Vplyv kolísania teploty na zeleninu v pozberovej fáze - PDF na stiahnutie zadarmo

Katedra vied o rastlinách Katedra účinkov pestovania zeleniny na kolísavé teploty na zeleninu vo fáze po zbere Claudia Willging Kompletná kópia dizertačnej práce schválenej vedeckým centrom Weihenstephan Science for Nutrition, Land Use and Environment na Technickej univerzite v Mníchove na získanie akademického titulu doktor poľnohospodárskych vied. Predseda: Posudzovateľ dizertačnej práce: Univ.-Prof. DR. rer. nat., Dr. rer. nat. habil. G. Forkmann 1. Univ.-Prof. DR. agr., Dr. agr. habil. J. Weichmann 2. Univ.-Prof. DR. rer. hort., Dr. rer. hromadiť. habil. J. Meyer Dizertačná práca bola predložená na Technickú univerzitu v Mníchove 28. júna 2001 a prijatá Weihenstephan Science Center for Nutrition, Land Use and Environment 17. septembra 2001.

kolísania

8 Zoznam skratiek Acetyl-CoA AD prevodník ADP AMP ATP CA FAD K LF MFC NAD NADH PE PEP P i PID regulátor Pt-0 PVC Q RQ TKS transpiračný koeficient. citovaný acetyl-koenzým Analógovo-digitálny prevodník adenozíndifosfát adenozínmonofosfát adenozíntrifosfát riadená atmosféra flavín-adenín-dinukleotid Kelvinový prietokomer vlhkosti vzduchu (regulátor hmotnostného toku) nikotínamid-adenín-dinukleotid redukovaný nikotínamid-adenín-proporcionálny-proporcionálny-fosfo-nikotinový Odporový teplomer polyvinylchlorid teplotný kvocient respiračný kvocient citrátový koeficient potu kultivácie substrátu

23 Úvod do vedenia tepla: cp δt δt 2 δ T δr 2 δt δt + r δr δr (ρ0 + ρ1t) = (k0 + k1t) + k + QTt (,) 2 1 2 (rovnica 12) Počiatočná podmienka: T = T pre 0 r Rwenn t = 0 0 okrajová podmienka: 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, anmpy Ta + 27315, T + 27315, pa (rovnica 13) pri r = 0 at> 0 cpppas = špecifické teplo produktu = tlak vodnej pary okolitého vzduchu = tlak nasýtených pár pri Q = tvorba dýchacieho tepla R = polomer sférického produktu r = súradnica v radiálnom smere T = teplota t = Čas ρ 0, ρ 1 = empirické konštanty pre odhad teplotne závislej hustoty produktu teploty odparovacej plochy Rovnica 13 predpokladá, že hustota a tepelná vodivosť produktu sú lineárne závislé od teploty.

Úvod 28 Teplotný rozdiel plynný Konvekčný prenos tepla, tuhý Vedenie tepla Vzdialenosť medzi dvoma bodmi pri rôznych teplotách Obrázok 1: Prenos tepla medzi plynnými a tuhými látkami (prenos tepla). Prenos tepla je ovplyvnený rýchlosťou okolo tečúceho média. Prietoky s vnútorným trením, ale bez tvorby vírov, sa označujú ako laminárne (KUCHLING 1986). Vnútorné trenie je výsledkom silových účinkov medzi molekulami, takzvanej viskozity. Ak sú v toku veľké odpory, vytvárajú sa víry a tok sa stáva turbulentným. Sily pôsobia proti smeru pohybu a brzdia pohyb. Odpor prietoku závisí okrem iného od najväčšieho prierezu telesa protiľahlého k prietoku a možno ho vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca: ρ Fw = ca v 2 2 (rovnica 18) F w = odpor prúdenia [N] c = koeficient odporu [bezrozmerný] A = najväčší smerujúci k prúdu Prierez telesa [m ρ = hustota prúdiaceho média [kg mv = relatívna rýchlosť medzi telesom a médiom [ms -3] -1] 2]

Úvod Je možné správne zaznamenať 30 klimatických podmienok na skladovanej zelenine. To si vyžadovalo vybudovanie skúšobného zariadenia, pomocou ktorého je možné generovať definované kolísavé klimatické podmienky tak, že sa skladovacia teplota mení podľa danej schémy. Druhou otázkou je potom skontrolovať fyziologickú odpoveď skladovanej zeleniny na rôzne kolísavé klimatické podmienky. Tu je obzvlášť dôležité zvážiť a vyhodnotiť intenzitu dýchania a potenia skladovaného tovaru ako dynamické premenné v čase ako priamu reakciu na rôzne teploty.

