果蔬气调保鲜运输车的设计与试验.pdf

第 28 卷第 19 期农 业 工 程 学 报Vol.28No.192012 年10 月Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringOct.20129果蔬气调保鲜运输车的设计与试验吕恩利1,2，陆华忠1,2，罗锡文1,2，王广海3，许锦锋2，杨松夏2（1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州 510642；2.华南农业大学工程学院，广州510642；3.广东机电职业技术学院汽车学院，广州 510515）摘要：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 90 min；物料初始温度基本相同（4.654.82）、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 77 min，相对湿度自 85%升至90%所用时间分别为 26、9 和 33 min，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 28 min，平均消耗液氮 18.99 kg，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。关键词：液氮，气调，保鲜，运输车，果蔬doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.19.002中图分类号：S229+.1文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-19-0009-08吕恩利，陆华忠，罗锡文，等.果蔬气调保鲜运输车的设计与试验J.农业工程学报，2012，28(19)：916.LEnliLu Huazhong,Luo Xiwen,et al.Design and experiment of fresh-keeping transportation vehicle with controlledatmosphere for fruits and vegetablesJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions ofthe CSAE),2012,28(19):916.(in Chinese with English abstract)0引言气调保鲜运输通过调节运输厢体内的温度、湿度、氧气体积分数和二氧化碳浓度等保鲜参数，以延长果蔬保鲜周期、保障果蔬品质，是公认的有效、先进的运输方法之一1-6。文献7对果蔬运输所应用的气调类型进行了分析。由于现有气调装备存在气调效率低或成本高等问题，国外的气调保鲜运输技术与装备不适合中国国情。对运输车厢体内的相对湿度，大多无调节，少数采用高压雾化加湿和地板洒水等方式，高压雾化加湿方式可提高厢体内的相对湿度，但对厢体内的气体成分会产生影响；地板洒水对提高厢体内的相对湿度不明显，且积水易滋生细菌8。此外，还应改善运输厢体内的气流组收稿日期：2011-12-01修订日期：2012-09-06基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-33-13）；国家自然科学基金项目（31101363）；广州市农业科技项目（2011）；广东省科技计划项目（2012B020313007）；广东省扶持农业机械化发展专项项目（粤农计2011150 号）。作者简介：吕恩利（1979），男，山东德州人，博士生，研究方向为果蔬冷链物流技术与装备。广州华南农业大学工程学院，510642。通信作者：陆华忠（1963），男，浙江天台人，教授，博士生导师，主要从事农业工程方面的研究。广州华南农业大学工程学院，510642。Email：织形式，使厢体内的流场更加均匀，防止出风口低温对果蔬产生低温伤害。因此，需要结合中国国情，设计成本低、气调快的气调系统；设计不影响箱体内气体成分且加湿速度快的加湿系统；结合气调装置、加湿装置和制冷机组等执行设备，创新厢体结构，优化流场设计；开发人机交互界面友好的集中控制系统，实时采集运输厢体内保鲜参数，智能调控保鲜环境执行设备，快速、准确调节运输厢体内的保鲜环境。