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我国蛋品消费以鲜蛋为主,新鲜鸡蛋在贮藏期间易发生质变,既造成了巨大的经济损失,还影响到食品安全。鸡蛋品质变化规律与其呼吸强度息息相关,为了明确鸡蛋贮藏环境因素(温湿度、二氧化碳与氧气浓度)对呼吸强度的影响,本文以多品种鸡蛋为研究对象,探究贮藏期间二氧化碳/氧气气调方法对鸡蛋呼吸作用与品质的影响机制,并应用计算流体力学技术对气调过程进行模拟,研发应用于气调箱的贮藏保鲜控制系统,为鸡蛋贮藏的瓶颈问题提供有效应对措施,主要研究内容和结论如下:(1)鸡蛋蛋壳膜超微结构与呼吸强度的相关关系。为了更好地明确鸡蛋呼吸作用的机理,运用扫描电镜获取鸡蛋蛋壳外膜、内膜两侧及截面的超微图像,经过图像处理分析获取蛋壳膜参数(纤维直径、孔隙度、厚度),揭示蛋壳膜超微结构对呼吸强度的影响,确立超微结构与呼吸强度的相关关系,并应用偏最小二乘法建立鸡蛋呼吸强度模型。研究结果发现:不同呼吸强度的鸡蛋蛋壳膜外膜外侧纤维直径、外膜外侧的孔隙度、内膜外侧的孔隙度与厚度存在显著性差异(P<0.05)。蛋壳膜的纤维直径、外膜/内膜外侧的孔隙度与呼吸强度均有极显著的正相关关系(P<0.01)。呼吸强度与蛋壳膜外/内膜厚度之间均存在显著的负相关关系(P<0.01)。在蛋壳膜超微结构指标中,外膜外侧孔隙度、内膜外侧纤维直径、外膜厚度与外膜内侧纤维直径对于区分不同呼吸强度间贡献较大,其中外膜孔隙度是造成呼吸强度较大的主要原因,在相同的环境下,蛋壳膜超微结构有一定判别呼吸强弱的效果。(2)二氧化碳浓度对贮期鸡蛋呼吸强度及品质的影响。为了明确贮藏环境中二氧化碳(Carbon Dioxide,CO2)浓度对鸡蛋呼吸强度与品质的影响,将鸡蛋贮藏在CO2浓度分别为0.03%(空气)、5%、10%、20%的贮藏箱内,通过分析贮期鸡蛋呼吸强度与品质变化规律,结果发现:不同CO2浓度环境中的鸡蛋呼吸强度存在明显差异,5%以上浓度的CO2贮藏环境对鸡蛋的呼吸强度有着较好的抑制作用;不同CO2浓度环境中的鸡蛋哈夫单位、蛋黄指数、p H值与菌落总数的变化规律存在明显差异;在温度25℃,相对湿度为65%贮藏环境中,将CO2浓度调控为10%,鸡蛋可保持A级新鲜度40天以上,增加贮藏环境中CO2浓度具有抑菌保鲜的效果;建立鸡蛋品质指标与呼吸强度之间的灰色关联度模型,发现哈夫单位、蛋黄指数、p H值与呼吸强度有着较强关联度,菌落数与呼吸强度关联度均为最小;结合TOPSIS法发现浓度组10%CO2的贮藏环境对鸡蛋的保鲜效果最好。在实际生产生活中,可将鸡蛋贮藏环境中的CO2浓度控制为10%,对鸡蛋呼吸强度有抑制作用,减缓鸡蛋在呼吸作用中水分的流失,抑制鸡蛋蛋清变化速率与菌落繁殖速率。(3)低氧贮藏对鸡蛋呼吸强度及品质的影响。为了明确降低贮藏环境中氧气(O2,oxygen)浓度对贮期鸡蛋呼吸强度与品质的影响,设立了五组不同的O2浓度环境(0%、5%、10%、15%、20%),分析了不同氧气浓度下鸡蛋的呼吸强度、失重率、哈夫单位、p H值与菌落总数的变化规律。结果发现:贮藏在氧气浓度≤10%的气调箱中的鸡蛋呼吸强度被抑制为弱呼吸强度(0~1mg/(kg·h)),且其失重率与哈夫单位下降率显著降低(P<0.05);不同氧气浓度贮藏组中鸡蛋蛋清p H值存在显著性差异(P<0.05),降低氧气浓度可以减少鸡蛋内部菌落数量,说明降低贮藏环境中氧气浓度对鸡蛋保鲜有着积极效应;对贮藏45天的鸡蛋进行综合评价,发现浓度组5%氧气+95%氮气(Nitrogen,N2)的贮藏环境对鸡蛋的保鲜效果最好。