Ефект от променливата температура върху зеленчуците във фазата след прибиране на реколтата - PDF безплатно изтегляне
Департамент по растителни науки Катедра Зеленчукови ефекти върху отглеждането на зеленчуци във фазата след прибиране на реколтата Клаудия Уилинг Пълно копие на дисертацията, одобрена от Научния център за хранене, използване на земята и околната среда на Weihenstephan в Техническия университет в Мюнхен за придобиване на академична степен на доктор на земеделските науки. Председател: Изпитващ дисертацията: Унив.-проф. Д-р обратно нац., д-р обратно нат. хабил. Г. Форкман 1. Унив.-проф. Д-р agr., Dr. агр. хабил. J. Weichmann 2. Унив.-проф. Д-р обратно Hort., Dr. обратно съкровище. хабил. J. Meyer Дисертацията е подадена в Техническия университет в Мюнхен на 28 юни 2001 г. и приета от Научния център за хранене, земеползване и околна среда на Weihenstephan на 17 септември 2001 г.
8 Списък на съкращенията Acetyl-CoA AD конвертор ADP AMP ATP CA FAD K LF MFC NAD NADH PE PEP P i PID контролер Pt-0 PVC Q RQ TKS транспирационен коефициент. цитиран Ацетил-коензим A Аналогово-цифров преобразувател Аденозин дифосфат Аденозин монофосфат Аденозин трифосфат Контролирана атмосфера Флавин-аденин-динуклеотид Келвин Влажност Измервател на потока (контролер на масовия поток) Никотинамид-аденин-динуклеотид-редукционен резистент-винил-амино-фосфат Цитиран коефициент на дишане на температурата, коефициент на торфена култура, посочен коефициент на транспирация
23 Въведение в топлопроводимостта: cp δt δt 2 δ T δr 2 δt δt + r δr δr (ρ0 + ρ1t) = (k0 + k1t) + k + QTt (,) 2 1 2 (уравнение 12) Начално условие: T = T за 0 r Rwenn t = 0 0 гранично условие: δt δr nq (k 0 + kt) = q (a) (a) (+) h TTTTL LT h 1 0 0 1 m0 p T a + 27315, sp T + 27315, anmps Ta + 27315, T + 27315, pa (уравнение 13) при r = 0 и t> 0 cpppas = специфична топлина на продукта = налягане на водната пара на околния въздух = налягане на наситените пари при Q = производство на дихателна топлина R = радиус на сферичния продукт r = координата в радиална посока T = температура t = Време ρ 0, ρ 1 = емпирични константи за изчисляване на зависимата от температурата плътност на продукта на температурата на изпаряващата се повърхност Уравнение 13 приема, че плътността и топлопроводимостта на продукта са линейно зависими от температурата.
Въведение 28 Температурна разлика газообразна Конвективен топлопренос, твърдо Топлопроводимост Разстояние между двете точки при различни температури Фигура 1: Топлообмен между газообразни и твърди вещества (топлопренасяне). Топлопредаването се влияе от скоростта на средата, която тече наоколо. Потоците с вътрешно триене, но без образуване на вихри, се наричат ламинарни (KUCHLING 1986). Вътрешното триене е резултат от силовите ефекти между молекулите, така наречения вискозитет. Ако в потока има големи съпротивления на потока, се образуват вихри и потокът става турбулентен. Силите действат срещу посоката на движение и спират движението. Съпротивлението на потока зависи, наред с други неща, от най-голямото напречно сечение на тялото, противопоставящо се на потока, и може да бъде изчислено, като се използва следната формула: ρ Fw = ca v 2 2 (уравнение 18) F w = съпротивление на потока [N] c = коефициент на съпротивление [безразмерно] A = най-голямото лице към потока Напречно сечение на тялото [m ρ = плътност на течащата среда [kg mv = относителна скорост между тялото и средата [ms -3] -1] 2]
Въведение 30 климатични условия на съхраняваните зеленчуци могат да бъдат правилно записани. Това наложи изграждането на изпитателно съоръжение, с което определени колебаещи се климатични условия могат да бъдат генерирани по такъв начин, че температурата на съхранение да се променя съгласно дадена схема. Вторият въпрос е след това изследване на физиологичната реакция на съхраняваните зеленчуци към различни, променливи климатични условия. Особено важно е да се разгледа и оцени интензивността на дишането и изпотяването на складираните стоки като динамични променливи във времето като пряка реакция към различни температури.
Материал и методи 32 Вентилатор с нагревателен елемент Използване на термометър за устойчивост на зеленчуци Капацитивен сензор за влажност, комбиниран с термометър за съпротивление Термодвойки Вентилатор за връщане на въздуха Фигура 2: Клетка с вложка и измервателна технология. 2.1.3 Технология на измерване в кюветите Температурата на въздуха в кюветите се измерва с помощта на резистентни термометри Pt-0, разположени във въздушната шахта. В допълнение, температурата и относителната влажност в близост до продукта се определят от капацитивни сензори за влажност (HMP 133Y, Humicap 0062 сензор за влажност, комбинирани с термометър Pt-0, Vaisala). Температурата в зеленчука или върху повърхността на зеленчука се измерва с микро-термодвойки (железен константан, меден константан).