项目组经过前期研究，搭建了果蔬气调保鲜试验平台，并开展了液氮充注气调温度调节性能的优化、温度场分布特性试验、湿度调节特性试验和液氮充注气调系统的设计等基础研究工作8-19，但所设计试验平台厢体较小（内部体积为 20 英尺集装箱的 16%），液氮充注气调装置、超声波加湿装置和制冷机组等性能参数均依平台尺寸设计，且试验平台未与汽车底盘进行匹配，相关参数不能直接应用于气调保鲜运输车的开发。因此，本文在前期研究成果的基础上，结合运输车特点，进行了液氮充注气调保鲜运输车总体方案设计，开展液氮充注气调装置、超声波加湿装置和制冷机组等关键部件的参数匹配，并试制样车，进行了整车性能试验。农业装备工程与机械化农业工程学报2012 年101方案设计1.1设计要求根据果蔬气调保鲜运输的要求，气调保鲜运输车需满足以下要求：1）实时采集运输厢体内的保鲜环境参数。2）气调时降氧速度快，可在较短时间内将运输厢体内的氧气体积分数降至目标值。3）气调降氧方式成本低且易获取。4）运输厢体内流场更均匀。5）快速调节湿度，且调节湿度时不对厢体内气体成分产生影响。6）防止气调和制冷时出风口低温对果蔬产生冷害。7）结合保鲜环境不同调节设备的工作特性，实现变风量通风，节能减排，同时降低果蔬干耗。8）可根据运输果蔬品种的不同，集中控制各保鲜环境调节设备，实现智能控制。1.2基本组成根据上述设计要求，气调保鲜运输车由汽车底盘、基于压差原理的运输厢体、信号采集模块、集中控制系统和执行模块等组成9。其中，信号采集模块由用于监测出风口低温的出风口温度传感器（测量范围：2080，精度：0.3，广州西博臣科技有限公司生产，采集数据记为“隔板处温度”），用于监测保鲜环境参数的置于传感器盒内主控温度传感器（测量范围：2080，精度：0.3，广州西博臣科技有限公司生产，采集数据记为“厢体后部温度”）、湿度传感器（测量范围：相对湿度0100%，精度：3%，广州西博臣科技有限公司生产）、氧气体积分数传感器（测量范围：体积分数 025%，精度：1%，深圳市蓝月测控技术有限公司生产）、二氧化碳浓度传感器（测量范围：体积分数 020%，精度：2%，深圳市旺晟达科技有限公司生产）、乙烯浓度传感器（测量范围：体积分数050 10-6，精度：1 10-6，河南驰诚电气有限公司生产）等组成。执行模块由制冷机组（包括蒸发器、车载压缩机、冷凝器和备电箱等组成）、超声波加湿装置、液氮充注气调装置（包括液氮罐、出液电磁阀、增压电磁阀、出液阀、液氮连接软管、汽化盘管、出气横管等组成）、换气装置（包括进气阀和排气阀）和变风量通风装置等组成，如图1 所示。1.传感器盒2.厢体3.回风道4.进气阀5.风机6.风机安装板7.蒸发器8.汽化盘管9.出气横管10.出风口温度传感器11.压力室12.超声波加湿装置13.开孔隔板14.连接软管15.出液阀16.出液电磁阀17.增压电磁阀18.液氮罐19.保鲜室20.排气电磁阀21.后门 22.备电厢23.汽车底盘24.汽化盘管接头25.车载制冷机组压缩机26.冷凝器27.继电器盒28.集中控制系统图 1果蔬气调保鲜运输车结构示意图Fig.1Structure diagram of fruits and vegetables fresh-keeping transportation vehicle with controlled atmosphere1.3工作原理运输车在装载果蔬后，首先结合所运果蔬的保鲜参数，采用液氮充注气调装置快速降低厢体内的氧气体积分数至目标值（当出风口温度传感器监测值达到所运果蔬品种冰点温度时，集中控制系统关闭液氮充注气调装置，以防止在快速气调过程中对果蔬产生低温伤害），然后断开液氮连接软管与汽化盘管接头的连接，在运输过程中调节运输厢体内的温度、湿度，并通过换气防止低氧和高二氧化碳对果蔬产生伤害。液氮罐不随车运输16。液氮充注气调后，厢体内装载预冷充分的物料，密闭厢门，进行保鲜环境调控，运输过程中厢体内的氧气体积分数靠厢体的气密性保持（经试验，厢体漏气率不超过 5 m3/h 时（依输入平衡法测定20），8 h 内厢体的氧气体积分数增长值不超过 0.5%，满足国内中长途运输需要，不需要进行再次调节）。第 19 期吕恩利等：果蔬气调保鲜运输车的设计与试验112关键技术2.1基于压差原理的厢体流场如图 1 所示，开孔隔板将运输厢体分为压力室和保鲜室 2 部分10。其中，压力室内安装有汽化盘管、蒸发器和超声波加湿装置。保鲜室内的气体在风机吸力作用下通过回风道进入压力室与汽化盘管和蒸发器换热，在风机风压作用下，压力室内的气体从开孔隔板的孔均匀流出。