保鲜运输用液氮充注气调控制系统的设计与试验.pdf

第28卷第1期农业工程学报Vol.28No.1
2012年1月TransactionsoftheCSAEJan.2012255

保鲜运输用液氮充注气调控制系统的设计与试验

王广海1,2，吕恩利1,3※，陆华忠1,3，韩小腾1,3，张明帮1,3
（1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642；
2.广东机电职业技术学院汽车学院，广州510515；3.华南农业大学工程学院，广州510642）

摘要：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。
关键词：运输，液氮，控制系统，气调，香蕉
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.01.045
中图分类号：S229+.3；S609+.3；TP29文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-01-0255-05

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)：
255－259.
WangGuanghai,LüEnli,LuHuazhong,etal.Designandexperimentofcontrolledatmospheresystembasedonliquidnitrogeninjection
forfresh-keepingtransportation[J].TransactionsoftheCSAE,2012,28(1):255－259.(inChinesewithEnglishabstract)

0引言1液氮充注气调控制系统的设计

果蔬运输过程中对保鲜环境气体成分进行控制，1.1试验平台
有助于抑制果蔬呼吸，延长果蔬保鲜周期。文献[1-2]保鲜运输用液氮充注气调试验平台如图1所示。试
对果蔬保鲜运输所采用的气调类型及控制特点进行了验厢体由12mm厚有机玻璃板制作，厢体尺寸规格（长×
分析，文献[3-8]针对制氮机制氮气调控制进行了研究，宽×高）为2.38m×1.28m×1.40m，厢体外壁用100mm
现有的制氮机制氮气调、制臭氧气调、果蔬呼吸自调、厚的保温泡沫板紧贴保温。果蔬保鲜室和压力室用开孔
预混气体充注气调等气调方式普遍存在气调效率低或隔板隔开，开孔隔板开孔率为4.03%[10]。风机转动促使厢
成本高等问题。然而，液氮充注气调可快速调节厢体体内气流在压力室、保鲜室和回风道间循环流动。离心
内的气体成分且成本低，但液氮冷能大[9]，易对果蔬式风机（型号为HYA250，广州市越秀区好丞风机电设备
产生冷害。因此，有必要结合液氮充注开展气调控制经营部生产）由变频器（型号为SIMENSMM420，西门
系统的研究。子（中国）有限公司生产）控制，以获得不同的通风速
为实现液氮充注对厢体内气体成分的自动控制，同度。如图2所示，分布横管上均匀开有4个直径为3mm
时防止液氮冷能对果蔬产生冷害，本研究设计了液氮充的小孔（开孔方向朝向风机），汽化盘管与分布横管相
注气调控制系统，并通过试验验证了系统的可靠性。在连通安装在压力室内。汽化盘管的另一端与液氮罐相连。
此基础上对影响液氮充注气调的厢体气密性、果蔬包装温度传感器（测量范围：-20～80℃，精度：±0.5℃）、
箱和液氮充注气调初始温度等进行了研究，为液氮气调氧气体积分数传感器（测量范围：0～25%，精度：±1%）
保鲜运输车的设计提供了依据。和二氧化碳体积分数传感器（测量范围：0～20%，精度：
±2%）用于采集厢体的保鲜环境参数，其中氧气体积分数
传感器和二氧化碳体积分数传感器布置于厢体后部（如
收稿日期：2011-06-29修订日期：2011-12-02
项目基金：现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-33-13）、国家自然图1所示），用于监测厢体内的氧气体积分数和二氧化
科学基金项目（31101363）、广东省自然科学基金资助项目碳体积分数；温度传感器布置在开孔隔板的开孔处，用
（10151064201000038）、广州市农业科技项目（2011）、广东省科技计划项于监测进入保鲜室的气体温度。计算机通过记录仪记录
目（2011B