧化物酶(peroxidase,POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)等酶的活性,减缓总酚(totalphenolics,TP)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)的积累和相对电导率(relative electric conductivity,REC)的升高,降低其质量损失率、腐烂率、褐变度。贮藏结束时,相比CK组,HT组的POD、PPO和PAL活性分别降低了95.26%、21.74%、41.65%;HT组的腐烂率、褐变度、MDA含量、REC和TP含量分别为10.56%、1.55、0.13μmol/g、19.71%、3.51 mg/g,显著低于CK组(P<0.05);硬度、白度和可溶性蛋白质含量分别为1 848.09 g、79.65、7.62 mg/g,显著高于CK组(P<0.05)。而40 d时,CK组和HT组的质量损失率和可溶性糖质量分数分别为0.85%、0.66%和14.04%、14.78%,无显著差异(P>0.05)。此外,HT组在贮藏40 d后才出现质膜降解,比CK组晚30 d。综上,HT有效地延缓了鲜切百合鳞茎片的贮藏品质劣变,并延长了贮藏时间。

果蔬气调保鲜运输车的设计与试验

为解决果蔬气调保鲜运输气调效率低且成本高等问题,该文提出了一种液氮充注气调保鲜运输技术,应用该技术制造的运输车主要由汽车底盘、基于压差原理的运输厢体、液氮充注气调装置、超声波加湿装置、制冷机组、变风量通风装置、换气装置和集中控制系统等组成。整车性能试验结果表明:在环境温度(33.5±1)℃、相对湿度59%±3%、采用仅中间留空堆栈、装载后厢体内后部温度(22.3±0.3)℃的条件下,物料初始温度为4.82和6.38℃时,调控至目标环境所用时间为52和90min;物料初始温度基本相同(4.65～4.82℃)、采用仅中间留空、中间与两侧留空和无空留堆栈方式时,调控至目标环境所用时间分别为52、30和77min,相对湿度自85%升至90%所用时间分别为26、9和33min,中间与两侧留空堆栈方式在调控速度方面依次优于仅中间留空和无空留堆栈;实载时厢体内氧气体积分数自20.9%降至5%用时28min,平均消耗液氮18.99kg,气调效率高且使用成本低。研究结果对提升果蔬气调保鲜运输技术水平具有一定参考价值。

果蔬气调贮藏国内外研究进展

综述了近年来国内外果蔬气调贮藏领域的研究进展,主要包括气调保鲜机理、气调贮藏环境模拟与优化、气调包装及气调库系统设计、气调保鲜寿命预测、气调环境下果蔬呼吸速率模型建立等方面的理论和实验研究情况,对气调贮藏新技术及其发展方向进行了总结。

高氧气调对果蔬采后生理和品质影响研究进展

高氧（21%-100%）能有效地抑制果蔬无氧呼吸代谢、组织酶促褐变以及风味损失,因此,已成为一种新的贮藏方式。综述了高氧气调对果蔬呼吸代谢、乙烯合成、组织褐变、活性氧代谢、挥发性物质和营养物质、色泽和质地以及果蔬腐烂等采后生理和贮藏品质的影响,分析了目前高氧气调研究中存在的不足和今后的研究方向,为果蔬高氧气调的深入研究提供参考。

可食性被膜研究进展及在园艺产品中的应用

综述了可食性被膜的类型、特点及其防腐保鲜机理等方面的研究进展 。

冷藏车温度场不均匀度对蔬菜保鲜效果的影响

为了提高在冷藏运输过程中果蔬的品质,研究了冷藏车厢内部的温度场。冷藏车内合理的温度场,可以保证冷量的均匀分配,节约能耗,降低干耗及冻害损失,提高果蔬保鲜质量。该文以质量损失率、细胞膜渗透率、维生素C含量和叶绿素含量的变化作为评价指标,对不均匀度分别为3.71、5.68和8.36的温度场中贮藏的3种蔬菜(娃娃菜、尖椒和金针菇)品质的变化情况进行比较。结果表明,冷藏车内温度场的均匀程度与果蔬保鲜的效果成正比关系,不均匀度较低的温度场中贮藏的果蔬保持了较好的新鲜度。该文研究为冷藏车的优化设计提供了参考依据。

气调包装下果蔬呼吸速率研究进展

在气调包装(MAP)系统中,果蔬的呼吸作用和气体通过包装薄膜进行交换维持果蔬的微环境气体组成,而使果蔬的货架期延长。在果蔬的MAP系统设计中,果蔬的呼吸速率模型是成功的关键。本文综述了近几十年来国内外果蔬MAP中呼吸速率的研究进展,包括果蔬MAP中呼吸速率的测定方法,影响呼吸速率的因素和果蔬呼吸速率模型的研究动态。并在此基础上提出了目前果蔬MAP呼吸速率研究中存在的问题和进一步研究方向。