运输厢体外部尺寸为（长宽高）4 360 mm1 910 mm1 960 mm，厢体内部尺寸为（长宽高）4 000 mm1 750 mm1 800 mm，回风道尺寸为（长宽高）3 500 mm700 mm60 mm，开孔隔板尺寸为（长高厚）1 760 mm1 140 mm1.2 mm，开孔隔板上均匀开有 28 个直径为 60 mm 的圆孔和 1 个（长高）1 200 mm60 mm 长方形口（长方形口中心点与开孔隔板底边的垂直距离为 570 mm）。通过前期的计算机数值模拟和试验证明11,13，开孔隔板开孔率大于 3.89%时，压差损失较小，基于压差原理的厢体流场结构能够获得更均匀的流场。2.2液氮充注气调液氮充注气调装置结构如图2所示。液氮充注气调时，集中控制系统打开出液电磁阀和增压电磁阀（型号为D223，欧洲JAKSA公司生产，供电电压24 V直流电压，液氮经连接软管进入汽化盘管（长度 9.5m，内径 8mm）与压力室内的空气换热升温汽化17，继而从出气横管（长度1.5m，内径8mm）上的出气孔（出气口 4 个，直径 5mm）喷出，喷出后的低温氮气继续与压力室内的空气换热，而后在风机风压和液氮汽化增压的作用下，自开孔隔板均匀流出20-21。为防止低温气体进入保鲜室，在开孔隔板处设置出气口温度传感器。当出气口温度传感器监测的温度值低于所运果蔬的冷害点时，为防止低温对果蔬产生冻害，集中控制系统将关闭出液电磁阀和增压电磁阀，停止液氮充注14。1.增压电磁阀2出液电磁阀3.出液阀4.汽化盘管5.出气横管；6.分流管；7.汽化盘管接头；8.连接软管；9.液氮罐图 2液氮充注气调装置结构示意图Fig.2Structure of liquid nitrogen filling controlledatmosphere device为加快液氮在汽化盘管内的汽化，采用分流管对液氮进行分流（即液氮分流到 2 条汽化盘管），在 2 条汽化盘管上安装翅片（翅片间距为 6.5 mm），安装翅片后的汽化盘管尺寸（长宽高）为1 500 mm180 mm100 mm。2.3超声波加湿超声波加湿装置主要由储水箱18、超声波振子（型号为 JAS-20-B，中山市红星电子厂生产，雾化量400 mL/h，供电电压 24 V，额定功率 12.3 W，数量 16 个）、导风板、出气口和浮子等组成，如图 3 所示，超声波加湿装总体尺寸为（长高厚）1 200 mm290 mm200 mm，储水箱尺寸为（长高厚）1 200 mm200 mm150 mm，出气口尺寸为（长高）1 200 mm60 mm，出气口与开孔隔板的长方形口相对应。超声波振子应距离水面 23 cm，为消除储水箱液位对超声波振子影响，将超声波振子固定在浮子的安装架上，保持振子与水面距离不变，保持超声波加湿的稳定性。超声波加湿装置工作原理是：风机产生的风经导风板与储水箱间的缝隙，进入加湿装置，携带超声波振子产生雾气经出气口直接进入保鲜室，在保鲜室内经二次蒸发，提高保鲜环境的相对湿度。在加湿过程中，不引入外界气体，不会对厢体内的气体成分产生影响。1.出气口2.超声波振子3.储水箱4.导风板5.浮子图 3超声波加湿装置结构示意图Fig.3Structure of ultrasonic humidification devices2.4换气换气装置主要由进气电磁阀（供电电压 24 VDC，功率 40 W，内径 50 mm，数量 2 个）和排气电磁阀（供电电压 24 V DC，额定功率 40 W，内径50 mm，数量 4 个）组成，排气阀安装于厢体后门的下方，利用车辆行驶时厢体尾部产生的负压吸出厢体内的气体进气阀安装于厢体前面板上（风机安装板上方），利用汽车前行在厢体进气阀入口处产生的正压和风机吸力作用在进气阀出口处产生的负压，来促进外界空气进入厢体实现换气10。在液氮充注气调时，为防止液氮汽化增压对厢体产生安全威胁，需同步开启排气电磁阀。若厢体内二氧化碳浓度高于所运果蔬的承受极限，或氧气农业工程学报2012 年12体积分数低于所运果蔬的承受极限，会造成果蔬中毒或无氧呼吸，通过开启进气电磁阀和排气电磁阀，进入外界新鲜空气，降低二氧化碳浓度和氮气浓度，提高氧气体积分数。2.5变风量通风变风量通风装置主要由调速器和直流风机组成。调速器为 PWM（pulse width modulation，脉冲宽度调制）直流电机调速器，工作电压 1260 VDC，额定电流 30 A。