寒富蘋果自然冷源保鮮庫的設(shè)計(jì)

張建鵬 宮元娟

摘要：針對(duì)目前寒富蘋果貯藏過程中易發(fā)生品質(zhì)變壞和腐爛等問題，設(shè)計(jì)寒富蘋果自然冷源保鮮庫。闡述該保鮮庫的設(shè)計(jì)原理，介紹其主要結(jié)構(gòu)部件和保鮮設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該保鮮庫的研制為提高寒富蘋果貯藏品質(zhì)提供了途徑。

關(guān)鍵詞：寒富蘋果；保鮮庫；自然冷源；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：S379.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）04-0033-03

寒富蘋果是沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)李懷玉教授培育的抗寒優(yōu)良品種，在遼寧乃至全國獲得推廣種植，寒富蘋果產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展。目前果農(nóng)對(duì)水果的貯藏方式仍以地窖貯藏和常溫儲(chǔ)藏為主，貯藏溫度、濕度、環(huán)境殺菌的控制難度大，經(jīng)過運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)，最終大約有1/5的寒富蘋果因腐爛而被扔掉或低價(jià)出售，經(jīng)濟(jì)損失大。本文研究寒富蘋果的自然冷源保鮮庫，分別利用Solidworks軟件和Visual Graph軟件對(duì)其主要結(jié)構(gòu)部件和保鮮設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 寒富蘋果保鮮庫的設(shè)計(jì)原理

以自然冰為冷源對(duì)寒富蘋果進(jìn)行貯藏保鮮，在不依賴或少依賴機(jī)械設(shè)備、設(shè)施條件下，結(jié)合溫、濕度控制和紫外燈殺菌技術(shù)，達(dá)到低溫、高濕、殺菌的效果，從而達(dá)到保鮮保質(zhì)、延長貯藏期的目的。保鮮庫內(nèi)采用聚氨酯保溫板結(jié)構(gòu)，貯冰室內(nèi)采用聚苯乙烯泡沫保溫板，以阻隔外界環(huán)境的熱量，增強(qiáng)貯冰蓄冷能力。寒冬時(shí)，寒富蘋果保溫庫內(nèi)的溫度控制器系統(tǒng)控制加熱裝置提供熱量；春夏季，溫度控制器控制制冷換氣扇進(jìn)行冷氣交換，超聲波加濕器控制保溫庫內(nèi)適宜的貯藏濕度。

2 寒富蘋果保鮮庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

寒富蘋果自然冷源保鮮庫包括保鮮庫上部系統(tǒng)、保鮮庫下部系統(tǒng)和保鮮設(shè)備控制系統(tǒng)部分，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 保鮮庫上部系統(tǒng)

保鮮庫上部系統(tǒng)包括貯藏室和電控室。貯藏室是外殼內(nèi)由聚氨酯保溫板組成的保溫空間，設(shè)有密封門（為塑框半埋門左開門），底部設(shè)有活動(dòng)底板。利用瓦楞紙箱貯藏寒富蘋果，紙箱尺寸為35 cm×19 cm×23 cm，可盛裝約10 kg寒富蘋果，貯藏室的尺寸為2.15 m×2.20 m×2.30 m，整個(gè)保鮮庫的貯藏噸位為5 t。聚氨酯保溫板為150 mm厚雙面彩鋼聚氨酯板，保溫層之間的縫隙由中性幕墻耐候膠進(jìn)行粘連，保溫層間由偏心鉤鏈接固定，確保其良好的保溫性及氣密性。

2.2 保鮮庫下部系統(tǒng)

保鮮庫下部系統(tǒng)包括貯冰室、鋼筋支架、角鐵支撐架、通氣口、聚苯乙烯泡沫隔熱板等。貯冰室采用磚和混凝土建于地表下方，其內(nèi)設(shè)聚苯乙烯泡沫板圍成的保溫空間，用來緩沖因水結(jié)冰造成的體積膨脹，防止貯冰室破裂，同時(shí)阻止外部環(huán)境向貯冰室傳熱。貯冰室內(nèi)部空間為1.70 m×1.40 m×1.50 m，貯藏冰量約為3 t。在貯冰室的兩個(gè)側(cè)面的中線上，距離貯冰室底部高0.90 m處設(shè)有兩個(gè)通氣口，其與地表面成30°夾角。在距離貯冰室底部高1.46 m處，垂直嵌入10號(hào)鋼筋，形成鋼筋支架；在鋼筋支架上放角鐵支撐架，材料為角鐵35 mm×35 mm×5 mm，用于支撐活動(dòng)底板，起到支撐上部物品的作用。貯冰室活動(dòng)底板的對(duì)角處分別安裝吸風(fēng)換氣扇和吹風(fēng)換氣扇，兩個(gè)換氣扇結(jié)構(gòu)一樣，只需一正一反安裝；在吸風(fēng)換氣扇和吹風(fēng)換氣扇的下方分別連接橡膠排氣管。

