寒富蘋果自然冷源保鮮庫的設計

張建鵬 宮元娟

摘要：針對目前寒富蘋果貯藏過程中易發生品質變壞和腐爛等問題，設計寒富蘋果自然冷源保鮮庫。闡述該保鮮庫的設計原理，介紹其主要結構部件和保鮮設備控制系統的設計方案。該保鮮庫的研制為提高寒富蘋果貯藏品質提供了途徑。

關鍵詞：寒富蘋果；保鮮庫；自然冷源；控制系統

中圖分類號：S379.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）04-0033-03

寒富蘋果是沈陽農業大學李懷玉教授培育的抗寒優良品種，在遼寧乃至全國獲得推廣種植，寒富蘋果產業正快速發展。目前果農對水果的貯藏方式仍以地窖貯藏和常溫儲藏為主，貯藏溫度、濕度、環境殺菌的控制難度大，經過運輸、銷售等環節，最終大約有1/5的寒富蘋果因腐爛而被扔掉或低價出售，經濟損失大。本文研究寒富蘋果的自然冷源保鮮庫，分別利用Solidworks軟件和Visual Graph軟件對其主要結構部件和保鮮設備控制系統進行設計。

1 寒富蘋果保鮮庫的設計原理

以自然冰為冷源對寒富蘋果進行貯藏保鮮，在不依賴或少依賴機械設備、設施條件下，結合溫、濕度控制和紫外燈殺菌技術，達到低溫、高濕、殺菌的效果，從而達到保鮮保質、延長貯藏期的目的。保鮮庫內采用聚氨酯保溫板結構，貯冰室內采用聚苯乙烯泡沫保溫板，以阻隔外界環境的熱量，增強貯冰蓄冷能力。寒冬時，寒富蘋果保溫庫內的溫度控制器系統控制加熱裝置提供熱量；春夏季，溫度控制器控制制冷換氣扇進行冷氣交換，超聲波加濕器控制保溫庫內適宜的貯藏濕度。

2 寒富蘋果保鮮庫的結構設計

寒富蘋果自然冷源保鮮庫包括保鮮庫上部系統、保鮮庫下部系統和保鮮設備控制系統部分，其整體結構如圖1所示。

2.1 保鮮庫上部系統

保鮮庫上部系統包括貯藏室和電控室。貯藏室是外殼內由聚氨酯保溫板組成的保溫空間，設有密封門（為塑框半埋門左開門），底部設有活動底板。利用瓦楞紙箱貯藏寒富蘋果，紙箱尺寸為35 cm×19 cm×23 cm，可盛裝約10 kg寒富蘋果，貯藏室的尺寸為2.15 m×2.20 m×2.30 m，整個保鮮庫的貯藏噸位為5 t。聚氨酯保溫板為150 mm厚雙面彩鋼聚氨酯板，保溫層之間的縫隙由中性幕墻耐候膠進行粘連，保溫層間由偏心鉤鏈接固定，確保其良好的保溫性及氣密性。

2.2 保鮮庫下部系統

保鮮庫下部系統包括貯冰室、鋼筋支架、角鐵支撐架、通氣口、聚苯乙烯泡沫隔熱板等。貯冰室采用磚和混凝土建于地表下方，其內設聚苯乙烯泡沫板圍成的保溫空間，用來緩沖因水結冰造成的體積膨脹，防止貯冰室破裂，同時阻止外部環境向貯冰室傳熱。貯冰室內部空間為1.70 m×1.40 m×1.50 m，貯藏冰量約為3 t。在貯冰室的兩個側面的中線上，距離貯冰室底部高0.90 m處設有兩個通氣口，其與地表面成30°夾角。在距離貯冰室底部高1.46 m處，垂直嵌入10號鋼筋，形成鋼筋支架；在鋼筋支架上放角鐵支撐架，材料為角鐵35 mm×35 mm×5 mm，用于支撐活動底板，起到支撐上部物品的作用。貯冰室活動底板的對角處分別安裝吸風換氣扇和吹風換氣扇，兩個換氣扇結構一樣，只需一正一反安裝；在吸風換氣扇和吹風換氣扇的下方分別連接橡膠排氣管。

3 寒富蘋果保鮮庫的控制系統設計

寒富蘋果保鮮貯藏設備控制系統包括制冷換氣裝置系統、加熱裝置系統、加濕裝置系統和定時殺菌裝置系統。根據Visual Graph軟件電路圖原理，設計貯藏設備控制系統電路（如圖2所示）。制冷換氣裝置由制冷的STC-001溫度控制器、溫度傳感器和2個KLB-20B換氣扇連接；加熱裝置由制熱的STC-001溫度控制器、溫度傳感器和NSB-200PLC陶瓷暖風機連接；加濕裝置由NLS智能濕度控制器、濕度傳感器與JS-38超聲波加濕器連接；定時殺菌裝置由TW-K12定時器和18 W紫外線殺菌燈連接。貯藏室內設置有MTK-TH100溫濕度記錄儀，每個設備均設有獨立的開關，所有的控制器與相應的傳感器連接。不同的水果最適宜的貯藏溫濕度不同，可根據實際需要設定最佳的貯藏環境，實現自動控制。寒富蘋果的貯藏溫度控制在0～2 ℃，相對濕度控制在90%～92%，殺菌時間20 min/d。

1） 制冷換氣裝置系統。當測量溫度高于設定的開機溫度時，控制回路開啟，兩個換氣扇開始進行冷、熱氣體交換；當室內溫度低于設定的溫度時，控制回路關閉，換氣扇停止工作。吸風換氣扇把貯藏室中的氣體吸到貯冰室中，吹風換氣扇把貯冰室中的冷氣吹到貯藏室中，促使冰融化，形成循環對流，從而控制保溫庫內的溫濕度，為寒富蘋果提供適宜的貯藏溫度。

2） 加熱裝置系統。當測量溫度低于設定的開機溫度時，控制回路開啟，陶瓷暖風機開始提供熱量工作；當測量溫度高于設定的開機溫度時，控制回路關閉，陶瓷暖風機停止工作。

3） 加濕裝置系統。當測量濕度低于設定的開機濕度時，控制回路開啟，超聲波加濕器開始進行加濕工作；當測量濕度高于設定的開機濕度時，控制回路關閉，超聲波加濕器停止工作。

4） 定時殺菌裝置系統。每天進行定時殺菌。

4 結論

基于Solidworks軟件完成寒富蘋果自然冷源保鮮庫的設計，其主要結構部件包括貯藏室、貯冰室和保鮮貯藏設備控制系統；利用Visual Graph軟件對寒富蘋果的保鮮貯藏庫控制系統進行設計，包括冷換氣裝置、加熱裝置、加濕裝置及定時殺菌裝置的控制系統。

參考文獻

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Abstract： The design of preservation house of natural cold source for Hanfu apple is for solving the problems of quality decline and rot in the storage of Hanfu apple. In the article， it expounds the design theory of preservation house， introduces its main structure components and preservation equipment control system. The development of the preservation house provides a path for improving the storage quality of Hanfu apple.

Key words： Hanfu apple； preservation house； natural cold source； control system