直流风机型号 JHF281AZ，供电电压 24 VDC，额定功率 280 W，数量 2 个。集中控制系统根据不同执行设备对风速的要求进行调速，以节约能源，且降低果蔬干耗10,22-24。若多个执行设备同时工作，则选择优先级高的执行设备所需的风速。与风速相关联的执行设备优先级自高到低依次为：液氮充注、制冷、加湿、换气。2.6制冷机组制冷机组用于调节运输厢体内的保鲜温度20，THERMAL-2500 制 冷 机 组（韩 国 THERMALMASTER 有限公司生产）的压缩机有 2 个：一个是车载压缩机，一个是备电箱内的压缩机。压缩机的选择由发动机点火信号决定，当集中控制系统监测到发动机点火信号时选择车载压缩机工作，汽车熄火期间则选择备电箱内的压缩机工作。当保鲜环境温度高于所运果蔬品种保鲜温度时，开启制冷机制，直至降到果蔬保鲜所适合的温度。若在制冷过程中出气口温度传感器监测温度低于所运果蔬品种冰点温度则停止制冷，防止果蔬在制冷过程中发生冻害。2.7集中控制系统集中控制系统通过信号采集模块采集运输厢体内的温度、湿度、氧气体积分数、二氧化碳浓度和乙烯浓度等环境参数，根据控制流程（在运输前，先通过液氮充注气调将厢体内的氧气体积分数降至目标值；运输过程中通过制冷机组调节厢体内的温度，通过换气装置防止氧气体积分数过低和二氧化碳浓度过高；首次降温至目标值后，相对湿度则进行实时调节），控制执行模块调节运输厢体内的保 鲜 环 境。系 统 采 用 ARM（advanced RISCmachines，型号 mini6410，广州友善之臂计算机科技有限公司生产）处理器为控制器，触摸屏为人机交互界面，可实时显示所选择的果蔬类型、运输厢体内保鲜环境参数的目标值与实际值、执行设备的工作状态等。3样车性能试验根据本文的设计方案与参数，制造了一台液氮充注气调保鲜运输车。汽车底盘采用江淮帅铃FC5045XLCK103。YDZ175 液氮罐为北京君方科仪科技发展有限公司，有效容积 175 L。整车由广州市绰盈制冷设备有限公司试制完成。3.1试验设置1）试验条件试验于无日光直射的自然环境中进行。每次试验前将厢门打开，使厢体内、外空气充分进行热交换，内外温差小于 1.5。试验分为空载25-27和实载进行，分别在不同工况条件下测试样车的综合调控性能。通过集中控制系统采集环境温度、相对湿度和厢体内保鲜环境的温度、相对湿度、氧气体积分数等参数变化28。2）试验物料在广州江南果菜批发市场购入马铃薯（产于河南省）3.18 t作为试验物料。保鲜参数为29：温度58，相对湿度85%90%，氧气体积分数为5%8%。将马铃薯装入塑料筐内，每筐质量约8.4kg。塑料筐尺寸为（长宽高）45cm35cm15cm，开孔率27.3%。堆栈方式分为仅中间留空、中间与两侧留空和无空留 3 种：仅中间留空方式时，厢体中部空隙25cm，顶部空隙14cm，可装载330筐；中间与两侧留空时，厢体中部及两侧各空隙12cm，顶部空隙14cm，可装载300筐；无空留方式时，厢体中部及两侧均不留空隙，顶部空隙14cm，可装载360筐。如图4所示。a.仅中间留空b.中间与两侧留空c.无空留注：尺寸单位为 cm。图 4堆栈方式示意图Fig.4Schematic diagram of stack mode将物料装入厢体过程中，采用防水型食品温度计（型号为 testo 108，测量范围：-50300，精度：0.5，德国仪器国际贸易（上海）有限公司经销）随机测量 15 次，计算平均值作为初始温度。3.2综合调控策略启动发动机（转速1 800 r/min）、设定控制目标（氧气体积分数 5%、厢体后部温度 58、隔板处温度-3、相对湿度 85%90%）、开启集中控制系统，智能调控保鲜环境变化，调控策略为：先采用液氮充注气调，回风道风速为10 m/s，将氧气体积分数降至5%。再开启制冷机组，回风道风速为8 m/s，将厢体内的温度降至 5。首次降温至 5后，对温度和相对湿度进行实时控制，若温度升至 8，启动制冷机组，回风道风速为5 m/s，将温度降至5；若相对湿度降至85%，开启超声波加湿装置，回风道风速第 19 期吕恩利等：果蔬气调保鲜运输车的设计与试验13为 5 m/s将相对湿度升至 90%；若温度和相对湿度均在目标范围内，则回风道风速为0。4结果与分析4.1空载环境温度(33.5 1)，相对湿度 69%3%；超声波加湿装置内加入30.0的水23.2kg（下同）；厢体内初始氧气体积分数 20.9%，初始温度 32.6，相对湿度69.8%。