Efectul temperaturii fluctuante asupra legumelor în faza post-recoltare - PDF descărcare gratuită
Departamentul de Științe ale Plantelor Departamentul de Efecte de creștere a legumelor asupra temperaturilor fluctuante asupra legumelor în faza post-recoltare Claudia Willging Copie completă a disertației aprobată de Centrul de Științe Weihenstephan pentru Nutriție, Utilizarea Terenului și Mediu de la Universitatea Tehnică din München pentru a obține diploma academică de Doctor în Științe Agricole. Președinte: examinator al disertației: prof. Univ. Dr. rer. nat., Dr. rer. nat. habil. G. Forkmann 1. Prof. univ. Dr. agr., Dr. agr. habil. J. Weichmann 2. Prof. univ. Dr. rer. hort., Dr. rer. tezaur. habil. J. Meyer Disertația a fost trimisă la Universitatea Tehnică din München la 28 iunie 2001 și acceptată de Centrul de Științe Weihenstephan pentru Nutriție, Utilizarea Terenului și Mediu la 17 septembrie 2001.
8 Listă de abrevieri Acetil-CoA Convertor AD ADP AMP ATP CA FAD K LF MFC NAD NADH PE PEP P i Controler PID Pt-0 PVC Q RQ TKS coeficient de transpirație. citat Acetil-coenzima A Convertor analog-digital Adenozin difosfat Adenozin monofosfat Adenozin trifosfat Atmosferă controlată Flavină-adenină-dinucleotidă Kelvin Umiditate Debitmetru (regulator de flux de masă) Reglare de nicotinamidă-dinucleotidă Coeficientul de temperatură coeficientul de respirație coeficient de transpirație coeficient de transpirație citat
23 Introducere în conducerea căldurii: cp δt δt 2 δ T δr 2 δt δt + r δr δr (ρ0 + ρ1t) = (k0 + k1t) + k + QTt (,) 2 1 2 (ecuația 12) Stare inițială: T = T pentru 0 r Rwenn t = 0 0 condiție limită: 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 (ecuația 13) la r = 0 și t> 0 cpppas = căldură specifică a produsului = presiunea vaporilor de apă din aerul ambiant = presiunea vaporilor de saturație la Q = producția de căldură respiratorie R = raza produsului sferic r = coordonată în direcție radială T = temperatura t = Timp ρ 0, ρ 1 = constante empirice pentru estimarea densității dependente de temperatură a produsului de temperatura suprafeței de evaporare Ecuația 13 presupune că densitatea și conductivitatea termică a produsului sunt liniar dependente de temperatură.
Introducere 28 Diferența de temperatură gazoasă Transfer de căldură convectivă, solid Conducere de căldură Distanța dintre cele două puncte la temperaturi diferite Figura 1: Transfer de căldură între substanțe gazoase și solide (transfer de căldură). Transferul de căldură este influențat de viteza mediului care circulă în jur. Fluxurile cu frecare internă, dar fără formare de vortex sunt denumite laminare (KUCHLING 1986). Fricțiunea internă este rezultatul efectelor forțelor dintre molecule, așa-numita vâscozitate. Dacă există rezistențe mari la curgere într-un flux, se formează vârtejuri și fluxul devine turbulent. Forțele acționează împotriva direcției mișcării și încetinesc mișcarea. Rezistența la curgere depinde, printre altele, de cea mai mare secțiune transversală a corpului care se opune fluxului și poate fi calculată folosind următoarea formulă: ρ Fw = ca v 2 2 (Ecuația 18) F w = rezistența la curgere [N] c = coeficientul de tracțiune [adimensional] A = cel mai mare orientat spre flux Secțiunea transversală a corpului [m ρ = densitatea mediului care curge [kg mv = viteza relativă dintre corp și mediu [ms -3] -1] 2]
Introducere 30 de condiții climatice pe legumele depozitate pot fi înregistrate corespunzător. Acest lucru a necesitat construirea unei instalații de testare cu care condițiile climatice fluctuante definite pot fi generate în așa fel încât temperatura de stocare să se schimbe în conformitate cu o schemă dată. A doua întrebare este apoi de a verifica răspunsul fiziologic al legumelor depozitate la condiții climatice diferite, fluctuante. Aici este deosebit de important să se ia în considerare și să se evalueze intensitatea respirației și transpirației mărfurilor stocate ca variabile dinamice în timp, ca reacție directă la diferite temperaturi.
Material și metode 32 Ventilator cu element de încălzire Utilizarea termometrului de rezistență vegetală Senzor de umiditate capacitiv combinat cu termometru de rezistență Termocupluri Ventilator pentru retur de aer Figura 2: Celulă cu inserție și tehnologie de măsurare. 2.1.3 Tehnologia de măsurare în cuve Temperatura aerului din cuve este măsurată folosind termometre de rezistență Pt-0 amplasate în arborele de aer. În plus, temperatura și umiditatea relativă din apropierea produsului sunt determinate de senzori de umiditate capacitivi (HMP 133Y, senzor de umiditate Humicap 0062 combinat cu termometru de rezistență Pt-0, Vaisala). Temperatura în legume sau pe suprafața legumelor se măsoară cu micro-termocupluri (constantan de fier, constantan de cupru).