从经济效益方面考虑,10%氧气成本更低,在实际生产生活中,可将鸡蛋贮藏环境中的氧气浓度控制在5-10%区间。结果表明,降氧贮藏可有效抑制鸡蛋呼吸作用,减缓鸡蛋在呼吸过程中水分的流失,抑制鸡蛋蛋清变化速率与菌落繁殖速率。(4)多品种鸡蛋贮藏效果分析及呼吸强度模型的建立。为了验证增加二氧化碳浓度与降低氧气浓度两种气调方法的贮藏效果,选取了4个不同产地的鸡蛋作为样本进行试验。研究结果发现,不同品种鸡蛋的呼吸强度变化规律在相同贮藏条件下具有一致性。4个品种鸡蛋在空气环境呼吸作用的变化一致,均为从强呼吸强度降至中呼吸强度,低温、高二氧化碳、低氧的贮藏环境均可抑制鸡蛋呼吸强度;不同品种鸡蛋的失重率、哈夫单位与蛋黄指数在不同贮藏环境变化趋势不具有一致性;增加二氧化碳浓度与降低氧气浓度的气调方法均对鸡蛋新鲜度劣变有着一定的抑制效果,对于两种不同气调来说,温度条件对氧气气调影响较大,而二氧化碳气调受温度影响较小。不同品牌鸡蛋新鲜度在不同贮藏环境中的变化规律与其自身品质存在关联。低温和气调贮藏法均能较好地保持鸡蛋新鲜度;不同品种鸡蛋的p H值在不同贮藏环境变化趋势具有一致性,鸡蛋的p H值主要受二氧化碳气调的影响。由综合评价结果可知,二氧化碳和氧气气调具有较好的贮藏效果,搭配约15℃的温度贮藏效果优于4℃冷藏环境。建立的鸡蛋呼吸强度通用模型性能良好,预测性能为R=0.9868,RMSE=0.1664。(5)基于Fluent的鸡蛋气调气体扩散过程仿真。为了将鸡蛋气调贮藏技术从理论层面推广到生产应用层面,利用Fluent软件模拟气调箱内(长×宽×高=1.5m×1m×1m)气调过程中的气体分布和浓度动态变化规律,为气调箱的结构、系统及性能的设计提供优化方向。以鸡蛋贮藏过程中的单个气调箱为研究对象,建立了气调箱气体流动三维非稳态数值计算模型,对二氧化碳与氧气气调过程中O2、N2和CO2浓度变化进行了仿真。主要结论如下:在二氧化碳气调过程中,CO2从进气口进入箱内后迅速下沉,上层在通气1200s后才能达到设定要求(5~10%),下层在通气600s后能达到设定要求。考虑货物自身的呼吸作用,气调箱内二氧化碳浓度达5%~10%区间即可,充气时间约为600s~1200s,即可满足生产需要;基于制氮机原理,选择95%与98%两种浓度氮气进行模拟,结果发现两种充氮方式总体进气效率差异较小,充氮3600s后氧气平均浓度基本能达到贮藏需求。二氧化碳气调速度优于氧气气调,但成本相较氧气气调大,过程较为繁琐,氮气气调的制氮设备及充氮作业相对简单,该用量成本较低但速率较慢。(6)气调控制系统的研发。首先对蛋品贮藏需求进行了分析,基于功能要求设计并研发基于物联网的气调贮藏保鲜控制系统,选择了STM32F103C8T6单片机作为控制器,并搭配温湿度传感器与二氧化碳、氧气传感器进行数据采集,并与One NET平台通讯,实现气调箱环境的远程在线监测。将物联网技术应用于禽蛋贮藏过程中,准确地监测鸡蛋贮藏期间环境变化。当出现异常状况,实施警报与控制措施。经过测试使用,系统运行稳定可靠,在增加安全性的同时提供良好的用户体验,实现鸡蛋气调箱的动态监管,系统具有较好应用前景。