番茄差压预冷速度影响因素的试验研究.pdf

第17卷 第5期 2001年9月 农 业 工 程 学 报 T ransactions of the CSA E Vol . 17 No. 5 Sept. 2001 文章编号: 100226819(2001)0520105203 番茄差压预冷速度影响因素的试验研究 陈天及1,郭亚丽2,余本农3,余克志1 (1. 上海水产大学; 2.大连理工大学; 3.天津商学院) 摘 要:自行研制了差压预冷模拟试验台,测试了不同条件下番茄的中心温度,分析了不同送风温度、 送风速度、 开 孔大小和番茄摆放方式对预冷速度的影响,揭示了番茄差压预冷的冷却规律,为番茄差压预冷系统的设计提供理 论依据。 关键词:差压预冷;整箱番茄;预冷速度 中图分类号: S379 文献标识码: A 收稿日期: 2000211227 基金项目:国家重点科技项目:生鲜食品物流冷链系统关键技术 及示范工程之专题 作者简介:陈天及,教授,上海市军工路334号 上海水产大学 食品学院, 200090 采用差压预冷方式对番茄进行采后预冷却在国 外应用较早也较多,但在我国目前仍处在起步阶段, 对其冷却工艺也缺乏研究。 番茄差压预冷是利用在包装箱一侧的轴流风机 使包装箱两侧形成一定的压力差,强制冷风通过包 装箱内部,同番茄直接进行热交换的冷却方式。 因此 包装箱两侧形成的压力差数值大小将直接影响番茄 的冷却效果,而包装箱两侧的开孔大小,番茄在箱内 的摆放方式(即孔隙率)又是造成箱两侧不同压力差 的主要原因,同时初始送风温度和送风速度的大小 也将对番茄的冷却产生直接的影响。 对差压预冷的上述参数在常用取值范围内,采 用不同取值对番茄进行试验比较,来揭示番茄整箱 差压预冷的冷却特性,为番茄差压预冷库实际运行 参数的优化选择,包括库温的选取,预冷箱在库内的 堆积数量和形式,番茄在箱内的摆放方式等,提供理 论依据。 1 试验装置及测试方案 采用自行研制的果蔬差压预冷模拟试验台,模 拟果蔬在差压预冷库中的冷却情况。试验台结构示 意图如图1所示。 试验预冷箱的尺寸为570 mm300 mm240 mm ,在垂直于气流方向的两侧面各开设相同的二 个圆孔,作为预冷中冷空气的入、 出口。 1.电加热器 2.调压器 3.制冷部分 4.蒸 发器 5.预冷箱 6.轴流风机 7.变频器 图1 差压预冷模拟试验台 Fig. 1 A pressure2difference pre2cooling si mulation testboard 通过风机变频器来调节送风速度和送风量,用 改变电加热调压器及制冷系统节流阀调节送风温 度。试验测量的风温和番茄中心温度由0. 2 mm直 径的铜康铜热电偶并经多点温度巡检仪(美国 FLU KE公司产3190型, 50个测点)显示并打印其 结果,风速和风压分别由多点风速仪(日本科学工业 株式会社产1007型)和国产U型差压计来测量。 在风道距预冷箱两端300 mm中心处,安置风 温、 风速及风压测试探头,该两处的测试值即作为试 验预冷时的风温、 风速及风压的试验值,并在预冷箱 内沿箱长度方向均布5个温度测点,以考察通过箱 内的风温变化。由于预冷箱在宽度方向呈前后对称 分布,故箱内试验番茄的中心温度只测前半部分。 每批试验用番茄均来自田间新鲜样品。试验方 案设计见表1;试验参数值的变化见表2。 2 试验结果及分析 2. 1 番茄中心温度随箱内位置变化的预冷规律 501 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 表1 番茄预冷试验方案设计 Table 1 The experi ment design of tomato precooling 方案试验内容试验目的 1 送风速度、 开孔大小、 堆积方式不变,改 变送风温度时,各测点在不同时刻的值 送风温度对预 冷时间的影响 2 送风温度、 开孔大小、 堆积方式不变,改 变送风速度时,各测点在不同时刻的值 送风速度对预 冷时间的影响 3 送风温度、 送风速度、 堆积方式不变,改 变开孔大小时,各测点在不同时刻的值 开孔大小对预 冷时间的影响 4 送风温度、 送风速度、 开孔大小不变,改 变堆积方式时,各测点在不同时刻的值 堆积方式对预 冷时间的影响 表2 试验参数值的变化 Table 2 V ariation of experi mental parameters 送风温度4、7、10 送风速度ms- 10. 8、1. 0、1. 2、1. 5、1. 8 开孔直径mm46、56 堆积方式(孔隙率 % ) 间隔排列(48. 8%),平方间隔排列(54. 7% ) 图2 番茄中心温度随箱内位置变化的预冷规律 Fig. 2 The pre2cooling law of tomato central temperature varying w ith tomato position in box 番茄在箱内所处位置不同,其冷却效果不同。 以箱内第三层第三排长度方向摆放的7个番茄为 例。 呈现近入口处(第1个)番茄温度最低,中间偏出 口处(第5个)番茄温度最高的规律,见图 2a 、b、c所 示,其差值随送风速度(图 2a ), 送风温度(图2b)及 冷却时间(图 2c )的不同而不同。 2. 2 开孔大小对冷却速度的影响 预冷箱两侧的开孔大小不同将形成不同的气流 流动速度,故造成箱两侧不同的压力差。对孔径46 mm和56 mm的二种开孔大小,在不同工况下分别 进行了番茄中心温度的测试。 试验表明,二种孔径下 的番茄预冷达到预定中心温度所需时间不同。在常 规差压冷却方式下,孔径46 mm比孔径56 mm约 节省时间20%左右,其工况之一结果见表3及图3。 