新鲜果蔬气调包装仿真系统的研究与开发

摘要

仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。气调包装设计人员利用模型进行模拟，从中得到所需的设计信息，然后对实际的果蔬气调包装设计方案做出决策。呼吸作用和蒸腾作用是果蔬采后最主要的生理活动，二者会使果蔬包装容器内的气体环境发生变化，气调包装设计主要功能即调节内部气体环境。目前，研究者主要集中在果蔬的呼吸数学模型的建立以及实验验证，针对果蔬蒸腾作用的数学模型的研究较少。基于数学模型的计算机仿真系统运用动态调控的参数组合进行模拟验证得到气调包装方案。由于果蔬产品和实验方法的具有多样性，因此需要建立庞杂的数据库来进行计算机仿真。
　　本文从果蔬的呼吸特性、包装薄膜材料性能、贮运环境等方面的因素进行分析，根据已有的实验数据进行数值分析并拟合得到果蔬呼吸速率数学模型，同时得到果蔬呼吸商的数据，以此作为气调包装方案确定的主要依据。另外，利用能量守恒定律推导出包装容器内果蔬的蒸发方程，求得水蒸气的蒸发速率公式，建立相对湿度预测方程，再根据确定的气调包装方案数据，通过运算得到相对湿度预测趋势。
　　在建立的呼吸速率模型和相对湿度预测模型的基础上，将多个参数分类为几个模块，进行计算机仿真开发，使用语言为C＃和少量Javascript，开发平台是Microsoft Visual Studio 2010，仿真软件以网站形式，主要内容是呼吸速率仿真页面和相对湿度预测页面。在呼吸速率仿真页面，通过输入参数值模拟气调包装容器内气体浓度的变化趋势，确定气调包装的体积和薄膜材料种类及厚度。相对湿度预测页面，是在呼吸速率仿真页面得到的气调包装参数的基础上，进行相对湿度值随时间变化规律的模拟，得到相对湿度值的预测曲线，作为设计人员对湿度措施调整的依据。网页的包装薄膜性能页面与薄膜供应商网站进行链接，既可以作为设计人员控制成本的参考，同时也能作为薄膜制造商的广告推广途径。此气调包装仿真系统具有可视美观、高度实用的性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 新鲜果蔬气调包装设计

1．1．1 气调包装设计的定义

1．1．2 气调包装设计的方法

1．1．3 气调包装仿真

1．1．4 气调包装仿真的意义

1．2 新鲜果蔬气调包装仿真系统研究现状

1．2．1 新鲜果蘸气调包装数学模型研究现状

1．2．2 新鲜果蔬气调包装仿真研究现状

1．2．3 目前研究中存在的问题与不足

1．3 本文主要工作

2 新鲜果蔬气调包装呼吸速率模型

2．1 新鲜果蔬的呼吸特性

2．2 新鲜果蔬的呼吸数学模型

2．2．1 新鲜果蔬呼吸模型理论

2．2．2 几种新鲜果蔬的呼吸速率模型

2．3 新鲜果蔬气调包装塑料薄膜透气性能

2．3．1 菲克第一扩散定律

2．3．2 亨利定律

2．3．3 高分子薄膜对气体的选择性渗透系数

2．4 本章小结

3 新鲜果蔬气调包装蒸发数学模型

3．1 新鲜果蔬的蒸腾作用

3．1．1 蒸腾作用对新鲜果蔬的影响

3．1．2 影响新鲜果蔬蒸腾作用的因素

3．2 新鲜果蔬蒸发数学模型

3．2．1 果蔬呼吸热Qr

3．2．2 果蔬吸热Qa

3．2．3 果蘸内部水蒸气的蒸发吸热Qb

3．2．4 包装容器内气体的吸热Qc

3．2．5 包装容器的吸热Qd

3．2．6 包装内外气体渗透的热增量Qe

3．2．7 气调包装果蔬蒸发模型

3．3 新鲜果蔬气调包装相对湿度预测模型

3．4 本章小结

4 新鲜果蔬气调包装仿真系统开发

4．1 新鲜果蔬气调包装计算机仿真原理

4．1．1 气调包装的气体扩散方程

4．1．2 气调包装仿真参数

4．1．3 呼吸速率模型仿真

4．1．4 湿度预测仿真

4．2 仿真系统程序实现

4．3 仿真系统运行实例

4．4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献