开启控制系统，记录厢体内的氧气体积分数、温度和相对湿度随时间的变化，试验结果如图5所示。注：环境温度(33.5 1)，相对湿度 69%3%；厢体内初始氧气体积分数 20.9%，初始温度 32.6，相对湿度 69.8%。图 5空载情况下的保鲜环境变化Fig.5Variation of fresh-keeping environment under unloadedcondition从图 5 可以看出，先采用液氮充注气调，厢体内的氧气体积分数在 34 min 内自 20.9%降至 5.0%，消耗液氮 24.5 kg，液氮冷能将厢体后部温度自32.6降至 14.8，厢体内的相对湿度自 69.8%降至 37.4%；第 34 分钟开启制冷机组，厢体后部温度在第 144 分钟降至 5，相对湿度为 64.1%；相对湿度自 85%升至 90%平均用时 4 min。4.2实载4.2.1物料未预冷、无空留堆栈环境温度（34 1），相对湿度 50%4%；采用无空留堆栈，物料初始温度 29.6，装载后厢体内初始温度31.1，相对湿度85.8%，氧气体积分数20.9%。启动控制系统，厢体内的保鲜环境变化如图6 所示。注：环境温度(34 1)，相对湿度50%4%；无空留堆栈；物料初始温度29.6，装载后厢体内初始温度31.1，相对湿度85.8%，氧气体积分数20.9%。图 6物料未预冷、无空留堆栈方式时保鲜环境变化Fig.6Variation of fresh-keeping environment with regularcargos under“no blanks left”stack mode从图 6 可以看出，在物料未预冷、无空留堆栈情况下，厢体内的氧气体积分数降至 5%用时26 min，消耗液氮 18.88 kg。由于物料未预冷，气调过程中，厢体后部温度仅降低了 2.0；制冷机组开启 230 min，厢体后部温度达到 25.2，制冷过程中厢体后部温度仅降低了 3.9。由此可见，物料未预冷情况下，保鲜环境很难调控。4.2.2物料预冷、无空留堆栈环境温度（33.5 1），相对湿度 52%3%；物料初始温度 4.65（试验前将物料置于冷库内充分预冷，库内气温控制在 46），装载后厢体内初始温度 21.2，相对湿度 42.4%，氧气体积分数20.9%；启动控制系统，记录从装入物料开始的厢体内保鲜环境参数变化，如图 7 所示。注：环境温度(33.5 1)，相对湿度 52%3%；无空留堆栈；物料初始温度 4.65，装载后厢体内初始温度 21.2，相对湿度 42.4%，氧气体积分数 20.9%。图 7物料预冷、无空留堆栈时保鲜环境变化Fig.7Variation of fresh-keeping environment withpre-cooling cargos under“no blanks left”stack mode从图 7 可以看出，采用无空留堆栈方式时，氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min，消耗液氮 18.52 kg，气调结束后厢体后部温度为 6.5；第 29 分钟开启制冷机组，在第 77 分钟时厢体后部温度降至 5；相对湿度自 85%升至 90%用时33 min。4.2.3 物料预冷、仅中间留空堆栈工况一：环境温度（33.51），相对湿度59%3%；物料初始温度 4.82（试验前将物料置于冷库内充分预冷，库内气温控制在 46），装载后厢体内初始温度 22.1，相对湿度 41.4%，氧气体积分数 20.9%；启动控制系统，记录从装入物料开始时的厢体内保鲜环境参数变化，如图8a 所示。工况二：环境温度（33.5 1），相对湿度59%3%；物料初始温度 6.38（试验前将物料置于冷库内充分预冷，库内气温控制在 68），装载后厢体内初始温度 22.2，相对湿度 43.7%，氧气体积分数 20.9%；启动控制系统，记录从装入物料开始时的厢体内保鲜环境参数变化，如图 8b 所示。农业工程学报2012 年14a.物料初始温度 4.82b.物料初始温度 6.38注：图 a 装载后厢体内初始温度 22.1，相对湿度 41.4%，氧气体积分数 20.9%；图 b 装载后厢体内初始温度 22.2，相对湿度 43.7%，氧气体积分数 20.9%。环境温度(33.5 1)，相对湿度 59%3%；仅中间留空堆栈；横坐标的正轴表示系统调控后的保鲜环境变化，负轴表示物料装入厢体过程的保鲜环境变化。