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针对宽皮柑橘在采收、贮运、加工过程中的挤压机械损伤问题,本文从宽皮柑橘的力学特性入手,研究了宽皮柑橘在不同载荷条件下的力学特性差异,通过单因素试验和多因素正交试验,分析了力学特性指标的影响因素并确定其影响的主次序水平;通过试验确定宽皮柑橘果皮和果肉的力学参数,借助ANSYS有限元软件对不同程度挤压造成的宽皮柑橘机械损伤进行了模拟仿真,并通过损伤拍照和MATLAB图像处理方法,对不同程度挤压造成的机械损伤进行了定量评价,建立了挤压程度-损伤率的预测模型;通过损伤试验和贮藏试验,研究了不同程度的挤压损伤对宽皮柑橘的贮藏品质的影响以及其品质劣变机理。本文可为宽皮柑橘损伤预测和柑橘采收、加工设备的损伤防护提供理论参考。本文主要内容和结论如下:(1)通过单因素试验和正交试验对宽皮柑橘的力学特性进行了研究,分析了受压方向、加载速率和压头类型与宽皮柑橘力学特性的关系。单因素结果表明:受压方向、加载速率和压头类型对柑橘的破坏极限力、总变形破坏能、变形量影响极显著(P<0.01),受压方向和压头类型对接触刚度的影响极显著(P<0.01)。建立了加载速率与力学特性指标的回归方程,决定系数R~2均大于0.8。相关性分析结果表明,硬度与弹性模量、变形量均呈现显著正相关(P<0.05),破坏极限力与总变形破坏能呈现显著正相关(P<0.05),弹性模量与总变形破坏能呈显著正相关(P<0.01),与变形量呈显著负相关(P<0.05),变形量与总变形破坏能呈正相关(P<0.05),与接触刚度呈显著负相关(P<0.01)。正交试验结果表明:受压方向、加载速率和压头类型对柑橘力学特性指标的影响不一,受压方向对硬度、弹性模量的影响最大,加载速率对压头类型对破坏极限力、总变形破坏能、变形量和接触刚度的影响最大。建立多因素与各指标之间的数学模型,破坏极限力、弹性模量、总变形破坏能、变形量和接触刚度的回归方程决定系数均为0.8以上,硬度的决定系数为0.74。(2)借助ANSYS有限元软件对不同程度挤压造成的宽皮柑橘机械损伤进行了模拟仿真。通过力学特性试验,确定了宽皮柑橘果皮和果肉的力学参数:果皮弹性模量为9.842MPa,为泊松比为0.47,极限应力为1.314MPa;果肉弹性模量为0.305MPa,为泊松比为0.42,极限应力为0.083MPa。通过ANSYS有限元软件,进行了宽皮柑橘在不同挤压载荷下的模拟仿真,得到结论如下:挤压变形为4mm时,柑橘较大可能不发生机械损伤;挤压变形为8mm时,柑橘果皮和果肉应力均增大,但发生机械损伤可能性不高。挤压变形为12mm时,柑橘有较大可能会发生内部机械损伤,柑橘果皮仍完整未发生破裂。当挤压变形为16mm时,柑橘的果皮和果肉均会受到较大程度的机械损伤,甚至整体压溃破裂。对柑橘挤压过程中果皮和果肉的的最大等效应力进行了回归分析。结果表明,果皮和果肉最大等效应力与挤压程度均呈近似的正比例关系,方程决定系数R~2分别为0.987和0.993,拟合效果均较好。(3)借助MATLAB软件中的Image Process Toolbox图像处理工具,对不同程度挤压下宽皮柑橘的机械损伤进行定量评价。经过一系列图像处理过程,获取宽皮柑橘损伤部分的像素面积和果肉的总像素面积,通过两者的的比值,得到柑橘的果肉损伤率,定量评价柑橘果肉的挤压损伤。得到的结果如下:挤压程度越大,柑橘的损伤率也越大。挤压程度对柑橘的损伤率影响极显著(P<0.01),LSD多重比较结果表明,挤压4mm与对照组柑橘之间的损伤率差异不显著(P>0.05),其余各组之间,均存在显著差异(P>0.05)。分别对宽皮柑橘挤压程度和损伤率、挤压力和损伤率进行回归分析,得到方程决定系数R~2分别为0.963和0.990,拟合效果均较好。结果表明,实际生产中宽皮柑橘的挤压程度不宜大于8mm,挤压力不宜大于34.5N。(4)通过损伤试验和贮藏试验,对不同程度的挤压损伤下,宽皮柑橘在贮藏期内的各项品质指标的劣变机理进行分析。主要结论如下:挤压程度小于8mm,对宽皮柑橘在贮藏过程中的硬度、呼吸强度、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)和乙醛含量均无显著影响;大于12mm,会显著降低宽皮柑橘在贮藏过程中的硬度,增大柑橘在贮藏过程中的呼吸强度,降低柑橘在贮藏过程中的可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)含量,显著增加柑橘在贮藏过程中的乙醇、乙醛含量,造成宽皮柑橘品质明显下降,挤压越严重,品质劣变越明显。挤压程度为4mm和8mm的柑橘,在贮藏40d时,总腐烂个数与对照组无明显差异;挤压程度为12mm和16mm的柑橘,在贮藏40d时,总腐烂个数明显多于对照组。挤压会对柑橘表皮气孔结构造成一定损伤,挤压越严重,气孔结构破坏越严重,挤压程度大于12mm时,柑橘表皮气孔已被完全破坏。