3 寒富蘋果保鮮庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

寒富蘋果保鮮貯藏設(shè)備控制系統(tǒng)包括制冷換氣裝置系統(tǒng)、加熱裝置系統(tǒng)、加濕裝置系統(tǒng)和定時(shí)殺菌裝置系統(tǒng)。根據(jù)Visual Graph軟件電路圖原理，設(shè)計(jì)貯藏設(shè)備控制系統(tǒng)電路（如圖2所示）。制冷換氣裝置由制冷的STC-001溫度控制器、溫度傳感器和2個(gè)KLB-20B換氣扇連接；加熱裝置由制熱的STC-001溫度控制器、溫度傳感器和NSB-200PLC陶瓷暖風(fēng)機(jī)連接；加濕裝置由NLS智能濕度控制器、濕度傳感器與JS-38超聲波加濕器連接；定時(shí)殺菌裝置由TW-K12定時(shí)器和18 W紫外線殺菌燈連接。貯藏室內(nèi)設(shè)置有MTK-TH100溫濕度記錄儀，每個(gè)設(shè)備均設(shè)有獨(dú)立的開關(guān)，所有的控制器與相應(yīng)的傳感器連接。不同的水果最適宜的貯藏溫濕度不同，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定最佳的貯藏環(huán)境，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。寒富蘋果的貯藏溫度控制在0～2 ℃，相對(duì)濕度控制在90%～92%，殺菌時(shí)間20 min/d。

1） 制冷換氣裝置系統(tǒng)。當(dāng)測量溫度高于設(shè)定的開機(jī)溫度時(shí)，控制回路開啟，兩個(gè)換氣扇開始進(jìn)行冷、熱氣體交換；當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，控制回路關(guān)閉，換氣扇停止工作。吸風(fēng)換氣扇把貯藏室中的氣體吸到貯冰室中，吹風(fēng)換氣扇把貯冰室中的冷氣吹到貯藏室中，促使冰融化，形成循環(huán)對(duì)流，從而控制保溫庫內(nèi)的溫濕度，為寒富蘋果提供適宜的貯藏溫度。

2） 加熱裝置系統(tǒng)。當(dāng)測量溫度低于設(shè)定的開機(jī)溫度時(shí)，控制回路開啟，陶瓷暖風(fēng)機(jī)開始提供熱量工作；當(dāng)測量溫度高于設(shè)定的開機(jī)溫度時(shí)，控制回路關(guān)閉，陶瓷暖風(fēng)機(jī)停止工作。

3） 加濕裝置系統(tǒng)。當(dāng)測量濕度低于設(shè)定的開機(jī)濕度時(shí)，控制回路開啟，超聲波加濕器開始進(jìn)行加濕工作；當(dāng)測量濕度高于設(shè)定的開機(jī)濕度時(shí)，控制回路關(guān)閉，超聲波加濕器停止工作。

4） 定時(shí)殺菌裝置系統(tǒng)。每天進(jìn)行定時(shí)殺菌。

4 結(jié)論

基于Solidworks軟件完成寒富蘋果自然冷源保鮮庫的設(shè)計(jì)，其主要結(jié)構(gòu)部件包括貯藏室、貯冰室和保鮮貯藏設(shè)備控制系統(tǒng)；利用Visual Graph軟件對(duì)寒富蘋果的保鮮貯藏庫控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括冷換氣裝置、加熱裝置、加濕裝置及定時(shí)殺菌裝置的控制系統(tǒng)。

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Abstract： The design of preservation house of natural cold source for Hanfu apple is for solving the problems of quality decline and rot in the storage of Hanfu apple. In the article， it expounds the design theory of preservation house， introduces its main structure components and preservation equipment control system. The development of the preservation house provides a path for improving the storage quality of Hanfu apple.

Key words： Hanfu apple； preservation house； natural cold source； control system