Material și metode 34 2.1.4.2 Analiză Eșantionul de gaz este introdus în analizor fără praf printr-o unitate de alimentare cu eșantion de gaze (CGMF1, Hartmann și Braun). Mai întâi intră într-un cooler (produse ECP 00, M & C), unde este setat la un punct de rouă scăzut și stabil. Aceasta elimină vaporii de apă din gazul de măsurare și intră uscat în camera de măsurare a analizorului. Acolo conținutul de CO 2 al gazului este determinat de absorbția în infraroșu. Măsurătorile se fac în modul absolut cu azotul ca gaz de referință, adică se determină întotdeauna conținutul de CO 2 absolut al aerului cuvei. Pentru a determina emisia efectivă de CO 2 a legumelor depozitate, trebuie inserate recipiente goale între fiecare examinare pentru a cunoaște conținutul de CO 2 al aerului de intrare. Partea sistemului care se află în camera frigorifică este montată pe o masă de testare cu plasă de fier. Dulapul de control pentru achiziția și controlul datelor este situat direct în afara camerei frigorifice. Figura 4 prezintă schița facilității de testare din camera frigorifică de sus. Evaporator 1 2 3 Recipient izolat 6 5 4 7 8 9 12 11 Masă de testare din plasă de fier Ușă cu rolă pentru cameră rece Figura 4: Schiță a sistemului de testare în camera frigorifică de sus. 1-12: Ordinea cuvetelor.
Material și metode 36 Blocurile de sistem sunt utilizate pentru a defini rata de interogare a unui anumit semnal dacă aceasta trebuie să fie diferită de rata de sistem (0 Hz). Semnalele care urmează să fie salvate împreună trebuie conectate la același bloc de ceas. Pentru o imagine de ansamblu mai bună, întreaga diagramă a circuitului a fost împărțită în cinci diagrame de sub-circuite care efectuează diferite sarcini de control și măsurare (Figura 5): Analiza electrovalvelor Pt-0 Măsurarea controlerului PID MFC Aranjamentul diagramelor de sub-circuit este arbitrar și nu are nicio influență asupra funcționalității acestora. Descrierea respectivă este dată în ordinea corespunzătoare. Semnalele de date, sistem și control pot fi exportate și importate între diagramele de sub-circuite. Numai blocurile pentru importul și exportul de date, sistem și taxe sunt prezentate în figuri. Numerele de pe liniile de autobuz dintre blocuri și la intrările și ieșirile blocurilor indică numărul de semnale transmise. Bloc de intrare Analiză Control300_E a electrovalvelor Măsurare Pt-0 Controler PID Bloc de ieșire MFC Control300_A 5 diagrame de sub-circuit Figura 5: Diagrama de circuit cu cinci diagrame de sub-circuit
37 Material și metode 2.2.2 Înregistrarea temperaturii în diagrama sub-circuitului de măsurare Pt-0 Diagrama sub-circuitului de măsurare Pt-0 este responsabilă pentru măsurarea și stocarea temperaturii în cele 12 cuvete (Figura 6). Semnalele primite sunt scalate utilizând o liniarizare Pt-0. Ieșirea de pe ecran ia forma unui afișaj numeric și a unui afișaj de curbă. Pentru a nu lăsa fișierele cu valori măsurate să crească prea mari și să asigure totuși un control cât mai precis al temperaturii posibile, este suficient să interogați și să salvați temperatura în cuvă la fiecare 40 s. Import sistem Control import Depozitare la fiecare 40 s Afișare ecran Ciclul activat Import date Scalare Pt-0 Salvare temperatură Cifre Curbe Export date Export sistem Control export Controler Curba de temperatură poate fi introdusă individual pentru fiecare cuvetă fie ca funcție (sinusoidală), fie ca valoare constantă a temperaturii. Controlul are loc în software prin intermediul unui controler PID, care este conectat la un bloc de formulă și la temperatura reală (Figura 7). Blocul formulă conține funcția sinus:
Material și metode 38 2π x = Hsin + M SZ (P) (ecuația 20) H = histerezis (abaterea temperaturii de la valoarea medie a acesteia) S = durata oscilației Z = timpul în s P = defazarea M = valoarea medie a temperaturii Blocul de formulă este legat de un cronometru astfel încât valoarea de referință a temperaturii corespunzătoare să fie disponibilă în orice moment. Valoarea reală a temperaturii este comparată cu valoarea de referință. Elementul de încălzire este comutat corespunzător printr-un releu. În toate experimentele, temperatura este controlată după termometrul de rezistență din arborele de aer al cuvei. Temperatura medie și histerezisul se aplică temperaturii aerului din conductă. Cu cantități diferite de depozitare, este dificil să poziționați termometrul între legume, astfel încât să nu le atingă. În arborele de aer, termometrele pot fi introduse toate la aceeași înălțime și toate cuvetele pot fi controlate comparabil. Import sistem Import fiscal Pt-0 Valoare temperatură reală Semnal de timp Punct de referință comparativ/valoare reală Valoare PID Releu Import date Cronometru de margine Formula PID controler care se situează sub funcția C Sin ca setpoint Export de date Export sistem Export fiscal Taxă Temperatura într-o cuvă ca exemplu
Material și metode 40 scalate liniar și afișate ca afișaj numeric pe ecran. Rata de eșantionare corespunde cu cea a CO 2. Este salvată în schema de sub-circuite pentru electrovalve. Import sistem Import taxă Afișare ecran Introducere setpoint On Off Slider Scalare Import date Export cifre Scalare cifre Export sistem export Export fiscal Figura 8: Controlul fluxului de masă în diagrama sub-circuitului MFC 2.2.5 Măsurarea dioxidului de carbon în diagrama subcircuitului Analiză Semnalele trimise de analizor sunt scalate liniar și convertite direct în unități fizice (ppm) (Figura 9). Acestea sunt afișate ca afișaj numeric pe ecran și exportate în diagrama sub-circuitului electrovalvei, unde sunt procesate și salvate în continuare.