表3 孔径大小不同时的冷却情况比较 Table 3 The precooling comparison under different bore diameters 开孔直径mm5646 预冷240 m in后中心温度9. 48. 7 中心温度达到10所用时间m in200160 增加或减少的时间百分比%0- 20 图3 不同孔径时番茄中心温度随时间的变化 Fig. 3 Tomato central temperature varying w ith ti me under different bore diameters 2. 3 摆放方式对预冷速度的影响 番茄在箱内的摆放方式不同,会形成不同的冷 空气通道,造成不同的孔隙率,预冷的速度也会有所 不同。 在对常规的间隔排列和平方间隔排列方式的番茄冷 却速度进行了测试表明,平方间隔排列由于孔隙率 大(54. 7% ),其冷却速度大于间隔排列(48. 8% ),预 冷时间约减少10%20% ,工况之一一见图4所 示。 但平方间隔排列箱内所盛番茄个数少,所需箱数 601农业工程学报2001年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图4 不同堆放孔隙时 中心温度随时间的变化 Fig. 4 Tomato central temper2 ature varying w ith ti me under different place piling 多,且箱内相邻两 层摆放数量差异较 大,造成相邻两层冷 却均匀性差。 2. 4 送风速度对预 冷速度的影响 试验测试表明, 送风速度对预冷速 度的影响较大。送 风速度越大,预冷越 快,达到预定冷却温 度所需的时间越短。 图5 不同送风速度对预冷速度的影响 Fig. 5 The influence of different w ind speeds on the pre2cooling rate 图5示出三种工况下,番茄中心温度到达10 时送风速度与预冷所需时间的关系。 由图可见,本试 验送风速度在11. 5 ms时预冷时间变化较大。 2. 5 送风温度对预冷速度的影响 送风温度对预冷速度的影响较大,预冷时间随 送风温度的降低而减少。番茄在三种不同送风温度 (9, 7, 4)下的试验表明,当预定番茄预冷中心温度 达10时,送风温度由9降到7(下降2)时, 预冷时间减少约30%;当由9降为4(下降5) 时,预冷时间减少约48%。其工况之一见图6。但其 减少程度受箱两侧的压力差的影响。若箱两侧的压 差增大,则由送风温度下降引起的预冷时间的减少 程度减弱,但总的预冷时间的减少将变化不大。 当箱 两侧形成的压差减小时,为了缩短预冷时间,应选择 较低的送风温度。当然这一较低值应高于其果蔬生 理允许值。 图6 不同送风温度时番茄中心温度随时间的变化 Fig. 6 Tomato central temperature varying w ith ti me under different temperature of w ind 参 考 文 献 1 方 纯.轴对称果蔬在预冷和储藏中传热传质的研究 和模拟J .农业工程学报, 1997. 4. 2 W ang J K, et al . Forced2aired pre2cooling of tomatoes in cartonsJ .T rans of the A SA E, 1969, 8042806. 3 Baird C D, et al . Research facility for forced2aired pr2 ecooling of fruits and vegetables J .T rans of the A SA E, 1975, 376379. 4 Chan K V , et al . Resistance to air flow of oranges in bulk and in cartonsJ .T rans of the A SA E, 1985, 28 (6): 20832088. Experi mental Study on the Pressure-D ifference Pre-cooling of Tomatoes in Cartons Chen Tianji 1, Guo Ya li 2, Yu Bennong 3, Yu Kezhi 1 (1. College of Food S cience,S hanghai F isheries U nivensity,S hanghai200090,China; 2.D alian S cience and Eng ineering U niversity,China; 3.T ianjin Comm ercial Institute,China) Abstract: In this paper, a testboard for the pressure2difference pre2cooling of tomatoes in cartonsw as es2 tablished.The central temperature of tomatoes w asmeasured. The pre2cooling ti me of tomatoes w as dis2 cussed under the influence of different w ind velocities, w ind temperature, bore diameter and different ar2 rangement of tomatoes.The test results show ed the characteristics of the pressure2difference pre2cooling of tomatoes in cartons,w hich