Материал и методи 34 2.1.4.2 Анализ Пробният газ се подава към анализатора без прах чрез устройство за подаване на пробен газ (CGMF1, Hartmann & Braun). Първо влиза в охладител (ECP 00, M&C Products), където е настроен на ниска, стабилна точка на оросяване. Това премахва водната пара от измервателния газ и той навлиза сух в измервателната камера на анализатора. Там съдържанието на CO 2 в газа се определя чрез инфрачервена абсорбция. Измерванията се извършват в абсолютен режим с азот като еталонен газ, т.е. съответното абсолютно съдържание на CO 2 във въздуха на кюветата винаги се определя. За да се определи действителната емисия на CO 2 от съхраняваните зеленчуци, трябва да се поставят празни съдове между всяко изследване, за да се знае съдържанието на CO 2 във входящия въздух. Частта от системата, която се намира в хладилната камера, е монтирана на маса за изпитване на желязна мрежа. Контролният шкаф за събиране и управление на данни се намира непосредствено извън хладилната стая. Фигура 4 показва скица на тестовото съоръжение в студената стая отгоре. Изпарител 1 2 3 Изолиран контейнер 6 5 4 7 8 9 12 11 Тестова маса, изработена от желязна мрежа Ролетна врата на студената стая Фигура 4: Скица на тестовата система в студената стая отгоре. 1-12: Ред на кюветите.
Материал и методи 36 Системните блокове се използват за определяне на честотата на разпит на даден сигнал, ако тя трябва да се различава от системната скорост (0 Hz). Сигналите, които трябва да се съхраняват заедно, трябва да бъдат свързани към един и същ блок на часовника. За по-добър преглед цялата схема на веригата е разделена на пет диаграми на под-вериги, които изпълняват различни задачи за управление и измерване (Фигура 5): Анализ на соленоидни клапани Pt-0 Измерване на PID контролер MFC Разположението на схемите на под-веригата е произволно и няма влияние върху тяхната функционалност. Съответното описание е дадено в съответния ред. Данните, системните и контролните сигнали могат да бъдат експортирани и импортирани между диаграмите на под-веригата. На фигурите са показани само блоковете за внос и износ на данни, система и данъци. Числата на шините между блоковете и на входовете и изходите на блоковете показват броя на предадените сигнали. Входен блок Control300_E Анализ на соленоидни клапани Pt-0 Измерване на PID контролер Изходен блок MFC Control300_A 5 диаграми на под-веригата Фигура 5: Схема на веригата с пет диаграми на под-веригата
37 Материал и методи 2.2.2 Записване на температурата в диаграмата на измервателната под-верига Pt-0 Диаграмата на измервателната под-схема Pt-0 е отговорна за измерването и съхраняването на температурата в 12-те кювети (Фигура 6). Входящите сигнали се мащабират с помощта на Pt-0 линеаризация. Изходът на екрана е под формата на цифров дисплей и крив дисплей. За да не позволят на файловете с измерени стойности да станат прекалено големи и все пак да осигурят възможно най-прецизния контрол на температурата, е достатъчно да запитвате и запазвате температурата в кюветите на всеки 40 s. Контрол за импортиране на импортиране Съхранение на всеки 40 s Екранен дисплей Цикъл включен Изключване на импортиране на данни Мащабиране Pt-0 Запазване на температурата Криви на цифрите Експорт на данни Експорт на системата Контрол на експорта Фигура 6: Диаграма на под-веригата Pt-0 2.2.3 Контрол на температурата в диаграмата на под-веригата PID Контролер Температурната крива може да бъде въведена за всяка кювета поотделно или като функция (синус), или като стойност на постоянна температура. Управлението се извършва в софтуера чрез PID контролер, който е свързан към формулен блок и към действителната температура (Фигура 7). Блокът с формули съдържа функцията синус:
Материал и методи 38 2π x = Hsin + M SZ (P) (уравнение 20) H = хистерезис (отклонение на температурата от средната й стойност) S = период на трептене Z = време в s P = фазово изместване M = средна стойност на температурата Формула блокът е свързан с хронометър така че съответната зададена температура да е достъпна през цялото време. Действителната стойност на температурата се сравнява с зададената точка. Нагревателният елемент се включва съответно чрез реле. Във всички експерименти температурата се контролира след термометъра на съпротивлението във въздушната шахта на кюветата. Средната температура и хистерезис се отнасят за температурата на въздуха в канала. При различни количества съхранение е трудно да се разположи термометърът между зеленчуците, така че да не ги докосват. Във въздушната шахта всички термометри могат да бъдат поставени на една и съща височина и всички кювети могат да се управляват сравнително. Импорт на данъци Внос Pt-0 Действителна стойност на температурата Сигнал за време Сравнение зададена стойност/действителна стойност PID стойност Реле Импортиране на данни Edge Хронометър Формула PID контролер, падащ под C Sin функция като задание Износ на данни Износ на данък Износ на данните Фигура 7: Контрол на Пример за температурата в кювета
Материал и методи 40 се мащабират линейно и се извеждат като цифров дисплей на екрана. Скоростта на вземане на проби съответства на тази на CO 2. Тя се записва в схемата на под-веригата за електромагнитни клапани. Внос на данък Внос на екрана Въвеждане на заданието Вкл. Изключено Плъзгач Мащабиране на данни Импортиране на данни Мащабиране на цифри Поток на системата Износ на данък Износ Фигура 8: Контрол на масовия поток в диаграмата на под-веригата MFC 2.2.5 Измерване на въглероден диоксид в диаграмата на под-веригата Анализ Сигналите, изпратени от анализатора се мащабират линейно и се преобразуват директно във физически единици (ppm) (Фигура 9). Те се извеждат като цифров дисплей на екрана и се експортират в схемата на подсхемата на електромагнитния клапан, където се обработват и запаметяват допълнително.