图8 不同物料初始温度、仅中间留空堆栈方式时保鲜环境变化Fig.8Variation of fresh-keeping environment with cargos ofdifferent initial temperature under“blank in the middle”stackmode从图 8a 可以看出，物料初始温度 4.82时，氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min，气调结束后厢体后部温度为 5.6，较装载物料后厢体温度低 16.6；第 29 分钟开启制冷机组，在第 52 分钟时厢体后部温度降至 5，厢体内保鲜环境调控至目标；相对湿度自 85%升至 90%用时 26 min。从图 8b 可以看出，物料初始温度 6.38时，氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min，气调结束后厢体后部温度为 6.4，较装载物料后厢体温度低 15.8第 29 分钟开启制冷机组，在第 90 分钟时厢体后部温度降至 5，保鲜环境调控至目标；相对湿度自 85%升至 90%用时26 min。2 种工况平均消耗液氮 18.94 kg。4.2.4 物料预冷、中间与两侧留空堆栈环境温度(33.5 1)，相对湿度 56%3%；物料初始温度 4.67（试验前将物料置于冷库内充分预冷，库内气温控制在 46），装载后厢体内初始温度21.6，相对湿度44.7%，氧气体积分数20.9%；启动控制系统，记录从装入物料开始时的厢体内保鲜环境参数变化，如图 9 所示。注：环境温度(33.5 1)，相对湿度 56%3%；中间与两侧留空堆栈；物料初始温度 4.67，装载后厢体内初始温度 21.6，相对湿度 44.7%，氧气体积分数 20.9%。图 9物料预冷、中间与两侧留空时保鲜环境变化Fig.9Variation of fresh-keeping environment withpre-cooling cargos under“blanks on both sides and middle”stack mode从图 9 可以看出，采用中间与两侧留空堆栈方式时，氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min，消耗液氮 19.64 kg，气调结束后厢体后部温度为5.1；第 29 分钟开启制冷机组，在第 30 分钟时厢体后部温度降至 5；相对湿度自 85%升至 90%用时 9 min。比较图 79 可以看出，物料初始温度基本相同（4.654.82）时，采用中间与两侧留空、仅中间留空和无空留方式，气调时液氮消耗量依次减少；堆栈方式对气调时间影响较小，氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min；物料装入厢体的过程中，氧气体积分数维持不变；堆栈方式对保鲜环境调控速度影响较大，采用仅中间留空、中间与两侧留空和无空留堆栈时，保鲜环境控制至目标环境分别用时 52、30 和 77 min，相对湿度自 85%升至90%分别用时 26、9 和 33 min。因此，在调控速度方面，中间与两侧留空堆栈方式依次优于仅中间留空堆栈方式和无空留堆栈方式。从图 79 可以看出，实载时将厢体内的氧气体积分数自 20.9%降至 5%用时 28 min，平均消耗液氮 18.99 kg。以液氮价格 3.5 元/kg 计，所消耗的液氮费用为66.47元，相当于运输1 kg物料增加0.02元的成本，使用成本较低。4结论本文在前期研究基础上设计了果蔬气调保鲜运输车，并进行了相关性能试验，实现了厢体内温度、相对湿度和氧气体积分数等保鲜参数的智能调控，有助于抑制果蔬呼吸、提高销售价格、减少运输损失，并得出以下结论：1）物料未预冷时，气调过程中厢体后部温度仅降低 2.0；制冷过程中制冷机组开启 230min，厢体后部温度仅降低 3.9，保鲜环境很难调控，第 19 期吕恩利等：果蔬气调保鲜运输车的设计与试验15运输前应对物料进行预冷。2）物料初始温度分别为 4.82和 6.38时，调控至目标环境所用时间为 52 和 90 min，说明物料初始温度越低，调控至目标环境所需时间越短。