Materiál a metódy 32 Ventilátor s vykurovacím telesom Použitie rastlinného odporového teplomeru Kapacitný snímač vlhkosti kombinovaný s odporovým teplomerom Termočlánky Ventilátor pre spätný tok vzduchu Obrázok 2: Cela s vložkou a meracou technológiou. 2.1.3 Technológia merania v kyvetách Teplota vzduchu v kyvetách sa meria pomocou odporových teplomerov Pt-0 umiestnených vo vzduchovej šachte. Okrem toho sa teplota a relatívna vlhkosť v blízkosti produktu určujú kapacitnými snímačmi vlhkosti (HMP 133Y, snímač vlhkosti Humicap 0062 kombinovaný s odporovým teplomerom Pt-0, Vaisala). Teplota v zelenine alebo na povrchu zeleniny sa meria pomocou mikrotermočlánkov (železný konštantan, medený konštantan).

Materiál a metódy 34 2.1.4.2 Analýza Vzorkový plyn sa do analyzátora privádza bez prachu pomocou jednotky na prívod vzorkového plynu (CGMF1, Hartmann & Braun). Najskôr ide do chladiča (ECP 00, M&C Products), kde je nastavený na nízky a stabilný rosný bod. Toto odstráni vodnú paru z meracieho plynu a ten vstupuje do meracej komory analyzátora suchý. Tam sa určuje obsah CO 2 v plyne infračervenou absorpciou. Merania sa uskutočňujú v absolútnom režime s dusíkom ako referenčným plynom, t. J. Sa vždy určuje príslušný absolútny obsah CO 2 vo vzduchu kyvety. Aby sa mohla zistiť skutočná emisia CO 2 zo skladovanej zeleniny, musia sa medzi každú kontrolu vložiť prázdne nádoby, aby sa zistil obsah CO 2 v prichádzajúcom vzduchu. Časť systému, ktorá je umiestnená v chladnej miestnosti, je namontovaná na skúšobnom stole zo železnej siete. Ovládacia skrinka na zber a riadenie dát je umiestnená priamo mimo chladnej miestnosti. Obrázok 4 zobrazuje náčrt skúšobného zariadenia v chladnej miestnosti zhora. Výparník 1 2 3 Izolovaná nádoba 6 5 4 7 8 9 12 11 Skúšobný stôl zo železnej sieťky Rolovacie dvere do studenej miestnosti Obrázok 4: Náčrt skúšobného systému v chladnej miestnosti zhora. 1-12: Poradie kyviet.

Materiál a metódy 36 Systémové bloky sa používajú na definovanie interogačnej rýchlosti určitého signálu, ak sa má líšiť od systémovej frekvencie (0 Hz). Signály, ktoré sa majú ukladať spoločne, musia byť pripojené k rovnakému bloku hodín. Pre lepší prehľad bol celý obvodový diagram rozdelený do piatich obvodových schém, ktoré vykonávajú rôzne regulačné a meracie úlohy (obrázok 5): Analýza elektromagnetických ventilov Pt-0 Meranie PID regulátora MFC Usporiadanie obvodových schém je ľubovoľné a nemá vplyv na ich funkčnosť. Príslušný popis je uvedený v zodpovedajúcom poradí. Dáta, systémové a riadiace signály je možné exportovať a importovať medzi schémami pomocných obvodov. Na obrázkoch sú zobrazené iba bloky pre import a export dát, systému a daní. Čísla na linkách zbernice medzi blokmi a na vstupoch a výstupoch blokov označujú počet prenášaných signálov. Vstupný blok Control300_E Analýza solenoidových ventilov Pt-0 Meranie PID regulátora Výstupný blok MFC Control300_A 5 schém zapojenia Obrázok 5: Schéma zapojenia s piatimi schémami zapojenia

