弱勢(shì)差下冰溫貯藏蘋果的失水機(jī)理.pdf

1、冰溫貯藏是新一代的果蔬保鮮技術(shù),具有維持果蔬細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性、有效抑制果蔬的呼吸作用、適用范圍廣、無污染等優(yōu)勢(shì)。本文以紅富士蘋果這種多孔植物材料為研究對(duì)象,采用冰溫貯藏實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬(COMSOL4.5)兩種方法,主要考察冰點(diǎn)、失水率、呼吸強(qiáng)度、硬度、相對(duì)電導(dǎo)率等參數(shù)。意在闡明在弱勢(shì)差下水分流動(dòng)的宏、微觀作用機(jī)理,探討果蔬等多孔介質(zhì)內(nèi)部水分流動(dòng)與傳遞現(xiàn)象及其規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)冰溫貯藏過程的優(yōu)化與控制。
　　實(shí)驗(yàn)研究主要包括濕度為85％和

2、65%時(shí),對(duì)應(yīng)風(fēng)速分別為3m/s、2m/s和1m/s、0m/s四組冰溫貯藏實(shí)驗(yàn);以及以室內(nèi)環(huán)境條件貯藏蘋果對(duì)照實(shí)驗(yàn)。數(shù)值模擬(COMSOL4.5)研究主要包括蘋果不同部位(0.25R、0.5R、0.75R、0.95R和表皮)蘋果細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)顯微照的截取,孔隙率、分形維數(shù)的計(jì)算,并且采用Adobe Photoshop7.0、Matlab和AlgoLab Photo Vector軟件將蘋果不同位置(0.25R、0.5R、0.75R、0.95

3、R、表皮)的果肉切片重構(gòu)為COMSOL4.5可認(rèn)知的蘋果內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)圖形,建立紅富士蘋果的物理模型和數(shù)學(xué)模型,利用COMSOL4.5模擬軟件模擬蘋果在失水過程中的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)。
　　實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):
　　1、冰點(diǎn):紅富士蘋果的冰點(diǎn)溫度是-1.5℃,冰溫帶為0℃　　2、失水率:隨著紅富士蘋果冰溫貯藏時(shí)間的延長,果實(shí)的失水率程上升趨勢(shì),濕度為85%、風(fēng)速為3m/s實(shí)驗(yàn)組蘋果失水率最小,為3.205%。<

4、br>　　3、呼吸強(qiáng)度:隨著紅富士蘋果冰溫貯藏時(shí)間的延長,果實(shí)的呼吸強(qiáng)度先下降在上升,貯藏期間出現(xiàn)兩次呼吸高峰。濕度為85%、風(fēng)速為3m/s實(shí)驗(yàn)組蘋果的呼吸強(qiáng)度值最小。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比,蘋果的呼吸強(qiáng)度減小了15%左右。
　　4、硬度:隨著紅富士蘋果冰溫貯藏時(shí)間的延長,果實(shí)的硬度呈逐漸下降趨勢(shì),四組冰溫貯藏實(shí)驗(yàn)的硬度變化相差很小,硬度最大值為2500g,最小值為1234g,與對(duì)照組蘋果果實(shí)硬度相比提高了45%左右。
　　5、

5、相對(duì)電導(dǎo)率:隨著紅富士蘋果冰溫貯藏時(shí)間的延長,果實(shí)的相對(duì)電導(dǎo)率呈逐漸上升趨勢(shì)。濕度為85%、風(fēng)速為3m/s冰溫貯藏實(shí)驗(yàn),蘋果的相對(duì)電導(dǎo)率變化最小,組織細(xì)胞破壞程度最小;濕度為65%、風(fēng)速為1m/s冰溫貯藏實(shí)驗(yàn),蘋果的相對(duì)電導(dǎo)率變化最大,組織細(xì)胞破壞程度最大。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比,蘋果的相對(duì)電導(dǎo)率減小了12%~20%。
　　數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn):
　　1、紅富士蘋果為多孔介質(zhì),具有分形特征。
　　2、隨著蘋果半徑的增大,孔隙率

6、先減小再增大,表皮部位孔隙率最大。
　　3、分形維數(shù)隨著孔隙率的增大而增大,毛細(xì)壓差隨著孔隙率的增大而減小,滲透率隨著孔隙率的增大而增大。
　　4、濕度為85%、風(fēng)速為3m/s的實(shí)驗(yàn)組蘋果內(nèi)部毛細(xì)壓差和水分流動(dòng)速度要小于濕度為85%、風(fēng)速為2m/s實(shí)驗(yàn)組的毛細(xì)壓差和水分流速,毛細(xì)壓差越大,流動(dòng)速度越大。
　　5、蘋果內(nèi)部水分流速在中部速度最大,離果核近的部位速度次之,果皮部位的流速最小。
　　綜上可知,果蔬是具有

7、分形結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì),其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)對(duì)果蔬失水具有重要作用。紅富士蘋果在冰溫貯藏條件下,失水率受濕度影響很大,濕度越大,失水率越小;呼吸強(qiáng)度受濕度和風(fēng)速的影響不是很明顯;硬度受濕度和風(fēng)速的影響不是很明顯;電導(dǎo)率受濕度的影響較大,濕度越大,相對(duì)電導(dǎo)率變化越小。利用 COMSOL4.5對(duì)不規(guī)則微觀多孔結(jié)構(gòu)中水分流動(dòng)過程的模擬是可行的,數(shù)值模擬計(jì)算的水分流失通量值和水分流動(dòng)速度值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的吻合?？傊?本研究為冰溫貯藏技術(shù)在果蔬保鮮中的應(yīng)用