寒富苹果自然冷源保鲜库的设计

张建鹏 宫元娟

摘要：针对目前寒富苹果贮藏过程中易发生品质变坏和腐烂等问题，设计寒富苹果自然冷源保鲜库。阐述该保鲜库的设计原理，介绍其主要结构部件和保鲜设备控制系统的设计方案。该保鲜库的研制为提高寒富苹果贮藏品质提供了途径。

关键词：寒富苹果；保鲜库；自然冷源；控制系统

中图分类号：S379.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）04-0033-03

寒富苹果是沈阳农业大学李怀玉教授培育的抗寒优良品种，在辽宁乃至全国获得推广种植，寒富苹果产业正快速发展。目前果农对水果的贮藏方式仍以地窖贮藏和常温储藏为主，贮藏温度、湿度、环境杀菌的控制难度大，经过运输、销售等环节，最终大约有1/5的寒富苹果因腐烂而被扔掉或低价出售，经济损失大。本文研究寒富苹果的自然冷源保鲜库，分别利用Solidworks软件和Visual Graph软件对其主要结构部件和保鲜设备控制系统进行设计。

1 寒富苹果保鲜库的设计原理

以自然冰为冷源对寒富苹果进行贮藏保鲜，在不依赖或少依赖机械设备、设施条件下，结合温、湿度控制和紫外灯杀菌技术，达到低温、高湿、杀菌的效果，从而达到保鲜保质、延长贮藏期的目的。保鲜库内采用聚氨酯保温板结构，贮冰室内采用聚苯乙烯泡沫保温板，以阻隔外界环境的热量，增强贮冰蓄冷能力。寒冬时，寒富苹果保温库内的温度控制器系统控制加热装置提供热量；春夏季，温度控制器控制制冷换气扇进行冷气交换，超声波加湿器控制保温库内适宜的贮藏湿度。

2 寒富苹果保鲜库的结构设计

寒富苹果自然冷源保鲜库包括保鲜库上部系统、保鲜库下部系统和保鲜设备控制系统部分，其整体结构如图1所示。

2.1 保鲜库上部系统

保鲜库上部系统包括贮藏室和电控室。贮藏室是外壳内由聚氨酯保温板组成的保温空间，设有密封门（为塑框半埋门左开门），底部设有活动底板。利用瓦楞纸箱贮藏寒富苹果，纸箱尺寸为35 cm×19 cm×23 cm，可盛装约10 kg寒富苹果，贮藏室的尺寸为2.15 m×2.20 m×2.30 m，整个保鲜库的贮藏吨位为5 t。聚氨酯保温板为150 mm厚双面彩钢聚氨酯板，保温层之间的缝隙由中性幕墙耐候胶进行粘连，保温层间由偏心钩链接固定，确保其良好的保温性及气密性。

2.2 保鲜库下部系统

保鲜库下部系统包括贮冰室、钢筋支架、角铁支撑架、通气口、聚苯乙烯泡沫隔热板等。贮冰室采用砖和混凝土建于地表下方，其内设聚苯乙烯泡沫板围成的保温空间，用来缓冲因水结冰造成的体积膨胀，防止贮冰室破裂，同时阻止外部环境向贮冰室传热。贮冰室内部空间为1.70 m×1.40 m×1.50 m，贮藏冰量约为3 t。在贮冰室的两个侧面的中线上，距离贮冰室底部高0.90 m处设有两个通气口，其与地表面成30°夹角。在距离贮冰室底部高1.46 m处，垂直嵌入10号钢筋，形成钢筋支架；在钢筋支架上放角铁支撑架，材料为角铁35 mm×35 mm×5 mm，用于支撑活动底板，起到支撑上部物品的作用。贮冰室活动底板的对角处分别安装吸风换气扇和吹风换气扇，两个换气扇结构一样，只需一正一反安装；在吸风换气扇和吹风换气扇的下方分别连接橡胶排气管。

3 寒富苹果保鲜库的控制系统设计

寒富苹果保鲜贮藏设备控制系统包括制冷换气装置系统、加热装置系统、加湿装置系统和定时杀菌装置系统。根据Visual Graph软件电路图原理，设计贮藏设备控制系统电路（如图2所示）。制冷换气装置由制冷的STC-001温度控制器、温度传感器和2个KLB-20B换气扇连接；加热装置由制热的STC-001温度控制器、温度传感器和NSB-200PLC陶瓷暖风机连接；加湿装置由NLS智能湿度控制器、湿度传感器与JS-38超声波加湿器连接；定时杀菌装置由TW-K12定时器和18 W紫外线杀菌灯连接。贮藏室内设置有MTK-TH100温湿度记录仪，每个设备均设有独立的开关，所有的控制器与相应的传感器连接。不同的水果最适宜的贮藏温湿度不同，可根据实际需要设定最佳的贮藏环境，实现自动控制。寒富苹果的贮藏温度控制在0～2 ℃，相对湿度控制在90%～92%，杀菌时间20 min/d。

1） 制冷换气装置系统。当测量温度高于设定的开机温度时，控制回路开启，两个换气扇开始进行冷、热气体交换；当室内温度低于设定的温度时，控制回路关闭，换气扇停止工作。吸风换气扇把贮藏室中的气体吸到贮冰室中，吹风换气扇把贮冰室中的冷气吹到贮藏室中，促使冰融化，形成循环对流，从而控制保温库内的温湿度，为寒富苹果提供适宜的贮藏温度。

2） 加热装置系统。当测量温度低于设定的开机温度时，控制回路开启，陶瓷暖风机开始提供热量工作；当测量温度高于设定的开机温度时，控制回路关闭，陶瓷暖风机停止工作。

3） 加湿装置系统。当测量湿度低于设定的开机湿度时，控制回路开启，超声波加湿器开始进行加湿工作；当测量湿度高于设定的开机湿度时，控制回路关闭，超声波加湿器停止工作。

4） 定时杀菌装置系统。每天进行定时杀菌。

4 结论

基于Solidworks软件完成寒富苹果自然冷源保鲜库的设计，其主要结构部件包括贮藏室、贮冰室和保鲜贮藏设备控制系统；利用Visual Graph软件对寒富苹果的保鲜贮藏库控制系统进行设计，包括冷换气装置、加热装置、加湿装置及定时杀菌装置的控制系统。

参考文献

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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