基于PCA的果蔬保鲜品质与运输能耗的优化模式研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gang007
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气调保鲜运输技术是一项先进、高效的果蔬保鲜技术,气调保鲜通过改变贮藏环境中的温度、氧气浓度、二氧化碳浓度与相对湿度等相关参数,从而起到抑制果蔬呼吸作用,保持果蔬相关品质,延长果蔬保鲜周期。提供适宜、稳定的果蔬贮藏环境是果蔬气调保鲜技术的关键,不同的气调环境对果蔬保鲜品质有不同的影响,为实现不同的气调环境所需要的能耗也不同,所需要付出的成本也不同,因此对果蔬品质与能耗的联系的研究,有利于对贮藏模式的选择进行优化。果蔬品质评价指标多而杂,不同评价指标之间纯在着一定的联系,在某些条件下,果实品质个别指标会出现较优的情况,但是这不并不能全面反映果蔬品质的样本信息特征和总体水平,单一从个别信息去研究果蔬品质,数学建模相对繁琐,如何将果蔬评价指标之间的联系归纳起来,提取具有代表性的几个指标,全面简化评价体系,这是本文研究的内容之一。本文结合果蔬呼吸模型和气调制冷能耗模型,选取番茄、荔枝两种具有代表性的果蔬作为研究对象(这两种果蔬呼吸强,贮藏周期短,相关指标变化明显),建立番茄、荔枝的品质综合评价模型,研究温度、气体组分对番茄、荔枝保鲜品质的影响,通过理论计算结合试验将果蔬品质与能耗关系量化出来。首先通过PCA(principal component analysis主成分分析法),对番茄、荔枝品质评价指标进行降维处理,以尽可能少的评价指标来反映样本的总体特征信息,根据综合评价函数,计算不同气调环境下果蔬品质综合评价得分,对比不同气调环境下品质综合得分,直观形象的展示出果蔬品质变化关系,在温度一定的情况下,气体组分会影响综合得分,氧气浓度的提高,品质综合得分出现了不同程度的下降,在2%4%O2浓度范围内品质得分差别相对较小,4%O2的得分优于2%O2,表明荔枝品质在O2浓度4%左右处于较佳水平;当氧气浓度一定的情况下,温度对综合评价得分有影响,温度升高会导致荔枝品质综合得分的下降,较低的温度有利于维持荔枝较佳的品质水平。本文通过引入成本计算方法,将不同能耗指标建立联系,品质与能耗关系表达式表明,能耗与保鲜品质之间存在一定反比关系,即品质最优时能耗最大;为优化品质与能耗之间的关系,本文通过引入动态气调,将动态气调与品质、能耗结合,针对果蔬自身呼吸特性,设计多种气调控制模式(品质优先、能耗优先、动态均衡),在不同场景应用不同的果蔬气调控制策略,以期保证品质较优前提下减少能耗,为指导果蔬气调贮藏提供指导意见。本文通过研究贮藏环境下荔枝呼吸特性,采用密闭空间系统法,研究发现,在一定时期改变环境参数,可以有效简化荔枝品质变化;果蔬贮藏周期、果蔬种类直接关系着气调环境参数的设置,动态调节不仅可以改变贮藏周期,还可以适应不同种类果蔬,引入动态气调控制策略,最终目的是权衡品质与能耗之间的关系,最大化利用果蔬贮藏过程中环境参数使贮藏环节更智能、现代化,减少后期不必要的成本浪费。
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