黄金梨气调贮藏中CO_2对果实组织褐变及品质的影响

研究了O2体积分数为3%,CO2体积分数分别为0、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%,温度为0℃,相对湿度为80%-85%条件下的气调贮藏对黄金梨贮藏后货架期间果实品质、采后生理以及组织褐变情况的影响。结果表明,与CK相比,5个气调处理对果实硬度下降均有一定的抑制效果,但体积分数为0的CO2气调处理能明显抑制果实呼吸强度,抑制果实的PG活性,贮藏180 d时,未发生果皮和果肉褐变（包括CK）,果实的硬度和风味保持较好,0.5%CO2气调处理发生轻微的果肉褐变,0~0.5%CO2和3%O2的组合是黄金梨适宜的气调贮藏条件。黄金梨对CO2极为敏感,当CO2体积分数为1.0%时,果肉发生褐变;CO2体积分数为2.0%和3.0%时,果皮和果肉均发生褐变,同时3.0%CO2果心褐变较严重。结果还表明,PPO活性和乙醇含量是黄金梨果心褐变的2个重要影响因子。

鲜切果蔬酶促褐变机理及控制研究进展

介绍酶促褐变的机理及与褐变相关的酶,并从物理、化学等方面介绍了一些新近发展的酶促褐变抑制方法。

鲜切果蔬病原微生物侵染及其生物控制的研究进展

病原微生物的侵染不但影响鲜切果蔬的质量安全,还会危害人类健康。本文概述了新型鲜活农产品-鲜切果蔬病原微生物的种类、污染源、感染率、生长特点及影响因素等研究进展,并介绍了这些病原微生物的生物控制的研究概况。

国内切割果蔬的保鲜研究现状

本文简述了切割果蔬品质的变化及其生理基础,概述了国内近几年来有关切割果蔬保鲜贮藏的研究现状,为进一步促进国内切割果蔬的发展提供参考。

鲜切果蔬中致腐微生物污染及其非热杀菌的研究进展

新鲜果蔬经过切割处理后,组织极易变软、腐烂,致使产品品质下降。鲜切果蔬的腐烂主要是由微生物生长繁殖所引起的。新鲜果蔬表面一般存在的致腐菌主要包括:欧文氏菌(Erwinia)、假单胞菌(Pseudomonas)、黄单胞菌(Xanthomonas)、芽孢杆菌(Bacillus)等细菌以及灰酶(Bortytis)、青霉(Penicillium)、根霉(Rhizopus)和黑曲霉(Aspergillus)等霉菌。目前应用于鲜切果蔬中的主要非热杀菌技术主要有物理杀菌、植物源杀菌和生物杀菌。据此对引起鲜切果蔬腐烂的致腐微生物种类的文献进行综述,并对控制鲜切果蔬腐烂的非热杀菌技术进行了论述。

果蔬气调保鲜运输技术发展研究

对国内外果蔬气调保鲜运输技术与装备的发展动态进行了研究;系统总结和分析了不同类型气调系统的工作原理和研究现状;对气调保鲜装备的流场进行了分析;结合果蔬保鲜运输要求,特别是我国农业发展现状,指出了适合我国国情的果蔬气调保鲜运输技术与装备的发展趋势,为我国果蔬气调保鲜运输技术的研究与发展提供了参考。

MAP在果蔬贮藏保鲜中的应用效果及其作用

对目前MAP使用的基本包装材料及其应用效果进行概括,并论述了在果蔬贮藏期间MAP技术对品质指标的影响及其对生理代谢的调控效果,从减少水分损失、抑制呼吸作用和膜脂过氧化三方面探讨了MAP技术保鲜的作用机制,并提出了当前MAP技术存在的一些问题。

非热加工在鲜切果蔬安全品质控制中的应用进展

鲜切果蔬由于其食用方便、营养丰富、清洁卫生等特点,近年来倍受人们关注。但由于鲜切果蔬在实际生产中极易发生微生物污染、营养成分和食用品质降低等不良变化,严重阻碍了鲜切果蔬加工业的进一步发展。非热加工技术是目前鲜切果蔬加工研究的热点,基于此探讨臭氧、电解水、辐照、紫外、脉冲物理场、超声波、高静压及高压二氧化碳等非热加工技术,在鲜切果蔬安全性与品质控制中的应用研究进展。

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%。

鲜切果蔬微生物污染及控制研究进展

微生物侵染是影响鲜切果蔬品质的重要因素之一。本文概述了鲜切果蔬中微生物的污染来源、种类及其对鲜切果蔬组织生理的影响,并对国内外微生物的控制方法进行了介绍。