37 Materiál a metódy 2.2.2 Záznam teploty v schéme sub-obvodu merania Pt-0 Schéma sub-obvodu merania Pt-0 je zodpovedná za meranie a uchovávanie teploty v 12 kyvetách (obrázok 6). Prichádzajúce signály sú škálované pomocou linearizácie Pt-0. Výstup na obrazovke má formu numerického zobrazenia a zobrazenia krivky. Aby súbory s nameranými hodnotami nepribúdali príliš veľké a stále zabezpečovali čo najpresnejšie riadenie teploty, stačí každých 40 s dopytovať a ukladať teplotu v kyvete. Import systému Import importu Regulácia Ukladanie každých 40 s Zobrazenie obrazovky Cyklus zapnutý vypnutý Import dát Zmena mierky Pt-0 Uloženie teploty Číselné krivky Export dát Export systému Export exportu kontroly Obrázok 6: Schéma sub-obvodu Meranie Pt-0 2.2.3 Regulácia teploty v schéme sub-obvodu PID- Regulátor Teplotnú krivku je možné zadať pre každú kyvetu jednotlivo buď ako (sínusovú) funkciu, alebo ako konštantnú hodnotu teploty. Ovládanie prebieha v softvéri pomocou PID regulátora, ktorý je pripojený k bloku vzorcov a k skutočnej teplote (obrázok 7). Blok vzorcov obsahuje funkciu sínus:

Materiál a metódy 38 2π x = Hsin + M SZ (P) (rovnica 20) H = hysterézia (odchýlka teploty od jej strednej hodnoty) S = perióda oscilácie Z = čas v s P = fázový posun M = stredná hodnota teploty Blok vzorcov je spojený so stopkami aby bola vždy k dispozícii zodpovedajúca nastavená teplota. Skutočná hodnota teploty sa porovná s nastavenou hodnotou. Vykurovacie teleso sa príslušne spína cez relé. Pri všetkých experimentoch sa teplota reguluje za odporovým teplomerom vo vzduchovej šachte kyvety. Priemerná teplota a hysterézia platia pre teplotu vzduchu v potrubí. Pri rôznom skladovaní je ťažké umiestniť teplomer medzi zeleninu tak, aby sa jej nedotýkala. Do vzduchovej šachty je možné vložiť všetky teplomery v rovnakej výške a porovnateľne ovládať všetky kyvety. Import systému Import dane Pt-0 Skutočná hodnota teploty Časový signál Porovnanie žiadanej a skutočnej hodnoty Hodnota PID Relé Import dát Edge Stopky Vzorec PID regulátor klesajúci pod C Sin funkcia ako nastavená hodnota Export dát Export systému Export dane Obrázok 7: Ovládanie Teplota v kyvete ako príklad

Materiál a metódy 40 sú lineárne zmenšené a výstupné ako numerické zobrazenie na obrazovke. Vzorkovacia frekvencia zodpovedá vzorkovaniu CO 2. Ukladá sa do schémy sub-obvodu solenoidového ventilu. Import systému Import dane Zobrazenie obrazovky Zadanie požadovanej hodnoty Zapnuté Vypnuté Posuvník Škálovanie údajov Export údajov Export číselných číslic Export toku systému Export daní Obrázok 8: Regulácia hmotnostného prietoku v schéme sub-obvodu MFC 2.2.5 Meranie oxidu uhličitého v schéme sub-obvodu Analýza Signály vysielané analyzátorom sú lineárne zmenšené a prevedené priamo na fyzické jednotky (ppm) (obrázok 9). Tieto výstupy sa zobrazujú ako numerický displej na obrazovke a exportujú sa do schémy zapojenia elektromagnetického ventilu, kde sa ďalej spracovávajú a ukladajú.