3）物料初始温度基本相同时，分别采用仅中间留空、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 77 min，相对湿度自 85%升至 90%所用时间分别为 26、9 和33 min，说明在调控速度方面，中间与两侧留空堆栈方式依次优于仅中间留空堆栈方式和无空留堆栈方式。参考文献1Gajewski M,Przyby J L,Bajer M,et al.The influence ofcontrolled atmosphere storage on phytosterols in broccoliheadsJ.Journal of Food Processing and Preservation,2011,35(5):722728.2Singh A K,Goswami T K.Controlled atmosphere storageof fruits and vegetables:A reviewJ.Journal of FoodScience and Technology,2006,43(1):17.3Sudhakar Rao D V,Gopalakrishna Rao K P.Effect ofcontrolled atmosphere conditions and pre-treatments onripening behaviour and quality of mangoes stored at lowtemperatureJ.Journal of Food Science and Technology,2009,46(4):300306.4Graell J,L pez M L,Fuentes T,et al.Quality andvolatile emission changes of Mondial Gala apples duringon-tree maturation and postharvest storage in air orcontrolled atmosphereJ.Food Science and TechnologyInternational,2008,14(3):285294.5张阳，张润光，张有林，等.气调贮藏对新疆伽师瓜采后生理及贮藏品质的影响J.农业工程学报，2011，27(1)：383388.Zhang Yang,Zhang Runguang,Zhang Youlin,et al.Effects of controlled atmosphere storage on postharvestphysiologyandstoragequalityofXinjiangJiashimuskmelonJ.Transactions of the Chinese Society ofAgricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2011,27(1):383 388.(in Chinese with Englishabstract)6祝美云，李梅，梁丽松，等.西洋梨气调贮藏不同时间后货架期品质变化J.农业工程学报，2011，27(8)：377382.Zhu Meiyun,Li Mei,Liang Lisong,et al.Quality changesin shelf-life of pyrus communis L.after different CAstorage periodJ.Transactions of the Chinese Society ofAgricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2011,27(8):377382.(in Chinese with English abstract)7吕恩利，陆华忠，杨洲，等.果蔬气调保鲜运输技术发展研究J.农机化研究，2010，32(6)：225228.LEnli,Lu Huazhong,Yangzhou,et al.Research statusand prospects in fruits and vegetables freshkeepingwith controlled atmosphere transportation technologiesJ.Journal of Agricultural Mechanization Research,2010,32(6):225228.(in Chinese with English abstract)8韩小腾，陆华忠，吕恩利，等.保鲜运输用高压雾化加湿系统湿度调节特性的试验J.农业工程学报，2011，27(7)：332337.Han Xiaoteng,Lu Huazhong,LEnli,et al.Experimenton regulation characteristics of high pressure humidifyingsystem for fresh-keeping transportationJ.Transactionsof the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2011,27(7):332337.(inChinese with English abstract)9吕恩利，刘妍华，陆华忠，等.一种智能果蔬气调保鲜运输车及其实现方法P.中国：CN101961990A，2011-02-02.10 陆华忠，刘妍华，吕恩利，等.一种新型果蔬运输箱体、智能变量通风系统及其实现方法P.中国：CN101968049 A，2011-02-09.11 郭嘉明，吕恩利，陆华忠，等.不同冷藏运输厢体结构对流场影响的数值模拟J.农业工程学报，2012，28(增刊 1)：7480.Guo Jiaming,LEnli,Lu Huazhong,et al.Numericalsimulation of different transport enclosure structure seffect for the airflow patternsJ.Transactions of theChineseSocietyofAgriculturalEngineering(Transactions of the CSAE),2012,28(Supp1):7480.(in Chinese with English abstract)12 张东霞，吕恩利，陆华忠，等.保鲜运输车温度场分布特性试验研究J.农业工程学报，2012，28(11)：254260.ZhangDongxia,L Enli,LuHuazhong,etal.Experimental study of temperature field distributioncharacteristicsinFresh-keepingtransportationJ.Transactions of the Chinese Society of AgriculturalEngineering(Transactions of the CSAE),2012,28(11):254260.(in Chinese with English abstract)13 吕恩利，陆华忠，杨洲，等.气调保鲜运输车通风系统阻力特性试验J.农业机械学报，2011，42(3)：120124.LEnli,Lu Huazhong,Yangzhou,et al.Pressure dropcharacteristics of the ventilation system in fresh-keepingtransportationwithcontrolledatmosphereJ.Transactions of the Chinese Society for AgriculturalMachinery,2011,42(3):120124.(in Chinese withEnglish abstract)14 王广海，吕恩利，陆华忠，等.保鲜运输用液氮充注气调控制系统的设计与试验J.农业工程学报，2012，28(1)：255259.Wang Guanghai,LEnli,Lu Huazhong,et al.Designand experiment of controlled atmosphere system basedonliquidnitrogeninjectionforfresh-keepingtransportationJ.Transactions of the Chinese Society ofAgricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(1):255 259.(in Chinese with Englishabstract)15 吕恩利，陆华忠，王广海，等.一种果蔬保鲜运输用气调系统及其实现方法